JP3022948B2 - 超微細加工法 - Google Patents
超微細加工法Info
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- JP3022948B2 JP3022948B2 JP7043214A JP4321495A JP3022948B2 JP 3022948 B2 JP3022948 B2 JP 3022948B2 JP 7043214 A JP7043214 A JP 7043214A JP 4321495 A JP4321495 A JP 4321495A JP 3022948 B2 JP3022948 B2 JP 3022948B2
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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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気的に中性のエネル
ギー粒子線である高速原子線を用いて超微細加工を施
し、次世代のＶＬＳＩや超微細構造素子或いは量子効果
素子などを製造する超微細加工法に関する。
ギー粒子線である高速原子線を用いて超微細加工を施
し、次世代のＶＬＳＩや超微細構造素子或いは量子効果
素子などを製造する超微細加工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体プロセスにおける基板加工には、
基板の加工パターンに合わせた形状のフォトレジストマ
スクを用いるフォトリソグラフィ技術が重要な役割を果
たしてきた。フォトリソグラフィ技術による基板加工で
は、基板上の加工しない部分をフォトレジストマスクで
覆い、フォトレジストマスクで覆われていない部分にエ
ッチング加工を施し、加工時間に応じた深さに加工す
る。
基板の加工パターンに合わせた形状のフォトレジストマ
スクを用いるフォトリソグラフィ技術が重要な役割を果
たしてきた。フォトリソグラフィ技術による基板加工で
は、基板上の加工しない部分をフォトレジストマスクで
覆い、フォトレジストマスクで覆われていない部分にエ
ッチング加工を施し、加工時間に応じた深さに加工す
る。
【０００３】図３は、フォトレジストマスクを用いる従
来の微細加工法の工程例を示すものであり、同図（Ａ）
〜（Ｅ）が第１〜第５の各工程を示す。まず第１工程に
おいて、加工基板１にレジスト材２をコーティングす
る。次に、第２工程において、フォトマスク３を介在さ
せて加工基板１表面のレジスト材２に紫外線４を照射
し、フォトマスク３に形成されたパターン穴３ａをレジ
スト材２に転写する。次に、第３工程において、現像に
よりパターン穴３ａを介して紫外線４が照射された部分
のレジスト材２を除去し、必要なフォトレジスト膜のみ
を残す。続く第４工程では、プラズマ中のイオンやラジ
カル種を利用し、加工基板１上のレジスト材２が無い部
分に異方性エッチングを施し、最後の第５工程におい
て、レジスト材２を除去する。以上、第１〜第５工程を
経て加工板１の表面にフォトマスク３のパターン穴３ａ
と同形の穴１ｃを形成する微細加工が行われる。なお、
一般の半導体デバイスでは、上記第１〜第５行程を繰り
返し行い、加工基板１上に深さの異なる穴を複数形成す
るのが普通である。
来の微細加工法の工程例を示すものであり、同図（Ａ）
〜（Ｅ）が第１〜第５の各工程を示す。まず第１工程に
おいて、加工基板１にレジスト材２をコーティングす
る。次に、第２工程において、フォトマスク３を介在さ
せて加工基板１表面のレジスト材２に紫外線４を照射
し、フォトマスク３に形成されたパターン穴３ａをレジ
スト材２に転写する。次に、第３工程において、現像に
よりパターン穴３ａを介して紫外線４が照射された部分
のレジスト材２を除去し、必要なフォトレジスト膜のみ
を残す。続く第４工程では、プラズマ中のイオンやラジ
カル種を利用し、加工基板１上のレジスト材２が無い部
分に異方性エッチングを施し、最後の第５工程におい
て、レジスト材２を除去する。以上、第１〜第５工程を
経て加工板１の表面にフォトマスク３のパターン穴３ａ
と同形の穴１ｃを形成する微細加工が行われる。なお、
一般の半導体デバイスでは、上記第１〜第５行程を繰り
返し行い、加工基板１上に深さの異なる穴を複数形成す
るのが普通である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のフォトリソ
グラフィ技術を用いた微細加工法は、製作過程の煩雑な
フォトレジストパターンを有するフォトマスク３が不可
欠であり、しかもこのフォトレジストパターンをｌμｍ
以下の線幅或いは径に加工するには、特別な装置や工夫
を必要とする上、時間的にもコスト的にも相当の損失を
覚悟しなければならず、ナノメータスケールの微細加工
に簡単に適用できるものではなかった。また、レジスト
材２は、紫外光や電子線に感光することが必須条件であ
るため、おのずと使用可能な材料が制限されてしまい、
またレジスト材２がコンタミ成分となるときには、使用
できないといった制限があった。さらに、フォトレジス
ト膜作製に関しても、表面の平垣度や粗さが粗悪な試料
に対しては紫外光を均―に照射できないため、均一で精
度の良いレジスト膜付けは困難であった。
グラフィ技術を用いた微細加工法は、製作過程の煩雑な
フォトレジストパターンを有するフォトマスク３が不可
欠であり、しかもこのフォトレジストパターンをｌμｍ
以下の線幅或いは径に加工するには、特別な装置や工夫
を必要とする上、時間的にもコスト的にも相当の損失を
覚悟しなければならず、ナノメータスケールの微細加工
に簡単に適用できるものではなかった。また、レジスト
材２は、紫外光や電子線に感光することが必須条件であ
るため、おのずと使用可能な材料が制限されてしまい、
またレジスト材２がコンタミ成分となるときには、使用
できないといった制限があった。さらに、フォトレジス
ト膜作製に関しても、表面の平垣度や粗さが粗悪な試料
に対しては紫外光を均―に照射できないため、均一で精
度の良いレジスト膜付けは困難であった。
【０００５】また、従来のプラズマプロセスを用いてｌ
μｍ以下のパターン構造の加工を行うにしても、ガス粒
子の衝突やレジスト材のチャージアップ等の影響で、斜
め入射するエネルギー粒子の粒子数が多く、このため垂
直で背の高い微細構造体の加工、すなわちアスペクト比
（加工深さに対する構造体幅の比）の高い加工が困難で
あり、構造体の幅がｌμｍ以下の加工は殆ど無理であっ
た。
μｍ以下のパターン構造の加工を行うにしても、ガス粒
子の衝突やレジスト材のチャージアップ等の影響で、斜
め入射するエネルギー粒子の粒子数が多く、このため垂
直で背の高い微細構造体の加工、すなわちアスペクト比
（加工深さに対する構造体幅の比）の高い加工が困難で
あり、構造体の幅がｌμｍ以下の加工は殆ど無理であっ
た。
【０００６】また、イオンビームや電子線を用いるにし
ても、電荷の影響による荷電粒子のビーム直進性の低
下、或いは絶縁物がある場合のチャージアップの影響等
により、精度のよい加工は困難であった。さらに、イオ
ンビームビーム加工或いは電子線加工に反応性ガス粒子
を導入し、試料表面にイオンビームや電子線を照射して
ガス粒子を励起し、励起されたガス粒子により表面加工
を行うこともあるが、こうした表面加工法も、反応性ガ
ス粒子の振る舞いが等方的であり、方向性がないために
超微細加工においては精度の良い加工が困難であった。
いずれにしても、従来の加工法では、試料の局所的な領
域から大面積に亙って超微細加工を施すことは困難であ
った。
ても、電荷の影響による荷電粒子のビーム直進性の低
下、或いは絶縁物がある場合のチャージアップの影響等
により、精度のよい加工は困難であった。さらに、イオ
ンビームビーム加工或いは電子線加工に反応性ガス粒子
を導入し、試料表面にイオンビームや電子線を照射して
ガス粒子を励起し、励起されたガス粒子により表面加工
を行うこともあるが、こうした表面加工法も、反応性ガ
ス粒子の振る舞いが等方的であり、方向性がないために
超微細加工においては精度の良い加工が困難であった。
いずれにしても、従来の加工法では、試料の局所的な領
域から大面積に亙って超微細加工を施すことは困難であ
った。
【０００７】従って、本発明の目的は、被加工物を回転
又は並進移動させながら中性のエネルギー粒子線である
高速原子線を照射し、局所的な領域から大面積まで自在
に超微細加工できるようにすることにある。
又は並進移動させながら中性のエネルギー粒子線である
高速原子線を照射し、局所的な領域から大面積まで自在
に超微細加工できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ナノリソグラ
フィまたはナノ加工を用いて被加工物表面に成膜した１
００ｎｍ以下のパターン幅のレジスト膜を有する被加工
物に、容器内部に放電空間を形成する平行平板型の電極
を内蔵し、該放電空間に導入されたガスをイオン化し、
該ガスイオンを陰極に加速して陰極付近のガス分子と衝
突させ、および該ガスイオンを陰極付近の電子と再結合
させて高速原子線に変換させ、該高速原子線を陰極の多
数の高速原子線放出穴から放出させる高速原子線源から
得た高速原子線を照射することにより、または被加工物
を回転及び又は並進移動させながら、前記高速原子線源
から得た高速原子線を１００ｎｍ以下のビーム径の高速
原子線に絞り、これを被加工物に照射することにより、
ほぼ０．１ないし１０ｎｍの範囲又はほぼ１０ないし１
００ｎｍの範囲の精度で超微細加工を施すことを特徴と
する超微細加工方法を提供し、前記目的を達成するもの
である。
フィまたはナノ加工を用いて被加工物表面に成膜した１
００ｎｍ以下のパターン幅のレジスト膜を有する被加工
物に、容器内部に放電空間を形成する平行平板型の電極
を内蔵し、該放電空間に導入されたガスをイオン化し、
該ガスイオンを陰極に加速して陰極付近のガス分子と衝
突させ、および該ガスイオンを陰極付近の電子と再結合
させて高速原子線に変換させ、該高速原子線を陰極の多
数の高速原子線放出穴から放出させる高速原子線源から
得た高速原子線を照射することにより、または被加工物
を回転及び又は並進移動させながら、前記高速原子線源
から得た高速原子線を１００ｎｍ以下のビーム径の高速
原子線に絞り、これを被加工物に照射することにより、
ほぼ０．１ないし１０ｎｍの範囲又はほぼ１０ないし１
００ｎｍの範囲の精度で超微細加工を施すことを特徴と
する超微細加工方法を提供し、前記目的を達成するもの
である。
【０００９】また、本発明は、前記被加工物が、Ｓｉ，
ＳｉＯ2，ＧａＡｓなどの半導体材料であること、或い
は前記被加工物が、セラミック，ガラス，樹脂，プラス
チック等の絶縁材料であること、さらには前記被加工物
が、金属，半導体，絶縁物等の傾斜材料であることを特
徴とする超微細加工法を提供することにより、前記目的
を達成するものである。
ＳｉＯ2，ＧａＡｓなどの半導体材料であること、或い
は前記被加工物が、セラミック，ガラス，樹脂，プラス
チック等の絶縁材料であること、さらには前記被加工物
が、金属，半導体，絶縁物等の傾斜材料であることを特
徴とする超微細加工法を提供することにより、前記目的
を達成するものである。
【００１０】
【作用】本発明によれば、電気的に中性のエネルギー粒
子線である高速原子線を用い、これナノリソグラフィま
たは電子線ホログラフィ等によるナノ加工を用いて被加
工物表面に成膜した超微細なレジスト膜によるパターン
と組み合わせるか又は前記高速原子線源から得た高速原
子線をビーム絞りによって１００ｎｍ以下のビーム径の
高速原子線に絞り、これを被加工物に照射して被加工物
を加工するようにしたから、超微細加工精度である０．
１ないし１００ｎｍのパターン幅や穴径でも、特にチャ
ージアップや電界、磁界などの影響を受けず、超微細寸
法の穴や溝の加工を容易に行うことができる。また、こ
のような超微細な領域においては、試料表面の局所的、
非定常的な電位の変化やビーム自体の直進性が大きな問
題となるが、本発明に用いられる高速原子線は電気的に
中性であり、しかも直進性が優れているので何等問題と
ならず、局所的な領域から大面積まで自在に超微細加工
できる。
子線である高速原子線を用い、これナノリソグラフィま
たは電子線ホログラフィ等によるナノ加工を用いて被加
工物表面に成膜した超微細なレジスト膜によるパターン
と組み合わせるか又は前記高速原子線源から得た高速原
子線をビーム絞りによって１００ｎｍ以下のビーム径の
高速原子線に絞り、これを被加工物に照射して被加工物
を加工するようにしたから、超微細加工精度である０．
１ないし１００ｎｍのパターン幅や穴径でも、特にチャ
ージアップや電界、磁界などの影響を受けず、超微細寸
法の穴や溝の加工を容易に行うことができる。また、こ
のような超微細な領域においては、試料表面の局所的、
非定常的な電位の変化やビーム自体の直進性が大きな問
題となるが、本発明に用いられる高速原子線は電気的に
中性であり、しかも直進性が優れているので何等問題と
ならず、局所的な領域から大面積まで自在に超微細加工
できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図１，２を
参照して説明する。図１は、本発明の超微細加工法の一
実施例を示す工程図である。
参照して説明する。図１は、本発明の超微細加工法の一
実施例を示す工程図である。
【００１２】図１（Ａ），（Ｂ）に加工工程を示した超
微細加工法は、フォトレジスト成膜２を施した試料１に
高速原子線を照射して超微細加工を施すものである。た
だし、ナノメータスケールの加工に必要な超微細なフォ
トレジスト膜２は、従来からある通常のフォトリソグラ
フィ技術では作ることができないため、ここでは例えば
ＳＥＭ（Scanning Transmission Electron Microscope:
走査型透過電子顕微鏡）またはＳＴＭ（Scanning Tunne
ling Microscope:走査トンネル顕微鏡）によるナノリソ
グラフィまたは電子線ホログラフィによるナノ加工を用
いて、試料１の表面に超微細なフォトレジスト膜２によ
るパターンを作製する。また、実施例では、超微細加工
を施す試料１として、Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＧａＡｓ等の半
導体材料を用いるようにしており、こうした試料１の表
面に予めフォトレジスト膜２のパターンが成膜される。
微細加工法は、フォトレジスト成膜２を施した試料１に
高速原子線を照射して超微細加工を施すものである。た
だし、ナノメータスケールの加工に必要な超微細なフォ
トレジスト膜２は、従来からある通常のフォトリソグラ
フィ技術では作ることができないため、ここでは例えば
ＳＥＭ（Scanning Transmission Electron Microscope:
走査型透過電子顕微鏡）またはＳＴＭ（Scanning Tunne
ling Microscope:走査トンネル顕微鏡）によるナノリソ
グラフィまたは電子線ホログラフィによるナノ加工を用
いて、試料１の表面に超微細なフォトレジスト膜２によ
るパターンを作製する。また、実施例では、超微細加工
を施す試料１として、Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＧａＡｓ等の半
導体材料を用いるようにしており、こうした試料１の表
面に予めフォトレジスト膜２のパターンが成膜される。
【００１３】さて、超微細加工にさいしては、フォトレ
ジスト膜２がパターン成膜された試料に、図１（Ａ）に
示すごとく、比較的大口径の高速原子線３を照射して超
微細加工を行う。エネルギービームとして用いる高速原
子線３は、例えばＵ．Ｓ．Ｐ．Ｎｏ．５２１６２４１号
明細書に示されるように、容器４内部に平行平板型の２
極（或いは３極）の電極５，６を内蔵させて放電空間を
形成し、該放電空間内にＡｒガスを導入して高速原子線
を形成する高速原子線源７から照射される。この高速原
子線源７は、電極５，６に高電圧を印加してＡｒガスを
プラズマ状態とし、ガスイオンを陰極に加速して陰極付
近のガス分子と衝突させ、およびガスイオンが陰極付近
の電子と再結合して高速原子線に変換し、これを陰極の
高速原子線放出穴から中性のエネルギー粒子線として放
射するものであり、高速原子線源７に対する試料１の位
置関係は、固定或いは並進移動により二次元的に加工す
ることができる。ただし、実施例の場合、説明の便宜
上、相対位置関係の固定された加工状態を図示してあ
る。また、実際の加工では、試料基板との化学反応性の
高い反応性ガスがＡｒの換わりに用いられる。
ジスト膜２がパターン成膜された試料に、図１（Ａ）に
示すごとく、比較的大口径の高速原子線３を照射して超
微細加工を行う。エネルギービームとして用いる高速原
子線３は、例えばＵ．Ｓ．Ｐ．Ｎｏ．５２１６２４１号
明細書に示されるように、容器４内部に平行平板型の２
極（或いは３極）の電極５，６を内蔵させて放電空間を
形成し、該放電空間内にＡｒガスを導入して高速原子線
を形成する高速原子線源７から照射される。この高速原
子線源７は、電極５，６に高電圧を印加してＡｒガスを
プラズマ状態とし、ガスイオンを陰極に加速して陰極付
近のガス分子と衝突させ、およびガスイオンが陰極付近
の電子と再結合して高速原子線に変換し、これを陰極の
高速原子線放出穴から中性のエネルギー粒子線として放
射するものであり、高速原子線源７に対する試料１の位
置関係は、固定或いは並進移動により二次元的に加工す
ることができる。ただし、実施例の場合、説明の便宜
上、相対位置関係の固定された加工状態を図示してあ
る。また、実際の加工では、試料基板との化学反応性の
高い反応性ガスがＡｒの換わりに用いられる。
【００１４】高速原子線源７から放射される高速原子線
は、電気的に中性なエネルギー粒子線であるため、チャ
ージアップや電界或いは磁界の影響を受けることがな
く、非常に直進性に優れるものである。このため、超微
細スケールの穴や溝に対しても容易に真っすぐに入射さ
せることができる。従って、パターン溝が深くなっても
加工部底面まで確実に入射させ、高アスペクト比の微細
パターンの加工が可能でなる。図示の実施例の場合、フ
ォトレジスト膜２によって形成されたパターン形状の幅
ｗは０．ｌ〜ｌ００ｎｍであり、加工を終えた被加工物
の加工深さｄは、図１（Ｂ）に示したように、幅ｗにア
スペクト比を乗じた寸法となるが、０．ｌ〜ｌ００ｎｍ
の範囲の精度をもって加工される。
は、電気的に中性なエネルギー粒子線であるため、チャ
ージアップや電界或いは磁界の影響を受けることがな
く、非常に直進性に優れるものである。このため、超微
細スケールの穴や溝に対しても容易に真っすぐに入射さ
せることができる。従って、パターン溝が深くなっても
加工部底面まで確実に入射させ、高アスペクト比の微細
パターンの加工が可能でなる。図示の実施例の場合、フ
ォトレジスト膜２によって形成されたパターン形状の幅
ｗは０．ｌ〜ｌ００ｎｍであり、加工を終えた被加工物
の加工深さｄは、図１（Ｂ）に示したように、幅ｗにア
スペクト比を乗じた寸法となるが、０．ｌ〜ｌ００ｎｍ
の範囲の精度をもって加工される。
【００１５】このように、電気的に中性な高速原子線を
用いた超微細加工では、超微細領域で問題とされてきた
被加工物表面の局所的或いは非定常的電位の変化によっ
てビーム直進性が左右されないため、イオンビーム加工
法や電子線加工法等と異なり、優れたビーム直進性を活
かして高アスペクト比の微細加工が大口径面積に可能で
ある。しかも、イオンビームや電子線のように、半導体
材料や或いは絶縁物材料に対して電気的悪影響を及ぼす
こともないため、被加工物の材料を選ばぬ超微細加工が
可能である。
用いた超微細加工では、超微細領域で問題とされてきた
被加工物表面の局所的或いは非定常的電位の変化によっ
てビーム直進性が左右されないため、イオンビーム加工
法や電子線加工法等と異なり、優れたビーム直進性を活
かして高アスペクト比の微細加工が大口径面積に可能で
ある。しかも、イオンビームや電子線のように、半導体
材料や或いは絶縁物材料に対して電気的悪影響を及ぼす
こともないため、被加工物の材料を選ばぬ超微細加工が
可能である。
【００１６】図２は、本発明の別の実施例を示し、該実
施例のものは、ビーム径が超微小な０．１〜１００ｎｍ
の高速原子線を用い、高速原子線源７と試料１１との相
対位置を移動させつつ、３次元の超微細パターンを加工
するようにしたものである。
施例のものは、ビーム径が超微小な０．１〜１００ｎｍ
の高速原子線を用い、高速原子線源７と試料１１との相
対位置を移動させつつ、３次元の超微細パターンを加工
するようにしたものである。
【００１７】この実施例の場合、試料１１に照射される
高速原子線は、高速原子線源７と試料１１との間に介在
させたビーム絞り１２によってビーム径を絞られて超微
小径とされる。このビーム絞り１２は、ピンホール１３
ａが穿孔された２枚又はそれ以上の遮蔽板１３を内蔵し
ており、ビームが２つ以上のピンホール１３ａを通過す
ることによりビームの直進性を高めることができるよう
になっている。超微小なピンホール１３ａは、例えばＳ
ＴＭ（トンネル顕微鏡）の像を見ながら遮蔽板より電子
線によって原子を除去することにより形成できる。従っ
て、高速原子線源７から照射された高速原子線は、ビー
ム絞り１２にて超微小径にまで絞り込まれ、目標とする
加工箇所に集中的に照射することが可能である。
高速原子線は、高速原子線源７と試料１１との間に介在
させたビーム絞り１２によってビーム径を絞られて超微
小径とされる。このビーム絞り１２は、ピンホール１３
ａが穿孔された２枚又はそれ以上の遮蔽板１３を内蔵し
ており、ビームが２つ以上のピンホール１３ａを通過す
ることによりビームの直進性を高めることができるよう
になっている。超微小なピンホール１３ａは、例えばＳ
ＴＭ（トンネル顕微鏡）の像を見ながら遮蔽板より電子
線によって原子を除去することにより形成できる。従っ
て、高速原子線源７から照射された高速原子線は、ビー
ム絞り１２にて超微小径にまで絞り込まれ、目標とする
加工箇所に集中的に照射することが可能である。
【００１８】また、高速原子線源７と試料１１との相対
位置関係を変化させるため、ここでは回転・並進ステー
ジ（図示せず）上に試料１１を載置し、このステージを
予め定めた制御パターンに従って駆動することにより、
試料１１を高速原子線源７に対して回転或いは並進移動
させる方法が取られる。図示の形状の試料１１の場合、
高速原子線は加工中は常にＺ軸方向（ただし、負方向）
に沿って試料１１に照射される。ここでは、まず試料１
１の正面に見えているパターン溝１４を形成するため、
Ａ面をＺ軸方向に向けた状態で試料１１をＸ軸負方向に
並進させ、試料１１の縁から内方に延びるパターン溝１
４を加工する。試料１１の中間部までパターン溝１４を
加工したならば、今度は試料１１をＹ軸負方向に並進さ
せ、試料１１の縁まで延びるパターン溝１５を加工す
る。こうしてパターン溝１４に直交するパターン溝１５
の加工を終えると、試料１１をＸ軸周りに９０度回転さ
せ、試料１１のＢ面をＺ軸方向に向ける。次に、試料１
１をＹ軸負方向に並進させ、試料１１の縁から内方に延
びるパターン溝１６を加工する。試料１１の中間部まで
パターン溝１６を加工したならば、そこで試料１１をＸ
軸負方向に並進させ、試料１１の縁まで延びるパターン
溝１７を加工する。こうしてパターン溝１６に直交する
パターン溝１７が加工される。
位置関係を変化させるため、ここでは回転・並進ステー
ジ（図示せず）上に試料１１を載置し、このステージを
予め定めた制御パターンに従って駆動することにより、
試料１１を高速原子線源７に対して回転或いは並進移動
させる方法が取られる。図示の形状の試料１１の場合、
高速原子線は加工中は常にＺ軸方向（ただし、負方向）
に沿って試料１１に照射される。ここでは、まず試料１
１の正面に見えているパターン溝１４を形成するため、
Ａ面をＺ軸方向に向けた状態で試料１１をＸ軸負方向に
並進させ、試料１１の縁から内方に延びるパターン溝１
４を加工する。試料１１の中間部までパターン溝１４を
加工したならば、今度は試料１１をＹ軸負方向に並進さ
せ、試料１１の縁まで延びるパターン溝１５を加工す
る。こうしてパターン溝１４に直交するパターン溝１５
の加工を終えると、試料１１をＸ軸周りに９０度回転さ
せ、試料１１のＢ面をＺ軸方向に向ける。次に、試料１
１をＹ軸負方向に並進させ、試料１１の縁から内方に延
びるパターン溝１６を加工する。試料１１の中間部まで
パターン溝１６を加工したならば、そこで試料１１をＸ
軸負方向に並進させ、試料１１の縁まで延びるパターン
溝１７を加工する。こうしてパターン溝１６に直交する
パターン溝１７が加工される。
【００１９】このように、回転・並進ステージを予め定
めた制御パターンに従って駆動することにより、試料１
１には三次元の多面加工が施される。また、この三次元
加工の場合も、他の電子線加工法や収束イオンビーム加
工法のごとく、試料表面への反応性ガスの導入が不要で
あるため、異方性に優れかつ精度の良い加工が可能であ
る。なお、試料１１がＳｉの場合は、高速原子線として
Ｃｌ2或いはＳＦ6或いはＣＦ4等のガス粒子が用いら
れ、また、試料１１がＧａＡｓの場合は、塩素ガスの高
速原子線が用いられる。
めた制御パターンに従って駆動することにより、試料１
１には三次元の多面加工が施される。また、この三次元
加工の場合も、他の電子線加工法や収束イオンビーム加
工法のごとく、試料表面への反応性ガスの導入が不要で
あるため、異方性に優れかつ精度の良い加工が可能であ
る。なお、試料１１がＳｉの場合は、高速原子線として
Ｃｌ2或いはＳＦ6或いはＣＦ4等のガス粒子が用いら
れ、また、試料１１がＧａＡｓの場合は、塩素ガスの高
速原子線が用いられる。
【００２０】なお、上記のいずれの実施例も、加工対象
となる試料１，１１は、Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＧａＡｓ等の
半導体材料だけに限らず、セラミック，ガラス，樹脂，
プラスチック等の絶縁材料を用いることもできる。その
場合、たとえ大口径面積の絶縁材料であっても、イオン
ビーム加工や電子線加工に見られるチャージアップやビ
ーム直進性劣化といった障害を招くことはなく、超微細
なパターン加工を精度よく行うことができる。さらにま
た、試料１，１１としては、金属，半導体，絶縁物等が
適宜複合された傾斜材料を用いることもできる。すなわ
ち、金属と半導体とを様々な重量比で複合した材料や、
或いは金属と絶縁物又はは半導体と絶縁物、さらには金
属と半導体と絶縁物とをそれぞれ複合した材料について
も、チャージアップやビーム直進性劣化といった問題を
気遣うことなく、大口径面積に超微細加工を施すことが
できる。
となる試料１，１１は、Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＧａＡｓ等の
半導体材料だけに限らず、セラミック，ガラス，樹脂，
プラスチック等の絶縁材料を用いることもできる。その
場合、たとえ大口径面積の絶縁材料であっても、イオン
ビーム加工や電子線加工に見られるチャージアップやビ
ーム直進性劣化といった障害を招くことはなく、超微細
なパターン加工を精度よく行うことができる。さらにま
た、試料１，１１としては、金属，半導体，絶縁物等が
適宜複合された傾斜材料を用いることもできる。すなわ
ち、金属と半導体とを様々な重量比で複合した材料や、
或いは金属と絶縁物又はは半導体と絶縁物、さらには金
属と半導体と絶縁物とをそれぞれ複合した材料について
も、チャージアップやビーム直進性劣化といった問題を
気遣うことなく、大口径面積に超微細加工を施すことが
できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超微細なフォトレジスト膜を施した被加工物に高速原子
線を照射することにより、または被加工物を回転および
又は並進移動させながら、超微細なビーム径の高速原子
線を被加工物照射することにより、ほぼ０．１ないし１
０ｎｍの範囲又はほぼ１０ないし１００ｎｍの範囲の精
度で超微細加工を施すようにしたから、超微細領域にお
いて被加工物表面の局所的或いは非定常的電位の変化や
ビーム自体の直進劣化が問題となるイオンビーム加工法
や電子線加工法等と異なり、電気的に中性のエネルギー
粒子線である高速原子線は、チャージアップや電界或い
は磁界の影響を受けることがなく、優れた直進性を活か
して超微細スケールの穴や溝に対して容易に真っすぐに
入射させることができ、超微細加工を大口径面積に施す
ことができ、また大口径の試料表面に対して適応性の悪
いイオンビームや電子線等と異なり、半導体や絶縁物材
料に対して電気的悪影響を及ぼすこともないので、あら
ゆる材料への適用が可能であり、特にビーム径が超微小
な高速原子線を、高速原子線源に対して相対位置移動を
行う試料に照射することで、３次元の超微細パターン加
工が高精度で可能である等の優れた効果を奏する。
超微細なフォトレジスト膜を施した被加工物に高速原子
線を照射することにより、または被加工物を回転および
又は並進移動させながら、超微細なビーム径の高速原子
線を被加工物照射することにより、ほぼ０．１ないし１
０ｎｍの範囲又はほぼ１０ないし１００ｎｍの範囲の精
度で超微細加工を施すようにしたから、超微細領域にお
いて被加工物表面の局所的或いは非定常的電位の変化や
ビーム自体の直進劣化が問題となるイオンビーム加工法
や電子線加工法等と異なり、電気的に中性のエネルギー
粒子線である高速原子線は、チャージアップや電界或い
は磁界の影響を受けることがなく、優れた直進性を活か
して超微細スケールの穴や溝に対して容易に真っすぐに
入射させることができ、超微細加工を大口径面積に施す
ことができ、また大口径の試料表面に対して適応性の悪
いイオンビームや電子線等と異なり、半導体や絶縁物材
料に対して電気的悪影響を及ぼすこともないので、あら
ゆる材料への適用が可能であり、特にビーム径が超微小
な高速原子線を、高速原子線源に対して相対位置移動を
行う試料に照射することで、３次元の超微細パターン加
工が高精度で可能である等の優れた効果を奏する。
【００２２】また、本発明は、被加工物として、セラミ
ック，ガラス，樹脂，プラスチック等の絶縁材料を用い
ることもでき、例えば大口径面積の絶縁材料であって
も、イオンビームや電子線のごとくチャージアップやビ
ーム直進性劣化といった障害を招くことはなく、超微細
パターン加工を精度よく行うことができる等の効果を奏
する。
ック，ガラス，樹脂，プラスチック等の絶縁材料を用い
ることもでき、例えば大口径面積の絶縁材料であって
も、イオンビームや電子線のごとくチャージアップやビ
ーム直進性劣化といった障害を招くことはなく、超微細
パターン加工を精度よく行うことができる等の効果を奏
する。
【００２３】さらに、被加工物として、金属，半導体，
絶縁物等の傾斜材料を用いることもでき、金属と半導体
とを様々に複合した材料や、或いは金属と絶縁物又は半
導体と絶縁物、さらには金属と半導体と絶縁物とをそれ
ぞれ複合した材料に対しても、チャージアップやビーム
直進性劣化といった問題を気遣うことなく、大口径面積
に超微細加工を施すことができる等の効果を奏する。
絶縁物等の傾斜材料を用いることもでき、金属と半導体
とを様々に複合した材料や、或いは金属と絶縁物又は半
導体と絶縁物、さらには金属と半導体と絶縁物とをそれ
ぞれ複合した材料に対しても、チャージアップやビーム
直進性劣化といった問題を気遣うことなく、大口径面積
に超微細加工を施すことができる等の効果を奏する。
【図１】本発明の超微細加工法の一実施例を示す工程図
である。
である。
【図２】本発明の超微細加工法を用い、三次元の超微細
パターンを加工した被加工物の一実施例を示す斜視図で
ある。
パターンを加工した被加工物の一実施例を示す斜視図で
ある。
【図３】従来のフォトリソグラフィ技術を適用した基板
加工法の一例を示す工程図である。
加工法の一例を示す工程図である。
１，１１ 試料 ２ フォトレジスト膜 ３ 高速原子線 ４ 容器 ５，６ 電極 ７ 高速原子線源 １２ ビーム絞り １３ａ ピンホール １３ 遮蔽板 １４，１５，１６，１７ パターン溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H05H 3/02 C23F 4/02
Claims (4)
- 【請求項１】 ナノリソグラフィまたはナノ加工を用い
て被加工物表面に成膜した１００ｎｍ以下のパターン幅
のレジスト膜を有する被加工物に、容器内部に放電空間
を形成する平行平板型の電極を内蔵し、該放電空間に導
入されたガスをイオン化し、該ガスイオンを陰極に加速
して陰極付近のガス分子と衝突させ、および該ガスイオ
ンを陰極付近の電子と再結合させて高速原子線に変換さ
せ、該高速原子線を陰極の多数の高速原子線放出穴から
放出させる高速原子線源から得た高速原子線を照射する
ことにより、または被加工物を回転及び又は並進移動さ
せながら、前記高速原子線源から得た高速原子線を１０
０ｎｍ以下のビーム径の高速原子線に絞り、これを被加
工物に照射することにより、ほぼ０．１ないし１０ｎｍ
の範囲又はほぼ１０ないし１００ｎｍの範囲の精度で超
微細加工を施すことを特徴とする超微細加工方法。 - 【請求項２】 前記被加工物が、Ｓｉ，ＳｉＯ2，Ｇａ
Ａｓ等の半導体材料であることを特徴とする請求項１記
載の超微細加工法。 - 【請求項３】 前記被加工物が、セラミック，ガラス，
樹脂，プラスチック等の絶縁材料であることを特徴とす
る請求項１記載の超微細加工法。 - 【請求項４】 前記被加工物が、金属，半導体，絶縁物
等の傾斜材料であることを徴とする請求項１記載の超微
細加工法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7043214A JP3022948B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | 超微細加工法 |
| EP96102976A EP0731490A3 (en) | 1995-03-02 | 1996-02-28 | Ultra-fine microfabrication method using an energy beam |
| US08/610,235 US6007969A (en) | 1995-03-02 | 1996-03-04 | Ultra-fine microfabrication method using an energy beam |
| US08/870,830 US5894058A (en) | 1995-03-02 | 1997-06-06 | Ultra-fine microfabrication method using a fast atomic energy beam |
| US09/195,255 US6048671A (en) | 1995-03-02 | 1998-11-18 | Ultra-fine microfabrication method using an energy beam |
| US09/274,341 US6010831A (en) | 1995-03-02 | 1999-03-23 | Ultra-fine microfabrication method using an energy beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7043214A JP3022948B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | 超微細加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08241884A JPH08241884A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3022948B2 true JP3022948B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=12657674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7043214A Expired - Fee Related JP3022948B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | 超微細加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3022948B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9291477B2 (en) | 2010-09-03 | 2016-03-22 | Lsis Co., Ltd. | Sampling energy meter reading system using demand response of energy prices for a power saving mode |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194048B1 (en) | 1997-07-25 | 2001-02-27 | Ebara Corporation | Magnetic recording disk |
| JP4668666B2 (ja) * | 2005-04-12 | 2011-04-13 | 株式会社リコー | 光情報記憶媒体用原盤の製造方法、光情報記憶媒体用スタンパの製造方法、スタンパ、光情報記憶媒体用成形基板の製造方法及び光情報記憶媒体用成形基板 |
-
1995
- 1995-03-02 JP JP7043214A patent/JP3022948B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9291477B2 (en) | 2010-09-03 | 2016-03-22 | Lsis Co., Ltd. | Sampling energy meter reading system using demand response of energy prices for a power saving mode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08241884A (ja) | 1996-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |