微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法
【課題】被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去すること。
【解決手段】探針３ａを利用して被加工物Ｍを液体Ｗ内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を除去する装置であって、被加工物が載置されるステージ６と、探針を有するプローブ３と、ステージとプローブとを相対的に移動させて、探針により被加工物を加工させる移動手段７とを有する加工装置４と、探針を間に挟むように液体内に配置された第１の電極１１及び第２の電極１２と、両電極の間に電圧を印加させて微細加工粉を液体内で移動させる電圧印加手段９とを有する微細加工粉除去装置５とを備えている微細加工装置１を提供する。
【解決手段】探針３ａを利用して被加工物Ｍを液体Ｗ内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を除去する装置であって、被加工物が載置されるステージ６と、探針を有するプローブ３と、ステージとプローブとを相対的に移動させて、探針により被加工物を加工させる移動手段７とを有する加工装置４と、探針を間に挟むように液体内に配置された第１の電極１１及び第２の電極１２と、両電極の間に電圧を印加させて微細加工粉を液体内で移動させる電圧印加手段９とを有する微細加工粉除去装置５とを備えている微細加工装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探針を利用してフォトマスク等の被加工物を加工（例えば、切削加工）する際に生じる微細加工粉を除去する微細加工粉除去装置、及び該微細加工粉除去装置を有する微細加工装置、並びに微細加工粉除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノテクノロジーの進歩によりナノマシンや電子デバイス、メモリ等の微小領域の先端技術が注目を集めており、その加工技術の向上が要求されている。こうした微細加工手段の１つとして、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）を用いた方法が注目されている。この走査型プローブ顕微鏡は、半導体プロセスのように大量生産としての加工技術には至っていないものの、装置自体はシンプルで且つ比較的低価格でありながら、ナノスケールの高い加工精度を有している装置である。そのため、次世代の高密度メモリやナノエレクトロニクス、ナノマシン等における基礎的なデバイスの試作技術やマスク修正等に用いられていくことが注目されている。
【０００３】
この走査型プローブ顕微鏡を用いた加工技術において最もシンプルなものとして、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）のプローブを用いて表面を直接スクラッチ（切削加工）する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−２６６６５０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では以下の課題が残されている。
即ち、従来の手法は、被加工物をプローブで直接スクラッチする機械的な切削加工であるために、微細な切削紛、即ち、ナノスケールの微細加工粉が必ず生じてしまう。ところがこの加工粉は、切削時に帯電する性質を有しているので、プローブの探針や切削加工痕の周辺等に容易に再付着するものであった。
ここで、切削加工痕若しくはその周辺に微細加工粉が付着してしまうと、該微細加工粉が邪魔となって切削加工痕が視認することができないので、その後の追加工ができなかったり、再現性の高い加工ができなくなったりする等の不具合が生じていた。
【０００５】
そこで、このような不具合を極力なくすため、加工後にクリーニングを行って微細加工粉を除去する場合がある。ところがこのクリーニングは、ドライアイスクリーナを用いた物理的な除去方法やウェット洗浄を利用した除去方法が一般的であるが、いずれの方法であっても被加工物を一旦加工装置から取り外した後、別の装置に移し変える必要がある。そのため、手間がかかり、スループットが低下する問題があった。また、この問題に加えて、ドライアイスクリーナ装置は高価であり、ウェット洗浄は時間がかかるという不都合もあった。
しかも、このようなクリーニングを行ったとしても、微細加工粉を除去できない場合もあり、クリーニングを行う前の上記不都合を解消できない恐れもあった。特に、被加工物がガラス上に形成されたフォトマスクである場合には、微細加工粉が残ると透過率の低下を招いてしまうものであった。
【０００６】
一方、微細加工粉が探針に付着した場合には、刃先として使用する探針が微細加工粉に覆われてしまうので、徐々に削れなくてなってしまう。特に、ダイヤモンド探針を使用している場合に、鉄系の微細加工粉が付着すると化学変化が生じて直ちに削れなくてなってしまう。また、微細加工粉が酸化を促進する場合にも、摩耗が進んでやはり削れなくなってしまう。
【０００７】
上述したように、微細加工粉が探針や切削加工痕に付着してしまうことによって、加工精度の著しい低下や切れ味の低下等、様々な不都合を引き起こされていた。そのため、加工プロセスにおいては、不都合の多いクリーニングに代る新たな方法によって微細加工紛を除去することが求められている。しかしながら、原子間力顕微鏡を利用した加工プロセス中に、加工中に発生する微細加工粉を除去する有効な手立てはいまだ見出されていない。
【０００８】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去することができる微細加工粉除去装置、及び該微細加工粉除去装置を有する除去加工装置、並びに、微細加工粉除去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の微細加工装置は、探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を除去する微細加工装置であって、前記被加工物が載置されるステージと、前記探針を有し、該探針が前記被加工物に対向するように配置されたプローブと、前記ステージと前記プローブとを相対的に移動させて、前記探針により前記被加工物を加工させる移動手段とを有する加工装置と、前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを有する微細加工粉除去装置と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を電気泳動により除去する微細加工粉除去方法であって、前記被加工物上に、前記探針を有するプローブを配置すると共に、探針を間に挟んだ状態で第１の電極及び第２の電極を配置し、少なくとも探針、第１の電極及び第２の電極を前記液体に浸した液中環境を前記被加工物上に作りだす液中設定工程と、該液中設定工程後、前記プローブを利用したＡＦＭ観察により前記被加工物を観察して、前記加工を行う位置を特定すると共に特定した位置に前記探針を位置させる位置決め工程と、該位置決め工程後、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加工程と、該電圧印加工程後、前記探針と前記被加工物とを相対的に移動させて、探針を利用して被加工物を加工する加工工程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、まず、加工装置と微細加工粉除去装置とを組み合わせた後、液中設定工程を行う。即ち、被加工物をステージ上に載置した後、該被加工物に対向するように探針を有するプローブを配置する。また、この探針を間に挟むように第１の電極及び第２の電極をそれぞれ配置する。次いで、例えば、液体を被加工物上に吐出する等して、少なくとも探針、第１の電極及び第２の電極を液体に浸した液中環境を被加工物上に作りだす。
なお、この液中設定工程を行う際に、上述したようにスポイト等を利用して液体を被加工物上に吐出することで液中環境を作り出しても構わないし、液体が貯留されたセル等を利用して液中環境を作り出しても構わない。
【００１２】
この液中設定工程が終了した後、移動手段によりステージとプローブとを相対的に移動させて、プローブを利用して被加工物を液中でＡＦＭ観察する。そして、この観察により加工を行う位置や範囲を特定する。次いで、再度移動手段によりステージとプローブとを相対的に移動させて、先ほど特定した位置に探針を位置させる位置決め工程を行う。
【００１３】
この位置決め工程が終了した後、電圧印加手段によって第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加工程を行う。これにより、液中内の第１の電極と第２の電極との間には、電界が形成される。そして、電界が形成された後、加工工程を開始する。例えば、探針を被加工物に押し付けながら移動させることで、被加工物の表面を所定範囲だけ切削加工（スクラッチ加工）する。この場合には、被加工物の不要部分を削って修正（マスク修正）することができる。このように、探針を利用して被加工物を加工する。
【００１４】
この加工時に生じたナノスケールの微細な切削紛(微細加工粉)は、液中環境下であるために、探針及び被加工物の表面上から離間して液中内に浮遊した状態となる。更にこの浮遊した微細加工粉は、帯電した状態となっている。
そのため、微細加工粉は、液中に浮遊したと同時に両電極間に形成された電界によって電気泳動現象により液体内を移動し始める。つまり、加工によって次々と発生する微細加工粉は、液中に一旦浮遊した後、第２の電極に引き寄せられるように主として電気泳動によって（以下「電気泳動によって」と表記する）移動し始める。よって、加工時に生じる微細加工粉を、探針及び加工痕から確実且つ速やかに離間させることができると共に、第２の電極側に積極的に集めて収集することができる。即ち、加工を行っている地点から、微細加工粉を速やかに除去することができる。
【００１５】
従って、微細加工粉が加工中に探針や加工痕に付着してしまうことを防止することができる。その結果、微細加工粉の影響を受けずに加工することができ、正確な追加工や再現性の高い加工を行うことができると共に、加工精度の向上化を図ることができる。また、探針への付着も防止できるので、切れ味の低下や摩耗等を防止でき、探針の耐久性を向上することができる。
また、従来のクリーニングとは違って、被加工物を別の装置に移し変えることなく加工と同時に微細加工粉の除去を行えるので、除去作業を効率良く行うことができ、スループットの低下を防止することができる。
【００１６】
上述したように本発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去しながら、加工を行うことができる。
【００１７】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記第１の電極が、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記電圧印加工程の際、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置された前記第１の電極を利用して、電圧を印加することを特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、第２の電極に微細加工粉を移動させる場合、第１の電極が第２の電極を中心として、円弧状又は環状に配置されているので、両電極に電圧を印加して電界を形成したときに、電気力線を第２の電極を中心とする１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉を単に第２の電極側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。しかも、第１の電極と第２の電極との距離を、第１の電極上に沿った各位置で同じにすることができるので、同じ強さの電界を第１の電極と第２の電極との間に均一に形成することができる。よって、微細加工粉が液体のどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかに移動させることができる。その結果、加工時に生じた微細加工粉を、より効率良く移動させて、第２の電極側に収集することができる。
【００２０】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記液体が内部に貯留され、貯留された液体に浸かるように少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が収容される液体セルを備えていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、前記被加工物を前記液体が内部に貯留された液体セル内に収容すると共に、該液体に浸かるように、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ配置することを特徴とするものである。
【００２２】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、液中設定工程を行う際に、液体が貯留された液体セルを利用して液中環境を作りだすことができる。即ち、被加工物を液体セル内に収容した状態でステージ上に載置する。そして、液体セル内に貯留されている液体内に浸かるように、少なくとも探針及び両電極をそれぞれ配置する。このように、液体セルを利用するだけで、簡単且つ確実に液中環境を作りだすことができるので、作業効率を向上することができる。
【００２３】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、貯留した前記液体を前記液体セルから外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程後、前記液体を前記液体セル内から外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程が終了した後、必要に応じて、液体排出供給手段により、液体セル内に貯留した液体を外部に排出することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を適宜排出することができる。また、新たな液体を液体セル内に供給することで、液体の入れ換えも行うことができ、容易に次の加工に備えることができる。
このように液体排出供給工程を行うことで、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００２６】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が浸かるように、前記液体を前記被加工物上に吐出することを特徴とするものである。
【００２７】
この発明に係る微細加工粉除去方法においては、液中設定工程の際に、プローブ、第１の電極及び第２の電極をそれぞれ配置した後に、これらプローブ及び両電極に向けてピペット等により液体を吐出する。これにより、少なくとも探針及び両電極の周囲は、液体に包まれた状態となり、加工が行われる領域だけを液中環境にすることができる。
特に、加工を行う探針及び両電極の周囲だけを最小限の範囲で液中環境にできるので、液体を無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。また、加工を行う最小限の範囲だけを液中環境にできるので、専用のセルを用意する等の特別な準備が不要であり、構成の簡略化を図ることができる。従って、加工をより簡便に行うことができる。
【００２８】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程後、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを介して、基端側から液体を吸引する液体吸引工程を備えていることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程が終了した後、必要に応じて液体吸引手段のマイクロノズルにより液体を吸引することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を適宜排出することができる。よって、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、液体吸引工程を行うことで微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００３１】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００３３】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、少なくとも液体内に浸漬されるマイクロノズル内の先端側に第２の電極が収納されているので、第２に電極側に微細加工粉が移動する場合には加工時に生じた微細加工粉がマイクロノズルの先端に向かって移動してくる。つまり、液体と共に微細加工粉を吸引するマイクロノズルの先端に微細加工粉を集中的に収集することができる、従って、より効率良く微細加工粉を吸引して排出することができる。
【００３４】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記被加工物に近接した位置に配置され、被加工物との間で前記液体を貯留して液中環境を作りだす一体型セルを有し、少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が、貯留された前記液体に浸かるように前記一体型セルに取り付けられていることを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が取り付けられた一体型セルを前記被加工物に近接した位置に配置した後、プローブ、第１の電極及び第２の電極が浸かるように被加工物との間に前記液体を貯留して液中環境を作りだすことを特徴とするものである。
【００３６】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、液中設定工程を行う際に、一体型セルを利用して液中環境を作りだすことができる。即ち、プローブ、第１の電極及び第２の電極がそれぞれ取り付けられた一体型セルを、被加工物に近接した位置に配置した後、一体型セルと被加工物との間に液体を吐出する。すると、吐出された液体は、表面張力によって一体型セルと被加工物にとの間に留まった状態となる。これにより、少なくとも探針及び両電極の周囲は、液体に浸された状態となり、加工が行われる領域だけを液中環境にすることができる。
特に、加工を行う探針及び両電極の周囲だけを最小限の範囲で液中環境にできるので、液体を無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。
【００３７】
また、液体は、一体型セルと被加工物との間に留まっているので、大気に接する面積を極力なくすことができる。そのため、液体の蒸発を防止でき、加工に時間がかかったとしても液中環境を確実に維持することができる。よって、加工時における微細加工粉の除去の信頼性を高めることができる。
また、一体型セルにプローブ及び両電極がそれぞれ取り付けられているので、加工中にプローブと両電極との相対位置関係がすれてしまうことがない。そのため、電界をより安定した状態で形成することができ、電気泳動により微細加工粉をより安定して移動させることができる。
【００３８】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記一体型セルに形成された供給路及び排出路を有し、該排出路を介して貯留した前記液体を前記一体型セルから外部に排出すると共に、供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とするものである。
【００３９】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程後、前記一体型セルに形成された排出路を介して前記液体を一体型セル内から外部に排出すると共に、一体型セルに形成された供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とするものである。
【００４０】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程が終了した後、必要に応じて液体排出供給手段により、排出路を介して液体を外部に排出することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を液体と一緒に適宜排出することができる。また、供給路を介して新たな液体を供給することで、液体の入れ換えも行うことができ、容易に次の加工に備えることができる。
このように液体排出供給工程を行うことで、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００４１】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００４２】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００４３】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、排出路内に第２の電極が収納されているので、加工時に生じた微細加工粉が排出路に向かって移動してくる。つまり、液体と共に微細加工粉を外部に排出する排出路に微細加工粉を集中的に収集することができる、従って、より効率良く微細加工粉を排出することができる。
【００４４】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記探針が、基端側がレバー部によって片持ち状態に支持され、前記レバー部の撓みを測定する変位測定手段と、前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００４５】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記探針が、前記レバー部によって片持ち状態に支持されており、前記加工工程を行う際、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とするものである。
【００４６】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、同じ力で探針を被加工物に押し付けた状態で加工することができる。即ち、加工工程を行う際に、変位測定手段が、レバー部の撓みを測定し、測定結果を制御手段に知らせている。そして、制御手段は、送られてきた測定結果に基づいて、移動手段を適宜制御して、探針と被加工物との距離をレバー部の撓みが一定となるようにしている。これにより、常に同じ力で探針を被加工物に押し付けた状態で加工することができる。よって、加工時のムラをなくして正確な加工を行うことができる。
【００４７】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記レバー部及び前記ステージの少なくともいずれか一方を、前記被加工物の表面に対して水平なＸＹ方向及び垂直なＺ方向の少なくともいずれか一方の方向に加振させる加振手段を備え、前記変位測定手段が、前記レバー部の振動状態を測定し、前記制御手段が、前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の振動状態が一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００４８】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程を行う際、前記レバー部又は前記被加工物の少なくともいずれか一方を、被加工物の表面に水平な方向及び垂直な方向の少なくともいずれか一方の方向に向けて振動させると共に、振動状態が一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とするものである。
