JP2810444B2 - 結晶材料の微細加工方法 - Google Patents
結晶材料の微細加工方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は結晶材料の微細加工方法に関する。特に本発
明は集束イオンビームをその加工工程の一部に用いてエ
ッチング加工する結晶材料の微細加工方法に関する。
明は集束イオンビームをその加工工程の一部に用いてエ
ッチング加工する結晶材料の微細加工方法に関する。
従来、バルクまたは薄膜状の単結晶材料等の結晶材料
のエツチングを用いた微細加工方法には、その加工表面
にレジスト等を塗布し、リソグラフイーにより所望のレ
ジストパターンを形成し、その後化学的あるいは物理的
にそのレジストパターンの無い部分を除去するものが一
般的であった。
のエツチングを用いた微細加工方法には、その加工表面
にレジスト等を塗布し、リソグラフイーにより所望のレ
ジストパターンを形成し、その後化学的あるいは物理的
にそのレジストパターンの無い部分を除去するものが一
般的であった。
しかし、上記の加工方法では、線巾１ミクロン以下と
いった、微細なエツチング加工をするためには、レジス
トの解像度およびエツチング時の加工領域の広がり等が
障害となり、精度の高いエツチングは困難であった。
いった、微細なエツチング加工をするためには、レジス
トの解像度およびエツチング時の加工領域の広がり等が
障害となり、精度の高いエツチングは困難であった。
また、前記のエツチング方法では断面形状が逆テーバ
状或いは中空状等の領域を有する形状に結晶材料を加工
するのは以下の理由で非常に困難であった。
状或いは中空状等の領域を有する形状に結晶材料を加工
するのは以下の理由で非常に困難であった。
従来、逆テーパ状あるいはトンネル状の加工をしよう
とする場合、異方性エツチングが行われていた。この異
方性エツチングはエツチング速度が結晶方位により著し
く異なる事を利用したものである。従って、予め加工し
たい形状となるように結晶材料の結晶方位を合わせなけ
ればならず、限られた方位の単結晶材料にしか適用でき
なかった。そして多結晶材料のように同一面内で結晶方
位と異なるものには適用できなかった。更にトンネル状
の加工を行う場合試料の側面に穴をあけ、穴をエツチン
グにより掘り進めなければならなかった。
とする場合、異方性エツチングが行われていた。この異
方性エツチングはエツチング速度が結晶方位により著し
く異なる事を利用したものである。従って、予め加工し
たい形状となるように結晶材料の結晶方位を合わせなけ
ればならず、限られた方位の単結晶材料にしか適用でき
なかった。そして多結晶材料のように同一面内で結晶方
位と異なるものには適用できなかった。更にトンネル状
の加工を行う場合試料の側面に穴をあけ、穴をエツチン
グにより掘り進めなければならなかった。
一方、上記レジストを用いたリソグラフイーによる微
細加工方法以外に集束イオンビーム（focused ion de
am）を用いた方法がある。たとえば、J.Vac.Sci.Techno
l.B,Vol.6,No..3,p.1014−1017 May/Jun 1988「Fabri
cation of one−dimensional GaAs wiresby focus
ed ion beam implantation」には線巾１ミクロン以
下の微細加工が示されている。又ここにはGaAs基板にSi
イオンを集束イオンビーム注入後HClを用いてエツチン
グを行う例が示されている。しかしながらここでも結晶
材料に中空状等の複雑な加工を施すことについては何等
示されていない。
細加工方法以外に集束イオンビーム（focused ion de
am）を用いた方法がある。たとえば、J.Vac.Sci.Techno
l.B,Vol.6,No..3,p.1014−1017 May/Jun 1988「Fabri
cation of one−dimensional GaAs wiresby focus
ed ion beam implantation」には線巾１ミクロン以
下の微細加工が示されている。又ここにはGaAs基板にSi
イオンを集束イオンビーム注入後HClを用いてエツチン
グを行う例が示されている。しかしながらここでも結晶
材料に中空状等の複雑な加工を施すことについては何等
示されていない。
本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであって、
従来の問題点を解消する結晶材料の微細加工方法を提供
することを目的とする。
従来の問題点を解消する結晶材料の微細加工方法を提供
することを目的とする。
本発明は特に従来加工が困難であった断面形状が中空
状の領域を有する複雑な形状に結晶材料を加工できる微
細加工方法を提供することにある。
状の領域を有する複雑な形状に結晶材料を加工できる微
細加工方法を提供することにある。
上記目的を達する為の本発明の結晶材料の微細加工方
法は、結晶材料に集束イオンビームを照射し結晶材料中
にイオン注入領域を形成し、次いで化学的エッチング処
理を施すことで、該イオン注入領域を除去する結晶材料
の微細加工方法であって、エッチング深さに対するイオ
ン注入量の閾値未満の注入量にて第１のイオン注入を行
うことにより、化学的エッチング処理によって結晶材料
の表面から除去されない深さの位置に第１のイオン注入
領域を形成する工程と、該第１のイオン注入領域に隣接
する領域に該閾値以上の注入量にて第２のイオン注入を
行うことにより、化学的エッチング処理により該結晶材
料の表面から除去される第２のイオン注入領域を形成す
る工程と、該第２のイオン注入領域を化学的エッチング
処理にて除去することで形成された開口から該第１のイ
オン注入領域にエッチング剤を注入することで該第１の
イオン注入領域を除去し中空の結晶材料を形成する工程
とを有することを特徴とする。
法は、結晶材料に集束イオンビームを照射し結晶材料中
にイオン注入領域を形成し、次いで化学的エッチング処
理を施すことで、該イオン注入領域を除去する結晶材料
の微細加工方法であって、エッチング深さに対するイオ
ン注入量の閾値未満の注入量にて第１のイオン注入を行
うことにより、化学的エッチング処理によって結晶材料
の表面から除去されない深さの位置に第１のイオン注入
領域を形成する工程と、該第１のイオン注入領域に隣接
する領域に該閾値以上の注入量にて第２のイオン注入を
行うことにより、化学的エッチング処理により該結晶材
料の表面から除去される第２のイオン注入領域を形成す
る工程と、該第２のイオン注入領域を化学的エッチング
処理にて除去することで形成された開口から該第１のイ
オン注入領域にエッチング剤を注入することで該第１の
イオン注入領域を除去し中空の結晶材料を形成する工程
とを有することを特徴とする。
また上記本発明の結晶材料の微細加工方法は、前記結
晶材料の表面から除去されない深さの位置に第１のイオ
ン注入領域を形成する工程におけるイオン注入は、Beま
たはHeイオンを用いて行われることをも含むものであ
る。
晶材料の表面から除去されない深さの位置に第１のイオ
ン注入領域を形成する工程におけるイオン注入は、Beま
たはHeイオンを用いて行われることをも含むものであ
る。
以下、図面を以って本発明を具体的に説明する。
第２図は本発明の結晶材料の微細加工方法を具現化す
るに際し、使用した集束イオンビーム走査装置の概略構
成を示す模式的説明図である。イオン源201（例えばAu
−Si−Be液体金属）より電界放出したイオンビームを電
子的コンデンサレンズ202で集束し、EXB質量分離器203
で必要なイオン種のみを分離する。その後対物レンズ20
4で再び集束し、コンピユータ制御によりイオンビーム
を偏向してターゲツト207に照射する。ターゲツト207
は、移動自在なステージ装置205のステージ206をステー
ジ装置205に付設された移動手段によってXY面内を自在
に移動されて所望位置セツトされる。
るに際し、使用した集束イオンビーム走査装置の概略構
成を示す模式的説明図である。イオン源201（例えばAu
−Si−Be液体金属）より電界放出したイオンビームを電
子的コンデンサレンズ202で集束し、EXB質量分離器203
で必要なイオン種のみを分離する。その後対物レンズ20
4で再び集束し、コンピユータ制御によりイオンビーム
を偏向してターゲツト207に照射する。ターゲツト207
は、移動自在なステージ装置205のステージ206をステー
ジ装置205に付設された移動手段によってXY面内を自在
に移動されて所望位置セツトされる。
尚、第２図に於いて208はSEI（Sec−ondry Electron
Imager）、209はイオンビームの電流値を測定するフ
アラデーカツプ（Faraday Cup）である。
Imager）、209はイオンビームの電流値を測定するフ
アラデーカツプ（Faraday Cup）である。
第２図の装置を用いた場合のイオン注入条件としてイ
オン源201を変更することで注入イオンとしてはBe,Si,
B,As,Ni,Pd,Ga,H,He等を用いることができる。
オン源201を変更することで注入イオンとしてはBe,Si,
B,As,Ni,Pd,Ga,H,He等を用いることができる。
イオンの加速電圧として好ましくは20KV以上200KV以
下、イオンビームのビーム径としては好ましくは0.05μ
ｍ以上１μｍ以下のものが加工にあわせて適宜使用でき
る。
下、イオンビームのビーム径としては好ましくは0.05μ
ｍ以上１μｍ以下のものが加工にあわせて適宜使用でき
る。
又、ターゲツトとして使用できる結晶材料としては、
Si結晶,Ge結晶の他、例えば基板上にエピタキシヤル成
長させたイツトリウム・アルミニウム・ガーネツト（YA
G），イツトリウム・鉄・ガーネツト（YIG）等の結晶材
料であればいずれの材料であっても使用でき、単結晶材
料の他、多結晶材料も使用することができる。これは本
発明においては集束イオンビームの注入により注入領域
の結晶構造が壊れてアモルフアス構造となり、結晶領域
とアモルフアス領域のエツチング速度が異なることを利
用して選択的にエツチングを行う為である。
Si結晶,Ge結晶の他、例えば基板上にエピタキシヤル成
長させたイツトリウム・アルミニウム・ガーネツト（YA
G），イツトリウム・鉄・ガーネツト（YIG）等の結晶材
料であればいずれの材料であっても使用でき、単結晶材
料の他、多結晶材料も使用することができる。これは本
発明においては集束イオンビームの注入により注入領域
の結晶構造が壊れてアモルフアス構造となり、結晶領域
とアモルフアス領域のエツチング速度が異なることを利
用して選択的にエツチングを行う為である。
ここで、加工条件の具体的な例を挙げる。
ターゲツト試料としてガドリニウム・ガリウム・ガー
ネツト（GGG）の（111）基板にイツトリウム・鉄・ガー
ネツト（YIG）を厚さ４μｍに液相エピタキシヤル成長
