JP3163190B2 - 酸化膜の製造方法と製造装置 - Google Patents
酸化膜の製造方法と製造装置Info
- Publication number
- JP3163190B2 JP3163190B2 JP03912093A JP3912093A JP3163190B2 JP 3163190 B2 JP3163190 B2 JP 3163190B2 JP 03912093 A JP03912093 A JP 03912093A JP 3912093 A JP3912093 A JP 3912093A JP 3163190 B2 JP3163190 B2 JP 3163190B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- processed
- processing
- oxide film
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、酸化膜の製造方法と
製造装置に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、回折格子やゾーン
プレート等の光学素子等を製造するための微細加工技術
として有用な酸化膜の製造方法とそのための製造装置に
関するものである。
製造装置に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、回折格子やゾーン
プレート等の光学素子等を製造するための微細加工技術
として有用な酸化膜の製造方法とそのための製造装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来よりＩＣやＬＳＩ等の半
導体素子、回折格子やゾーンプレート等の光学素子等の
製造工程においては、被加工材料の表面に微細な酸化膜
パターンが形成されており、この酸化膜パターンの形成
方法の一つとしてフォトリソグラフィ技術が知られてい
る。このフォトリソグラフィの工程は、通常、１）所定
のパターンのフォトマスクの製造、２）被加工材料表面
へのフォトレジストの塗布、３）フォトマスク像をフォ
トレジスト面に投影してのフォトレジストの露光、４）
フォトレジストの現像、の各工程からなっており、この
フォトリソグラフィによって、被加工材料の表面にフォ
トレジストパターンを形成している。
導体素子、回折格子やゾーンプレート等の光学素子等の
製造工程においては、被加工材料の表面に微細な酸化膜
パターンが形成されており、この酸化膜パターンの形成
方法の一つとしてフォトリソグラフィ技術が知られてい
る。このフォトリソグラフィの工程は、通常、１）所定
のパターンのフォトマスクの製造、２）被加工材料表面
へのフォトレジストの塗布、３）フォトマスク像をフォ
トレジスト面に投影してのフォトレジストの露光、４）
フォトレジストの現像、の各工程からなっており、この
フォトリソグラフィによって、被加工材料の表面にフォ
トレジストパターンを形成している。
【０００３】しかしながら、このフォトレジストパター
ン形成後の被加工材料の表面にさらに酸化膜パターンを
形成する場合には、その被加工材料を酸化処理した後、
残ったレジストを剥離しなければならず、そのため多く
の時間と手間が必要であった。また、このフォトリソグ
ラフィ技術では、光の波長による分解能の限界が存在
し、たとえ波長の短い紫外線を露光に使用したとして
も、０．２μｍより細かいパターン形成することが不可
能であるため、フォトリソグラフィによる微細加工には
限界があった。
ン形成後の被加工材料の表面にさらに酸化膜パターンを
形成する場合には、その被加工材料を酸化処理した後、
残ったレジストを剥離しなければならず、そのため多く
の時間と手間が必要であった。また、このフォトリソグ
ラフィ技術では、光の波長による分解能の限界が存在
し、たとえ波長の短い紫外線を露光に使用したとして
も、０．２μｍより細かいパターン形成することが不可
能であるため、フォトリソグラフィによる微細加工には
限界があった。
【０００４】そしてこのフォトリソグラフィ技術では、
工程が多段階にわたっているためにパターンの品質を維
持するのが困難であるばかりでなく、多種類のパターン
を形成するには、そのパターンの種類ごとにフォトマス
クを用意しなければならず、加工自由度を著しく欠いて
いた。従って、従来のフォトリソグラフィ技術に代表さ
れる酸化膜の製造方法は、微細な酸化膜パターン形成の
めたの、加工効率、加工性能、および、加工自由度の点
において、満足できるものではなかった。
工程が多段階にわたっているためにパターンの品質を維
持するのが困難であるばかりでなく、多種類のパターン
を形成するには、そのパターンの種類ごとにフォトマス
クを用意しなければならず、加工自由度を著しく欠いて
いた。従って、従来のフォトリソグラフィ技術に代表さ
れる酸化膜の製造方法は、微細な酸化膜パターン形成の
めたの、加工効率、加工性能、および、加工自由度の点
において、満足できるものではなかった。
【０００５】この発明は、以上の通りの事情を踏まえて
なされたものであり、従来の酸化膜の製造方法の欠点を
解消し、加工効率、加工性能、そして加工自由度に優れ
た新しい酸化膜の製造方法と、そのための製造装置を提
供することを目的としている。
なされたものであり、従来の酸化膜の製造方法の欠点を
解消し、加工効率、加工性能、そして加工自由度に優れ
た新しい酸化膜の製造方法と、そのための製造装置を提
供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、含酸素分子気体の存在する雰囲