【００４９】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程を行う際に、加振手段がレバー部又はステージの少なくともいずれか一方を、被加工物の表面に水平なＸＹ方向（横振動）又は垂直なＺ方向（縦振動）の少なくともいずれか一方の方向に、所定の周波数で振動させる。つまり、被加工物の表面を連続的に擦りながら、或いは、連続的に叩きながら、或いは、両方を行いながら加工を行う。また、この際変位測定手段は、レバー部の振動状態の測定を行っている。そして、制御手段は、変位測定手段による測定結果に基づいて、レバー部の振動状態（例えば、振動振幅）が一定となるように移動手段を制御する。その結果、探針を単に被加工物に押し付けるだけではなく、上述した方向に振動を加えた状態で加工することができる。
【００５０】
よって、加工時に生じる微細加工粉をさらに細かくすることができる。そのため、微細加工粉は、より軽量になると共に帯電性が向上する。従って、微細加工粉をさらに素早く浮遊させた後、電気泳動により移動させることができ、探針や被加工物への付着をより確実に防止することができる。また、探針を振動させることで、同じ押し付け力であっても加工性能を高めることができ、作業性を向上させることができる。
特に、横振動と縦振動とを同時に行うことで、楕円振動加工を行うことができ、微細加工粉を上方に巻き上げ易くなる。従って、微細加工粉をさらに容易に移動させることができる。また、ＸＹ方向に横振動させる場合には、単にＸ方向若しくはＹ方向に振動させるのではなく、ＸＹ方向にシンクロさせた状態で振動させることも可能である。こうすることでポリッシュ効果を期待することができるので好ましい。
【００５１】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記電圧印加手段が、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とするものである。
【００５２】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記電圧印加工程の際に、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とするものである。
【００５３】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、電圧印加工程の際、電圧印加手段が、第１の電極と第２の電極との間に直流電圧、交流電圧、パルス電圧のいずれかを選択して電圧印加を行う。よって、被加工物、液体の種類や加工の状況等に応じて適宜電圧を使い分けることができ、使い易さが向上する。特に、交流電圧、パルス電圧を使用することで、液体の電気分解を生じさせないで、高電圧を印加することができる。
【００５４】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記探針が、ダイヤモンド、Ｓｉ及びＳｉＮのいずれかから形成されていることを特徴とするものである。
【００５５】
この発明に係る微細加工装置においては、探針がダイヤモンド、Ｓｉ、ＳｉＮのいずれかから形成されている。特に、探針をダイヤモンドで形成することで、被加工物がどのような材料から形成されていたとしても、鋭い切れ味で確実に加工することができる。また、探針の耐久性を向上することができる。
【００５６】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記探針が、前記第１の電極を兼ねていることを特徴とするものである。
【００５７】
この発明に係る微細加工装置においては、探針が第１の電極を兼ねているので、加工によって生じた微細加工紛を強い電界の中に確実且つ直ちに入れることができ、より速やかに電気泳動により移動させることができる。また、探針とは別に第１の電極を設ける必要がないので、構成の簡略化を図ることができる。
【００５８】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、前記液体として界面活性剤を含有する液体を用いることを特徴とするものである。
【００５９】
この発明に係る微細加工粉除去方法においては、液体内に界面活性剤が含有されているので、被加工物の表面や微細加工粉の表面には親水基を外側にした状態で界面活性剤が結合する。そのため、電気泳動による移動中等に微細加工粉が被加工物の表面に接触したり、微細加工粉同士が接触したりしても、互いの親水基が反撥しあって接着することがない。従って、探針や被加工物への付着をより確実に防止しながら、微細加工粉を第２の電極側に移動させることができる。
なお、帯電性をより強くする置換基を親水基側に備え、電界の影響を受け易くされた界面活性剤が好ましく用いられる。また、微細加工粉の性質に鑑み、液体の性質や、印加する電圧や、採用する界面活性剤を適宜選択することで、微細加工粉を第１の電極又は第２の電極に選択的に、より確実に移動させることが可能となる。
【００６０】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、前記電圧印加手段が、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とするものである。
【００６１】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際に、前記被加工物に電気接続された参照電極を用意し、前記電圧印加工程の際に、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とするものである。
【００６２】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する際に、ポテンショスタットにより被加工物表面を参照電極電位としているので、微細加工粉が電気泳動している最中に被加工物に電流が流れることがない。従って、被加工物として、電気化学反応が生じ易い金属サンプルや半導体サンプルを用いたとしても、被加工物表面に電気化学的な影響（腐食等）を何ら与えずに加工を行うことができる。そのため、使用できる被加工物の種類を増やすことができ、使い易さを向上することができる。
【００６３】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、探針を利用して被加工物加工する加工装置に組み合わされて使用され、加工時に生じる微細加工粉を液体内で除去する微細加工粉除去装置であって、前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００６４】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、第１の電極及び第２の電極が液体内において探針を間に挟んだ状態で配置されている。即ち、探針、第１の電極及び第２の電極は、共に液中環境下に置かれている。両電極を配置した後、電圧印加手段によって第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して、両電極間に電界を形成する。
【００６５】
この後、探針を利用して加工装置により被加工物の加工（例えば、探針により被加工物を切削加工する等）を行う。すると、この加工時に生じたナノスケールの微細な切削紛(微細加工粉)は、液中環境下であるために、探針及び被加工物の表面上から離間して液中内に浮遊した状態となる。更にこの浮遊した微細加工粉は、帯電した状態となっている。
そのため、微細加工粉は、液中に浮遊したと同時に両電極間に形成された電界によって電気泳動現象により液体内を移動し始める。つまり、加工によって次々と発生する微細加工粉は、液中に一旦浮遊した後、第２の電極に引き寄せられるように主として電気泳動によって（以下「電気泳動によって」と表記する）移動し始める。よって、加工時に生じる微細加工粉を、探針及び加工痕から確実且つ速やかに離間させることができると共に、第２の電極側に積極的に集めて収集することができる。即ち、加工を行っている地点から、微細加工粉を速やかに除去することができる。
【００６６】
従って、微細加工粉が加工中に探針や加工痕に付着してしまうことを防止することができる。その結果、微細加工粉の影響を受けずに加工することができ、正確な追加工や再現性の高い加工を行うことができると共に、加工精度の向上化を図ることができる。また、探針への付着も防止できるので、切れ味の低下や摩耗等を防止でき、探針の耐久性を向上することができる。
また、従来のクリーニングとは違って、被加工物を別の装置に移し変えることなく加工と同時に微細加工粉の除去を行えるので、除去作業を効率良く行うことができ、スループットの低下を防止することができる。
【００６７】
上述したように本発明に係る微細加工粉除去装置によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去することができる。
また、本発明に係る微細加工粉除去装置によれば、加工時の環境が液中でなくても、微細加工粉を移動させる際に液中環境であれば、上述したと同様の作用効果を奏することができる。
【００６８】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明の微細加工粉除去装置において、前記第１の電極が、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とするものである。
【００６９】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、第２の電極に微細加工粉を移動させる場合、第１の電極が第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されているので、両電極に電圧を印加して電界を形成したときに、電気力線を第２の電極を中心とする１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉を単に第２の電極側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。しかも、第１の電極と第２の電極との距離を、第１の電極上に沿った各位置で同じにすることができるので、同じ強さの電界を第１の電極と第２の電極との間に均一に形成することができる。よって、微細加工粉が液体のどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかに移動させることができる。その結果、加工時に生じた微細加工粉を、より効率良く移動させて、第２の電極側に収集することができる。
【００７０】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明の微細加工粉除去装置において、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とするものである。
【００７１】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、加工が終了した後、必要に応じて液体吸引手段のマイクロノズルにより液体を吸引することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を適宜排出することができる。よって、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００７２】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明の微細加工粉除去装置において、前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００７３】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、少なくとも液体内に浸漬されるマイクロノズル内の先端側に第２の電極が収納されているので、第２に電極側に微細加工粉が移動する場合には、加工時に生じた微細加工粉がマイクロノズルの先端に向かって移動してくる。つまり、液体と共に微細加工粉を吸引するマイクロノズルの先端に微細加工粉を集中的に収集することができる、従って、より効率良く微細加工粉を吸引して液体と一緒に排出することができる。
【００７４】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去装置において、前記電圧印加手段が、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とするものである。
【００７５】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、電圧印加手段が、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する際に、直流電圧、交流電圧、パルス電圧のいずれかを選択して電圧印加を行う。よって、被加工物、液体の種類や加工の状況等に応じて適宜電圧を使い分けることができ、使い易さが向上する。特に、交流電圧、パルス電圧を使用することで、液体の電気分解を生じさせないで、高電圧を印加することができる。
【００７６】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去装置において、前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、前記電圧印加手段が、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とするものである。
【００７７】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する際に、ポテンショスタットにより被加工物表面を参照電極電位としているので、微細加工粉が電気泳動している最中に被加工物に電流が流れることがない。従って、被加工物として、電気化学反応が生じ易い金属サンプルや半導体サンプルを用いたとしても、被加工物表面に電気化学的な影響（腐食等）を何ら与えずに加工を行うことができる。そのため、使用できる被加工物の種類を増やすことができ、使い易さを向上することができる。
【発明の効果】
【００７８】
本発明に係る微細加工粉除去装置によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去することができる。
また、本発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去しながら、加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第１実施形態を、図１から図４を参照して説明する。
なお、本実施形態では、試料２上にクロムを蒸着した金属膜Ｍを被加工物として説明する。また、試料２側を三次元方向に移動させる試料スキャン方式を例にして説明する。また、探針３ａを利用した加工の一例として、金属膜Ｍの表面を切削加工（スクラッチ加工）する場合を例に挙げて説明する。なお、試料２上に金属膜Ｍが蒸着されたものは、フォトマスク等として使用される。
【００８０】
本実施形態の微細加工装置１は、図１及び図２に示すように、探針３ａを利用して金属膜Ｍを超純水等の液体Ｗ内で切削加工しながら、加工時に生じるナノスケールの微細な加工粉（微細加工粉Ｄ）を除去する装置であって、加工装置４と、微細加工粉除去装置５とから構成されている。
上記加工装置４は、金属膜Ｍが蒸着された試料２を載置する試料ステージ（ステージ）６と、レバー部３ｂの先端に探針３ａを有するプローブ３と、試料ステージ６とプローブ３とを、金属膜Ｍの表面に平行なＸＹ方向及び金属膜Ｍの表面に垂直なＺ方向に相対的に移動させる移動手段７と、レバー部３ｂの撓みを測定する変位測定手段８と、切削加工時に後述するファンクションジェネレータ９を作動させた状態で、変位測定手段８による測定結果に基づいて、探針３ａとレバー部３ｂとの距離をレバー部３ｂの撓みが一定となるように移動手段７を制御する制御手段１０とを備えている。
【００８１】
また、上記微細加工粉除去装置５は、探針３ａを間に挟むように液体Ｗ内に配置された第１の電極１１及び第２の電極１２と、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加させて、電気泳動により微細加工粉Ｄを液体Ｗ内で移動させるファンクションジェネレータ（電圧印加手段）９とを備えている。
【００８２】
また、本実施形態の微細加工装置１は、液体Ｗが内部に貯留され、貯留された液体Ｗに浸かるように少なくとも探針３ａ、第１の電極１１、第２の電極１２が収容される液槽（液体セル）１５を備えている。この液槽１５は、上部が開口した断面コ形形状に形成されており、ＸＹＺステージ１６に固定された試料ステージ６上に載置されている。そして試料２は、容易に動かないようにこの液槽１５の底面に保持されている。
【００８３】
上記ＸＹＺステージ１６は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等からなる圧電素子であり、ドライブ回路１７から電圧が印加されると、その電圧印加量及び極性に応じて、ＸＹ方向及びＺ方向の３方向に対して微小移動するようになっている。これにより、プローブ３と試料ステージ６とを、上述したようにＸＹ方向及びＺ方向に相対的に移動させることができるようになっている。即ち、ＸＹＺステージ１６及びドライブ回路１７は、上記移動手段７を構成している。
【００８４】
上記レバー部３ｂは、基端側が本体部３ｃによって片持ち状に支持されている。つまり、プローブ３は、探針３ａ、レバー部３ｂ及び本体部３ｃで構成されている。また、本実施形態のプローブ３は、レバー部３ｂ及び本体部３ｃがシリコンやシリコンナイトライド等により一体的に形成されており、レバー部３ｂの先端にダイヤモンドから形成された探針３ａが固着されている。但し、この場合に限られず、例えばシリコン支持層と、ＳｉＯ２からなる酸化層と、シリコン活性層との３層を熱的に貼り合わせたＳＯＩ基板からプローブ３を一体的に形成しても構わないし、その他の材料や手法で形成しても構わない。
【００８５】
また、プローブ３は、本体部３ｃを介してホルダ本体１８の下面に固定された斜面ブロック１９にワイヤ等により着脱自在に固定されている。この際プローブ３は、斜面ブロック１９によって金属膜Ｍの表面に対してレバー部３ｂが所定角度傾くように固定されている。また、プローブ３は、少なくとも探針３ａ部分が液体Ｗに浸かるようにホルダ本体１８によって設置位置が調整されている。これにより金属膜Ｍ及び探針３ａは、共に完全に液体Ｗに浸漬された状態となり、金属膜Ｍ及び探針３ａの周囲に液中環境を作りだすことができる。つまり、本実施形態では、液槽１５を利用することで、少なくとも探針３ａ、第１の電極１１及び第２の電極１２を液体Ｗに浸した液中環境を金属膜Ｍ上に作り出している。
【００８６】
上記ホルダ本体１８は、液槽１５の開口を略塞ぐ大きさに形成されている。また、ホルダ本体１８は、光学的に透明な材料より形成されており、後述する半導体レーザ光源２０から照射されたレーザ光Ｌを透過させてレバー部３ｂの裏面側に形成された図示しない反射面に導くと共に、反射面で反射したレーザ光Ｌを再度透過させて後述するレーザ受光部２２に導くことができるようになっている。
【００８７】
ホルダ本体１８の上方には、レーザ光Ｌを照射する半導体レーザ光源２０と、照射されたレーザ光Ｌの一部をレバー部３ｂの反射面に向けて反射させるビームスプリッタ２１と、レバー部３ｂの反射面で反射されてホルダ本体１８を透過したレーザ光Ｌを受光するレーザ受光部２２とが、図示しない架台に取り付けられている。レーザ受光部２２は、例えば、４分割フォトディテクタであり、レーザ光Ｌの入射位置に基づいて、レバー部３ｂの撓み変化を検出している。そして、レーザ受光部２２は、検出したレバー部３ｂの撓み変化をＤＩＦ信号として図示しないプリアンプに出力している。
即ち、これら半導体レーザ光源２０、ビームスプリッタ２１及びレーザ受光部２２は、上記変位測定手段８を構成している。
【００８８】
また、プリアンプに出力されたＤＩＦ信号は、該プリアンプによって増幅された後、演算回路２３ａ及び制御回路２３ｂからなるＺ電圧フィードバック回路２３に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路２３は、ＤＩＦ信号が常に一定となるようにドライブ回路１７をフィードバック制御する。これにより、移動手段７が作動したときに、探針３ａと金属膜Ｍとの距離を、レバー部３ｂの撓みが一定となるように制御することができるようになっている。
【００８９】
また、Ｚ電圧フィードバック回路２３には、パーソナルコンピュータ等の制御部２４が接続されている。この制御部２４は、Ｚ電圧フィードバック回路２３により変化させる信号に基づいて金属膜Ｍの表面の形状データを取得し、表面形状観察を行うことができるようになっている。
また、本実施形態では、切削加工時においても上述したフィードバック制御が同様に行われる。つまり、制御部２４は、ＡＦＭ観察を行うときと、切削加工を行うときとにおいて、同様のフィードバック制御により高さ制御を行うようになっている。即ち、これらＺ電圧フィードバック回路２３及び制御部２４は、上記制御手段１０を構成している。
なお、この制御手段１０は、上述した各構成品を総合的に制御する機能を有している。また、制御手段１０は、観察時ではなく、切削加工を行うときにだけファンクションジェネレータ９を作動させるように制御している。
【００９０】
第１の電極１１及び第２の電極１２は、共にロッド状に形成されており、図２に示すように、液体Ｗに浸された状態で探針３ａを間に挟むように取り付けられている。具体的には、探針３ａを間に挟んで互いに平行状態となるように取り付けられている。これら両電極１１、１２は、ファンクションジェネレータ９に電気的に接続されており、所定の電圧が印加される。
ファンクションジェネレータ９は、制御部２４からの指示を受けて、両電極１１、１２間に直流電圧、交流電圧又はパルス電圧のいずれかの電圧を選択して印加できるようになっている。
【００９１】
次に、このように構成された微細加工装置１により、微細加工粉Ｄを電気泳動により除去しながら、試料２上に蒸着された金属膜Ｍの表面を所定範囲だけ削って、不要な欠陥部分を切削加工する微細加工粉除去方法について説明する。なお、本実施形態では、切削加工中、両電極１１、１２に対して直流電圧を印加する場合を例に挙げて説明する。
【００９２】
本実施形態の微細加工粉除去方法は、金属膜Ｍの表面上にプローブ３を配置すると共に、探針３ａを間に挟んだ状態で第１の電極１１及び第２の電極１２を配置し、少なくともこれら探針３ａ及び両電極１１、１２を液体Ｗに浸した液中環境を金属膜Ｍ上に作りだす液中設定工程と、該液中設定工程後、プローブ３を利用したＡＦＭ観察により金属膜Ｍの表面を観察して切削加工を行う位置を特定すると共に、特定した位置に探針３ａを位置させる位置決め工程と、該位置決め工程後、第１の電極１１及び第２の電極１２に所定の電圧を印加して両電極１１、１２間に電界を形成させる電圧印加工程と、該電圧印加工程後、レバー部３ｂの撓みが一定となるように探針３ａと金属膜Ｍとの距離を制御しながら金属膜Ｍの表面を所定範囲だけ切削加工する加工工程とで行う方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００９３】
まず、加工装置４と微細加工粉除去装置５とを組み合わせた後、液槽１５を利用して上記液中設定工程を行う。即ち、金属膜Ｍが蒸着された試料２を、液体Ｗが内部に貯留された液槽１５内に収容した後、該液槽１５を試料ステージ６上に載置する。そして、液槽１５に貯留されている液体Ｗ内に探針３ａが浸かるようにホルダ本体１８を調整してプローブ３を設置すると共に、探針３ａを間に挟むように両電極１１、１２を設置する。これにより、金属膜Ｍ、探針３ａ及び両電極１１、１２は、図１に示すように、共に完全に液体Ｗに浸された状態となり液中環境下に置かれる。
【００９４】
この液中環境設定が終了した後、半導体レーザ光源２０、ビームスプリッタ２１及びレーザ受光部２２の位置をそれぞれ調整する。即ち、半導体レーザ光源２０から照射したレーザ光Ｌが、ビームスプリッタ２１で角度を変えた後、ホルダ本体１８を透過してレバー部３ｂの反射面に入射するように、また、反射面で反射したレーザ光Ｌが再度ホルダ本体１８を透過してレーザ受光部２２に確実に入射するように位置調整を行う。
この位置調整後、半導体レーザ光源２０からレーザ光Ｌを照射させると共に、レバー部３ｂの反射面で反射したレーザ光Ｌをレーザ受光部２２で検出しておく。その後、移動手段７により探針３ａと金属膜Ｍとが接近するようにＸＹＺステージ１６をＺ方向に微小移動させる。この移動によって金属膜Ｍと探針３ａとが徐々に近づくと、探針３ａが原子間力を受けて徐々に撓み始める。すると、反射面で反射されるレーザ光Ｌの角度が変化して、レーザ受光部２２に入射するレーザ光Ｌの入射位置が変化する。そして、レバー部３ｂの撓みが決められた値に達したときに、移動手段７を停止する。これにより、探針３ａを金属膜Ｍの表面の近傍に確実に位置させることができる。
【００９５】
次いで、この状態を維持しながら、制御部２４からドライブ回路１７に指示をだして、ＸＹＺステージ１６をＸＹ方向に微小移動させると共に、プローブ３を利用して金属膜Ｍの表面を液中でＡＦＭ観察する。
つまり、金属膜Ｍの表面の凹凸に応じてレバー部３ｂが撓もうとするので、レーザ受光部２２に入射するレーザ光Ｌ（反射面で反射したレーザ光Ｌ）の位置が変化する。レーザ受光部２２は、この変化に応じたＤＩＦ信号をプリアンプに出力する。出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプによって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２３に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路２３は、ＤＩＦ信号が常に一定となるように（つまり、レバー部３ｂの撓みが常に一定となるように）、ＸＹＺステージ１６をＺ方向に微小移動させるようにドライブ回路１７をフィードバック制御する。これにより、レバー部３ｂの撓みが一定となるように、金属膜Ｍの表面と探針３ａとの距離を制御した状態で走査を行うことができる。そして制御部２４は、Ｚ電圧フィードバック回路２３により変化させる信号に基づいて、金属膜Ｍの表面の形状データ等を取得することで表面形状を観察することができる。
【００９６】
次いで、制御部２４は、このＡＦＭの観察結果から切削加工が必要な金属膜Ｍの欠陥部分の位置や範囲を特定する。そして、制御部２４は、移動手段７によりＸＹＺステージ１６を適宜３次元方向に動かして、先ほど特定した位置に探針３ａを接触させて位置決めさせる位置決め工程を行う。
この位置決め工程が終了した後、制御部２４は加工工程を行う準備として、ファンクションジェネレータ９を作動させる。ファンクションジェネレータ９は、制御部２４からの指示を受けると、両電極１１、１２に直流電圧を印加する電圧印加工程を行う。これにより、第１の電極１１と第２の電極１２との間には、電界が形成される。この電界が形成された後、加工工程を開始する。
【００９７】
まず、制御部２４は、移動手段７によりＸＹＺステージ１６をＺ方向に微小移動させて、探針３ａを金属膜Ｍの表面に対して押し付けさせる。この際、ＡＦＭ観察を行う前と同様にレバー部３ｂの撓みを測定しながら金属膜Ｍと探針３ａとを接近させる。そして、制御部２４は、変位測定手段８による測定結果に基づいて、レバー部３ｂの撓み量が予め決められた撓み量に達した時点でＸＹＺステージ１６の作動を一旦停止させる。これにより、探針３ａを金属膜Ｍの表面に対して、所定の力で押し付けることができる。
【００９８】
次いで、制御部２４は、ドライブ回路１７に指示をだしてＸＹＺステージ１６をＸＹ方向に微小移動させる。つまり、金属膜Ｍの表面に所定の力で押し付けた探針３ａを移動させる。これにより、探針３ａを利用して金属膜Ｍの表面を削り落とすことができる。そして、探針３ａを適宜ＸＹ方向に移動させることで、金属膜Ｍの欠陥部分を切削加工（スクラッチ加工）することができる。即ち、マスク修正を行うことができる。
なお、この加工工程を行う際に制御部２４は、ＡＦＭ観察時と同様に変位測定手段８による測定結果に基づいて、レバー部３ｂの撓みが一定となるように移動手段７を制御している。つまり、レバー部３ｂの撓みが一定となるようにＸＹＺステージ１６を適宜Ｚ方向に高さ制御しながら走査を行わせている。これにより、常に同じ力で金属膜Ｍの表面に押し付けた探針３ａを利用して切削加工することができるので、切削量のムラをなくして正確な切削加工を行うことができる。
【００９９】
特に、液中環境で切削加工を行っているので、切削加工時に発生した微細加工粉Ｄは、探針３ａ及び金属膜Ｍの表面上から離間して液中内に浮遊した状態となる。また、この浮遊した微細加工粉Ｄは、図３に示すように帯電した状態となっている。そのため、微細加工粉Ｄは、図３及び図４に示すように、液中に浮遊したと同時に両電極１１、１２間に形成された電界によって液中を電気泳動現象により移動し始める。つまり、切削加工によって次々と発生する微細加工粉Ｄは、液中に一旦浮遊した後、第２の電極１２に引き寄せられるように電気泳動により移動し始める。よって、切削加工で発生した微細加工粉Ｄを、探針３ａ及び切削加工痕から確実且つ速やかに離間させることができると共に、第２の電極１２側に積極的に集めて収集することができる。即ち、切削加工を行っている地点から、微細加工粉Ｄを速やかに除去することができる。
【０１００】
従って、従来のものとは異なり、微細加工粉Ｄが切削加工中に探針３ａや金属膜Ｍの切削加工痕に付着してしまうことを防止することができる。その結果、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができ、正確な追加工や再現性の高い切削加工を行うことができると共に、加工精度の向上化を図ることができる。また、探針３ａへの付着も防止できるので、切れ味の低下や摩耗等を防止でき、耐久性を向上することができる。
また、従来のクリーニングとは違って、金属膜Ｍが蒸着された試料２を別の装置に移し変えることなく加工と同時に微細加工粉Ｄの除去を行えるので、除去作業を効率良く行うことができ、スループットの低下を防止することができる。
【０１０１】
更に、液中環境内で電気泳動により微細加工粉Ｄを移動させるので、切削加工中、液体Ｗに揺らぎや対流等が生じることを極力防止することができる。そのため、探針３ａと金属膜Ｍとの押し付け力だけに起因させて、レバー部３ｂを撓ませることができる。つまり、切削加工中に押し付け力以外の要因でレバー部３ｂを撓ませることを防止することができる。よって、確実に一定の押し付け力で切削加工を行うことができる。このことからも、加工精度の向上化を図ることができる。
【０１０２】
また、液槽１５内に金属膜Ｍが蒸着された試料２を浸漬するだけで、簡単且つ確実に液中環境を作り出せるので、液中設定工程に手間がかかることはない。よって、液中設定工程にかける時間を短縮でき、作業効率を向上することができる。
また、探針３ａがダイヤモンドから形成されているので、鋭い切れ味で確実に切削加工を行うことができ、切削加工の信頼性が向上する。更には、探針３ａの耐久性を向上することができる。なお、探針３ａはダイヤモンドに限られず、ＳｉやＳｉＮから形成しても構わない。
【０１０３】
なお、上記実施形態において、図５に示すように、液槽１５に貯留した液体Ｗを外部に排出する排出路１５ａと、新たな液体Ｗを外部から内部に供給する供給路１５ｂとを形成しても構わない。この際、排出路１５ａには例えば吸引ポンプＰ１等が接続され、供給路１５ｂには例えばシリンジポンプＰ２等が接続される。これら、排出路１５ａ、供給路１５ｂ、吸引ポンプＰ１及びシリンジポンプＰ２は、貯留した液体Ｗを液槽１５から外部に排出すると共に、新たな液体Ｗを液槽１５に供給する液体排出供給手段２５を構成している。
【０１０４】
このように構成することで、加工工程後、必要に応じて貯留されていた液体Ｗを排出すると共に、新たな液体Ｗを供給する液体排出供給工程を行うことができる。
つまり、切削加工が終了した後、必要に応じて排出路１５ａを介して液槽１５内に貯留された液体Ｗを排出することで、第２の電極１２側に収集した微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。また、供給路１５ｂを介して新たな液体Ｗを液槽１５内に供給することで、液体Ｗの入れ換えも行うことができ、容易に次の切削加工に備えることができる。
このように、液体排出供給工程を行うことで、適宜収集した微細加工粉Ｄを排除できるので、切削加工が複数箇所ある場合や、切削加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、第１の電極１１及び第２の電極１２を共にロッド状の電極とし、両電極１１、１２を平行に並ぶように配置したが、両電極１１、１２の形状及び向きや探針３ａと両電極１１、１２との位置関係は、この場合に限定されるものではない。少なくとも、液体Ｗ内で探針３ａを間に挟むように配置すれば、どのように設計しても構わない。
例えば、図６に示すように、第１の電極１１を円弧状に形成し、第２の電極１２を中心として第１の電極１１を配置しても構わない。更には、図７に示すように、第１の電極１１を環状（リング状）に形成し、第２の電極１２を中心として第１の電極１１を配置しても構わない。
【０１０６】
こうすることで、電圧印加工程により両電極１１、１２に電圧を印加して電界を形成したときに、電気力線を第２の電極１２を中心とする１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉Ｄを単に第２の電極１２側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。しかも、第１の電極１１と第２の電極１２との距離を、第１の電極１１上に沿った各位置で同じにすることができる、即ち、半径Ｒを保つことができるので、同じ強さの電界を第１の電極１１と第２の電極１２との間に均一に形成することができる。
よって、微細加工粉Ｄが液体Ｗのどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかに移動させることができる。その結果、切削加工時に発生した微細加工粉Ｄをより効率良く移動させて第２の電極１２側に収集することができる。
【０１０７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第２実施形態を、図８を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、液槽１５に貯留された液体Ｗ内に金属膜Ｍが蒸着された試料２を浸漬することで液中環境を作り出したが、第２実施形態では、切削加工を行う最小限の範囲だけを液中環境にすることができる点である。
【０１０８】
即ち、本実施形態の微細加工装置３０は、図８に示すように、液槽１５を使用せずに、基端側に図示しないシリンジポンプが接続されたピペット等の液体吐出装置３１を利用して液中環境を作り出している。なお、本実施形態における第１の電極１１及び第２の電極１２は、第１実施形態と同様にロッド状に形成されている。
【０１０９】
本実施形態の微細加工装置３０の場合には、液中設定工程の際、金属膜Ｍ上にプローブ３及び両電極１１、１２を配置した後に、これらプローブ３及び両電極１１、１２に向けて、液体吐出装置３１により適量の液体Ｗを吐出する。すると、吐出された液体Ｗは、図８に示すように、少なくとも探針３ａ及び両電極１１、１２を内部に含んだ状態で表面張力により金属膜Ｍの表面に保持された状態となる。なお、図８では、液滴状となった場合を図示している。これにより少なくとも探針３ａ及び両電極１１、１２の周囲は液体Ｗに包まれた状態となり、切削加工が行われる領域だけを液中環境にすることができる。
特に、切削加工を行う探針３ａ及び両電極１１、１２の周囲だけを最小限の範囲で液中環境にできるので、液体Ｗを無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。また、切削加工を行う最小限の範囲だけを液中環境にできるので、専用のセルを用意する等の特別な準備が不要であり、構成の簡略化を図ることができる。従って、切削加工をより簡便に行うことができる。
【０１１０】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第３実施形態を、図９から図１１を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、第１の電極１１及び第２の電極１２が共にロッド状に形成されていたのに対し、第３実施形態では、第１の電極１１を環状に形成し、第２の電極１２を略中心として第１の電極１１を配置している点である。
更に異なる点は、第２実施形態では液体吐出装置３１により液体Ｗを単に吐出するだけであったが、第３実施形態では液滴状となった液体Ｗを適宜吸引することができる点である。
【０１１１】
即ち、本実施形態の微細加工装置４０は、図９に示すように、先端側が液体Ｗ内に浸漬させるように配置された中空状のマイクロノズル４１を有し、該マイクロノズル４１を介して基端側から液体Ｗを吸引する液体吸引装置４２（液体吸引手段）を備えている。
マイクロノズル４１は、図１０に示すように、例えば微細な中空ガラス管から作製されており、基端側にはチューブ４３を介して注射器４４が取り付けられている。よって、この注射器４４のピストン部４４ａを基端側に移動させることで、液体Ｗをマイクロノズル４１内に吸引することができる。
即ち、これらマイクロノズル４１、チューブ４３及び注射器４４は、上記液体吸引装置４２を構成している。なお、チューブ４３及びマイクロノズル４１内を予め液体Ｗで満たしておくと吸引し易くなるので好ましい。
【０１１２】
更に本実施形態の第２の電極１２は、細い金属線等からなり、マイクロノズル４１内に該マイクロノズル４１の基端側から先端側に亘って収納されている。この際、第２の電極１２は、先端側がマイクロノズル４１の先端近傍に位置し、基端側がファンクションジェネレータ９に接続されている。
【０１１３】
このように構成された微細加工装置４０により、金属膜Ｍの切削加工を行う場合には、第１の電極１１が第２の電極１２を中心として環状に形成されているので、電気力線を第２の電極１２を中心として１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉Ｄを単に第２の電極１２側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。
しかも、第２の電極１２はマイクロノズル４１内に収納されていると共に、その先端がマイクロノズル４１の先端近傍に位置しているので、図１１に示すように、切削加工時に発生した微細加工粉Ｄがマイクロノズル４１の先端に向かって移動してくる。よって、マイクロノズル４１内、若しくは、マイクロノズル４１の先端開口付近に微細加工粉Ｄを集中的に収集することができる。
【０１１４】
また、第１の電極１１が第２の電極１２を略中心に環状に形成されているので、第１の電極１１と第２の電極１２との距離を第１の電極１１上に沿った各位置で同じにすることができ、第１の電極１１と第２の電極１２との間に同じ強さの電界を均一に形成することができる。従って、微細加工粉Ｄが液中のどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかにマイクロノズル４１の先端に向けて移動させることができる。このことからも、微細加工粉Ｄを効率良くマイクロノズル４１の先端に集中的に収集することができる。
【０１１５】
次いで、切削加工が終了した後、金属膜Ｍ上から液滴状の液体Ｗを回収する液体吸引工程を行う。即ち、必要に応じて注射器４４のピストン部４４ａをマイクロノズル４１の基端側に向かって移動させる。これにより、マイクロノズル４１内に液体Ｗを吸引することができると共に、マイクロノズル４１の先端に集中的に収集した微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。なお、液体吐出装置３１を利用して新たな液体Ｗを供給することで、液体Ｗの入れ換えも行うことができ、容易に次の切削加工に備えることができる。
このように、適宜収集した微細加工粉Ｄを排出できるので、切削加工が複数箇所ある場合や、切削加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができる。
【０１１６】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第４実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第３実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第４実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２が、それぞれ別々に配置されていたのに対し、第４実施形態では、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２が、それぞれ一体型セル５１に取り付けられて一体的に構成されている点である。
【０１１７】
即ち、本実施形態の微細加工装置５０は、図１２に示すように、金属膜Ｍの表面に近接した位置に配置され、金属膜Ｍとの間で液体Ｗを貯留して液中環境を作りだす一体型セル５１を備えている。
この一体型セル５１は、円柱状に形成されており、金属膜Ｍの表面に対向する対向面に環状の溝部５１ａが形成されている。そのため、この対向面の略中心部分には、周囲が溝部５１ａで囲まれた突起部５１ｂが形成されている、なお、突起部５１ｂは、先端側が対向面と面一となっている。また、一体型セル５１には、外部から溝部５１ａ内に液体Ｗを供給する供給路５１ｃが形成されている。また、この供給路５１ｃには、液体Ｗを送り出すシリンジポンプ等の供給部５２が取り付けられている。これにより、供給路５１ｃを介して溝部５１ａ内に液体Ｗが供給されるようになっている。なお、供給された液体Ｗは、表面張力により金属膜Ｍと一体型セル５１との間に保持され、貯留された状態となる。
【０１１８】
また、突起部５１ｂには、供給された液体Ｗを外部に排出するための排出路５１ｄが形成されている。即ち、これら供給路５１ｃ、排出路５１ｄ及び供給部５２は、貯留された液体Ｗを一体型セル５１の外部に排出すると共に、新たな液体Ｗを一体型セル５１に供給する液体排出供給手段５３を構成している。
【０１１９】
また、上記排出路５１ｄ内には、細い金属線からなる第２の電極１２が収納されている。また、環状に形成された第１の電極１１は、排出路５１ｄ内に収納された第２の電極１２を略中心として配置されるように、溝部５１ａの内周面に取り付けられている。また、本実施形態のプローブ３に関しても同様に、溝部５１ａの内周面に取り付けられている。よって、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２は、それぞれ貯留された液体Ｗに浸かるように一体型セル５１に取り付けられている。
【０１２０】
このように構成された微細加工装置５０の場合には、液中設定工程を行う際、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２が取り付けられた一体型セル５１を金属膜Ｍ上に近接させた後、供給路５１ｃを介して供給部５２から溝部５１ａ内に液体Ｗを供給する。すると供給された液体Ｗは、溝部５１ａ内を満たすと共に、表面張力によって金属膜Ｍの表面と一体型セル５１との間に保持されて留まった状態となる。これにより、少なくとも探針３ａ及び両電極１１、１２の周囲は、液体Ｗ内に浸された状態となり、加工が行われる領域でだけを液中環境にすることができる。特に、加工を行う最小限を範囲で液中環境にできるので、液体Ｗを無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。
【０１２１】
上述した液中設定工程が終了した後、電圧印加工程及び加工工程を行う。本実施形態においても、第３実施形態と同様に、第１の電極１１が環状に形成されて第２の電極１２を略中心として配置されているので、切削加工時に生じる微細加工粉Ｄを排出路５１ｄの内部に収納されている第２の電極１２に集中的に収集することができる。つまり、微細加工粉Ｄを排出路５１ｄの開口付近に集中的に収集することができる。
【０１２２】
次いで、加工工程が終了した後、必要に応じて排出路５１ｄを介して貯留された液体Ｗを排出することで、第２の電極１２側に収集された微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。この際、上述したように排出路５１ｄの開口付近に微細加工粉Ｄが集中して収集されているので、効率良く微細加工粉Ｄを排出することができる。なお、供給路５１ｃを介して新たな液体Ｗを溝部５１ａ内に供給することで、液体Ｗの入れ換えも行うことができ、容易に次の切削加工に備えることができる。
このように、適宜収集した微細加工粉Ｄを排出できるので、切削加工が複数箇所ある場合や、切削加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができる。
【０１２３】
特に、本実施形態においては、一体型セル５１の溝部５１ａ内に液体Ｗの大部分が貯留された状態となっているので、外気に接する面積を極力なくすことができる。そのため、液体Ｗの蒸発を防止でき、切削加工に時間がかかったとしても液中環境を確実に維持することができる。よって、切削加工時における微細加工粉Ｄの除去の信頼性を高めることができる。
また、一体型セル５１にプローブ３及び両電極１１、１２がそれぞれ取り付けられているので、切削加工中にプローブ３と両電極１１、１２との相対位置関係がずれてしまうことがない。そのため、切削加工中に電界をより安定した状態で形成することができ、電気泳動により微細加工粉Ｄをより安定に移動させることができる。
【０１２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【０１２５】
例えば、上記各実施形態では、加工装置４と微細加工粉除去装置５とからなる微細加工装置１（３０、４０、５０）を例に挙げて説明したが、微細加工粉除去装置５を加工装置４に組み合わせて使用すれば、微細加工粉除去装置５だけであっても、加工時に生じる微細加工粉Ｄを除去するという本発明の目的を達成することができる。
【０１２６】
また、上記各実施形態では、被加工物の一例として、試料２上に蒸着したクロムからなる金属膜Ｍを例に挙げたが、金属膜Ｍに限定されるものではない。例えば、シリコン基板や、モリブデンシリコン膜を被加工物としても構わない。また、金属膜Ｍであってもクロムに限定されるものではない。
また、液体Ｗとして超純水を用いた場合を例に挙げて説明したが、超純水に限られず各種の溶液を用いて良く、被加工物に応じて適宜変更して構わない。
また、金属膜Ｍの加工の一例として、スクラッチ加工を行う場合で説明したが、この場合に限られるものではなく、微細加工粉Ｄが生じる加工であれば適用可能である。
【０１２７】
また、上記各実施形態では、第１の電極１１及び第２の電極１２に電圧を印加する際に、ファンクションジェネレータ９が直流電圧を印加した場合を例に挙げたが、直流電圧に限定されるものではない。
例えば、交流電圧やプラス電圧を印加しても構わない。つまり、被加工物や液体Ｗの種類に応じて、直流電圧、交流電圧又はパルス電圧を適宜使い分ければ良い。特に、ファンクションジェネレータ９を利用することで、各種の電圧を印加できるので、使い易さが向上する。また、交流電圧やパルス電圧を使用することで、液体Ｗの電気分解を生じさせずに高電圧を印加することができる。
【０１２８】
また、液体Ｗ内に界面活性剤Ｆを含有させても構わない。界面活性剤Ｆが含有された液体Ｗを使用した場合には、図１３及び図１４に示すように、金属膜Ｍの表面や切削加工時に発生した微細加工粉Ｄの表面に、親水基ｆを外側にした状態で界面活性剤Ｆが結合する。そのため、電気泳動による移動中等に、微細加工粉Ｄが金属膜Ｍの表面に接触したり、微細加工粉Ｄ同士が接触したりしても、互いの親水基ｆが反撥しあって付着し難くなる。従って、探針３ａや金属膜Ｍへの付着をより確実に防止しながら、微細加工粉Ｄを第２の電極１２側に移動させることができる。
【０１２９】
また、上記各実施形態では、試料２側を三次元方向に移動させる試料スキャン方式を例にして説明したが、この方式に限られず、プローブ３側を三次元方向に移動させるプローブスキャン方式にしても構わない。この場合においても、スキャン方式が異なるだけで、試料スキャン方式と同様の作用効果を奏することができる。なお、試料２側及びプローブ３側を共に三次元方向に移動できるように構成しても構わない。
【０１３０】
また、上記各実施形態では、変位測定手段８がレーザ光を利用した光てこ方式によりレバー部３ｂの撓みを測定したが、光てこ方式に限定されるものではない。例えば、レバー部３ｂ自身に変位検出機構（例えば、ピエゾ抵抗素子等）を設けた自己検知方式によりレバー部３ｂの撓みを測定するように構成しても構わない。特に、第４実施形態で説明した一体型セル５１を用いる場合には、自己検知方式にすることが好ましい。
【０１３１】
また、上記各実施形態では、切削加工を行う際に探針３ａを単に金属膜Ｍの表面に押し付けた状態で行っていたが、レバー部３ｂを振動させた状態で切削加工を行っても構わない。つまり、レバー部３ｂ又は試料ステージ６の少なくともいずれか一方側を、金属膜Ｍの表面に平行なＸＹ方向又は金属膜Ｍの表面に垂直なＺ方向の少なくともいずれか一方の方向に向けて、所定の周波数で振動させる加振源（加振手段）６０を備えても構わない。
具体的には、図１５に示すように、ホルダ本体１８の下面と斜面ブロック１９との間に縦振動用の加振源６０を取り付ける。これにより、レバー部３ｂは、本体部３ｃ及び斜面ブロック１９を介して加振源６０から伝わってきた振動を受けて、Ｚ方向に所定の周波数で振動する。
【０１３２】
また、このように加振源６０を設ける場合には、Ｚ電圧フィードバック回路２３の前に、図示しないプリアンプで増幅されたＤＩＦ信号を直流変換してＺ電圧フィードバック回路２３に出力する交流−直流変換回路６１を設ける。また、変位測定手段８は、反射面で反射したレーザ光Ｌの入射位置からレバー部３ｂの振動状態の測定を行う。そして、制御部２４が、変位測定手段８による測定結果に基づいて、レバー部３ｂの振動状態（例えば、振動振幅）が一定となるように金属膜Ｍと探針３ａとの距離をフィードバック制御すれば良い。
【０１３３】
このように加振源６０を設けた場合には、加工工程を行う際に、図１６に示すように、レバー部３ｂをＺ方向に振動させて、金属膜Ｍの表面を連続的に叩きながら切削加工することができる。そのため、切削加工時に生じる微細加工粉Ｄは、さらに細かくなって軽量になると共に帯電性が向上する。よって、微細加工粉Ｄをさらに素早く浮遊させた後、電気泳動により移動させることができ、探針３ａや金属膜Ｍへの付着をより確実に防止することができる。また、探針３ａを振動させることで、同じ押し付け力であっても切削力を高めることができるので、切削加工の作業性を向上させることができる。
【０１３４】
なお、図１５では、ホルダ本体１８と斜面ブロック１９との間に加振源６０を設けた場合を例にしたが、この場合に限られず、例えば、試料ステージ６とＸＹＺステージ１６との間に加振源６０を設け、試料２及び金属膜Ｍ側をＺ方向に振動させても構わない。この場合であっても、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３５】
また、加振源６０としては、レバー部３ｂをＺ方向に振動に振動させる縦振動用のものに限られず、レバー部３ｂをＸＹ方向に振動させる横振動用のものを取り付けても構わない。この場合には、図１７に示すように、金属膜Ｍの表面を探針３ａで連続的に擦りながら切削加工を行うことができる。この場合においても上記と同様の作用効果を奏することができる。
なお、このようにＸＹ方向に横振動させる場合には、単にＸ方向若しくはＹ方向に振動させるのではなく、ＸＹ方向にシンクロさせた状態で振動させることも可能である。こうすることでポリッシュ効果を期待できるのでより好ましい。
【０１３６】
更には、縦振動用の加振源６０と横振動用の加振源６０を同時に２つ取り付け、両方の動作（横振動＋縦振動）を行いながら切削加工を行っても構わない。特に、横振動と縦振動とを同時に行うことで、楕円振動切削加工を行うことができ、微細加工粉Ｄを上方に巻き上げ易くなる。従って、微細加工粉Ｄをさらに容易に移動させることができる。
【０１３７】
なお、加振源６０を取り付けた場合には、金属膜Ｍの表面の観察する際に、加振源６０の作動を停止させてＡＦＭで観察しても構わないし、切削加工時と同様に加振源６０を作動させて振動モードＡＦＭで観察を行っても構わない。
【０１３８】
また、レバー部３ｂを振動させて切削加工を行う場合、上述した加振源６０を利用した振動ではなく、超音波振動子で発生させた超音波振動をレバー部３ｂに伝え、超音波振動切削を行っても構わない。こうすることで、切削加工時に発生する微細加工粉Ｄのサイズをさらに微細化して軽量化を図ることが可能である。従って、電気泳動によって微細加工粉Ｄをより効率良く移動させて処理することができ、より好ましい方法である。
【０１３９】
また、上記各実施形態では、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２をそれぞれ設けた場合を説明したが、この場合に限られず、例えば、図１８に示すように、探針３ａが第１の電極１１を兼ねるように構成しても構わない。
この場合においては、探針３ａが第１の電極１１を兼ねているので、加工によって生じた微細加工粉Ｄを強い電界の中に確実且つ瞬時に入れることができ、より速やかに電気泳動により移動させることができる。また、探針３ａとは別に第１の電極１１を設ける必要がないので、構成の簡略化を図ることができる。
【０１４０】
また、上記各実施形態において、ポテンショスタットを利用して金属膜Ｍの表面電位を参照電極電位としながら加工を行っても構わない。具体的には、図１９に示すように、金属膜Ｍに電気接続された参照電極７０を配置する。なお、この参照電極７０は、液体Ｗに直接触れないようになっている。そして、参照電極７０、第１の電極１１及び第２の電極１２は、ファンクションジェネレータ９に接続されたポテンショスタット７１にそれぞれ電気接続されている。また、この場合のファンクションジェネレータ９は、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加する際に、金属膜Ｍの表面電位を参照電極電位としながら電圧を印加するようになっている。なお、この場合には、第１の電極１１が作用極として機能すると共に、第２の電極１２が対極として機能する。
【０１４１】
このよう構成することで、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加して微細加工粉Ｄを電気泳動させるための電界を形成する際に、金属膜Ｍの表面電位を参照電極電位にできるので、電気泳動中に金属膜Ｍに電流が流れることがない。従って、試料２上にクロムを蒸着してなる金属膜Ｍはもちろんのこと、その他電気化学反応が生じ易い金属サンプルや半導体サンプルを被加工物として用いたとしても、これら被加工物表面に電気化学的な影響（腐食等）を何ら与えずに加工を行うことができる。また、使用できる被加工物の種類を増やすことができ、使い易さを向上することができる。
【０１４２】
（実施例）
次に、上記第３実施形態に基づいて、実際に金属膜Ｍの切削加工を行った場合の実施例について、従来の方法で行った切削加工と比較しながら図２０から図２２を参照して説明する。なお、以下の条件で切削加工を行った。
まず、試料２上にクロムを蒸着した金属膜Ｍを被加工物とした。また、金属膜Ｍの表面を２０μ×２０μｍの範囲で切削加工した。また、探針３ａを金属膜Ｍの表面に押し付ける力、即ち、加工荷重を４００μＮに設定した。
【０１４３】
初めに、上記条件のもと、図２０（ａ）に示すように、従来の方法により大気中にて切削加工を行った。この場合には、図２０（ｂ）に示すように、切削加工を行った加工痕及びその周辺に大量の微細加工粉Ｄが付着していたことが確認された。
次に、上記条件に加え、図２１（ａ）に示すように、切削加工を行う領域を液滴状の液体Ｗ（１％の界面活性剤Ｆを含有する超純水）で包み、液中環境下で切削加工を行った。
この場合には、図２１（ｂ）に示すように、微細加工粉Ｄが液中に浮遊し、しかも界面活性剤Ｆの影響を受けるので、上述した大気中に比べると切削加工痕及びその周辺に付着した微細加工粉Ｄの数は減少したが、依然多数の微細加工粉Ｄが残っているのが確認された。
【０１４４】
これに対し、上記液中条件に加え、図２２（ａ）に示すように、上述した第３実施形態に基づいて切削加工を行った。即ち、環状に形成した第１の電極１１と、該第１の電極１１の略中心に配置した第２の電極１２との間に電圧を印加しながら切削加工を行った。なお、両電極１１、１２をＡｕ電極とした。また、直流２．５Ｖの電圧を両電極１１、１２に印加した。
この場合には、図２２（ｂ）に示すように、切削加工痕及びその周辺に微細加工粉Ｄをほとんど確認できず、微細加工粉Ｄが除去できたことが確認された。
これらの結果から、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の効果が確認でき、微細加工粉Ｄを除去しながらマスク修正等の切削加工を行うことができるという、従来にはない有利な効果を確認することができた。
【０１４５】
また、図２３に示すように、上述した第３実施形態の場合において両電極１１、１２を用いない場合であっても、液体吸引装置４２を備えることで、微細加工粉Ｄの影響を極力抑えながら切削加工を行うことが可能である。即ち、切削加工後、液体吸引装置４２で液滴状の液体Ｗを吸引することで、液体Ｗ内に浮遊した微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。
特に、切削加工後に速やかに液体吸引装置４２を作動させることで、微細加工粉Ｄが液中を浮遊している段階で排出することができる。また、切削加工中であっても、切削加工を一時的に停止させた状態で適宜液体Ｗを吸引することで、発生した微細加工粉Ｄを効率良く排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明に係る微細加工装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示すプローブ及び両電極の拡大斜視図である。
【図３】図１に示す微細加工装置により、金属膜の表面を切削加工している際の微細加工粉の状態を示す拡大図である。
【図４】図２に示す状態から、金属膜の表面を切削加工したときの微細加工粉の動きを示した図である。
【図５】図１に示す微細加工装置の変形例を示す図であって、液槽に供給路及び排出路が形成された微細加工装置を示す図である。
【図６】図１に示す微細加工装置の変形例を示す図であって、第１の電極が円弧状に形成され、第２の電極を略中心に配置されている状態を示す斜視図である。
【図７】図１に示す微細加工装置の変形例を示す図であって、第１の電極が環状に形成され、第２の電極を略中心に配置されている状態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る微細加工装置の第２実施形態を示す図であって、プローブ及び両電極周辺の斜視図である。
【図９】本発明に係る微細加工装置の第３実施形態を示す図であって、プローブ及び両電極周辺の斜視図である。
【図１０】図９に示す微細加工装置を構成する液体吸引装置の構成図である。
【図１１】図９に示す微細加工装置により、金属膜の表面を切削加工している際の微細加工粉の状態を示す拡大図である。
【図１２】本発明に係る微細加工装置の第４実施形態を示す図であって、一体型セルの断面図である。
【図１３】界面活性剤を含有する液体を利用して本発明に係る微細加工装置により切削加工を行っているときの、金属膜表面及び微細加工粉の状態を示す図である。
【図１４】図１３に示す金属膜表面及び微細加工粉の拡大図である。
【図１５】本発明に係る微細加工装置の変形例を示す図であって、レバー部を所定周波数で加振させる加振源を備えた微細加工装置の構成図である。
【図１６】図１５に示す加振源により、レバー部を金属膜の表面に垂直な方向に加振させながら切削加工を行っている状態を示す図である。
【図１７】図１５に示す加振源により、レバー部を金属膜の表面に平行な方向に加振させながら切削加工を行っている状態を示す図である。
【図１８】本発明に係る微細加工装置の変形例を示す図であって、探針が第１の電極を兼ねている微細加工装置の構成図である。
【図１９】本発明に係る微細加工装置の変形例を示す図であって、ポテンショスタットを有する微細加工装置の構成図である。
【図２０】実際に切削加工を行った実施例を説明するための図であって、（ａ）は大気中で切削加工を行う従来の方法で切削加工を行っている状態を示す斜視図であり、（ｂ）は切削加工後の切削加工痕及びその周辺の状態を示した斜視図である。
【図２１】実際に切削加工を行った実施例を説明するための図であって、（ａ）は界面活性剤を含む液体中で切削加工を行っている状態を示す斜視図であり、（ｂ）は切削加工後の切削加工痕及びその周辺の状態を示した斜視図である。
【図２２】実際に切削加工を行った実施例を説明するための図であって、（ａ）は本発明に係る装置により、界面活性剤を含む液体Ｗ中で両電極間に電圧を印加させながら切削加工を行っている状態を示す斜視図であり、（ｂ）は切削加工後の切削加工痕及びその周辺の状態を示した斜視図である。
【図２３】本発明に係る第３実施形態の変形例であって、両電極の代わりに液体吸引装置を加えた状態で切削加工を行っている状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１４７】
Ｄ 微細加工粉
Ｆ 界面活性剤
Ｍ 金属膜（被加工物）
Ｗ 液体
１、３０、４０、５０ 微細加工装置
３ プローブ
３ａ 探針
３ｂ レバー部
４ 加工装置
５ 微細加工粉除去装置
６ 試料ステージ（ステージ）
７ 移動手段
８ 変位測定手段
９ ファンクションジェネレータ（電圧印加手段）
１０ 制御手段
１１ 第１の電極
１２ 第２の電極
１５ 液槽（液体セル）
１５ａ 液槽の排出路
１５ｂ 液槽の供給路
２５、５３ 液体排出供給手段
４１ マイクロノズル
４２ 液体吸引装置（液体吸引手段）
５１ 一体型セル
５１ｃ 一体型セルの供給路
５１ｄ 一体型セルの排出路
６０ 加振源（加振手段）
７１ ポテンショスタット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探針を利用してフォトマスク等の被加工物を加工（例えば、切削加工）する際に生じる微細加工粉を除去する微細加工粉除去装置、及び該微細加工粉除去装置を有する微細加工装置、並びに微細加工粉除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノテクノロジーの進歩によりナノマシンや電子デバイス、メモリ等の微小領域の先端技術が注目を集めており、その加工技術の向上が要求されている。こうした微細加工手段の１つとして、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）を用いた方法が注目されている。この走査型プローブ顕微鏡は、半導体プロセスのように大量生産としての加工技術には至っていないものの、装置自体はシンプルで且つ比較的低価格でありながら、ナノスケールの高い加工精度を有している装置である。そのため、次世代の高密度メモリやナノエレクトロニクス、ナノマシン等における基礎的なデバイスの試作技術やマスク修正等に用いられていくことが注目されている。
【０００３】
この走査型プローブ顕微鏡を用いた加工技術において最もシンプルなものとして、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）のプローブを用いて表面を直接スクラッチ（切削加工）する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−２６６６５０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では以下の課題が残されている。
即ち、従来の手法は、被加工物をプローブで直接スクラッチする機械的な切削加工であるために、微細な切削紛、即ち、ナノスケールの微細加工粉が必ず生じてしまう。ところがこの加工粉は、切削時に帯電する性質を有しているので、プローブの探針や切削加工痕の周辺等に容易に再付着するものであった。
ここで、切削加工痕若しくはその周辺に微細加工粉が付着してしまうと、該微細加工粉が邪魔となって切削加工痕が視認することができないので、その後の追加工ができなかったり、再現性の高い加工ができなくなったりする等の不具合が生じていた。
【０００５】
そこで、このような不具合を極力なくすため、加工後にクリーニングを行って微細加工粉を除去する場合がある。ところがこのクリーニングは、ドライアイスクリーナを用いた物理的な除去方法やウェット洗浄を利用した除去方法が一般的であるが、いずれの方法であっても被加工物を一旦加工装置から取り外した後、別の装置に移し変える必要がある。そのため、手間がかかり、スループットが低下する問題があった。また、この問題に加えて、ドライアイスクリーナ装置は高価であり、ウェット洗浄は時間がかかるという不都合もあった。
しかも、このようなクリーニングを行ったとしても、微細加工粉を除去できない場合もあり、クリーニングを行う前の上記不都合を解消できない恐れもあった。特に、被加工物がガラス上に形成されたフォトマスクである場合には、微細加工粉が残ると透過率の低下を招いてしまうものであった。
【０００６】
一方、微細加工粉が探針に付着した場合には、刃先として使用する探針が微細加工粉に覆われてしまうので、徐々に削れなくてなってしまう。特に、ダイヤモンド探針を使用している場合に、鉄系の微細加工粉が付着すると化学変化が生じて直ちに削れなくてなってしまう。また、微細加工粉が酸化を促進する場合にも、摩耗が進んでやはり削れなくなってしまう。
【０００７】
上述したように、微細加工粉が探針や切削加工痕に付着してしまうことによって、加工精度の著しい低下や切れ味の低下等、様々な不都合を引き起こされていた。そのため、加工プロセスにおいては、不都合の多いクリーニングに代る新たな方法によって微細加工紛を除去することが求められている。しかしながら、原子間力顕微鏡を利用した加工プロセス中に、加工中に発生する微細加工粉を除去する有効な手立てはいまだ見出されていない。
【０００８】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去することができる微細加工粉除去装置、及び該微細加工粉除去装置を有する除去加工装置、並びに、微細加工粉除去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の微細加工装置は、探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を除去する微細加工装置であって、前記被加工物が載置されるステージと、前記探針を有し、該探針が前記被加工物に対向するように配置されたプローブと、前記ステージと前記プローブとを相対的に移動させて、前記探針により前記被加工物を加工させる移動手段とを有する加工装置と、前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを有する微細加工粉除去装置と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を電気泳動により除去する微細加工粉除去方法であって、前記被加工物上に、前記探針を有するプローブを配置すると共に、探針を間に挟んだ状態で第１の電極及び第２の電極を配置し、少なくとも探針、第１の電極及び第２の電極を前記液体に浸した液中環境を前記被加工物上に作りだす液中設定工程と、該液中設定工程後、前記プローブを利用したＡＦＭ観察により前記被加工物を観察して、前記加工を行う位置を特定すると共に特定した位置に前記探針を位置させる位置決め工程と、該位置決め工程後、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加工程と、該電圧印加工程後、前記探針と前記被加工物とを相対的に移動させて、探針を利用して被加工物を加工する加工工程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、まず、加工装置と微細加工粉除去装置とを組み合わせた後、液中設定工程を行う。即ち、被加工物をステージ上に載置した後、該被加工物に対向するように探針を有するプローブを配置する。また、この探針を間に挟むように第１の電極及び第２の電極をそれぞれ配置する。次いで、例えば、液体を被加工物上に吐出する等して、少なくとも探針、第１の電極及び第２の電極を液体に浸した液中環境を被加工物上に作りだす。
なお、この液中設定工程を行う際に、上述したようにスポイト等を利用して液体を被加工物上に吐出することで液中環境を作り出しても構わないし、液体が貯留されたセル等を利用して液中環境を作り出しても構わない。
【００１２】
この液中設定工程が終了した後、移動手段によりステージとプローブとを相対的に移動させて、プローブを利用して被加工物を液中でＡＦＭ観察する。そして、この観察により加工を行う位置や範囲を特定する。次いで、再度移動手段によりステージとプローブとを相対的に移動させて、先ほど特定した位置に探針を位置させる位置決め工程を行う。
【００１３】
この位置決め工程が終了した後、電圧印加手段によって第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加工程を行う。これにより、液中内の第１の電極と第２の電極との間には、電界が形成される。そして、電界が形成された後、加工工程を開始する。例えば、探針を被加工物に押し付けながら移動させることで、被加工物の表面を所定範囲だけ切削加工（スクラッチ加工）する。この場合には、被加工物の不要部分を削って修正（マスク修正）することができる。このように、探針を利用して被加工物を加工する。
【００１４】
この加工時に生じたナノスケールの微細な切削紛(微細加工粉)は、液中環境下であるために、探針及び被加工物の表面上から離間して液中内に浮遊した状態となる。更にこの浮遊した微細加工粉は、帯電した状態となっている。
そのため、微細加工粉は、液中に浮遊したと同時に両電極間に形成された電界によって電気泳動現象により液体内を移動し始める。つまり、加工によって次々と発生する微細加工粉は、液中に一旦浮遊した後、第２の電極に引き寄せられるように主として電気泳動によって（以下「電気泳動によって」と表記する）移動し始める。よって、加工時に生じる微細加工粉を、探針及び加工痕から確実且つ速やかに離間させることができると共に、第２の電極側に積極的に集めて収集することができる。即ち、加工を行っている地点から、微細加工粉を速やかに除去することができる。
【００１５】
従って、微細加工粉が加工中に探針や加工痕に付着してしまうことを防止することができる。その結果、微細加工粉の影響を受けずに加工することができ、正確な追加工や再現性の高い加工を行うことができると共に、加工精度の向上化を図ることができる。また、探針への付着も防止できるので、切れ味の低下や摩耗等を防止でき、探針の耐久性を向上することができる。
また、従来のクリーニングとは違って、被加工物を別の装置に移し変えることなく加工と同時に微細加工粉の除去を行えるので、除去作業を効率良く行うことができ、スループットの低下を防止することができる。
【００１６】
上述したように本発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去しながら、加工を行うことができる。
【００１７】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記第１の電極が、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記電圧印加工程の際、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置された前記第１の電極を利用して、電圧を印加することを特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、第２の電極に微細加工粉を移動させる場合、第１の電極が第２の電極を中心として、円弧状又は環状に配置されているので、両電極に電圧を印加して電界を形成したときに、電気力線を第２の電極を中心とする１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉を単に第２の電極側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。しかも、第１の電極と第２の電極との距離を、第１の電極上に沿った各位置で同じにすることができるので、同じ強さの電界を第１の電極と第２の電極との間に均一に形成することができる。よって、微細加工粉が液体のどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかに移動させることができる。その結果、加工時に生じた微細加工粉を、より効率良く移動させて、第２の電極側に収集することができる。
【００２０】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記液体が内部に貯留され、貯留された液体に浸かるように少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が収容される液体セルを備えていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、前記被加工物を前記液体が内部に貯留された液体セル内に収容すると共に、該液体に浸かるように、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ配置することを特徴とするものである。
【００２２】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、液中設定工程を行う際に、液体が貯留された液体セルを利用して液中環境を作りだすことができる。即ち、被加工物を液体セル内に収容した状態でステージ上に載置する。そして、液体セル内に貯留されている液体内に浸かるように、少なくとも探針及び両電極をそれぞれ配置する。このように、液体セルを利用するだけで、簡単且つ確実に液中環境を作りだすことができるので、作業効率を向上することができる。
【００２３】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、貯留した前記液体を前記液体セルから外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程後、前記液体を前記液体セル内から外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程が終了した後、必要に応じて、液体排出供給手段により、液体セル内に貯留した液体を外部に排出することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を適宜排出することができる。また、新たな液体を液体セル内に供給することで、液体の入れ換えも行うことができ、容易に次の加工に備えることができる。
このように液体排出供給工程を行うことで、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００２６】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が浸かるように、前記液体を前記被加工物上に吐出することを特徴とするものである。
【００２７】
この発明に係る微細加工粉除去方法においては、液中設定工程の際に、プローブ、第１の電極及び第２の電極をそれぞれ配置した後に、これらプローブ及び両電極に向けてピペット等により液体を吐出する。これにより、少なくとも探針及び両電極の周囲は、液体に包まれた状態となり、加工が行われる領域だけを液中環境にすることができる。
特に、加工を行う探針及び両電極の周囲だけを最小限の範囲で液中環境にできるので、液体を無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。また、加工を行う最小限の範囲だけを液中環境にできるので、専用のセルを用意する等の特別な準備が不要であり、構成の簡略化を図ることができる。従って、加工をより簡便に行うことができる。
【００２８】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程後、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを介して、基端側から液体を吸引する液体吸引工程を備えていることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程が終了した後、必要に応じて液体吸引手段のマイクロノズルにより液体を吸引することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を適宜排出することができる。よって、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、液体吸引工程を行うことで微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００３１】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００３３】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、少なくとも液体内に浸漬されるマイクロノズル内の先端側に第２の電極が収納されているので、第２に電極側に微細加工粉が移動する場合には加工時に生じた微細加工粉がマイクロノズルの先端に向かって移動してくる。つまり、液体と共に微細加工粉を吸引するマイクロノズルの先端に微細加工粉を集中的に収集することができる、従って、より効率良く微細加工粉を吸引して排出することができる。
【００３４】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記被加工物に近接した位置に配置され、被加工物との間で前記液体を貯留して液中環境を作りだす一体型セルを有し、少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が、貯留された前記液体に浸かるように前記一体型セルに取り付けられていることを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が取り付けられた一体型セルを前記被加工物に近接した位置に配置した後、プローブ、第１の電極及び第２の電極が浸かるように被加工物との間に前記液体を貯留して液中環境を作りだすことを特徴とするものである。
【００３６】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、液中設定工程を行う際に、一体型セルを利用して液中環境を作りだすことができる。即ち、プローブ、第１の電極及び第２の電極がそれぞれ取り付けられた一体型セルを、被加工物に近接した位置に配置した後、一体型セルと被加工物との間に液体を吐出する。すると、吐出された液体は、表面張力によって一体型セルと被加工物にとの間に留まった状態となる。これにより、少なくとも探針及び両電極の周囲は、液体に浸された状態となり、加工が行われる領域だけを液中環境にすることができる。
特に、加工を行う探針及び両電極の周囲だけを最小限の範囲で液中環境にできるので、液体を無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。
【００３７】
また、液体は、一体型セルと被加工物との間に留まっているので、大気に接する面積を極力なくすことができる。そのため、液体の蒸発を防止でき、加工に時間がかかったとしても液中環境を確実に維持することができる。よって、加工時における微細加工粉の除去の信頼性を高めることができる。
また、一体型セルにプローブ及び両電極がそれぞれ取り付けられているので、加工中にプローブと両電極との相対位置関係がすれてしまうことがない。そのため、電界をより安定した状態で形成することができ、電気泳動により微細加工粉をより安定して移動させることができる。
【００３８】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記一体型セルに形成された供給路及び排出路を有し、該排出路を介して貯留した前記液体を前記一体型セルから外部に排出すると共に、供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とするものである。
【００３９】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程後、前記一体型セルに形成された排出路を介して前記液体を一体型セル内から外部に排出すると共に、一体型セルに形成された供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とするものである。
【００４０】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程が終了した後、必要に応じて液体排出供給手段により、排出路を介して液体を外部に排出することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を液体と一緒に適宜排出することができる。また、供給路を介して新たな液体を供給することで、液体の入れ換えも行うことができ、容易に次の加工に備えることができる。
このように液体排出供給工程を行うことで、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００４１】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００４２】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００４３】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、排出路内に第２の電極が収納されているので、加工時に生じた微細加工粉が排出路に向かって移動してくる。つまり、液体と共に微細加工粉を外部に排出する排出路に微細加工粉を集中的に収集することができる、従って、より効率良く微細加工粉を排出することができる。
【００４４】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記探針が、基端側がレバー部によって片持ち状態に支持され、前記レバー部の撓みを測定する変位測定手段と、前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００４５】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記探針が、前記レバー部によって片持ち状態に支持されており、前記加工工程を行う際、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とするものである。
【００４６】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、同じ力で探針を被加工物に押し付けた状態で加工することができる。即ち、加工工程を行う際に、変位測定手段が、レバー部の撓みを測定し、測定結果を制御手段に知らせている。そして、制御手段は、送られてきた測定結果に基づいて、移動手段を適宜制御して、探針と被加工物との距離をレバー部の撓みが一定となるようにしている。これにより、常に同じ力で探針を被加工物に押し付けた状態で加工することができる。よって、加工時のムラをなくして正確な加工を行うことができる。
【００４７】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明の微細加工装置において、前記レバー部及び前記ステージの少なくともいずれか一方を、前記被加工物の表面に対して水平なＸＹ方向及び垂直なＺ方向の少なくともいずれか一方の方向に加振させる加振手段を備え、前記変位測定手段が、前記レバー部の振動状態を測定し、前記制御手段が、前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の振動状態が一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００４８】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明の微細加工粉除去方法において、前記加工工程を行う際、前記レバー部又は前記被加工物の少なくともいずれか一方を、被加工物の表面に水平な方向及び垂直な方向の少なくともいずれか一方の方向に向けて振動させると共に、振動状態が一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とするものである。
【００４９】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、加工工程を行う際に、加振手段がレバー部又はステージの少なくともいずれか一方を、被加工物の表面に水平なＸＹ方向（横振動）又は垂直なＺ方向（縦振動）の少なくともいずれか一方の方向に、所定の周波数で振動させる。つまり、被加工物の表面を連続的に擦りながら、或いは、連続的に叩きながら、或いは、両方を行いながら加工を行う。また、この際変位測定手段は、レバー部の振動状態の測定を行っている。そして、制御手段は、変位測定手段による測定結果に基づいて、レバー部の振動状態（例えば、振動振幅）が一定となるように移動手段を制御する。その結果、探針を単に被加工物に押し付けるだけではなく、上述した方向に振動を加えた状態で加工することができる。
【００５０】
よって、加工時に生じる微細加工粉をさらに細かくすることができる。そのため、微細加工粉は、より軽量になると共に帯電性が向上する。従って、微細加工粉をさらに素早く浮遊させた後、電気泳動により移動させることができ、探針や被加工物への付着をより確実に防止することができる。また、探針を振動させることで、同じ押し付け力であっても加工性能を高めることができ、作業性を向上させることができる。
特に、横振動と縦振動とを同時に行うことで、楕円振動加工を行うことができ、微細加工粉を上方に巻き上げ易くなる。従って、微細加工粉をさらに容易に移動させることができる。また、ＸＹ方向に横振動させる場合には、単にＸ方向若しくはＹ方向に振動させるのではなく、ＸＹ方向にシンクロさせた状態で振動させることも可能である。こうすることでポリッシュ効果を期待することができるので好ましい。
【００５１】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記電圧印加手段が、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とするものである。
【００５２】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記電圧印加工程の際に、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とするものである。
【００５３】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、電圧印加工程の際、電圧印加手段が、第１の電極と第２の電極との間に直流電圧、交流電圧、パルス電圧のいずれかを選択して電圧印加を行う。よって、被加工物、液体の種類や加工の状況等に応じて適宜電圧を使い分けることができ、使い易さが向上する。特に、交流電圧、パルス電圧を使用することで、液体の電気分解を生じさせないで、高電圧を印加することができる。
【００５４】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記探針が、ダイヤモンド、Ｓｉ及びＳｉＮのいずれかから形成されていることを特徴とするものである。
【００５５】
この発明に係る微細加工装置においては、探針がダイヤモンド、Ｓｉ、ＳｉＮのいずれかから形成されている。特に、探針をダイヤモンドで形成することで、被加工物がどのような材料から形成されていたとしても、鋭い切れ味で確実に加工することができる。また、探針の耐久性を向上することができる。
【００５６】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記探針が、前記第１の電極を兼ねていることを特徴とするものである。
【００５７】
この発明に係る微細加工装置においては、探針が第１の電極を兼ねているので、加工によって生じた微細加工紛を強い電界の中に確実且つ直ちに入れることができ、より速やかに電気泳動により移動させることができる。また、探針とは別に第１の電極を設ける必要がないので、構成の簡略化を図ることができる。
【００５８】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際、前記液体として界面活性剤を含有する液体を用いることを特徴とするものである。
【００５９】
この発明に係る微細加工粉除去方法においては、液体内に界面活性剤が含有されているので、被加工物の表面や微細加工粉の表面には親水基を外側にした状態で界面活性剤が結合する。そのため、電気泳動による移動中等に微細加工粉が被加工物の表面に接触したり、微細加工粉同士が接触したりしても、互いの親水基が反撥しあって接着することがない。従って、探針や被加工物への付着をより確実に防止しながら、微細加工粉を第２の電極側に移動させることができる。
なお、帯電性をより強くする置換基を親水基側に備え、電界の影響を受け易くされた界面活性剤が好ましく用いられる。また、微細加工粉の性質に鑑み、液体の性質や、印加する電圧や、採用する界面活性剤を適宜選択することで、微細加工粉を第１の電極又は第２の電極に選択的に、より確実に移動させることが可能となる。
【００６０】
また、本発明の微細加工装置は、上記本発明のいずれかの微細加工装置において、前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、前記電圧印加手段が、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とするものである。
【００６１】
また、本発明の微細加工粉除去方法は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去方法において、前記液中設定工程の際に、前記被加工物に電気接続された参照電極を用意し、前記電圧印加工程の際に、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とするものである。
【００６２】
この発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法においては、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する際に、ポテンショスタットにより被加工物表面を参照電極電位としているので、微細加工粉が電気泳動している最中に被加工物に電流が流れることがない。従って、被加工物として、電気化学反応が生じ易い金属サンプルや半導体サンプルを用いたとしても、被加工物表面に電気化学的な影響（腐食等）を何ら与えずに加工を行うことができる。そのため、使用できる被加工物の種類を増やすことができ、使い易さを向上することができる。
【００６３】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、探針を利用して被加工物加工する加工装置に組み合わされて使用され、加工時に生じる微細加工粉を液体内で除去する微細加工粉除去装置であって、前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００６４】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、第１の電極及び第２の電極が液体内において探針を間に挟んだ状態で配置されている。即ち、探針、第１の電極及び第２の電極は、共に液中環境下に置かれている。両電極を配置した後、電圧印加手段によって第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して、両電極間に電界を形成する。
【００６５】
この後、探針を利用して加工装置により被加工物の加工（例えば、探針により被加工物を切削加工する等）を行う。すると、この加工時に生じたナノスケールの微細な切削紛(微細加工粉)は、液中環境下であるために、探針及び被加工物の表面上から離間して液中内に浮遊した状態となる。更にこの浮遊した微細加工粉は、帯電した状態となっている。
そのため、微細加工粉は、液中に浮遊したと同時に両電極間に形成された電界によって電気泳動現象により液体内を移動し始める。つまり、加工によって次々と発生する微細加工粉は、液中に一旦浮遊した後、第２の電極に引き寄せられるように主として電気泳動によって（以下「電気泳動によって」と表記する）移動し始める。よって、加工時に生じる微細加工粉を、探針及び加工痕から確実且つ速やかに離間させることができると共に、第２の電極側に積極的に集めて収集することができる。即ち、加工を行っている地点から、微細加工粉を速やかに除去することができる。
【００６６】
従って、微細加工粉が加工中に探針や加工痕に付着してしまうことを防止することができる。その結果、微細加工粉の影響を受けずに加工することができ、正確な追加工や再現性の高い加工を行うことができると共に、加工精度の向上化を図ることができる。また、探針への付着も防止できるので、切れ味の低下や摩耗等を防止でき、探針の耐久性を向上することができる。
また、従来のクリーニングとは違って、被加工物を別の装置に移し変えることなく加工と同時に微細加工粉の除去を行えるので、除去作業を効率良く行うことができ、スループットの低下を防止することができる。
【００６７】
上述したように本発明に係る微細加工粉除去装置によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去することができる。
また、本発明に係る微細加工粉除去装置によれば、加工時の環境が液中でなくても、微細加工粉を移動させる際に液中環境であれば、上述したと同様の作用効果を奏することができる。
【００６８】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明の微細加工粉除去装置において、前記第１の電極が、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とするものである。
【００６９】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、第２の電極に微細加工粉を移動させる場合、第１の電極が第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されているので、両電極に電圧を印加して電界を形成したときに、電気力線を第２の電極を中心とする１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉を単に第２の電極側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。しかも、第１の電極と第２の電極との距離を、第１の電極上に沿った各位置で同じにすることができるので、同じ強さの電界を第１の電極と第２の電極との間に均一に形成することができる。よって、微細加工粉が液体のどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかに移動させることができる。その結果、加工時に生じた微細加工粉を、より効率良く移動させて、第２の電極側に収集することができる。
【００７０】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明の微細加工粉除去装置において、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とするものである。
【００７１】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、加工が終了した後、必要に応じて液体吸引手段のマイクロノズルにより液体を吸引することで、第２の電極側に収集された微細加工粉を適宜排出することができる。よって、複数箇所を加工する場合や、加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉の影響を極力受けずに加工し続けることができる。
【００７２】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明の微細加工粉除去装置において、前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とするものである。
【００７３】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、少なくとも液体内に浸漬されるマイクロノズル内の先端側に第２の電極が収納されているので、第２に電極側に微細加工粉が移動する場合には、加工時に生じた微細加工粉がマイクロノズルの先端に向かって移動してくる。つまり、液体と共に微細加工粉を吸引するマイクロノズルの先端に微細加工粉を集中的に収集することができる、従って、より効率良く微細加工粉を吸引して液体と一緒に排出することができる。
【００７４】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去装置において、前記電圧印加手段が、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とするものである。
【００７５】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、電圧印加手段が、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する際に、直流電圧、交流電圧、パルス電圧のいずれかを選択して電圧印加を行う。よって、被加工物、液体の種類や加工の状況等に応じて適宜電圧を使い分けることができ、使い易さが向上する。特に、交流電圧、パルス電圧を使用することで、液体の電気分解を生じさせないで、高電圧を印加することができる。
【００７６】
また、本発明の微細加工粉除去装置は、上記本発明のいずれかの微細加工粉除去装置において、前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、前記電圧印加手段が、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とするものである。
【００７７】
この発明に係る微細加工粉除去装置においては、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する際に、ポテンショスタットにより被加工物表面を参照電極電位としているので、微細加工粉が電気泳動している最中に被加工物に電流が流れることがない。従って、被加工物として、電気化学反応が生じ易い金属サンプルや半導体サンプルを用いたとしても、被加工物表面に電気化学的な影響（腐食等）を何ら与えずに加工を行うことができる。そのため、使用できる被加工物の種類を増やすことができ、使い易さを向上することができる。
【発明の効果】
【００７８】
本発明に係る微細加工粉除去装置によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去することができる。
また、本発明に係る微細加工装置及び微細加工粉除去方法によれば、被加工物の加工中に生じる微細加工粉を、スループットの低下を招くことなく探針や加工痕から確実且つ効率良く除去しながら、加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第１実施形態を、図１から図４を参照して説明する。
なお、本実施形態では、試料２上にクロムを蒸着した金属膜Ｍを被加工物として説明する。また、試料２側を三次元方向に移動させる試料スキャン方式を例にして説明する。また、探針３ａを利用した加工の一例として、金属膜Ｍの表面を切削加工（スクラッチ加工）する場合を例に挙げて説明する。なお、試料２上に金属膜Ｍが蒸着されたものは、フォトマスク等として使用される。
【００８０】
本実施形態の微細加工装置１は、図１及び図２に示すように、探針３ａを利用して金属膜Ｍを超純水等の液体Ｗ内で切削加工しながら、加工時に生じるナノスケールの微細な加工粉（微細加工粉Ｄ）を除去する装置であって、加工装置４と、微細加工粉除去装置５とから構成されている。
上記加工装置４は、金属膜Ｍが蒸着された試料２を載置する試料ステージ（ステージ）６と、レバー部３ｂの先端に探針３ａを有するプローブ３と、試料ステージ６とプローブ３とを、金属膜Ｍの表面に平行なＸＹ方向及び金属膜Ｍの表面に垂直なＺ方向に相対的に移動させる移動手段７と、レバー部３ｂの撓みを測定する変位測定手段８と、切削加工時に後述するファンクションジェネレータ９を作動させた状態で、変位測定手段８による測定結果に基づいて、探針３ａとレバー部３ｂとの距離をレバー部３ｂの撓みが一定となるように移動手段７を制御する制御手段１０とを備えている。
【００８１】
また、上記微細加工粉除去装置５は、探針３ａを間に挟むように液体Ｗ内に配置された第１の電極１１及び第２の電極１２と、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加させて、電気泳動により微細加工粉Ｄを液体Ｗ内で移動させるファンクションジェネレータ（電圧印加手段）９とを備えている。
【００８２】
また、本実施形態の微細加工装置１は、液体Ｗが内部に貯留され、貯留された液体Ｗに浸かるように少なくとも探針３ａ、第１の電極１１、第２の電極１２が収容される液槽（液体セル）１５を備えている。この液槽１５は、上部が開口した断面コ形形状に形成されており、ＸＹＺステージ１６に固定された試料ステージ６上に載置されている。そして試料２は、容易に動かないようにこの液槽１５の底面に保持されている。
【００８３】
上記ＸＹＺステージ１６は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等からなる圧電素子であり、ドライブ回路１７から電圧が印加されると、その電圧印加量及び極性に応じて、ＸＹ方向及びＺ方向の３方向に対して微小移動するようになっている。これにより、プローブ３と試料ステージ６とを、上述したようにＸＹ方向及びＺ方向に相対的に移動させることができるようになっている。即ち、ＸＹＺステージ１６及びドライブ回路１７は、上記移動手段７を構成している。
【００８４】
上記レバー部３ｂは、基端側が本体部３ｃによって片持ち状に支持されている。つまり、プローブ３は、探針３ａ、レバー部３ｂ及び本体部３ｃで構成されている。また、本実施形態のプローブ３は、レバー部３ｂ及び本体部３ｃがシリコンやシリコンナイトライド等により一体的に形成されており、レバー部３ｂの先端にダイヤモンドから形成された探針３ａが固着されている。但し、この場合に限られず、例えばシリコン支持層と、ＳｉＯ２からなる酸化層と、シリコン活性層との３層を熱的に貼り合わせたＳＯＩ基板からプローブ３を一体的に形成しても構わないし、その他の材料や手法で形成しても構わない。
【００８５】
また、プローブ３は、本体部３ｃを介してホルダ本体１８の下面に固定された斜面ブロック１９にワイヤ等により着脱自在に固定されている。この際プローブ３は、斜面ブロック１９によって金属膜Ｍの表面に対してレバー部３ｂが所定角度傾くように固定されている。また、プローブ３は、少なくとも探針３ａ部分が液体Ｗに浸かるようにホルダ本体１８によって設置位置が調整されている。これにより金属膜Ｍ及び探針３ａは、共に完全に液体Ｗに浸漬された状態となり、金属膜Ｍ及び探針３ａの周囲に液中環境を作りだすことができる。つまり、本実施形態では、液槽１５を利用することで、少なくとも探針３ａ、第１の電極１１及び第２の電極１２を液体Ｗに浸した液中環境を金属膜Ｍ上に作り出している。
【００８６】
上記ホルダ本体１８は、液槽１５の開口を略塞ぐ大きさに形成されている。また、ホルダ本体１８は、光学的に透明な材料より形成されており、後述する半導体レーザ光源２０から照射されたレーザ光Ｌを透過させてレバー部３ｂの裏面側に形成された図示しない反射面に導くと共に、反射面で反射したレーザ光Ｌを再度透過させて後述するレーザ受光部２２に導くことができるようになっている。
【００８７】
ホルダ本体１８の上方には、レーザ光Ｌを照射する半導体レーザ光源２０と、照射されたレーザ光Ｌの一部をレバー部３ｂの反射面に向けて反射させるビームスプリッタ２１と、レバー部３ｂの反射面で反射されてホルダ本体１８を透過したレーザ光Ｌを受光するレーザ受光部２２とが、図示しない架台に取り付けられている。レーザ受光部２２は、例えば、４分割フォトディテクタであり、レーザ光Ｌの入射位置に基づいて、レバー部３ｂの撓み変化を検出している。そして、レーザ受光部２２は、検出したレバー部３ｂの撓み変化をＤＩＦ信号として図示しないプリアンプに出力している。
即ち、これら半導体レーザ光源２０、ビームスプリッタ２１及びレーザ受光部２２は、上記変位測定手段８を構成している。
【００８８】
また、プリアンプに出力されたＤＩＦ信号は、該プリアンプによって増幅された後、演算回路２３ａ及び制御回路２３ｂからなるＺ電圧フィードバック回路２３に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路２３は、ＤＩＦ信号が常に一定となるようにドライブ回路１７をフィードバック制御する。これにより、移動手段７が作動したときに、探針３ａと金属膜Ｍとの距離を、レバー部３ｂの撓みが一定となるように制御することができるようになっている。
【００８９】
また、Ｚ電圧フィードバック回路２３には、パーソナルコンピュータ等の制御部２４が接続されている。この制御部２４は、Ｚ電圧フィードバック回路２３により変化させる信号に基づいて金属膜Ｍの表面の形状データを取得し、表面形状観察を行うことができるようになっている。
また、本実施形態では、切削加工時においても上述したフィードバック制御が同様に行われる。つまり、制御部２４は、ＡＦＭ観察を行うときと、切削加工を行うときとにおいて、同様のフィードバック制御により高さ制御を行うようになっている。即ち、これらＺ電圧フィードバック回路２３及び制御部２４は、上記制御手段１０を構成している。
なお、この制御手段１０は、上述した各構成品を総合的に制御する機能を有している。また、制御手段１０は、観察時ではなく、切削加工を行うときにだけファンクションジェネレータ９を作動させるように制御している。
【００９０】
第１の電極１１及び第２の電極１２は、共にロッド状に形成されており、図２に示すように、液体Ｗに浸された状態で探針３ａを間に挟むように取り付けられている。具体的には、探針３ａを間に挟んで互いに平行状態となるように取り付けられている。これら両電極１１、１２は、ファンクションジェネレータ９に電気的に接続されており、所定の電圧が印加される。
ファンクションジェネレータ９は、制御部２４からの指示を受けて、両電極１１、１２間に直流電圧、交流電圧又はパルス電圧のいずれかの電圧を選択して印加できるようになっている。
【００９１】
次に、このように構成された微細加工装置１により、微細加工粉Ｄを電気泳動により除去しながら、試料２上に蒸着された金属膜Ｍの表面を所定範囲だけ削って、不要な欠陥部分を切削加工する微細加工粉除去方法について説明する。なお、本実施形態では、切削加工中、両電極１１、１２に対して直流電圧を印加する場合を例に挙げて説明する。
【００９２】
本実施形態の微細加工粉除去方法は、金属膜Ｍの表面上にプローブ３を配置すると共に、探針３ａを間に挟んだ状態で第１の電極１１及び第２の電極１２を配置し、少なくともこれら探針３ａ及び両電極１１、１２を液体Ｗに浸した液中環境を金属膜Ｍ上に作りだす液中設定工程と、該液中設定工程後、プローブ３を利用したＡＦＭ観察により金属膜Ｍの表面を観察して切削加工を行う位置を特定すると共に、特定した位置に探針３ａを位置させる位置決め工程と、該位置決め工程後、第１の電極１１及び第２の電極１２に所定の電圧を印加して両電極１１、１２間に電界を形成させる電圧印加工程と、該電圧印加工程後、レバー部３ｂの撓みが一定となるように探針３ａと金属膜Ｍとの距離を制御しながら金属膜Ｍの表面を所定範囲だけ切削加工する加工工程とで行う方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００９３】
まず、加工装置４と微細加工粉除去装置５とを組み合わせた後、液槽１５を利用して上記液中設定工程を行う。即ち、金属膜Ｍが蒸着された試料２を、液体Ｗが内部に貯留された液槽１５内に収容した後、該液槽１５を試料ステージ６上に載置する。そして、液槽１５に貯留されている液体Ｗ内に探針３ａが浸かるようにホルダ本体１８を調整してプローブ３を設置すると共に、探針３ａを間に挟むように両電極１１、１２を設置する。これにより、金属膜Ｍ、探針３ａ及び両電極１１、１２は、図１に示すように、共に完全に液体Ｗに浸された状態となり液中環境下に置かれる。
【００９４】
この液中環境設定が終了した後、半導体レーザ光源２０、ビームスプリッタ２１及びレーザ受光部２２の位置をそれぞれ調整する。即ち、半導体レーザ光源２０から照射したレーザ光Ｌが、ビームスプリッタ２１で角度を変えた後、ホルダ本体１８を透過してレバー部３ｂの反射面に入射するように、また、反射面で反射したレーザ光Ｌが再度ホルダ本体１８を透過してレーザ受光部２２に確実に入射するように位置調整を行う。
この位置調整後、半導体レーザ光源２０からレーザ光Ｌを照射させると共に、レバー部３ｂの反射面で反射したレーザ光Ｌをレーザ受光部２２で検出しておく。その後、移動手段７により探針３ａと金属膜Ｍとが接近するようにＸＹＺステージ１６をＺ方向に微小移動させる。この移動によって金属膜Ｍと探針３ａとが徐々に近づくと、探針３ａが原子間力を受けて徐々に撓み始める。すると、反射面で反射されるレーザ光Ｌの角度が変化して、レーザ受光部２２に入射するレーザ光Ｌの入射位置が変化する。そして、レバー部３ｂの撓みが決められた値に達したときに、移動手段７を停止する。これにより、探針３ａを金属膜Ｍの表面の近傍に確実に位置させることができる。
【００９５】
次いで、この状態を維持しながら、制御部２４からドライブ回路１７に指示をだして、ＸＹＺステージ１６をＸＹ方向に微小移動させると共に、プローブ３を利用して金属膜Ｍの表面を液中でＡＦＭ観察する。
つまり、金属膜Ｍの表面の凹凸に応じてレバー部３ｂが撓もうとするので、レーザ受光部２２に入射するレーザ光Ｌ（反射面で反射したレーザ光Ｌ）の位置が変化する。レーザ受光部２２は、この変化に応じたＤＩＦ信号をプリアンプに出力する。出力されたＤＩＦ信号は、プリアンプによって増幅された後、Ｚ電圧フィードバック回路２３に送られる。Ｚ電圧フィードバック回路２３は、ＤＩＦ信号が常に一定となるように（つまり、レバー部３ｂの撓みが常に一定となるように）、ＸＹＺステージ１６をＺ方向に微小移動させるようにドライブ回路１７をフィードバック制御する。これにより、レバー部３ｂの撓みが一定となるように、金属膜Ｍの表面と探針３ａとの距離を制御した状態で走査を行うことができる。そして制御部２４は、Ｚ電圧フィードバック回路２３により変化させる信号に基づいて、金属膜Ｍの表面の形状データ等を取得することで表面形状を観察することができる。
【００９６】
次いで、制御部２４は、このＡＦＭの観察結果から切削加工が必要な金属膜Ｍの欠陥部分の位置や範囲を特定する。そして、制御部２４は、移動手段７によりＸＹＺステージ１６を適宜３次元方向に動かして、先ほど特定した位置に探針３ａを接触させて位置決めさせる位置決め工程を行う。
この位置決め工程が終了した後、制御部２４は加工工程を行う準備として、ファンクションジェネレータ９を作動させる。ファンクションジェネレータ９は、制御部２４からの指示を受けると、両電極１１、１２に直流電圧を印加する電圧印加工程を行う。これにより、第１の電極１１と第２の電極１２との間には、電界が形成される。この電界が形成された後、加工工程を開始する。
【００９７】
まず、制御部２４は、移動手段７によりＸＹＺステージ１６をＺ方向に微小移動させて、探針３ａを金属膜Ｍの表面に対して押し付けさせる。この際、ＡＦＭ観察を行う前と同様にレバー部３ｂの撓みを測定しながら金属膜Ｍと探針３ａとを接近させる。そして、制御部２４は、変位測定手段８による測定結果に基づいて、レバー部３ｂの撓み量が予め決められた撓み量に達した時点でＸＹＺステージ１６の作動を一旦停止させる。これにより、探針３ａを金属膜Ｍの表面に対して、所定の力で押し付けることができる。
【００９８】
次いで、制御部２４は、ドライブ回路１７に指示をだしてＸＹＺステージ１６をＸＹ方向に微小移動させる。つまり、金属膜Ｍの表面に所定の力で押し付けた探針３ａを移動させる。これにより、探針３ａを利用して金属膜Ｍの表面を削り落とすことができる。そして、探針３ａを適宜ＸＹ方向に移動させることで、金属膜Ｍの欠陥部分を切削加工（スクラッチ加工）することができる。即ち、マスク修正を行うことができる。
なお、この加工工程を行う際に制御部２４は、ＡＦＭ観察時と同様に変位測定手段８による測定結果に基づいて、レバー部３ｂの撓みが一定となるように移動手段７を制御している。つまり、レバー部３ｂの撓みが一定となるようにＸＹＺステージ１６を適宜Ｚ方向に高さ制御しながら走査を行わせている。これにより、常に同じ力で金属膜Ｍの表面に押し付けた探針３ａを利用して切削加工することができるので、切削量のムラをなくして正確な切削加工を行うことができる。
【００９９】
特に、液中環境で切削加工を行っているので、切削加工時に発生した微細加工粉Ｄは、探針３ａ及び金属膜Ｍの表面上から離間して液中内に浮遊した状態となる。また、この浮遊した微細加工粉Ｄは、図３に示すように帯電した状態となっている。そのため、微細加工粉Ｄは、図３及び図４に示すように、液中に浮遊したと同時に両電極１１、１２間に形成された電界によって液中を電気泳動現象により移動し始める。つまり、切削加工によって次々と発生する微細加工粉Ｄは、液中に一旦浮遊した後、第２の電極１２に引き寄せられるように電気泳動により移動し始める。よって、切削加工で発生した微細加工粉Ｄを、探針３ａ及び切削加工痕から確実且つ速やかに離間させることができると共に、第２の電極１２側に積極的に集めて収集することができる。即ち、切削加工を行っている地点から、微細加工粉Ｄを速やかに除去することができる。
【０１００】
従って、従来のものとは異なり、微細加工粉Ｄが切削加工中に探針３ａや金属膜Ｍの切削加工痕に付着してしまうことを防止することができる。その結果、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができ、正確な追加工や再現性の高い切削加工を行うことができると共に、加工精度の向上化を図ることができる。また、探針３ａへの付着も防止できるので、切れ味の低下や摩耗等を防止でき、耐久性を向上することができる。
また、従来のクリーニングとは違って、金属膜Ｍが蒸着された試料２を別の装置に移し変えることなく加工と同時に微細加工粉Ｄの除去を行えるので、除去作業を効率良く行うことができ、スループットの低下を防止することができる。
【０１０１】
更に、液中環境内で電気泳動により微細加工粉Ｄを移動させるので、切削加工中、液体Ｗに揺らぎや対流等が生じることを極力防止することができる。そのため、探針３ａと金属膜Ｍとの押し付け力だけに起因させて、レバー部３ｂを撓ませることができる。つまり、切削加工中に押し付け力以外の要因でレバー部３ｂを撓ませることを防止することができる。よって、確実に一定の押し付け力で切削加工を行うことができる。このことからも、加工精度の向上化を図ることができる。
【０１０２】
また、液槽１５内に金属膜Ｍが蒸着された試料２を浸漬するだけで、簡単且つ確実に液中環境を作り出せるので、液中設定工程に手間がかかることはない。よって、液中設定工程にかける時間を短縮でき、作業効率を向上することができる。
また、探針３ａがダイヤモンドから形成されているので、鋭い切れ味で確実に切削加工を行うことができ、切削加工の信頼性が向上する。更には、探針３ａの耐久性を向上することができる。なお、探針３ａはダイヤモンドに限られず、ＳｉやＳｉＮから形成しても構わない。
【０１０３】
なお、上記実施形態において、図５に示すように、液槽１５に貯留した液体Ｗを外部に排出する排出路１５ａと、新たな液体Ｗを外部から内部に供給する供給路１５ｂとを形成しても構わない。この際、排出路１５ａには例えば吸引ポンプＰ１等が接続され、供給路１５ｂには例えばシリンジポンプＰ２等が接続される。これら、排出路１５ａ、供給路１５ｂ、吸引ポンプＰ１及びシリンジポンプＰ２は、貯留した液体Ｗを液槽１５から外部に排出すると共に、新たな液体Ｗを液槽１５に供給する液体排出供給手段２５を構成している。
【０１０４】
このように構成することで、加工工程後、必要に応じて貯留されていた液体Ｗを排出すると共に、新たな液体Ｗを供給する液体排出供給工程を行うことができる。
つまり、切削加工が終了した後、必要に応じて排出路１５ａを介して液槽１５内に貯留された液体Ｗを排出することで、第２の電極１２側に収集した微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。また、供給路１５ｂを介して新たな液体Ｗを液槽１５内に供給することで、液体Ｗの入れ換えも行うことができ、容易に次の切削加工に備えることができる。
このように、液体排出供給工程を行うことで、適宜収集した微細加工粉Ｄを排除できるので、切削加工が複数箇所ある場合や、切削加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、第１の電極１１及び第２の電極１２を共にロッド状の電極とし、両電極１１、１２を平行に並ぶように配置したが、両電極１１、１２の形状及び向きや探針３ａと両電極１１、１２との位置関係は、この場合に限定されるものではない。少なくとも、液体Ｗ内で探針３ａを間に挟むように配置すれば、どのように設計しても構わない。
例えば、図６に示すように、第１の電極１１を円弧状に形成し、第２の電極１２を中心として第１の電極１１を配置しても構わない。更には、図７に示すように、第１の電極１１を環状（リング状）に形成し、第２の電極１２を中心として第１の電極１１を配置しても構わない。
【０１０６】
こうすることで、電圧印加工程により両電極１１、１２に電圧を印加して電界を形成したときに、電気力線を第２の電極１２を中心とする１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉Ｄを単に第２の電極１２側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。しかも、第１の電極１１と第２の電極１２との距離を、第１の電極１１上に沿った各位置で同じにすることができる、即ち、半径Ｒを保つことができるので、同じ強さの電界を第１の電極１１と第２の電極１２との間に均一に形成することができる。
よって、微細加工粉Ｄが液体Ｗのどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかに移動させることができる。その結果、切削加工時に発生した微細加工粉Ｄをより効率良く移動させて第２の電極１２側に収集することができる。
【０１０７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第２実施形態を、図８を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、液槽１５に貯留された液体Ｗ内に金属膜Ｍが蒸着された試料２を浸漬することで液中環境を作り出したが、第２実施形態では、切削加工を行う最小限の範囲だけを液中環境にすることができる点である。
【０１０８】
即ち、本実施形態の微細加工装置３０は、図８に示すように、液槽１５を使用せずに、基端側に図示しないシリンジポンプが接続されたピペット等の液体吐出装置３１を利用して液中環境を作り出している。なお、本実施形態における第１の電極１１及び第２の電極１２は、第１実施形態と同様にロッド状に形成されている。
【０１０９】
本実施形態の微細加工装置３０の場合には、液中設定工程の際、金属膜Ｍ上にプローブ３及び両電極１１、１２を配置した後に、これらプローブ３及び両電極１１、１２に向けて、液体吐出装置３１により適量の液体Ｗを吐出する。すると、吐出された液体Ｗは、図８に示すように、少なくとも探針３ａ及び両電極１１、１２を内部に含んだ状態で表面張力により金属膜Ｍの表面に保持された状態となる。なお、図８では、液滴状となった場合を図示している。これにより少なくとも探針３ａ及び両電極１１、１２の周囲は液体Ｗに包まれた状態となり、切削加工が行われる領域だけを液中環境にすることができる。
特に、切削加工を行う探針３ａ及び両電極１１、１２の周囲だけを最小限の範囲で液中環境にできるので、液体Ｗを無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。また、切削加工を行う最小限の範囲だけを液中環境にできるので、専用のセルを用意する等の特別な準備が不要であり、構成の簡略化を図ることができる。従って、切削加工をより簡便に行うことができる。
【０１１０】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第３実施形態を、図９から図１１を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、第１の電極１１及び第２の電極１２が共にロッド状に形成されていたのに対し、第３実施形態では、第１の電極１１を環状に形成し、第２の電極１２を略中心として第１の電極１１を配置している点である。
更に異なる点は、第２実施形態では液体吐出装置３１により液体Ｗを単に吐出するだけであったが、第３実施形態では液滴状となった液体Ｗを適宜吸引することができる点である。
【０１１１】
即ち、本実施形態の微細加工装置４０は、図９に示すように、先端側が液体Ｗ内に浸漬させるように配置された中空状のマイクロノズル４１を有し、該マイクロノズル４１を介して基端側から液体Ｗを吸引する液体吸引装置４２（液体吸引手段）を備えている。
マイクロノズル４１は、図１０に示すように、例えば微細な中空ガラス管から作製されており、基端側にはチューブ４３を介して注射器４４が取り付けられている。よって、この注射器４４のピストン部４４ａを基端側に移動させることで、液体Ｗをマイクロノズル４１内に吸引することができる。
即ち、これらマイクロノズル４１、チューブ４３及び注射器４４は、上記液体吸引装置４２を構成している。なお、チューブ４３及びマイクロノズル４１内を予め液体Ｗで満たしておくと吸引し易くなるので好ましい。
【０１１２】
更に本実施形態の第２の電極１２は、細い金属線等からなり、マイクロノズル４１内に該マイクロノズル４１の基端側から先端側に亘って収納されている。この際、第２の電極１２は、先端側がマイクロノズル４１の先端近傍に位置し、基端側がファンクションジェネレータ９に接続されている。
【０１１３】
このように構成された微細加工装置４０により、金属膜Ｍの切削加工を行う場合には、第１の電極１１が第２の電極１２を中心として環状に形成されているので、電気力線を第２の電極１２を中心として１箇所に集中させることができる。よって、微細加工粉Ｄを単に第２の電極１２側に移動させるのではなく、１箇所に集中的に収集することができる。
しかも、第２の電極１２はマイクロノズル４１内に収納されていると共に、その先端がマイクロノズル４１の先端近傍に位置しているので、図１１に示すように、切削加工時に発生した微細加工粉Ｄがマイクロノズル４１の先端に向かって移動してくる。よって、マイクロノズル４１内、若しくは、マイクロノズル４１の先端開口付近に微細加工粉Ｄを集中的に収集することができる。
【０１１４】
また、第１の電極１１が第２の電極１２を略中心に環状に形成されているので、第１の電極１１と第２の電極１２との距離を第１の電極１１上に沿った各位置で同じにすることができ、第１の電極１１と第２の電極１２との間に同じ強さの電界を均一に形成することができる。従って、微細加工粉Ｄが液中のどこに浮遊したとしても、ムラなく同じ速度で速やかにマイクロノズル４１の先端に向けて移動させることができる。このことからも、微細加工粉Ｄを効率良くマイクロノズル４１の先端に集中的に収集することができる。
【０１１５】
次いで、切削加工が終了した後、金属膜Ｍ上から液滴状の液体Ｗを回収する液体吸引工程を行う。即ち、必要に応じて注射器４４のピストン部４４ａをマイクロノズル４１の基端側に向かって移動させる。これにより、マイクロノズル４１内に液体Ｗを吸引することができると共に、マイクロノズル４１の先端に集中的に収集した微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。なお、液体吐出装置３１を利用して新たな液体Ｗを供給することで、液体Ｗの入れ換えも行うことができ、容易に次の切削加工に備えることができる。
このように、適宜収集した微細加工粉Ｄを排出できるので、切削加工が複数箇所ある場合や、切削加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができる。
【０１１６】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の第４実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第３実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第４実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２が、それぞれ別々に配置されていたのに対し、第４実施形態では、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２が、それぞれ一体型セル５１に取り付けられて一体的に構成されている点である。
【０１１７】
即ち、本実施形態の微細加工装置５０は、図１２に示すように、金属膜Ｍの表面に近接した位置に配置され、金属膜Ｍとの間で液体Ｗを貯留して液中環境を作りだす一体型セル５１を備えている。
この一体型セル５１は、円柱状に形成されており、金属膜Ｍの表面に対向する対向面に環状の溝部５１ａが形成されている。そのため、この対向面の略中心部分には、周囲が溝部５１ａで囲まれた突起部５１ｂが形成されている、なお、突起部５１ｂは、先端側が対向面と面一となっている。また、一体型セル５１には、外部から溝部５１ａ内に液体Ｗを供給する供給路５１ｃが形成されている。また、この供給路５１ｃには、液体Ｗを送り出すシリンジポンプ等の供給部５２が取り付けられている。これにより、供給路５１ｃを介して溝部５１ａ内に液体Ｗが供給されるようになっている。なお、供給された液体Ｗは、表面張力により金属膜Ｍと一体型セル５１との間に保持され、貯留された状態となる。
【０１１８】
また、突起部５１ｂには、供給された液体Ｗを外部に排出するための排出路５１ｄが形成されている。即ち、これら供給路５１ｃ、排出路５１ｄ及び供給部５２は、貯留された液体Ｗを一体型セル５１の外部に排出すると共に、新たな液体Ｗを一体型セル５１に供給する液体排出供給手段５３を構成している。
【０１１９】
また、上記排出路５１ｄ内には、細い金属線からなる第２の電極１２が収納されている。また、環状に形成された第１の電極１１は、排出路５１ｄ内に収納された第２の電極１２を略中心として配置されるように、溝部５１ａの内周面に取り付けられている。また、本実施形態のプローブ３に関しても同様に、溝部５１ａの内周面に取り付けられている。よって、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２は、それぞれ貯留された液体Ｗに浸かるように一体型セル５１に取り付けられている。
【０１２０】
このように構成された微細加工装置５０の場合には、液中設定工程を行う際、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２が取り付けられた一体型セル５１を金属膜Ｍ上に近接させた後、供給路５１ｃを介して供給部５２から溝部５１ａ内に液体Ｗを供給する。すると供給された液体Ｗは、溝部５１ａ内を満たすと共に、表面張力によって金属膜Ｍの表面と一体型セル５１との間に保持されて留まった状態となる。これにより、少なくとも探針３ａ及び両電極１１、１２の周囲は、液体Ｗ内に浸された状態となり、加工が行われる領域でだけを液中環境にすることができる。特に、加工を行う最小限を範囲で液中環境にできるので、液体Ｗを無駄にすることなく効率良く使用でき、低コスト化を図ることができる。
【０１２１】
上述した液中設定工程が終了した後、電圧印加工程及び加工工程を行う。本実施形態においても、第３実施形態と同様に、第１の電極１１が環状に形成されて第２の電極１２を略中心として配置されているので、切削加工時に生じる微細加工粉Ｄを排出路５１ｄの内部に収納されている第２の電極１２に集中的に収集することができる。つまり、微細加工粉Ｄを排出路５１ｄの開口付近に集中的に収集することができる。
【０１２２】
次いで、加工工程が終了した後、必要に応じて排出路５１ｄを介して貯留された液体Ｗを排出することで、第２の電極１２側に収集された微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。この際、上述したように排出路５１ｄの開口付近に微細加工粉Ｄが集中して収集されているので、効率良く微細加工粉Ｄを排出することができる。なお、供給路５１ｃを介して新たな液体Ｗを溝部５１ａ内に供給することで、液体Ｗの入れ換えも行うことができ、容易に次の切削加工に備えることができる。
このように、適宜収集した微細加工粉Ｄを排出できるので、切削加工が複数箇所ある場合や、切削加工が長時間に至る場合であっても、微細加工粉Ｄの影響を受けずに切削加工し続けることができる。
【０１２３】
特に、本実施形態においては、一体型セル５１の溝部５１ａ内に液体Ｗの大部分が貯留された状態となっているので、外気に接する面積を極力なくすことができる。そのため、液体Ｗの蒸発を防止でき、切削加工に時間がかかったとしても液中環境を確実に維持することができる。よって、切削加工時における微細加工粉Ｄの除去の信頼性を高めることができる。
また、一体型セル５１にプローブ３及び両電極１１、１２がそれぞれ取り付けられているので、切削加工中にプローブ３と両電極１１、１２との相対位置関係がずれてしまうことがない。そのため、切削加工中に電界をより安定した状態で形成することができ、電気泳動により微細加工粉Ｄをより安定に移動させることができる。
【０１２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【０１２５】
例えば、上記各実施形態では、加工装置４と微細加工粉除去装置５とからなる微細加工装置１（３０、４０、５０）を例に挙げて説明したが、微細加工粉除去装置５を加工装置４に組み合わせて使用すれば、微細加工粉除去装置５だけであっても、加工時に生じる微細加工粉Ｄを除去するという本発明の目的を達成することができる。
【０１２６】
また、上記各実施形態では、被加工物の一例として、試料２上に蒸着したクロムからなる金属膜Ｍを例に挙げたが、金属膜Ｍに限定されるものではない。例えば、シリコン基板や、モリブデンシリコン膜を被加工物としても構わない。また、金属膜Ｍであってもクロムに限定されるものではない。
また、液体Ｗとして超純水を用いた場合を例に挙げて説明したが、超純水に限られず各種の溶液を用いて良く、被加工物に応じて適宜変更して構わない。
また、金属膜Ｍの加工の一例として、スクラッチ加工を行う場合で説明したが、この場合に限られるものではなく、微細加工粉Ｄが生じる加工であれば適用可能である。
【０１２７】
また、上記各実施形態では、第１の電極１１及び第２の電極１２に電圧を印加する際に、ファンクションジェネレータ９が直流電圧を印加した場合を例に挙げたが、直流電圧に限定されるものではない。
例えば、交流電圧やプラス電圧を印加しても構わない。つまり、被加工物や液体Ｗの種類に応じて、直流電圧、交流電圧又はパルス電圧を適宜使い分ければ良い。特に、ファンクションジェネレータ９を利用することで、各種の電圧を印加できるので、使い易さが向上する。また、交流電圧やパルス電圧を使用することで、液体Ｗの電気分解を生じさせずに高電圧を印加することができる。
【０１２８】
また、液体Ｗ内に界面活性剤Ｆを含有させても構わない。界面活性剤Ｆが含有された液体Ｗを使用した場合には、図１３及び図１４に示すように、金属膜Ｍの表面や切削加工時に発生した微細加工粉Ｄの表面に、親水基ｆを外側にした状態で界面活性剤Ｆが結合する。そのため、電気泳動による移動中等に、微細加工粉Ｄが金属膜Ｍの表面に接触したり、微細加工粉Ｄ同士が接触したりしても、互いの親水基ｆが反撥しあって付着し難くなる。従って、探針３ａや金属膜Ｍへの付着をより確実に防止しながら、微細加工粉Ｄを第２の電極１２側に移動させることができる。
【０１２９】
また、上記各実施形態では、試料２側を三次元方向に移動させる試料スキャン方式を例にして説明したが、この方式に限られず、プローブ３側を三次元方向に移動させるプローブスキャン方式にしても構わない。この場合においても、スキャン方式が異なるだけで、試料スキャン方式と同様の作用効果を奏することができる。なお、試料２側及びプローブ３側を共に三次元方向に移動できるように構成しても構わない。
【０１３０】
また、上記各実施形態では、変位測定手段８がレーザ光を利用した光てこ方式によりレバー部３ｂの撓みを測定したが、光てこ方式に限定されるものではない。例えば、レバー部３ｂ自身に変位検出機構（例えば、ピエゾ抵抗素子等）を設けた自己検知方式によりレバー部３ｂの撓みを測定するように構成しても構わない。特に、第４実施形態で説明した一体型セル５１を用いる場合には、自己検知方式にすることが好ましい。
【０１３１】
また、上記各実施形態では、切削加工を行う際に探針３ａを単に金属膜Ｍの表面に押し付けた状態で行っていたが、レバー部３ｂを振動させた状態で切削加工を行っても構わない。つまり、レバー部３ｂ又は試料ステージ６の少なくともいずれか一方側を、金属膜Ｍの表面に平行なＸＹ方向又は金属膜Ｍの表面に垂直なＺ方向の少なくともいずれか一方の方向に向けて、所定の周波数で振動させる加振源（加振手段）６０を備えても構わない。
具体的には、図１５に示すように、ホルダ本体１８の下面と斜面ブロック１９との間に縦振動用の加振源６０を取り付ける。これにより、レバー部３ｂは、本体部３ｃ及び斜面ブロック１９を介して加振源６０から伝わってきた振動を受けて、Ｚ方向に所定の周波数で振動する。
【０１３２】
また、このように加振源６０を設ける場合には、Ｚ電圧フィードバック回路２３の前に、図示しないプリアンプで増幅されたＤＩＦ信号を直流変換してＺ電圧フィードバック回路２３に出力する交流−直流変換回路６１を設ける。また、変位測定手段８は、反射面で反射したレーザ光Ｌの入射位置からレバー部３ｂの振動状態の測定を行う。そして、制御部２４が、変位測定手段８による測定結果に基づいて、レバー部３ｂの振動状態（例えば、振動振幅）が一定となるように金属膜Ｍと探針３ａとの距離をフィードバック制御すれば良い。
【０１３３】
このように加振源６０を設けた場合には、加工工程を行う際に、図１６に示すように、レバー部３ｂをＺ方向に振動させて、金属膜Ｍの表面を連続的に叩きながら切削加工することができる。そのため、切削加工時に生じる微細加工粉Ｄは、さらに細かくなって軽量になると共に帯電性が向上する。よって、微細加工粉Ｄをさらに素早く浮遊させた後、電気泳動により移動させることができ、探針３ａや金属膜Ｍへの付着をより確実に防止することができる。また、探針３ａを振動させることで、同じ押し付け力であっても切削力を高めることができるので、切削加工の作業性を向上させることができる。
【０１３４】
なお、図１５では、ホルダ本体１８と斜面ブロック１９との間に加振源６０を設けた場合を例にしたが、この場合に限られず、例えば、試料ステージ６とＸＹＺステージ１６との間に加振源６０を設け、試料２及び金属膜Ｍ側をＺ方向に振動させても構わない。この場合であっても、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３５】
また、加振源６０としては、レバー部３ｂをＺ方向に振動に振動させる縦振動用のものに限られず、レバー部３ｂをＸＹ方向に振動させる横振動用のものを取り付けても構わない。この場合には、図１７に示すように、金属膜Ｍの表面を探針３ａで連続的に擦りながら切削加工を行うことができる。この場合においても上記と同様の作用効果を奏することができる。
なお、このようにＸＹ方向に横振動させる場合には、単にＸ方向若しくはＹ方向に振動させるのではなく、ＸＹ方向にシンクロさせた状態で振動させることも可能である。こうすることでポリッシュ効果を期待できるのでより好ましい。
【０１３６】
更には、縦振動用の加振源６０と横振動用の加振源６０を同時に２つ取り付け、両方の動作（横振動＋縦振動）を行いながら切削加工を行っても構わない。特に、横振動と縦振動とを同時に行うことで、楕円振動切削加工を行うことができ、微細加工粉Ｄを上方に巻き上げ易くなる。従って、微細加工粉Ｄをさらに容易に移動させることができる。
【０１３７】
なお、加振源６０を取り付けた場合には、金属膜Ｍの表面の観察する際に、加振源６０の作動を停止させてＡＦＭで観察しても構わないし、切削加工時と同様に加振源６０を作動させて振動モードＡＦＭで観察を行っても構わない。
【０１３８】
また、レバー部３ｂを振動させて切削加工を行う場合、上述した加振源６０を利用した振動ではなく、超音波振動子で発生させた超音波振動をレバー部３ｂに伝え、超音波振動切削を行っても構わない。こうすることで、切削加工時に発生する微細加工粉Ｄのサイズをさらに微細化して軽量化を図ることが可能である。従って、電気泳動によって微細加工粉Ｄをより効率良く移動させて処理することができ、より好ましい方法である。
【０１３９】
また、上記各実施形態では、プローブ３、第１の電極１１及び第２の電極１２をそれぞれ設けた場合を説明したが、この場合に限られず、例えば、図１８に示すように、探針３ａが第１の電極１１を兼ねるように構成しても構わない。
この場合においては、探針３ａが第１の電極１１を兼ねているので、加工によって生じた微細加工粉Ｄを強い電界の中に確実且つ瞬時に入れることができ、より速やかに電気泳動により移動させることができる。また、探針３ａとは別に第１の電極１１を設ける必要がないので、構成の簡略化を図ることができる。
【０１４０】
また、上記各実施形態において、ポテンショスタットを利用して金属膜Ｍの表面電位を参照電極電位としながら加工を行っても構わない。具体的には、図１９に示すように、金属膜Ｍに電気接続された参照電極７０を配置する。なお、この参照電極７０は、液体Ｗに直接触れないようになっている。そして、参照電極７０、第１の電極１１及び第２の電極１２は、ファンクションジェネレータ９に接続されたポテンショスタット７１にそれぞれ電気接続されている。また、この場合のファンクションジェネレータ９は、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加する際に、金属膜Ｍの表面電位を参照電極電位としながら電圧を印加するようになっている。なお、この場合には、第１の電極１１が作用極として機能すると共に、第２の電極１２が対極として機能する。
【０１４１】
このよう構成することで、第１の電極１１と第２の電極１２との間に電圧を印加して微細加工粉Ｄを電気泳動させるための電界を形成する際に、金属膜Ｍの表面電位を参照電極電位にできるので、電気泳動中に金属膜Ｍに電流が流れることがない。従って、試料２上にクロムを蒸着してなる金属膜Ｍはもちろんのこと、その他電気化学反応が生じ易い金属サンプルや半導体サンプルを被加工物として用いたとしても、これら被加工物表面に電気化学的な影響（腐食等）を何ら与えずに加工を行うことができる。また、使用できる被加工物の種類を増やすことができ、使い易さを向上することができる。
【０１４２】
（実施例）
次に、上記第３実施形態に基づいて、実際に金属膜Ｍの切削加工を行った場合の実施例について、従来の方法で行った切削加工と比較しながら図２０から図２２を参照して説明する。なお、以下の条件で切削加工を行った。
まず、試料２上にクロムを蒸着した金属膜Ｍを被加工物とした。また、金属膜Ｍの表面を２０μ×２０μｍの範囲で切削加工した。また、探針３ａを金属膜Ｍの表面に押し付ける力、即ち、加工荷重を４００μＮに設定した。
【０１４３】
初めに、上記条件のもと、図２０（ａ）に示すように、従来の方法により大気中にて切削加工を行った。この場合には、図２０（ｂ）に示すように、切削加工を行った加工痕及びその周辺に大量の微細加工粉Ｄが付着していたことが確認された。
次に、上記条件に加え、図２１（ａ）に示すように、切削加工を行う領域を液滴状の液体Ｗ（１％の界面活性剤Ｆを含有する超純水）で包み、液中環境下で切削加工を行った。
この場合には、図２１（ｂ）に示すように、微細加工粉Ｄが液中に浮遊し、しかも界面活性剤Ｆの影響を受けるので、上述した大気中に比べると切削加工痕及びその周辺に付着した微細加工粉Ｄの数は減少したが、依然多数の微細加工粉Ｄが残っているのが確認された。
【０１４４】
これに対し、上記液中条件に加え、図２２（ａ）に示すように、上述した第３実施形態に基づいて切削加工を行った。即ち、環状に形成した第１の電極１１と、該第１の電極１１の略中心に配置した第２の電極１２との間に電圧を印加しながら切削加工を行った。なお、両電極１１、１２をＡｕ電極とした。また、直流２．５Ｖの電圧を両電極１１、１２に印加した。
この場合には、図２２（ｂ）に示すように、切削加工痕及びその周辺に微細加工粉Ｄをほとんど確認できず、微細加工粉Ｄが除去できたことが確認された。
これらの結果から、本発明に係る微細加工粉除去装置及び微細加工装置並びに微細加工粉除去方法の効果が確認でき、微細加工粉Ｄを除去しながらマスク修正等の切削加工を行うことができるという、従来にはない有利な効果を確認することができた。
【０１４５】
また、図２３に示すように、上述した第３実施形態の場合において両電極１１、１２を用いない場合であっても、液体吸引装置４２を備えることで、微細加工粉Ｄの影響を極力抑えながら切削加工を行うことが可能である。即ち、切削加工後、液体吸引装置４２で液滴状の液体Ｗを吸引することで、液体Ｗ内に浮遊した微細加工粉Ｄを液体Ｗと一緒に排出することができる。
特に、切削加工後に速やかに液体吸引装置４２を作動させることで、微細加工粉Ｄが液中を浮遊している段階で排出することができる。また、切削加工中であっても、切削加工を一時的に停止させた状態で適宜液体Ｗを吸引することで、発生した微細加工粉Ｄを効率良く排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明に係る微細加工装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示すプローブ及び両電極の拡大斜視図である。
【図３】図１に示す微細加工装置により、金属膜の表面を切削加工している際の微細加工粉の状態を示す拡大図である。
【図４】図２に示す状態から、金属膜の表面を切削加工したときの微細加工粉の動きを示した図である。
【図５】図１に示す微細加工装置の変形例を示す図であって、液槽に供給路及び排出路が形成された微細加工装置を示す図である。
【図６】図１に示す微細加工装置の変形例を示す図であって、第１の電極が円弧状に形成され、第２の電極を略中心に配置されている状態を示す斜視図である。
【図７】図１に示す微細加工装置の変形例を示す図であって、第１の電極が環状に形成され、第２の電極を略中心に配置されている状態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る微細加工装置の第２実施形態を示す図であって、プローブ及び両電極周辺の斜視図である。
【図９】本発明に係る微細加工装置の第３実施形態を示す図であって、プローブ及び両電極周辺の斜視図である。
【図１０】図９に示す微細加工装置を構成する液体吸引装置の構成図である。
【図１１】図９に示す微細加工装置により、金属膜の表面を切削加工している際の微細加工粉の状態を示す拡大図である。
【図１２】本発明に係る微細加工装置の第４実施形態を示す図であって、一体型セルの断面図である。
【図１３】界面活性剤を含有する液体を利用して本発明に係る微細加工装置により切削加工を行っているときの、金属膜表面及び微細加工粉の状態を示す図である。
【図１４】図１３に示す金属膜表面及び微細加工粉の拡大図である。
【図１５】本発明に係る微細加工装置の変形例を示す図であって、レバー部を所定周波数で加振させる加振源を備えた微細加工装置の構成図である。
【図１６】図１５に示す加振源により、レバー部を金属膜の表面に垂直な方向に加振させながら切削加工を行っている状態を示す図である。
【図１７】図１５に示す加振源により、レバー部を金属膜の表面に平行な方向に加振させながら切削加工を行っている状態を示す図である。
【図１８】本発明に係る微細加工装置の変形例を示す図であって、探針が第１の電極を兼ねている微細加工装置の構成図である。
【図１９】本発明に係る微細加工装置の変形例を示す図であって、ポテンショスタットを有する微細加工装置の構成図である。
【図２０】実際に切削加工を行った実施例を説明するための図であって、（ａ）は大気中で切削加工を行う従来の方法で切削加工を行っている状態を示す斜視図であり、（ｂ）は切削加工後の切削加工痕及びその周辺の状態を示した斜視図である。
【図２１】実際に切削加工を行った実施例を説明するための図であって、（ａ）は界面活性剤を含む液体中で切削加工を行っている状態を示す斜視図であり、（ｂ）は切削加工後の切削加工痕及びその周辺の状態を示した斜視図である。
【図２２】実際に切削加工を行った実施例を説明するための図であって、（ａ）は本発明に係る装置により、界面活性剤を含む液体Ｗ中で両電極間に電圧を印加させながら切削加工を行っている状態を示す斜視図であり、（ｂ）は切削加工後の切削加工痕及びその周辺の状態を示した斜視図である。
【図２３】本発明に係る第３実施形態の変形例であって、両電極の代わりに液体吸引装置を加えた状態で切削加工を行っている状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１４７】
Ｄ 微細加工粉
Ｆ 界面活性剤
Ｍ 金属膜（被加工物）
Ｗ 液体
１、３０、４０、５０ 微細加工装置
３ プローブ
３ａ 探針
３ｂ レバー部
４ 加工装置
５ 微細加工粉除去装置
６ 試料ステージ（ステージ）
７ 移動手段
８ 変位測定手段
９ ファンクションジェネレータ（電圧印加手段）
１０ 制御手段
１１ 第１の電極
１２ 第２の電極
１５ 液槽（液体セル）
１５ａ 液槽の排出路
１５ｂ 液槽の供給路
２５、５３ 液体排出供給手段
４１ マイクロノズル
４２ 液体吸引装置（液体吸引手段）
５１ 一体型セル
５１ｃ 一体型セルの供給路
５１ｄ 一体型セルの排出路
６０ 加振源（加振手段）
７１ ポテンショスタット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を電気泳動により除去する微細加工粉除去方法であって、
前記被加工物上に、前記探針を有するプローブを配置すると共に、探針を間に挟んだ状態で第１の電極及び第２の電極を配置し、少なくとも探針、第１の電極及び第２の電極を前記液体に浸した液中環境を前記被加工物上に作りだす液中設定工程と、
該液中設定工程後、前記プローブを利用したＡＦＭ観察により前記被加工物を観察して、前記加工を行う位置を特定すると共に特定した位置に前記探針を位置させる位置決め工程と、
該位置決め工程後、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加工程と、
該電圧印加工程後、前記探針と前記被加工物とを相対的に移動させて、探針を利用して被加工物を加工する加工工程とを備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細加工粉除去方法において、
前記電圧印加工程の際、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置された前記第１の電極を利用して、電圧を印加することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、前記被加工物を前記液体が内部に貯留された液体セル内に収容すると共に、該液体に浸かるように、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ配置することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項４】
請求項３に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程後、前記液体を前記液体セル内から外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が浸かるように、前記液体を前記被加工物上に吐出することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項６】
請求項５に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程後、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを介して、基端側から液体を吸引する液体吸引工程を備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項７】
請求項６に記載の微細加工粉除去方法において、
前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が取り付けられた一体型セルを前記被加工物に近接した位置に配置した後、プローブ、第１の電極及び第２の電極が浸かるように被加工物との間に前記液体を貯留して液中環境を作りだすことを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項９】
請求項８に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程後、前記一体型セルに形成された排出路を介して前記液体を一体型セル内から外部に排出すると共に、一体型セルに形成された供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の微細加工粉除去方法において、
前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記探針は、前記レバー部によって片持ち状態に支持されており、
前記加工工程を行う際、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程を行う際、前記レバー部又は前記被加工物の少なくともいずれか一方を、被加工物の表面に水平な方向及び垂直な方向の少なくともいずれか一方の方向に向けて振動させると共に、振動状態が一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記電圧印加工程の際に、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、前記液体として界面活性剤を含有する液体を用いることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際に、前記被加工物に電気接続された参照電極を用意し、
前記電圧印加工程の際に、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１６】
探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を除去する微細加工装置であって、
前記被加工物が載置されるステージと、前記探針を有し、該探針が前記被加工物に対向するように配置されたプローブと、前記ステージと前記プローブとを相対的に移動させて、前記探針により前記被加工物を加工させる移動手段とを有する加工装置と、
前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを有する微細加工粉除去装置と、
を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の微細加工装置において、
前記第１の電極は、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の微細加工装置において、
前記液体が内部に貯留され、貯留された液体に浸かるように少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が収容される液体セルを備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の微細加工装置において、
貯留した前記液体を前記液体セルから外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２０】
請求項１６又は１７に記載の微細加工装置において、
先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の微細加工装置において、
前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２２】
請求項１６又は１７に記載の微細加工装置において、
前記被加工物に近接した位置に配置され、被加工物との間で前記液体を貯留して液中環境を作りだす一体型セルを有し、
少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が、貯留された前記液体に浸かるように前記一体型セルに取り付けられていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の微細加工装置において、
前記一体型セルに形成された供給路及び排出路を有し、該排出路を介して貯留した前記液体を前記一体型セルから外部に排出すると共に、供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の微細加工装置において、
前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２５】
請求項１６から２４のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記探針は、基端側がレバー部によって片持ち状態に支持され、
前記レバー部の撓みを測定する変位測定手段と、
前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の微細加工装置において、
前記レバー部及び前記ステージの少なくともいずれか一方を、前記被加工物の表面に対して水平なＸＹ方向及び垂直なＺ方向の少なくともいずれか一方の方向に加振させる加振手段を備え、
前記変位測定手段が、前記レバー部の振動状態を測定し、
前記制御手段が、前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の振動状態が一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２７】
請求項１６から２６のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記電圧印加手段は、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とする微細加工装置。
【請求項２８】
請求項１６から２７のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記探針は、ダイヤモンド、Ｓｉ及びＳｉＮのいずれかから形成されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２９】
請求項１６から２８のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記探針は、前記第１の電極を兼ねていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項３０】
請求項１６から２９のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、
前記電圧印加手段は、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とする微細加工装置。
【請求項３１】
探針を利用して被加工物を加工する加工装置に組み合わされて使用され、加工時に生じる微細加工粉を液体内で除去する微細加工粉除去装置であって、
前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを備えていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の微細加工粉除去装置において、
前記第１の電極は、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載の微細加工粉除去装置において、
先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の微細加工粉除去装置において、
前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３５】
請求項３１から３４のいずれか１項に記載の微細加工粉除去装置において、
前記電圧印加手段は、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３６】
請求項３１から３５のいずれか１項に記載の微細加工粉除去装置において、
前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、
前記電圧印加手段は、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項１】
探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を電気泳動により除去する微細加工粉除去方法であって、
前記被加工物上に、前記探針を有するプローブを配置すると共に、探針を間に挟んだ状態で第１の電極及び第２の電極を配置し、少なくとも探針、第１の電極及び第２の電極を前記液体に浸した液中環境を前記被加工物上に作りだす液中設定工程と、
該液中設定工程後、前記プローブを利用したＡＦＭ観察により前記被加工物を観察して、前記加工を行う位置を特定すると共に特定した位置に前記探針を位置させる位置決め工程と、
該位置決め工程後、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加工程と、
該電圧印加工程後、前記探針と前記被加工物とを相対的に移動させて、探針を利用して被加工物を加工する加工工程とを備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細加工粉除去方法において、
前記電圧印加工程の際、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置された前記第１の電極を利用して、電圧を印加することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、前記被加工物を前記液体が内部に貯留された液体セル内に収容すると共に、該液体に浸かるように、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ配置することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項４】
請求項３に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程後、前記液体を前記液体セル内から外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が浸かるように、前記液体を前記被加工物上に吐出することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項６】
請求項５に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程後、先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを介して、基端側から液体を吸引する液体吸引工程を備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項７】
請求項６に記載の微細加工粉除去方法において、
前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が取り付けられた一体型セルを前記被加工物に近接した位置に配置した後、プローブ、第１の電極及び第２の電極が浸かるように被加工物との間に前記液体を貯留して液中環境を作りだすことを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項９】
請求項８に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程後、前記一体型セルに形成された排出路を介して前記液体を一体型セル内から外部に排出すると共に、一体型セルに形成された供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給工程を備えていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の微細加工粉除去方法において、
前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記探針は、前記レバー部によって片持ち状態に支持されており、
前記加工工程を行う際、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の微細加工粉除去方法において、
前記加工工程を行う際、前記レバー部又は前記被加工物の少なくともいずれか一方を、被加工物の表面に水平な方向及び垂直な方向の少なくともいずれか一方の方向に向けて振動させると共に、振動状態が一定となるように制御しながら加工を行うことを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記電圧印加工程の際に、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際、前記液体として界面活性剤を含有する液体を用いることを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の微細加工粉除去方法において、
前記液中設定工程の際に、前記被加工物に電気接続された参照電極を用意し、
前記電圧印加工程の際に、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とする微細加工粉除去方法。
【請求項１６】
探針を利用して被加工物を液体内で加工しながら、加工時に生じる微細加工粉を除去する微細加工装置であって、
前記被加工物が載置されるステージと、前記探針を有し、該探針が前記被加工物に対向するように配置されたプローブと、前記ステージと前記プローブとを相対的に移動させて、前記探針により前記被加工物を加工させる移動手段とを有する加工装置と、
前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを有する微細加工粉除去装置と、
を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の微細加工装置において、
前記第１の電極は、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の微細加工装置において、
前記液体が内部に貯留され、貯留された液体に浸かるように少なくとも前記探針、前記第１の電極及び前記第２の電極が収容される液体セルを備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の微細加工装置において、
貯留した前記液体を前記液体セルから外部に排出すると共に、新たな液体を液体セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２０】
請求項１６又は１７に記載の微細加工装置において、
先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の微細加工装置において、
前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２２】
請求項１６又は１７に記載の微細加工装置において、
前記被加工物に近接した位置に配置され、被加工物との間で前記液体を貯留して液中環境を作りだす一体型セルを有し、
少なくとも前記プローブ、前記第１の電極及び前記第２の電極が、貯留された前記液体に浸かるように前記一体型セルに取り付けられていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の微細加工装置において、
前記一体型セルに形成された供給路及び排出路を有し、該排出路を介して貯留した前記液体を前記一体型セルから外部に排出すると共に、供給路を介して新たな液体を一体型セル内に供給する液体排出供給手段を備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の微細加工装置において、
前記排出路内には、前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２５】
請求項１６から２４のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記探針は、基端側がレバー部によって片持ち状態に支持され、
前記レバー部の撓みを測定する変位測定手段と、
前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の撓みが一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の微細加工装置において、
前記レバー部及び前記ステージの少なくともいずれか一方を、前記被加工物の表面に対して水平なＸＹ方向及び垂直なＺ方向の少なくともいずれか一方の方向に加振させる加振手段を備え、
前記変位測定手段が、前記レバー部の振動状態を測定し、
前記制御手段が、前記変位測定手段による測定結果に基づいて、前記探針と前記被加工物との距離を、前記レバー部の振動状態が一定となるように前記移動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２７】
請求項１６から２６のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記電圧印加手段は、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とする微細加工装置。
【請求項２８】
請求項１６から２７のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記探針は、ダイヤモンド、Ｓｉ及びＳｉＮのいずれかから形成されていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項２９】
請求項１６から２８のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記探針は、前記第１の電極を兼ねていることを特徴とする微細加工装置。
【請求項３０】
請求項１６から２９のいずれか１項に記載の微細加工装置において、
前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、
前記電圧印加手段は、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とする微細加工装置。
【請求項３１】
探針を利用して被加工物を加工する加工装置に組み合わされて使用され、加工時に生じる微細加工粉を液体内で除去する微細加工粉除去装置であって、
前記探針を間に挟むように前記液体内に配置された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加させて、前記微細加工粉を前記液体内で移動させる電圧印加手段とを備えていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の微細加工粉除去装置において、
前記第１の電極は、前記第２の電極を中心として円弧状又は環状に配置されていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載の微細加工粉除去装置において、
先端側が前記液体内に浸漬されるように配置された中空状のマイクロノズルを有し、該マイクロノイズを介して基端側から液体を吸引する液体吸引手段を備えていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の微細加工粉除去装置において、
前記マイクロノズル内には、少なくとも前記液体内に浸漬される先端側に前記第２の電極が収納されていることを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３５】
請求項３１から３４のいずれか１項に記載の微細加工粉除去装置において、
前記電圧印加手段は、直流電圧、交流電圧及びパルス電圧のいずれかを印加することを特徴とする微細加工粉除去装置。
【請求項３６】
請求項３１から３５のいずれか１項に記載の微細加工粉除去装置において、
前記被加工物に電気接続された参照電極を備え、
前記電圧印加手段は、前記第１の電極と前記第２の電極と前記参照電極とにそれぞれ電気接続されたポテンショスタットを有し、前記被加工物表面を参照電極電位としながら前記電圧を印加することを特徴とする微細加工粉除去装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−１２６５６（Ｐ２００８−１２６５６Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４７１３８（Ｐ２００７−１４７１３８）
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
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