させたものを用い、イオン源201にAu−Si−Be液体金属
を用いて加速電圧40〜80KV、ビーム径0.1μｍとしてSi
またはBeイオンを試料面に垂直に照射する。ここで用い
る薄層YIGはブロツホラインメモリ、光アイソレータ等
に有用な磁性ガーネツトである。エツチングは上記の条
件の場合、例えばイオン注入した試料を室温のリン酸中
に浸漬させることで行なうことが出来る。具体的には例
えば85％リン酸溶液中に５時間程度浸漬させても良い
が、超音波洗浄器を用いて超音波を与えながらリン酸溶
液中に浸すことにより、エツチング時間を１時間程に短
縮できる。
ネツト（GGG）の（111）基板にイツトリウム・鉄・ガー
ネツト（YIG）を厚さ４μｍに液相エピタキシヤル成長
させたものを用い、イオン源201にAu−Si−Be液体金属
を用いて加速電圧40〜80KV、ビーム径0.1μｍとしてSi
またはBeイオンを試料面に垂直に照射する。ここで用い
る薄層YIGはブロツホラインメモリ、光アイソレータ等
に有用な磁性ガーネツトである。エツチングは上記の条
件の場合、例えばイオン注入した試料を室温のリン酸中
に浸漬させることで行なうことが出来る。具体的には例
えば85％リン酸溶液中に５時間程度浸漬させても良い
が、超音波洗浄器を用いて超音波を与えながらリン酸溶
液中に浸すことにより、エツチング時間を１時間程に短
縮できる。
エツチング剤は基板材料，注入イオン，イオン注入条
件に関係し、アモルフアス化したイオン注入領域とイオ
ン注入されていない結晶性領域とのエツチングの選択性
が大きくなるようなものが適宜選択される。
件に関係し、アモルフアス化したイオン注入領域とイオ
ン注入されていない結晶性領域とのエツチングの選択性
が大きくなるようなものが適宜選択される。
第１図はYIG層101に0.1μｍφに集束した加速エネル
ギー160keVのBe2+イオンビーム102を２×1016イオン/cm
2の注入量で１ライン照射した後、超音波を与えながら8
5％リン酸溶液中に１時間浸漬させてエツチングした一
例について、試料の断面を示すものである。
ギー160keVのBe2+イオンビーム102を２×1016イオン/cm
2の注入量で１ライン照射した後、超音波を与えながら8
5％リン酸溶液中に１時間浸漬させてエツチングした一
例について、試料の断面を示すものである。
第１図（Ａ）はイオン注入状態を、第１図（Ｂ）はエ
ツチング後の状態を示す。第１図の例によればイオン注
入部103のみエツチングが行われ、その断面形状104はBe
イオンのYIG層101内での濃度分布を反映した水滴型とな
った。
ツチング後の状態を示す。第１図の例によればイオン注
入部103のみエツチングが行われ、その断面形状104はBe
イオンのYIG層101内での濃度分布を反映した水滴型とな
った。
このエツチング形状の断面寸法は深さ0.6μｍ、最大
幅0.5μｍであった。また同様に加速エネルギー120keV
のSi2+イオンビームを５×1015イオン/cm2の注入量で１
ライン走査し、エツチングした際の一例のエツチング形
状の断面寸法は0.2μｍ、最大幅0.2μｍであった。
幅0.5μｍであった。また同様に加速エネルギー120keV
のSi2+イオンビームを５×1015イオン/cm2の注入量で１
ライン走査し、エツチングした際の一例のエツチング形
状の断面寸法は0.2μｍ、最大幅0.2μｍであった。
第３図は横軸にBeイオン注入量、縦軸にエツチング深
さをプロツトしたものである。この図はYIG層にBeイオ
ンの注入量とイオンの加速エネルギーを変化させてイオ
ン注入を行った場合についてのエツチング深さの変化を
示すものである。尚ここでのエツチングは第１図を得る
のに用いたのと同様のエツチング条件で行ない、エツチ
ング深さの測定は指針式の表面粗さ計を用いて行った。
さをプロツトしたものである。この図はYIG層にBeイオ
ンの注入量とイオンの加速エネルギーを変化させてイオ
ン注入を行った場合についてのエツチング深さの変化を
示すものである。尚ここでのエツチングは第１図を得る
のに用いたのと同様のエツチング条件で行ない、エツチ
ング深さの測定は指針式の表面粗さ計を用いて行った。
第３図においてline（Ａ）,line（Ｂ）,line（Ｃ）は
それぞれイオンの加速エネルギー40keV,80keV,160keVの
場合のイオン注入を示す。
それぞれイオンの加速エネルギー40keV,80keV,160keVの
場合のイオン注入を示す。
1ine（Ａ）においてはBe注入量が２×1015［イオン/c
m2以上でエツチングが生じており、ここではBe注入量２
×1015［イオン/cm2］がエツチングを生じさせる閾値
（threshold）である。1ine（Ｂ）においてはBe注入量
が１×1016［イオン/cm2］以上でエツチングが生じてお
り、ここではこの値が閾値である。更にline（Ｃ）にお
いても１×1016［イオン/cm2］が閾値である。
m2以上でエツチングが生じており、ここではBe注入量２
×1015［イオン/cm2］がエツチングを生じさせる閾値
（threshold）である。1ine（Ｂ）においてはBe注入量
が１×1016［イオン/cm2］以上でエツチングが生じてお
り、ここではこの値が閾値である。更にline（Ｃ）にお
いても１×1016［イオン/cm2］が閾値である。
イオン注入量が約１×1015〜約６×1015イオン/cm2の
範囲では加速エネルギー80keV及び160keVでイオン注入
したline（Ｂ）,line（Ｃ）に比べ低い加速エネルギー4
0keVでイオン注入したline（Ａ）のエツチング深さは深
くなっている。
範囲では加速エネルギー80keV及び160keVでイオン注入
したline（Ｂ）,line（Ｃ）に比べ低い加速エネルギー4
0keVでイオン注入したline（Ａ）のエツチング深さは深
くなっている。
この理由を第４図を用いて説明する。
第４図（Ａ），（Ｂ）はBeイオンを２×105［イオン/
cm2］の注入量でイオン注入した注入状態を示したもの
である。第４図（Ａ）は加速エネルギー40keVの場合、
第４図（Ｂ）は加速エネルギー160keVの場合を各々示
す。
cm2］の注入量でイオン注入した注入状態を示したもの
である。第４図（Ａ）は加速エネルギー40keVの場合、
第４図（Ｂ）は加速エネルギー160keVの場合を各々示
す。
第４図（Ａ）においては40keVで加速されるイオンビ
ーム402aは加速エネルギーが低い。その為イオン注入部
403aはYIG層401の表面近傍に形成される。これに対し、
第４図（Ｂ）においては160keVで加速されるイオンビー
ム402bは加速エネルギーが高い。その為YIG層401の内部
にイオン注入部403bが形成される。そしてエツチングを
行うと、YIG層401表面の結晶構造が壊れて非晶質化した
イオン注入部403aは除去される。そこで第４図（Ｃ）に
示すエツチング溝404が形成される。これに対し、高い
加速エネルギーでイオン注入したイオン注入部403bはYI
G層401の内部に形成されている。その為、第４図（Ｄ）
に示したイオン注入部403bとして除去されずに残るので
ある。ここで再び第３図を参照すると、イオン注入量が
６×1015［イオン/cm2］を越えると今度は加速エネルギ
ー40keVでイオン注入したline（Ａ）よりも加速エネル
ギー160keVでイオン注入したline（Ｃ）の方がエツチン
グ深さは深くなる。これは、第４図（Ｂ）に示した160k
eVイオン注入部403bが、イオン注入量の増加でより密に
なり、該注入部403がYIG層401の表面まで拡張されたた
めである。
ーム402aは加速エネルギーが低い。その為イオン注入部
403aはYIG層401の表面近傍に形成される。これに対し、
第４図（Ｂ）においては160keVで加速されるイオンビー
ム402bは加速エネルギーが高い。その為YIG層401の内部
にイオン注入部403bが形成される。そしてエツチングを
行うと、YIG層401表面の結晶構造が壊れて非晶質化した
イオン注入部403aは除去される。そこで第４図（Ｃ）に
示すエツチング溝404が形成される。これに対し、高い
加速エネルギーでイオン注入したイオン注入部403bはYI
G層401の内部に形成されている。その為、第４図（Ｄ）
に示したイオン注入部403bとして除去されずに残るので
ある。ここで再び第３図を参照すると、イオン注入量が
６×1015［イオン/cm2］を越えると今度は加速エネルギ
ー40keVでイオン注入したline（Ａ）よりも加速エネル
ギー160keVでイオン注入したline（Ｃ）の方がエツチン
グ深さは深くなる。これは、第４図（Ｂ）に示した160k
eVイオン注入部403bが、イオン注入量の増加でより密に
なり、該注入部403がYIG層401の表面まで拡張されたた
めである。
次に第５図について説明する。第５図は第３図におけ
るBeイオンをSiイオン換えて得られたものであり、横軸
にSiイオン注入量、縦軸にエツチング深さをプロツトし
たものである。ここでline（Ａ）,line（Ｂ）はそれぞ
れ加速エネルギー120keV,160keVでイオン注入を行った
場合を示す。この図においてもエツチング可否の閾値が
存在していることが示されている。そして第３図と同様
にイオン注入量に依存して加速エネルギーの違いにより
エツチング深さの逆転（line（Ａ）,line（Ｂ））が生
じている。
るBeイオンをSiイオン換えて得られたものであり、横軸
にSiイオン注入量、縦軸にエツチング深さをプロツトし
たものである。ここでline（Ａ）,line（Ｂ）はそれぞ
れ加速エネルギー120keV,160keVでイオン注入を行った
場合を示す。この図においてもエツチング可否の閾値が
存在していることが示されている。そして第３図と同様
にイオン注入量に依存して加速エネルギーの違いにより
エツチング深さの逆転（line（Ａ）,line（Ｂ））が生
じている。
これは第３図で説明したのと同じ理由によるものであ
る。
る。
第６図は結晶材料中に空中形状の加工を施す際の模式
的工程図（断面図）である。以下にその工程を示す。
的工程図（断面図）である。以下にその工程を示す。
まず、第３図及び第５図に示した通り、エツチングが
生じる閾値未満の適当なイオン注入条件で、YIG層601に
イオンビーム602を照射しイオン注入部603を形成する。
この後、リン酸を用いてエツチング処理を行なう。これ
により中空状エツチング領域604が得られる、この際エ
ツチング液をイオン注入部603に到達させる為のエツチ
ング剤の注入口が必要となる。これを第７図を用いて説
明する。
生じる閾値未満の適当なイオン注入条件で、YIG層601に
イオンビーム602を照射しイオン注入部603を形成する。
この後、リン酸を用いてエツチング処理を行なう。これ
により中空状エツチング領域604が得られる、この際エ
ツチング液をイオン注入部603に到達させる為のエツチ
ング剤の注入口が必要となる。これを第７図を用いて説
明する。
中空状のエツチング領域を形成したい領域703bにイオ
ンビーム702を照射する。そして該領域703bの例えば両
端にエツチング剤の注入口703a,703cを形成させる。該
注入口703a及び703cはエツチングによって結晶表面が除
去されることで形成される。この為エツチングを行なう
前に第３図及び第５図に示したエツチングが生ずる閾値
以上のイオン注入条件で注入口703a及び703cを形成する
領域にイオン注入を行なう。この閾値以上のイオン注入
条件とは例えば、領域703bのイオン注入量よりも多いイ
オン注入量でイオン注入を行うことであり、例えば５×
1016イオン/cm2の注入量でイオン注入を行うことであ
る。次いでエツチング液にイオン注入後のYIG層701を浸
漬させることにより、閾値以上のイオン注入条件でイオ
ン注入した領域が除去され、エツチング液の注入口703a
及び703cが形成される。この後、更にエツチング処理を
続けることでエツチング液の注入口703a,703cより注入
されたエツチング剤が領域703bに到達し、領域703bが除
去されて中空状エツチング領域604が形成される。ここ
でエツチング剤の注入口703a及び703cを形成するのに用
いたエツチング剤は同一のものであっても良いし、異種
のものであっても良い。
ンビーム702を照射する。そして該領域703bの例えば両
端にエツチング剤の注入口703a,703cを形成させる。該
注入口703a及び703cはエツチングによって結晶表面が除
去されることで形成される。この為エツチングを行なう
前に第３図及び第５図に示したエツチングが生ずる閾値
以上のイオン注入条件で注入口703a及び703cを形成する
領域にイオン注入を行なう。この閾値以上のイオン注入
条件とは例えば、領域703bのイオン注入量よりも多いイ
オン注入量でイオン注入を行うことであり、例えば５×
1016イオン/cm2の注入量でイオン注入を行うことであ
る。次いでエツチング液にイオン注入後のYIG層701を浸
漬させることにより、閾値以上のイオン注入条件でイオ
ン注入した領域が除去され、エツチング液の注入口703a
及び703cが形成される。この後、更にエツチング処理を
続けることでエツチング液の注入口703a,703cより注入
されたエツチング剤が領域703bに到達し、領域703bが除
去されて中空状エツチング領域604が形成される。ここ
でエツチング剤の注入口703a及び703cを形成するのに用
いたエツチング剤は同一のものであっても良いし、異種
のものであっても良い。
第６図のように中空状にエツチング加工を施す場合に
はBe,He等の質量の軽いイオン種が好的に用いられる。
これは質量の大きいイオンは結晶構造を壊す力が強く、
結晶表面の表面側の結晶構造をも破壊してしまう傾向が
あるからである。
はBe,He等の質量の軽いイオン種が好的に用いられる。
これは質量の大きいイオンは結晶構造を壊す力が強く、
結晶表面の表面側の結晶構造をも破壊してしまう傾向が
あるからである。
ここで、エツチング加工の被処理体となるターゲツト
に注入したイオンの深さ方向の濃度分布はLSS理論で示
されている通り、通常ターゲツト内で深さ方向にガウス
分布を示す。これによりターゲツト表面よりもターゲツ
トの内部にイオン濃度が最大となる領域が形成される。
に注入したイオンの深さ方向の濃度分布はLSS理論で示
されている通り、通常ターゲツト内で深さ方向にガウス
分布を示す。これによりターゲツト表面よりもターゲツ
トの内部にイオン濃度が最大となる領域が形成される。
又、第３図と第５図との比較でわかるようにエツチン
グ深さは、イオン種（イオンの質量に反比例）に依存す
る。更に、エツチング深さは、イオンの加速エネルギ
ー，イオンの注入量に比例する。
グ深さは、イオン種（イオンの質量に反比例）に依存す
る。更に、エツチング深さは、イオンの加速エネルギ
ー，イオンの注入量に比例する。
以上説明したように、本発明を実施することにより従
来加工が困難であった断面形状が中空状の領域を有する
複雑な形状に結晶材料を加工できる。
来加工が困難であった断面形状が中空状の領域を有する
複雑な形状に結晶材料を加工できる。
その結果、電子デバイスの集積度を増すことが可能と
なり、機械的作用を利用する微細なマイクロメカニクス
デバイスあるいは極微細構造をもつ量子効果デバイスを
得ることができる。
なり、機械的作用を利用する微細なマイクロメカニクス
デバイスあるいは極微細構造をもつ量子効果デバイスを
得ることができる。
本発明を用いることができるマイクロメカニクスデバ
イスの加工としては、例えば加速度センサーの片持ばり
の加工、中空溝の内外の圧力差を利用する圧力センサー
の加工などが挙げられる。
イスの加工としては、例えば加速度センサーの片持ばり
の加工、中空溝の内外の圧力差を利用する圧力センサー
の加工などが挙げられる。
又、量子効果デバイスの加工としては、たとえば導電
性結晶材料を用いて、該導電性結晶材料に中空を形成さ
せる加工と該中空に隣接する部分のエツチング除去加工
をすることにより導電性の細線構造が得られる。そして
細線を約100nm以下とすることにより、進行電子波効果
による干渉効果や揺らぎ現象が観測可能な量子効果デバ
イスに適用することができる。
性結晶材料を用いて、該導電性結晶材料に中空を形成さ
せる加工と該中空に隣接する部分のエツチング除去加工
をすることにより導電性の細線構造が得られる。そして
細線を約100nm以下とすることにより、進行電子波効果
による干渉効果や揺らぎ現象が観測可能な量子効果デバ
イスに適用することができる。
第１図は集束イオンビーム走査装置を用いて１ラインイ
オン注入後エツチング処理した場合の一例を示す模式的
断面図、第２図は本発明を実施するに用いる集束イオン
ビーム走査装置の一例を示す概略構成図、第３図及び第
５図は夫々イオン注入条件を変化させた場合のエツチン
グ深さを示した図、第４図はイオンの加速エネルギーを
変化させた後、エツチング処理を施した場合に得られる
結晶の模式的断面図、第６図は、トンネル状のエツチン
グ溝を形成する場合の一例を示す模式的断面図、第７図
はその斜視図である。 第１図において、 101……YIG層 102……イオンビーム 103……イオン注入部 104……エツチング溝 第２図において、 201……イオン源 202……コンデンサレンズ 203……EXB質量分離器 204……対物レンズ 205……ステージ装置 206……ステージ 207……ターゲツト 208……SEI 209……フアラデーカツプ 第４図において、 401……YIG層 402a,402b……イオンビーム 403a,403b……イオン注入部 404……エツチング溝 第６図において、 601……YIG層 602……イオンビーム 603……イオン注入部 604……エツチング領域 第７図において、 701……YIG層 702……イオンビーム 703a,703c……エツチング剤注入口 703b……中空状エツチング領域形成領域
オン注入後エツチング処理した場合の一例を示す模式的
断面図、第２図は本発明を実施するに用いる集束イオン
ビーム走査装置の一例を示す概略構成図、第３図及び第
５図は夫々イオン注入条件を変化させた場合のエツチン
グ深さを示した図、第４図はイオンの加速エネルギーを
変化させた後、エツチング処理を施した場合に得られる
結晶の模式的断面図、第６図は、トンネル状のエツチン
グ溝を形成する場合の一例を示す模式的断面図、第７図
はその斜視図である。 第１図において、 101……YIG層 102……イオンビーム 103……イオン注入部 104……エツチング溝 第２図において、 201……イオン源 202……コンデンサレンズ 203……EXB質量分離器 204……対物レンズ 205……ステージ装置 206……ステージ 207……ターゲツト 208……SEI 209……フアラデーカツプ 第４図において、 401……YIG層 402a,402b……イオンビーム 403a,403b……イオン注入部 404……エツチング溝 第６図において、 601……YIG層 602……イオンビーム 603……イオン注入部 604……エツチング領域 第７図において、 701……YIG層 702……イオンビーム 703a,703c……エツチング剤注入口 703b……中空状エツチング領域形成領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 治人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 奥貫 昌彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−128622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−281488（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−42481（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/302
Claims (2)
- 【請求項１】結晶材料に集束イオンビームを照射し結晶
材料中にイオン注入領域を形成し、次いで化学的エッチ
ング処理を施すことで、該イオン注入領域を除去する結
晶材料の微細加工方法であって、エッチング深さに対す
るイオン注入量の閾値未満の注入量にて第１のイオン注
入を行うことにより、化学的エッチング処理によって結
晶材料の表面から除去されない深さの位置に第１のイオ
ン注入領域を形成する工程と、該第１のイオン注入領域
に隣接する領域に、該閾値以上の注入量にて第２のイオ
ン注入を行うことにより、化学的エッチング処理により
該結晶材料の表面から除去される第２のイオン注入領域
を形成する工程と、該第２のイオン注入領域を化学的エ
ッチング処理にて除去することで形成された開口から該
第１のイオン注入領域にエッチング剤を注入することで
該第１のイオン注入領域を除去し中空の結晶材料を形成
する工程と、を有することを特徴とする結晶材料の微細
加工方法。 - 【請求項２】前記結晶材料の表面から除去されない深さ
の位置に第１のイオン注入領域を形成する工程における
イオン注入は、BeまたはHeイオンを用いて行われる請求
項１に記載の結晶材料の微細加工方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1255504A JP2810444B2 (ja) | 1988-10-02 | 1989-09-29 | 結晶材料の微細加工方法 |
| EP89309977A EP0363099B1 (en) | 1988-10-02 | 1989-09-29 | Fine working method of crystalline material |
| DE68925774T DE68925774T2 (de) | 1988-10-02 | 1989-09-29 | Feinbearbeitungsmethode für kristallines Material |
| US07/415,766 US4999083A (en) | 1988-10-02 | 1989-10-02 | Method of etching crystalline material with etchant injection inlet |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24781788 | 1988-10-02 | ||
| JP63-247817 | 1988-10-02 | ||
| JP1255504A JP2810444B2 (ja) | 1988-10-02 | 1989-09-29 | 結晶材料の微細加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02191326A JPH02191326A (ja) | 1990-07-27 |
| JP2810444B2 true JP2810444B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=26538436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1255504A Expired - Fee Related JP2810444B2 (ja) | 1988-10-02 | 1989-09-29 | 結晶材料の微細加工方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4999083A (ja) |
| EP (1) | EP0363099B1 (ja) |
| JP (1) | JP2810444B2 (ja) |
| DE (1) | DE68925774T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5437729A (en) * | 1993-04-08 | 1995-08-01 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Controlled removal of ceramic surfaces with combination of ions implantation and ultrasonic energy |
| US5385630A (en) * | 1993-06-29 | 1995-01-31 | Digital Equipment Corporation | Process for increasing sacrificial oxide etch rate to reduce field oxide loss |
| DE69425230T2 (de) * | 1993-12-17 | 2001-02-22 | Canon Kk | Herstellungsverfahren einer Elektronen emittierenden Vorrichtung, einer Elektronenquelle und eine Bilderzeugungsvorrichtung |
| US5817243A (en) * | 1996-10-30 | 1998-10-06 | Shaffer; Wayne K. | Method for applying decorative contrast designs to automotive and motorcycle parts using lasers |
| IL124592A (en) | 1997-05-23 | 2002-07-25 | Gersan Ets | Method of marking a gemstone or diamond |
| KR100587273B1 (ko) * | 1999-06-24 | 2006-06-08 | 엘지전자 주식회사 | 그라스의 이방성 에칭방법 및 이를 이용한 평판표시장치의 격벽 제조 방법 |
| JP4786783B2 (ja) * | 2000-08-18 | 2011-10-05 | 日本板硝子株式会社 | ガラス板の切断方法及び記録媒体用ガラス円盤 |
| JP4178741B2 (ja) * | 2000-11-02 | 2008-11-12 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線装置および試料作製装置 |
| DE10163346A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Infineon Technologies Ag | Resistloses Lithographieverfahren zur Herstellung feiner Strukturen |
| US6864190B2 (en) * | 2002-10-17 | 2005-03-08 | National Research Council Of Canada | Laser chemical fabrication of nanostructures |
| JP2006239787A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微細構造作製方法及び装置 |
| US8815720B2 (en) | 2011-04-12 | 2014-08-26 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method of etching a workpiece |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568495B2 (ja) * | 1972-07-24 | 1981-02-24 | ||
| JPS5639052B2 (ja) * | 1972-12-29 | 1981-09-10 | ||
| DE2554638A1 (de) * | 1975-12-04 | 1977-06-16 | Siemens Ag | Verfahren zur erzeugung definierter boeschungswinkel bei einer aetzkante |
| JPS53138286A (en) * | 1977-05-10 | 1978-12-02 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
| US4264382A (en) * | 1978-05-25 | 1981-04-28 | International Business Machines Corporation | Method for making a lateral PNP or NPN with a high gain utilizing reactive ion etching of buried high conductivity regions |
| JPS5621331A (en) * | 1979-07-31 | 1981-02-27 | Fujitsu Ltd | Manufcture of semiconductor device |
| US4450041A (en) * | 1982-06-21 | 1984-05-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Chemical etching of transformed structures |
| DE3337227A1 (de) * | 1983-10-13 | 1985-04-25 | Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH Darmstadt, 6100 Darmstadt | Verfahren zum bestimmen des durchmessers von mikroloechern |
| JPS60128622A (ja) * | 1983-12-16 | 1985-07-09 | Hitachi Ltd | エツチング法 |
| US4523971A (en) * | 1984-06-28 | 1985-06-18 | International Business Machines Corporation | Programmable ion beam patterning system |
| DD238468A1 (de) * | 1985-06-18 | 1986-08-20 | Akad Wissenschaften Ddr | Kernspurmikrofilter mit integrierterm vorfilter und verfahren zur seiner herstellung |
| US4888300A (en) * | 1985-11-07 | 1989-12-19 | Fairchild Camera And Instrument Corporation | Submerged wall isolation of silicon islands |
| JPH0831441B2 (ja) * | 1986-12-04 | 1996-03-27 | 株式会社日立製作所 | 表面処理方法 |
-
1989
- 1989-09-29 DE DE68925774T patent/DE68925774T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-29 JP JP1255504A patent/JP2810444B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-29 EP EP89309977A patent/EP0363099B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-02 US US07/415,766 patent/US4999083A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4999083A (en) | 1991-03-12 |
| DE68925774T2 (de) | 1996-08-08 |
| EP0363099B1 (en) | 1996-02-28 |
| DE68925774D1 (de) | 1996-04-04 |
| JPH02191326A (ja) | 1990-07-27 |
| EP0363099A1 (en) | 1990-04-11 |
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