JPH0945639A - 高速原子線を用いた加工方法及び加工装置 - Google Patents
高速原子線を用いた加工方法及び加工装置Info
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- JPH0945639A JPH0945639A JP7216705A JP21670595A JPH0945639A JP H0945639 A JPH0945639 A JP H0945639A JP 7216705 A JP7216705 A JP 7216705A JP 21670595 A JP21670595 A JP 21670595A JP H0945639 A JPH0945639 A JP H0945639A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
- G03F7/2059—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam
- G03F7/2065—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam using corpuscular radiation other than electron beams
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多様な形状の被加工物の任意の面・場所に超
微細な加工を行うことができる加工方法及び加工装置を
提供する。 【解決手段】 被加工物Ｗの表面に電子線１２もしくは
収束イオンビームを部分的に照射し、被加工物Ｗの表面
上に部分的な成膜を行うパターン成膜工程と、このパタ
ーン成膜工程の後に、この被加工物Ｗの表面上に高速原
子線１３を照射し、被加工物Ｗの非成膜部分の表面の除
去を行うパターン加工工程とを有する。
微細な加工を行うことができる加工方法及び加工装置を
提供する。 【解決手段】 被加工物Ｗの表面に電子線１２もしくは
収束イオンビームを部分的に照射し、被加工物Ｗの表面
上に部分的な成膜を行うパターン成膜工程と、このパタ
ーン成膜工程の後に、この被加工物Ｗの表面上に高速原
子線１３を照射し、被加工物Ｗの非成膜部分の表面の除
去を行うパターン加工工程とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多様な形状の被加
工物の任意の面・場所に超微細な加工を行うことができ
る高速原子線を用いる加工方法及び加工装置に関する。
工物の任意の面・場所に超微細な加工を行うことができ
る高速原子線を用いる加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プロセスにおいてフォトリ
ソグラフィ技術を利用して加工する場合、図７に示すよ
うに、加工を行わない部分をフォトレジストマスクで覆
い、覆われていない部分に、紫外線ビームや、プラズマ
プロセスではプラズマからのエネルギーイオンを照射し
て加工する。加工深さは加工時間を制御することにより
制御される。
ソグラフィ技術を利用して加工する場合、図７に示すよ
うに、加工を行わない部分をフォトレジストマスクで覆
い、覆われていない部分に、紫外線ビームや、プラズマ
プロセスではプラズマからのエネルギーイオンを照射し
て加工する。加工深さは加工時間を制御することにより
制御される。
【０００３】この工程に用いるフォトリソグラフィを用
いたフォトレジスト作製及び加工工程についてさらに説
明する。まず、始めに加工基板２１にレジスト材２２を
コーティングする（工程１）。次に、フォトマスク２３
を介在させて紫外線２４を照射し、フォトマスク２３に
形成したパターン穴２３aをレジスト材２２に転写する
（工程２）。次に、これを現像する事により、パターン
穴２３aを通して紫外線２４が照射された部分のレジス
ト材２２を除去して、加工基板２１の表面を露出させる
（工程３）。
いたフォトレジスト作製及び加工工程についてさらに説
明する。まず、始めに加工基板２１にレジスト材２２を
コーティングする（工程１）。次に、フォトマスク２３
を介在させて紫外線２４を照射し、フォトマスク２３に
形成したパターン穴２３aをレジスト材２２に転写する
（工程２）。次に、これを現像する事により、パターン
穴２３aを通して紫外線２４が照射された部分のレジス
ト材２２を除去して、加工基板２１の表面を露出させる
（工程３）。
【０００４】次に、プラズマ中のイオンやラジカル種を
この加工基板２１の露出面に作用させて異方性エッチン
グを行い（工程４）、最後にレジスト材２２を除去する
（工程５）。以上の工程を経て、加工基板２１の表面に
フォトマスクのパターン穴２３aと同形の穴２１ｃを形
成して微細加工が行われる。半導体デバイスの作製過程
では、この工程が繰り返し行われる。
この加工基板２１の露出面に作用させて異方性エッチン
グを行い（工程４）、最後にレジスト材２２を除去する
（工程５）。以上の工程を経て、加工基板２１の表面に
フォトマスクのパターン穴２３aと同形の穴２１ｃを形
成して微細加工が行われる。半導体デバイスの作製過程
では、この工程が繰り返し行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のリソグラフィ技術では、１μｍ以下の線幅や
径のパターンをレジスト付けする事が困難であり、その
ような微小なパターンを作製するためには特別の装置や
高いコストを必要とする。また、この方法では、被加工
物の任意の面や場所において、微細加工・超微細加工を
行うことは大変困難であり、特に、被加工物自体が複雑
な形状をしている場合では、不可能に近い。これは、リ
ソグラフィ技術によるパターン膜作製が、主に、ウエハ
ーのような平坦な１つの面を対象としている技術である
からである。つまり、通常のプラズマプロセスによる加
工方法では、イオンの斜め入射により、１μｍ以下の微
小な加工において、垂直な加工壁の作製は困難であるの
で、１μｍ以下の加工は従来技術では困難であった。こ
の発明は、上記のような課題に鑑み、多様な形状の被加
工物の任意の面・場所に超微細な加工を行うことができ
る加工方法及び加工装置を提供することを目的とする。
うな従来のリソグラフィ技術では、１μｍ以下の線幅や
径のパターンをレジスト付けする事が困難であり、その
ような微小なパターンを作製するためには特別の装置や
高いコストを必要とする。また、この方法では、被加工
物の任意の面や場所において、微細加工・超微細加工を
行うことは大変困難であり、特に、被加工物自体が複雑
な形状をしている場合では、不可能に近い。これは、リ
ソグラフィ技術によるパターン膜作製が、主に、ウエハ
ーのような平坦な１つの面を対象としている技術である
からである。つまり、通常のプラズマプロセスによる加
工方法では、イオンの斜め入射により、１μｍ以下の微
小な加工において、垂直な加工壁の作製は困難であるの
で、１μｍ以下の加工は従来技術では困難であった。こ
の発明は、上記のような課題に鑑み、多様な形状の被加
工物の任意の面・場所に超微細な加工を行うことができ
る加工方法及び加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被加工物の表面に電子線もしくは収束イオンビーム
を部分的に照射し、当該被加工物の表面上に部分的な成
膜を行うパターン成膜工程と、このパターン成膜工程の
後に、この被加工物の表面上に高速原子線を照射し、被
加工物の非成膜部分の表面の除去を行うパターン加工工
程とを有することを特徴とする高速原子線を用いる加工
方法である。
は、被加工物の表面に電子線もしくは収束イオンビーム
を部分的に照射し、当該被加工物の表面上に部分的な成
膜を行うパターン成膜工程と、このパターン成膜工程の
後に、この被加工物の表面上に高速原子線を照射し、被
加工物の非成膜部分の表面の除去を行うパターン加工工
程とを有することを特徴とする高速原子線を用いる加工
方法である。
【０００７】この発明では、パターン成膜工程におい
て、電子線もしくは収束イオンビームを被加工物表面上
に照射して、微細・超微細パターンの成膜を行う。パタ
ーン膜の形成は、被加工物付近の残留ガス粒子と電子線
もしくはイオンビームの相互作用により残留気体粒子が
励起され被加工物表面上に、残留ガス粒子成分の堆積膜
が生成することにより行われる。
て、電子線もしくは収束イオンビームを被加工物表面上
に照射して、微細・超微細パターンの成膜を行う。パタ
ーン膜の形成は、被加工物付近の残留ガス粒子と電子線
もしくはイオンビームの相互作用により残留気体粒子が
励起され被加工物表面上に、残留ガス粒子成分の堆積膜
が生成することにより行われる。
【０００８】次に、被加工物に形成された微細・超微細
なパターンの成膜をマスクとして、高速原子線を照射
し、微細・超微細加工を行う。高速原子線は、電気的に
中性であり、指向性の良いエネルギー粒子ビームである
ため、金属・半導体・絶縁物等あらゆる材料の加工に適
用できる。また、プラズマプロセスでは困難な、高アス
ペクト比で異方性の良い加工が可能である。従って、被
加工物の任意の面・場所において、微細・超微細成膜パ
ターンに従ったエッチング加工が可能となり、複雑な形
状の被加工物に対しても、任意の面・場所において、微
細・超微細加工が可能となる。
なパターンの成膜をマスクとして、高速原子線を照射
し、微細・超微細加工を行う。高速原子線は、電気的に
中性であり、指向性の良いエネルギー粒子ビームである
ため、金属・半導体・絶縁物等あらゆる材料の加工に適
用できる。また、プラズマプロセスでは困難な、高アス
ペクト比で異方性の良い加工が可能である。従って、被
加工物の任意の面・場所において、微細・超微細成膜パ
ターンに従ったエッチング加工が可能となり、複雑な形
状の被加工物に対しても、任意の面・場所において、微
細・超微細加工が可能となる。
【０００９】上記において、エッチング領域の限定を行
いたいときには、高速原子線源の先端もしくは被加工物
の被加工部と高速原子線源との間に、ビーム照射領域を
限定するパターンマスクを用いることもある。また、電
子線もしくはイオンビーム自体を磁場や電界によって偏
向・走査制御し、任意のパターン形状の成膜を行う場合
もある。
いたいときには、高速原子線源の先端もしくは被加工物
の被加工部と高速原子線源との間に、ビーム照射領域を
限定するパターンマスクを用いることもある。また、電
子線もしくはイオンビーム自体を磁場や電界によって偏
向・走査制御し、任意のパターン形状の成膜を行う場合
もある。
【００１０】請求項２に記載の発明は、上記パターン成
膜工程を反応性ガスを含む雰囲気中で行なうことを特徴
とする請求項１の高速原子線を用いる加工方法である。
この発明では、残留気体粒子ではなく、堆積させたい成
分を含有するガスを導入し、これと電子線もしくはイオ
ンビームの相互作用により、パターン膜を生成する。例
えば、金属パターン膜を堆積させたい場合には、金属原
子を含有するガスを導入する。
膜工程を反応性ガスを含む雰囲気中で行なうことを特徴
とする請求項１の高速原子線を用いる加工方法である。
この発明では、残留気体粒子ではなく、堆積させたい成
分を含有するガスを導入し、これと電子線もしくはイオ
ンビームの相互作用により、パターン膜を生成する。例
えば、金属パターン膜を堆積させたい場合には、金属原
子を含有するガスを導入する。
【００１１】請求項３に記載の発明は、被加工物の複数
の面に加工を行うことを特徴とする請求項１又は２に記
載の高速原子線を用いる加工方法である。これは、例え
ば、１つの照射装置で、被加工物の位置や姿勢を変えて
別の面に順次加工する方法と、複数の照射装置で同時に
複数の面の加工を行なう方法とがある。請求項４に記載
の発明は、上記パターン成膜工程において、被加工物の
位置及び／又は姿勢を制御しながら電子線もしくは収束
イオンビームを照射することを特徴とする請求項３の高
速原子線を用いる加工方法である。これにより、ビーム
が走査されるので、所要のパターンを持つ成膜が簡単な
方法で行える。
の面に加工を行うことを特徴とする請求項１又は２に記
載の高速原子線を用いる加工方法である。これは、例え
ば、１つの照射装置で、被加工物の位置や姿勢を変えて
別の面に順次加工する方法と、複数の照射装置で同時に
複数の面の加工を行なう方法とがある。請求項４に記載
の発明は、上記パターン成膜工程において、被加工物の
位置及び／又は姿勢を制御しながら電子線もしくは収束
イオンビームを照射することを特徴とする請求項３の高
速原子線を用いる加工方法である。これにより、ビーム
が走査されるので、所要のパターンを持つ成膜が簡単な
方法で行える。
【００１２】請求項５に記載の発明は、上記パターン加
工工程において、被加工物の高速原子線源に対する相対
位置及び／又は姿勢を制御しながら高速原子線を照射す
ることを特徴とする請求項３の高速原子線加工方法であ
る。これによって、高速原子線の照射方向、位置を制御
することができ、また、これらと照射時間の制御を組み
合わせて任意のパターンと深さを持つ３次元的な加工が
行われる。請求項６に記載の発明は、被加工物を所定雰
囲気中に保持する密閉容器と、被加工物の表面に電子線
もしくは収束イオンビームを部分的に照射する１次ビー
ム照射装置と、被加工物の表面上に高速原子線を照射す
る２次ビーム照射装置とを有することを特徴とする高速
原子線を用いる加工装置である。
工工程において、被加工物の高速原子線源に対する相対
位置及び／又は姿勢を制御しながら高速原子線を照射す
ることを特徴とする請求項３の高速原子線加工方法であ
る。これによって、高速原子線の照射方向、位置を制御
することができ、また、これらと照射時間の制御を組み
合わせて任意のパターンと深さを持つ３次元的な加工が
行われる。請求項６に記載の発明は、被加工物を所定雰
囲気中に保持する密閉容器と、被加工物の表面に電子線
もしくは収束イオンビームを部分的に照射する１次ビー
ム照射装置と、被加工物の表面上に高速原子線を照射す
る２次ビーム照射装置とを有することを特徴とする高速
原子線を用いる加工装置である。
【００１３】請求項７に記載の発明は、密閉容器に反応
性ガスを供給するガス供給手段を有することを特徴とす
る請求項６に記載の高速原子線を用いる加工装置であ
る。請求項８に記載の発明は、被加工物の位置及び／又
は姿勢を制御可能な制御駆動手段を有することを特徴と
する請求項６又は７に記載の高速原子線を用いる加工装
置である。これにより、被加工物の位置決めと、回転・
並進等の運動が可能となり、被加工物の任意の面・場所
にその微細・超微細パターン膜の生成がなされる。
性ガスを供給するガス供給手段を有することを特徴とす
る請求項６に記載の高速原子線を用いる加工装置であ
る。請求項８に記載の発明は、被加工物の位置及び／又
は姿勢を制御可能な制御駆動手段を有することを特徴と
する請求項６又は７に記載の高速原子線を用いる加工装
置である。これにより、被加工物の位置決めと、回転・
並進等の運動が可能となり、被加工物の任意の面・場所
にその微細・超微細パターン膜の生成がなされる。
【００１４】請求項９に記載の発明は、上記制御駆動手
段は、マニュピレーター及び／又は位置移動ステージを
有することを特徴とする請求項８の高速原子線を用いる
加工装置である。これらの装置に、超微細なパターンを
精度よく作製するために、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの精
度で超微動運動を可能とする圧電素子による超精密移動
機構を採用しても良い。請求項１０に記載の発明は、上
記高速原子線源の位置及び／又は姿勢を制御可能な制御
駆動手段を有することを特徴とする請求項６ないし９の
いずれかに記載の高速原子線を用いる加工装置である。
段は、マニュピレーター及び／又は位置移動ステージを
有することを特徴とする請求項８の高速原子線を用いる
加工装置である。これらの装置に、超微細なパターンを
精度よく作製するために、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの精
度で超微動運動を可能とする圧電素子による超精密移動
機構を採用しても良い。請求項１０に記載の発明は、上
記高速原子線源の位置及び／又は姿勢を制御可能な制御
駆動手段を有することを特徴とする請求項６ないし９の
いずれかに記載の高速原子線を用いる加工装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１ないし図３に、この発明の方
法の１つの実施の形態を示す。まず、この方法に用いら
れる加工装置を図１を用いて説明する。この加工装置１
は、ゲートバルブ２を介して接続された２つの真空容器
３，４が併置され、それぞれに成膜室５と加工室６が構
成されている。成膜室５には、電子線源（電子銃）７
が、加工室６には高速原子線源８が設けられている。そ
れぞれに、多軸の並進・回転ステージ９，１０が設置さ
れ、これに被加工物Ｗが取り付けられ、その位置や姿勢
を変えられるようになっている。また、加工室６の並進
・回転ステージ１０には、高速原子線の一部を遮蔽して
加工範囲を制御するマスク１１を保持するホルダ１２
が、被加工物Ｗに対して相対移動可能に取り付けられて
いる。被加工物Ｗは、マニュピレータやパレットを利用
して、搬送ロボットにより搬送する。
法の１つの実施の形態を示す。まず、この方法に用いら
れる加工装置を図１を用いて説明する。この加工装置１
は、ゲートバルブ２を介して接続された２つの真空容器
３，４が併置され、それぞれに成膜室５と加工室６が構
成されている。成膜室５には、電子線源（電子銃）７
が、加工室６には高速原子線源８が設けられている。そ
れぞれに、多軸の並進・回転ステージ９，１０が設置さ
れ、これに被加工物Ｗが取り付けられ、その位置や姿勢
を変えられるようになっている。また、加工室６の並進
・回転ステージ１０には、高速原子線の一部を遮蔽して
加工範囲を制御するマスク１１を保持するホルダ１２
が、被加工物Ｗに対して相対移動可能に取り付けられて
いる。被加工物Ｗは、マニュピレータやパレットを利用
して、搬送ロボットにより搬送する。
【００１６】図２に示すように、電子銃７は、静電レン
ズ系によって微小径約０．１ｎｍから１００ｎｍのビー
ム径に収束された電子線１２を放出する。この電子線１
２の走査の位置及び速度は、ステージ９を駆動制御する
ことにより行われ、これは、予め組み込んだプログラム
により任意のパターンに制御可能となっている。従っ
て、被加工物の任意の面や場所に対して、任意のパター
ン形状の電子線走査を行うことが可能である。電子線照
射を行った部分には、電子線照射時間に対応する厚さと
ビーム径に対応する幅を持つ被膜Ｍが形成され、パター
ン幅０.１ｎｍから１００ｎｍの成膜が達成される。
ズ系によって微小径約０．１ｎｍから１００ｎｍのビー
ム径に収束された電子線１２を放出する。この電子線１
２の走査の位置及び速度は、ステージ９を駆動制御する
ことにより行われ、これは、予め組み込んだプログラム
により任意のパターンに制御可能となっている。従っ
て、被加工物の任意の面や場所に対して、任意のパター
ン形状の電子線走査を行うことが可能である。電子線照
射を行った部分には、電子線照射時間に対応する厚さと
ビーム径に対応する幅を持つ被膜Ｍが形成され、パター
ン幅０.１ｎｍから１００ｎｍの成膜が達成される。
【００１７】電子銃７は、走査型電子顕微鏡に用いられ
る電子銃を用いても可能である。この場合には、被加工
物表面の成膜状態やエッチング加工状態を拡大観察しな
がら成膜・エッチング加工を行うことができる。また、
電子線１２による成膜時には、真空容器３中の残留不純
物ガス粒子を利用する場合と、成膜用反応性ガス粒子を
導入し、成膜を行う場合とがある。例えば、残留気体粒
子の場合では、カーボン系の成膜が達成され、グラファ
イト・ダイアモンドライクカーボンやＣ−Ｈ系の高分子
膜等が成膜される。Ｗ（ＣＯ）6や塩化アルミ、フッ化
タングステン等のガスを用いて、金属のパターン成膜等
を行う。また、成膜を行いたい材料被加工物を真空容器
３内に設置し、電子線１２や収束イオンビームによっ
て、加熱蒸発もしくはスパッタ粒子を利用して成膜する
こともできる。
る電子銃を用いても可能である。この場合には、被加工
物表面の成膜状態やエッチング加工状態を拡大観察しな
がら成膜・エッチング加工を行うことができる。また、
電子線１２による成膜時には、真空容器３中の残留不純
物ガス粒子を利用する場合と、成膜用反応性ガス粒子を
導入し、成膜を行う場合とがある。例えば、残留気体粒
子の場合では、カーボン系の成膜が達成され、グラファ
イト・ダイアモンドライクカーボンやＣ−Ｈ系の高分子
膜等が成膜される。Ｗ（ＣＯ）6や塩化アルミ、フッ化
タングステン等のガスを用いて、金属のパターン成膜等
を行う。また、成膜を行いたい材料被加工物を真空容器
３内に設置し、電子線１２や収束イオンビームによっ
て、加熱蒸発もしくはスパッタ粒子を利用して成膜する
こともできる。
【００１８】被膜Ｍを成膜した後、加工室６に被加工物
を搬送し、図３に示すように、高速原子線源８を用いて
高速原子線１３の照射を行い、加工を行なう面や場所を
選定して、エッチング加工を行う。高速原子線による加
工室においても、多軸の並進・回転ステージににより、
被加工物Ｗの任意の面や場所に高速原子線を照射でき
る。また、マスク１１を同様に適宜に制御して、任意の
形状付与ができる。加工量は、照射強度又は照射時間を
制御することにより調整される。成膜時と同様に、この
高速原子線１３の走査の位置及び速度を制御することに
より、任意の加工パターンを付加することもできる。ま
た、ステージ１０やマスクホルダ１２を移動させながら
高速原子線１３を照射することにより、３次元的な凹凸
を有する曲面の形成も可能である。なお、この実施の形
態では、成膜室５と加工室６を併置させたが、全く別の
高速原子線加工装置に被加工物Ｗを移動して加工を行う
ことも可能である。
を搬送し、図３に示すように、高速原子線源８を用いて
高速原子線１３の照射を行い、加工を行なう面や場所を
選定して、エッチング加工を行う。高速原子線による加
工室においても、多軸の並進・回転ステージににより、
被加工物Ｗの任意の面や場所に高速原子線を照射でき
る。また、マスク１１を同様に適宜に制御して、任意の
形状付与ができる。加工量は、照射強度又は照射時間を
制御することにより調整される。成膜時と同様に、この
高速原子線１３の走査の位置及び速度を制御することに
より、任意の加工パターンを付加することもできる。ま
た、ステージ１０やマスクホルダ１２を移動させながら
高速原子線１３を照射することにより、３次元的な凹凸
を有する曲面の形成も可能である。なお、この実施の形
態では、成膜室５と加工室６を併置させたが、全く別の
高速原子線加工装置に被加工物Ｗを移動して加工を行う
ことも可能である。
【００１９】図４は、電子線源７と高速原子線源８を同
一真空容器３ａに設置した例である。ここでも、被加工
物Ｗを把持しているステージ１４が多自由度を有し、任
意の場所に電子線１２あるいは高速原子線１３の照射を
可能としている。従って、ステージ１４を真空容器３ａ
内で移動し、又は回転させることにより、被加工物Ｗを
電子線源７と高速原子線源８に向けることができる。こ
の装置によれば、パターン成膜工程とパターン加工工程
が１つの装置の中で行えるので、途中で被加工物Ｗを移
動させる必要がなく、工程が簡単になる。２つの工程の
間に、成膜・加工室１５内の雰囲気を変える必要がある
場合には、排気や給気の工程を行なう。
一真空容器３ａに設置した例である。ここでも、被加工
物Ｗを把持しているステージ１４が多自由度を有し、任
意の場所に電子線１２あるいは高速原子線１３の照射を
可能としている。従って、ステージ１４を真空容器３ａ
内で移動し、又は回転させることにより、被加工物Ｗを
電子線源７と高速原子線源８に向けることができる。こ
の装置によれば、パターン成膜工程とパターン加工工程
が１つの装置の中で行えるので、途中で被加工物Ｗを移
動させる必要がなく、工程が簡単になる。２つの工程の
間に、成膜・加工室１５内の雰囲気を変える必要がある
場合には、排気や給気の工程を行なう。
【００２０】図５及び図６は、さらに別の実施の形態の
装置を示すもので、やはり、電子線源と高速原子線源を
同一真空容器３ｂに設置している。被加工物Ｗは並進・
回転ステージ１６に設置され、これを取り囲むように集
動マニュピレータ１７が複数設置され、これに小型の電
子線源７ａと小型の高速原子線源８ａが設置されてい
る。集動マニュピレータ１７には拡大観察装置として、
走査型電子顕微鏡１８や光学顕微鏡１９が取付けられ、
又、レーザ分析器２０が取付けられている。集動マニュ
ピレータ１７には、マスクを保持するホルダや、加工に
必要な種々の装置を取り付けるようにしてもよい。
装置を示すもので、やはり、電子線源と高速原子線源を
同一真空容器３ｂに設置している。被加工物Ｗは並進・
回転ステージ１６に設置され、これを取り囲むように集
動マニュピレータ１７が複数設置され、これに小型の電
子線源７ａと小型の高速原子線源８ａが設置されてい
る。集動マニュピレータ１７には拡大観察装置として、
走査型電子顕微鏡１８や光学顕微鏡１９が取付けられ、
又、レーザ分析器２０が取付けられている。集動マニュ
ピレータ１７には、マスクを保持するホルダや、加工に
必要な種々の装置を取り付けるようにしてもよい。
【００２１】この高速原子線源８ａは、例えば、ビーム
径が、１０ｎｍ〜１００μｍ程度の高速原子を放出す
る。また、それを実現するために、高速原子放出孔の直
後に、微小穴のあいたアパーチャーを用いることもあ
る。また、被加工物Ｗの加工面直上部に微小穴のあいた
マスクを設置することもある。この例においては、小型
高速原子線源８ａのビーム径が微小であるため、被加工
物の任意の面のパターン成膜がされた任意の部分の微小
領域のみを選択的にエッチング加工することが可能とな
る。
径が、１０ｎｍ〜１００μｍ程度の高速原子を放出す
る。また、それを実現するために、高速原子放出孔の直
後に、微小穴のあいたアパーチャーを用いることもあ
る。また、被加工物Ｗの加工面直上部に微小穴のあいた
マスクを設置することもある。この例においては、小型
高速原子線源８ａのビーム径が微小であるため、被加工
物の任意の面のパターン成膜がされた任意の部分の微小
領域のみを選択的にエッチング加工することが可能とな
る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パターン成膜工程において、電子線もしくは収束イオン
ビームを被加工物表面上に照射して、微細・超微細パタ
ーンの成膜が行われ、パターン成膜工程において、この
パターンの成膜をマスクとして、高速原子線を照射し、
微細・超微細加工が行われるので、被加工物の表面への
微細・超微細なパターンを持つ３次元形状の付与が可能
となった。高速原子線は電気的に中性であり、金属・半
導体・絶縁物等あらゆる材料の加工に適用でき、また、
指向性の良いエネルギー粒子ビームであるため高アスペ
クト比で異方性の良い加工が可能である。
パターン成膜工程において、電子線もしくは収束イオン
ビームを被加工物表面上に照射して、微細・超微細パタ
ーンの成膜が行われ、パターン成膜工程において、この
パターンの成膜をマスクとして、高速原子線を照射し、
微細・超微細加工が行われるので、被加工物の表面への
微細・超微細なパターンを持つ３次元形状の付与が可能
となった。高速原子線は電気的に中性であり、金属・半
導体・絶縁物等あらゆる材料の加工に適用でき、また、
指向性の良いエネルギー粒子ビームであるため高アスペ
クト比で異方性の良い加工が可能である。
【００２３】また、成膜及び加工のいずれの工程におい
ても、被加工物の形状による制約を受けないので、複雑
な形状の被加工物の任意の面・場所において、微細・超
微細成膜パターンに従ったエッチング加工が可能とな
り、適用範囲が広く、しかも、フォトリソグラフィ技術
を用いたフォトレジストパターン作製プロセスによる方
法に比べ、作業手順が大幅に軽減される。
ても、被加工物の形状による制約を受けないので、複雑
な形状の被加工物の任意の面・場所において、微細・超
微細成膜パターンに従ったエッチング加工が可能とな
り、適用範囲が広く、しかも、フォトリソグラフィ技術
を用いたフォトレジストパターン作製プロセスによる方
法に比べ、作業手順が大幅に軽減される。
【００２４】この方法では、微小被加工物の任意の面・
場所に、０．１ｎｍ〜１００ｎｍオーダーの超微細加工
が可能となり、さらに、遮蔽物と被加工物との相対位置
制御を高精度で行うことにより、超微細な溝・線・突起
構造を、３次元で多面における加工を実現している。
場所に、０．１ｎｍ〜１００ｎｍオーダーの超微細加工
が可能となり、さらに、遮蔽物と被加工物との相対位置
制御を高精度で行うことにより、超微細な溝・線・突起
構造を、３次元で多面における加工を実現している。
【００２５】この様な本発明による作製物の中には、従
来では、作製困難であった構造や機能を有する量子効果
素子や量子効果を用いたレーザーや発光素子・光学レン
ズ素子の作製を可能となり、さらに、摩擦力軽減機構の
作製も可能となるため、光・磁気ディスク・ヘッド、磁
気テープ用ヘッド、回転・スラスト軸受け機構・流体シ
ール機構においても、従来よりも高性能でコンパクトな
機構が実現でき、産業的意義は大変大きい。
来では、作製困難であった構造や機能を有する量子効果
素子や量子効果を用いたレーザーや発光素子・光学レン
ズ素子の作製を可能となり、さらに、摩擦力軽減機構の
作製も可能となるため、光・磁気ディスク・ヘッド、磁
気テープ用ヘッド、回転・スラスト軸受け機構・流体シ
ール機構においても、従来よりも高性能でコンパクトな
機構が実現でき、産業的意義は大変大きい。
【図１】この発明の１つの実施の形態の装置を示す図で
ある。
ある。
【図２】この発明の実施の形態の第１工程を示す図であ
る。
る。
【図３】この発明の実施の形態の第２工程を示す図であ
る。
る。
【図４】この発明の他の実施の形態の装置を示す図であ
る。
る。
【図５】この発明の更に別の実施の形態の装置を示す図
である。
である。
【図６】図５の実施の形態の装置を用いた第２工程を示
す図である。
す図である。
【図７】従来の技術を説明する工程図である。
３，３ａ，３ｂ 真空容器 ９，１０，１４，１６ ステージ ７，７ａ 電子銃 １２ 電子線 ８，８ａ 高速原子線源 １３ 高速原子線 １７ マニュピレータ Ｍ 被膜 Ｗ 被加工物
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｋ 1/00 Ｇ２１Ｋ 1/00 Ａ Ｈ０５Ｈ 3/02 Ｈ０５Ｈ 3/02
Claims (10)
- 【請求項１】 被加工物の表面に電子線もしくは収束イ
オンビームを部分的に照射し、当該被加工物の表面上に
部分的な成膜を行うパターン成膜工程と、 このパターン成膜工程の後に、この被加工物の表面上に
高速原子線を照射し、被加工物の非成膜部分の表面の除
去を行うパターン加工工程とを有することを特徴とする
高速原子線を用いる加工方法。 - 【請求項２】 上記パターン成膜工程を反応性ガスを含
む雰囲気中で行なうことを特徴とする請求項１の高速原
子線を用いる加工方法。 - 【請求項３】 被加工物の複数の面に加工を行うことを
特徴とする請求項１又は２に記載の高速原子線を用いる
加工方法。 - 【請求項４】 上記パターン成膜工程において、被加工
物の位置及び／又は姿勢を制御しながら電子線もしくは
収束イオンビームを照射することを特徴とする請求項３
の高速原子線を用いる加工方法。 - 【請求項５】 上記パターン加工工程において、被加工
物の高速原子線源に対する相対位置及び／又は姿勢を制
御しながら高速原子線を照射することを特徴とする請求
項３の高速原子線加工方法。 - 【請求項６】 被加工物を所定雰囲気中に保持する密閉
容器と、 被加工物の表面に電子線もしくは収束イオンビームを部
分的に照射する１次ビーム照射装置と、 被加工物の表面上に高速原子線を照射する２次ビーム照
射装置とを有することを特徴とする高速原子線を用いる
加工装置。 - 【請求項７】 密閉容器に反応性ガスを供給するガス供
給手段を有することを特徴とする請求項６に記載の高速
原子線を用いる加工装置。 - 【請求項８】 被加工物の位置及び／又は姿勢を制御可
能な制御駆動手段を有することを特徴とする請求項６又
は７に記載の高速原子線を用いる加工装置。 - 【請求項９】 上記制御駆動手段は、マニュピレーター
及び／又は位置移動ステージを有することを特徴とする
請求項８の高速原子線を用いる加工装置。 - 【請求項１０】 上記高速原子線源の位置及び／又は姿
勢を制御可能な制御駆動手段を有することを特徴とする
請求項６ないし９のいずれかに記載の高速原子線を用い
る加工装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21670595A JP3464320B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 高速原子線を用いた加工方法及び加工装置 |
| EP96112285A EP0757291A3 (en) | 1995-08-02 | 1996-07-30 | Processing method and processing apparatus using fast atom beam |
| US08/691,366 US5677011A (en) | 1995-08-02 | 1996-08-02 | Processing method using fast atom beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21670595A JP3464320B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 高速原子線を用いた加工方法及び加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945639A true JPH0945639A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3464320B2 JP3464320B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=16692635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21670595A Expired - Fee Related JP3464320B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 高速原子線を用いた加工方法及び加工装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5677011A (ja) |
| EP (1) | EP0757291A3 (ja) |
| JP (1) | JP3464320B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6627095B2 (en) * | 1997-07-25 | 2003-09-30 | Ebara Corporation | Magnetic recording disk and method of manufacturing same |
| JP2004140346A (ja) * | 2002-10-16 | 2004-05-13 | Nawotec Gmbh | 材料表面を集束電子ビーム誘導化学反応によってエッチングするための方法 |
| US6835317B2 (en) * | 1997-11-04 | 2004-12-28 | Ebara Corporation | Method of making substrate with micro-protrusions or micro-cavities |
| JP2009004778A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Fei Co | 高解像度プラズマ・エッチング |
| JP2009137773A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 突起形成方法 |
| JP2010130013A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Fei Co | レーザ・アブレーション微細機械加工用の荷電粒子ビーム・マスキング |
| KR20180029851A (ko) * | 2016-09-13 | 2018-03-21 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스 | 복합 빔 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6671034B1 (en) * | 1998-04-30 | 2003-12-30 | Ebara Corporation | Microfabrication of pattern imprinting |
| JP4033997B2 (ja) * | 1999-01-26 | 2008-01-16 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 異方性エッチングが可能な被加工材料を用いた電子素子の製造方法及びその製造装置 |
| US7196870B2 (en) * | 1999-02-23 | 2007-03-27 | Advanced Research Corporation | Patterned magnetic recording head with termination pattern having a curved portion |
| US6269533B2 (en) * | 1999-02-23 | 2001-08-07 | Advanced Research Corporation | Method of making a patterned magnetic recording head |
| US20030093894A1 (en) * | 1999-02-23 | 2003-05-22 | Dugas Matthew P. | Double layer patterning and technique for making a magnetic recording head |
| US7773340B2 (en) * | 1999-02-23 | 2010-08-10 | Advanced Research Corporation | Patterned magnetic recording head having a gap pattern with substantially elliptical or substantially diamond-shaped termination pattern |
| JP4137317B2 (ja) * | 1999-10-07 | 2008-08-20 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 微小立体構造物、その製造方法及びその製造装置 |
| US6496328B1 (en) | 1999-12-30 | 2002-12-17 | Advanced Research Corporation | Low inductance, ferrite sub-gap substrate structure for surface film magnetic recording heads |
| US6921722B2 (en) * | 2000-05-30 | 2005-07-26 | Ebara Corporation | Coating, modification and etching of substrate surface with particle beam irradiation of the same |
| US7258901B1 (en) * | 2000-09-08 | 2007-08-21 | Fei Company | Directed growth of nanotubes on a catalyst |
| JP2002141495A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Takashi Katoda | 集束イオンビームを用いて作製した極微細構造を有する電子デバイス及び光デバイス |
| JP4680380B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2011-05-11 | 株式会社リケン | ピストンリング及びその製造方法 |
| AU2003245629A1 (en) * | 2002-06-19 | 2004-01-06 | Advanced Research Corporation | Optical waveguide path for a thermal-assisted magnetic recording head |
| US8144424B2 (en) | 2003-12-19 | 2012-03-27 | Dugas Matthew P | Timing-based servo verify head and magnetic media made therewith |
| JP2005286161A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Ebara Corp | 形状修復方法及び装置、並びにそれらを用いた半導体デバイス製造方法 |
| US7450341B2 (en) | 2004-05-04 | 2008-11-11 | Advanced Research Corporation | Intergrated thin film subgap subpole structure for arbitrary gap pattern magnetic recording heads and method of making the same |
| JP4700692B2 (ja) * | 2005-09-05 | 2011-06-15 | パイオニア株式会社 | 被エッチング材の製造方法 |
| US8068302B2 (en) | 2008-03-28 | 2011-11-29 | Advanced Research Corporation | Method of formatting magnetic media using a thin film planar arbitrary gap pattern magnetic head |
| WO2011014836A2 (en) | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Advanced Research Corporation | Erase drive systems and methods of erasure for tape data cartridge |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH05251408A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-28 | Ebara Corp | 半導体ウェーハのエッチング装置 |
-
1995
- 1995-08-02 JP JP21670595A patent/JP3464320B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-07-30 EP EP96112285A patent/EP0757291A3/en not_active Withdrawn
- 1996-08-02 US US08/691,366 patent/US5677011A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5677011A (en) | 1997-10-14 |
| EP0757291A3 (en) | 1998-11-18 |
| EP0757291A2 (en) | 1997-02-05 |
| JP3464320B2 (ja) | 2003-11-10 |
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