気中で、先鋭加工用電極を被加工材料に近接させ、被加
工材料と加工用電極との間に電圧を印加し、加工用電極
直下の表面を陽極酸化することを特徴とする酸化膜の製
造方法を提供する。そしてまた、この発明は、そのため
の装置として、被加工材料に近接可能な先鋭加工用電極
と、加工用電極と被加工材料の表面との間に流れる電流
を検出する電流検出手段と加工用電極と被加工材料の表
面との間に流れる電流を検出し、その電流が一定になる
ように、加工用電極と被加工材料の相対位置を制御する
相対位置制御手段、および含酸素分子気体の供給とその
制御手段からなる酸化膜の製造装置をも提供する。
を解決するものとして、含酸素分子気体の存在する雰囲
気中で、先鋭加工用電極を被加工材料に近接させ、被加
工材料と加工用電極との間に電圧を印加し、加工用電極
直下の表面を陽極酸化することを特徴とする酸化膜の製
造方法を提供する。そしてまた、この発明は、そのため
の装置として、被加工材料に近接可能な先鋭加工用電極
と、加工用電極と被加工材料の表面との間に流れる電流
を検出する電流検出手段と加工用電極と被加工材料の表
面との間に流れる電流を検出し、その電流が一定になる
ように、加工用電極と被加工材料の相対位置を制御する
相対位置制御手段、および含酸素分子気体の供給とその
制御手段からなる酸化膜の製造装置をも提供する。
【０００７】
【作用】この発明における酸化膜の製造方法は、これま
でにない全く新しい方法であって、この方法では、まず
はじめに、含酸素分子気体の存在する雰囲気中に被加工
材料を設置し、次に、先端を鋭く尖らせた先鋭加工用電
極を被加工材料に接近させ、被加工材料の表面が正極、
加工用電極が負極になるように、被加工材料と加工用電
極との間に電圧を印加する。加工用電極が被加工材料の
表面にある程度近接すると加工用電極と被加工材料との
間で電流が流れはじめる。その結果、被加工材料の表面
は表面に吸着している含酸素分子物質または含酸素分子
化合物と電気化学反応を起こし、被加工材料の表面が陽
極酸化される。
でにない全く新しい方法であって、この方法では、まず
はじめに、含酸素分子気体の存在する雰囲気中に被加工
材料を設置し、次に、先端を鋭く尖らせた先鋭加工用電
極を被加工材料に接近させ、被加工材料の表面が正極、
加工用電極が負極になるように、被加工材料と加工用電
極との間に電圧を印加する。加工用電極が被加工材料の
表面にある程度近接すると加工用電極と被加工材料との
間で電流が流れはじめる。その結果、被加工材料の表面
は表面に吸着している含酸素分子物質または含酸素分子
化合物と電気化学反応を起こし、被加工材料の表面が陽
極酸化される。
【０００８】このため、先端の鋭利な針を加工用電極と
することによって、被加工材料が酸化される範囲の面積
を極めて小さくし、被加工材料と加工用電極との間を流
れる電流の値が一定になるように加工用電極の位置を制
御して被加工材料の表面をなぞるように加工用電極を動
かすことによって、解像度０．１μｍ以上の高分解能
で、自由な形状の酸化膜パターンを被加工材料の表面に
形成することが可能となる。
することによって、被加工材料が酸化される範囲の面積
を極めて小さくし、被加工材料と加工用電極との間を流
れる電流の値が一定になるように加工用電極の位置を制
御して被加工材料の表面をなぞるように加工用電極を動
かすことによって、解像度０．１μｍ以上の高分解能
で、自由な形状の酸化膜パターンを被加工材料の表面に
形成することが可能となる。
【０００９】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明の酸化膜の製造方法と製造装置について説明する。
明の酸化膜の製造方法と製造装置について説明する。
【００１０】
【実施例】実施例１ 図１は、この発明の方法のための装置構成を例示した概
要図である。たとえばこの図１に例示したように、被加
工材料（１）が正極に、そして加工用電極（２）が負極
になるように、直流電源（３）に被加工材料（１）と加
工用電極（２）とを接続する。加工用電極（２）は、そ
の先端が先鋭な針状形を有している。そこで、この被加
工材料（１）と加工用電極（２）との間に電圧を印加
し、相対位置制御手段（５）を用いて、加工用電極
（２）を被加工材料（１）の表面に接近させていくと、
加工用電極（２）と被加工材料（１）との間に電流が流
れはじめる。この電流を電流検出回路（４）によって検
出し、検出電流値が一定になるように相対位置制御手段
（５）によって加工用電極（２）と被加工材料（１）と
の相対位置を制御する。
要図である。たとえばこの図１に例示したように、被加
工材料（１）が正極に、そして加工用電極（２）が負極
になるように、直流電源（３）に被加工材料（１）と加
工用電極（２）とを接続する。加工用電極（２）は、そ
の先端が先鋭な針状形を有している。そこで、この被加
工材料（１）と加工用電極（２）との間に電圧を印加
し、相対位置制御手段（５）を用いて、加工用電極
（２）を被加工材料（１）の表面に接近させていくと、
加工用電極（２）と被加工材料（１）との間に電流が流
れはじめる。この電流を電流検出回路（４）によって検
出し、検出電流値が一定になるように相対位置制御手段
（５）によって加工用電極（２）と被加工材料（１）と
の相対位置を制御する。
【００１１】この相対位置制御手段（５）としては、た
とえば、３次元アクチエーターを用いることができる。
電流検出回路（４）と相対位置制御手段（５）は、たと
えば、制御回路（６）によって制御してもよい。この装
置には、図示していないが、含酸素分子気体を雰囲気と
するための気体供給手段と、その制御手段とを備えても
いる。被加工材料の表面上に吸着した含酸素分子気体
は、被加工材料（１）との間で高い空間分解能で電気化
学反応させる。
とえば、３次元アクチエーターを用いることができる。
電流検出回路（４）と相対位置制御手段（５）は、たと
えば、制御回路（６）によって制御してもよい。この装
置には、図示していないが、含酸素分子気体を雰囲気と
するための気体供給手段と、その制御手段とを備えても
いる。被加工材料の表面上に吸着した含酸素分子気体
は、被加工材料（１）との間で高い空間分解能で電気化
学反応させる。
【００１２】この分子気体雰囲気制御については、たと
えば、被加工材料（１）、加工用電極（２）および相対
位置制御手段（５）をグローブボックス等の内部に置
き、窒素気流等でグローブボックス内を置換し、窒素気
流等の流量を変えてグローブボックス内の含酸素気体分
子の濃度を制御するようにしてもよい。含酸素分子とし
ては、酸素を含有している水蒸気や酸素分子を用いるこ
とができる。また、酸化窒素等の酸化性の気体分子を使
用することも可能である。
えば、被加工材料（１）、加工用電極（２）および相対
位置制御手段（５）をグローブボックス等の内部に置
き、窒素気流等でグローブボックス内を置換し、窒素気
流等の流量を変えてグローブボックス内の含酸素気体分
子の濃度を制御するようにしてもよい。含酸素分子とし
ては、酸素を含有している水蒸気や酸素分子を用いるこ
とができる。また、酸化窒素等の酸化性の気体分子を使
用することも可能である。
【００１３】加工の解像度は、加工用電極（２）の先端
形状によって左右されるため、加工用電極先端の半径は
１００ｎｍ以下であることが望ましい。また、加工用電
極の材質としては、たとえば、白金、金等の貴金属もし
くはその合金、または、導電性ダイアモンド等の電気化
学的に安定な素材を用いることができる。このような素
材の中でも特に導電性ダイアモンドは電気化学的に安定
であるばかりでなく、機械的強度にも優れているため、
安定な微細加工のために適した素材である。
形状によって左右されるため、加工用電極先端の半径は
１００ｎｍ以下であることが望ましい。また、加工用電
極の材質としては、たとえば、白金、金等の貴金属もし
くはその合金、または、導電性ダイアモンド等の電気化
学的に安定な素材を用いることができる。このような素
材の中でも特に導電性ダイアモンドは電気化学的に安定
であるばかりでなく、機械的強度にも優れているため、
安定な微細加工のために適した素材である。
【００１４】そして、この発明の方法は、チタニウム、
タンタル、タングステン、アルミニウム等の金属、シリ
コン、ゲルマニウム、ガリウムひ素、インジウム燐等の
半導体等の陽極酸化によって酸化膜を形成することので
きるすべての材料に対して適用が可能である。さらに、
ｎ型半導体のように陽極酸化しにくい材料であっても、
半導体のバンドギャップより高いエネルギーの光で照明
しながら酸化を行なう等の手段によって、安定した加工
が可能となる。実施例２ 実際に、図１に示した装置構成において、導電性ダイア
モンドを加工用電極（２）とし、窒素の存在下の気温２
３℃、相対湿度２０％の窒素雰囲気中に置かれたチタニ
ウム基板を加工した。
タンタル、タングステン、アルミニウム等の金属、シリ
コン、ゲルマニウム、ガリウムひ素、インジウム燐等の
半導体等の陽極酸化によって酸化膜を形成することので
きるすべての材料に対して適用が可能である。さらに、
ｎ型半導体のように陽極酸化しにくい材料であっても、
半導体のバンドギャップより高いエネルギーの光で照明
しながら酸化を行なう等の手段によって、安定した加工
が可能となる。実施例２ 実際に、図１に示した装置構成において、導電性ダイア
モンドを加工用電極（２）とし、窒素の存在下の気温２
３℃、相対湿度２０％の窒素雰囲気中に置かれたチタニ
ウム基板を加工した。
【００１５】ダイアモンド電極とチタニウム基板との間
に８Ｖの電圧を印加し、ダイアモンド電極とチタニウム
基板との間の電流を１００ｐＡで一定になるように制御
しつつ、チタニウム表面上を２μｍ／ｓｅｃの速度でダ
イアモンド電極を動かし、ビッチ３０ｎｍの回折格子
（１ｍｍあたりの本数約３３０００本）を加工した。図
２は、加工後の表面を一般的な走査型トンネル顕微鏡装
置（ＳＴＭ）によって観察した結果を示したものであ
る。図２中の凸部分が、この発明の方法によって形成し
たチタニウム表面の酸化膜である。基板表面に吸着した
水分子とチタンが電気化学反応を起こし、３０ｎｍとい
う極めて高い分解能での加工が達成されている。
に８Ｖの電圧を印加し、ダイアモンド電極とチタニウム
基板との間の電流を１００ｐＡで一定になるように制御
しつつ、チタニウム表面上を２μｍ／ｓｅｃの速度でダ
イアモンド電極を動かし、ビッチ３０ｎｍの回折格子
（１ｍｍあたりの本数約３３０００本）を加工した。図
２は、加工後の表面を一般的な走査型トンネル顕微鏡装
置（ＳＴＭ）によって観察した結果を示したものであ
る。図２中の凸部分が、この発明の方法によって形成し
たチタニウム表面の酸化膜である。基板表面に吸着した
水分子とチタンが電気化学反応を起こし、３０ｎｍとい
う極めて高い分解能での加工が達成されている。
【００１６】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
より、従来の酸化膜の製造方法の解像度の限界を越え
た、極めて高分解能で酸化膜の微細パターンを形成する
ことが可能となる。集積度の高い半導体素子や短波長用
や軟Ｘ線等のように波長が極めて短い光のための回折光
学素子が製造可能となる。また、多段階の工程を経ず
に、任意の酸化膜パターンを直接被加工材料の表面に形
成することができるので、加工効率、加工自由度が大き
く向上する。
より、従来の酸化膜の製造方法の解像度の限界を越え
た、極めて高分解能で酸化膜の微細パターンを形成する
ことが可能となる。集積度の高い半導体素子や短波長用
や軟Ｘ線等のように波長が極めて短い光のための回折光
学素子が製造可能となる。また、多段階の工程を経ず
に、任意の酸化膜パターンを直接被加工材料の表面に形
成することができるので、加工効率、加工自由度が大き
く向上する。
【図１】この発明の装置例示した構成図である。
【図２】この発明の実施例としての加工後の費用面を示
したＳＴＭ像図である。
したＳＴＭ像図である。
１ 被加工材料 ２ 加工用電極 ３ 直流電源 ４ 電流検出回路 ５ 相対位置制御手段 ６ 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/316 H01L 21/31 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 含酸素分子気体の雰囲気中で、先鋭加工
用電極を被加工材料に近接させ、被加工材料と加工用電
極との間に電圧を印加し、加工用電極直下の表面を陽極
酸化することを特徴とする酸化膜の製造方法。 - 【請求項２】 先鋭加工用電極を被加工材料の表面に沿
って移動させ、任意の形状を持った酸化膜パターンを形
成する請求項１の酸化膜の製造方法。 - 【請求項３】 含酸素分子気体が水蒸気および／または
酸素分子である請求項１の酸化膜の製造方法。 - 【請求項４】 先鋭加工用電極と被加工材料の表面との
間に流れる電流を検出し、その電流が一定になるよう
に、加工用電極と被加工材料の相対位置を制御しながら
陽極酸化する請求項１の酸化膜の製造方法。 - 【請求項５】 含酸素分子気体の量を制御して陽極酸化
する請求項１の酸化膜の製造方法。 - 【請求項６】 被加工材料に近接可能な先鋭加工用電極
と、加工用電極と被加工材料の表面との間に流れる電流
を検出する電流検出手段と、加工用電極と被加工材料の
表面との間に流れる電流を検出し、その電流が一定にな
るように、加工用電極と被加工材料の相対位置を制御す
る相対位置制御手段、および、含酸素分子気体の供給と
その制御手段からなることを特徴とする酸化膜の製造装
置。 - 【請求項７】 導電性ダイアモンドを加工用電極とする
請求項６の酸化膜の製造装置。 - 【請求項８】 金属材料または半導体材料を加工する請
求項６の酸化膜の製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03912093A JP3163190B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 酸化膜の製造方法と製造装置 |
| US08/574,986 US5785838A (en) | 1993-02-26 | 1995-12-19 | Method for producing an oxide film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03912093A JP3163190B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 酸化膜の製造方法と製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252131A JPH06252131A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3163190B2 true JP3163190B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=12544237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03912093A Expired - Fee Related JP3163190B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 酸化膜の製造方法と製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3163190B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19715048C2 (de) * | 1997-04-11 | 1999-08-19 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Strukturieren einer transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht |
| RU2268952C1 (ru) * | 2004-08-02 | 2006-01-27 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Способ создания окисных пленок |
| KR100611782B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2006-08-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 단결정의 탄탈륨산화막을 구비한 캐패시터 및 그의 제조방법 |
| JP4884730B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2012-02-29 | 日本電信電話株式会社 | ナノインプリント方法及びナノインプリント装置 |
| JP4766964B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2011-09-07 | 日本電信電話株式会社 | ナノインプリント方法 |
| KR100626408B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2006-09-20 | 한양대학교 산학협력단 | 저에너지 원자력 힘 현미경 시스템을 이용한 유기물 및금속 박막의 나노 미세 패턴 제조 방법 |
| JP2008130709A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Ricoh Co Ltd | 半導体レーザ製造方法、半導体レーザ製造装置、半導体レーザ、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システム |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP03912093A patent/JP3163190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06252131A (ja) | 1994-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Snow et al. | Fabrication of Si nanostructures with an atomic force microscope | |
| US20100258785A1 (en) | Superlattice nanopatterning of wires and complex patterns | |
| US8173335B2 (en) | Beam ablation lithography | |
| JP3163190B2 (ja) | 酸化膜の製造方法と製造装置 | |
| JP2007073712A (ja) | ナノインプリント方法 | |
| JPS62115166A (ja) | 光マスクとその製造方法 | |
| US5785838A (en) | Method for producing an oxide film | |
| JP3054900B2 (ja) | 微細加工装置 | |
| Abadal et al. | Combined laser and atomic force microscope lithography on aluminum: Mask fabrication for nanoelectromechanical systems | |
| JP2605592B2 (ja) | 電子線ホログラフィによるナノサイズドットパターン形成方法および描画装置 | |
| Djenizian et al. | Electron-beam induced nanomasking for metal electrodeposition on semiconductor surfaces | |
| US20050069645A1 (en) | Method of electrolytically depositing materials in a pattern directed by surfactant distribution | |
| KR100405977B1 (ko) | 나노 와이어 제조방법 | |
| EP1000425B1 (de) | Verfahren zur nanostrukturierung von amorphen kohlenstoffschichten | |
| JP2003168682A (ja) | シリコン製被加工物への微細パターンの形成方法 | |
| US5171608A (en) | Method of pattern transfer in photolithography using laser induced metallization | |
| KR100435516B1 (ko) | 전압 극성 변화를 사용한 박막상의 양각 및 음각 나노패턴 방법 | |
| JPH0737790A (ja) | 微細加工用レジスト | |
| JP2806136B2 (ja) | 微細構造発光素子作製方法 | |
| JPH05279873A (ja) | 微細加工方法 | |
| KR100668643B1 (ko) | 엑스선을 이용한 실리콘의 습식 에칭 방법 | |
| JP2004167643A (ja) | 微細金属原子構造物の作製方法及び装置 | |
| Gorwadkar et al. | SiO2/c-Si bilayer electron-beam resist process for nano-fabrication | |
| JP3078164B2 (ja) | 微細加工方法 | |
| JP2000282266A (ja) | 微細構造体の製造方法及び微細加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |