JP3361206B2 - エネルギービーム加工特性評価方法 - Google Patents
エネルギービーム加工特性評価方法Info
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- JP3361206B2 JP3361206B2 JP04321795A JP4321795A JP3361206B2 JP 3361206 B2 JP3361206 B2 JP 3361206B2 JP 04321795 A JP04321795 A JP 04321795A JP 4321795 A JP4321795 A JP 4321795A JP 3361206 B2 JP3361206 B2 JP 3361206B2
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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、被加工物表面を遮蔽パ
ターンを介し照射し微細加工するために用いられる高速
原子線（ＦＡＢ）等のエネルギービームの加工特性、即
ち、エネルギービームの加工速度、異方性、加工面積、
加工深さ、加工表面形状及びその他の加工状態、を評価
する方法に関する。
ターンを介し照射し微細加工するために用いられる高速
原子線（ＦＡＢ）等のエネルギービームの加工特性、即
ち、エネルギービームの加工速度、異方性、加工面積、
加工深さ、加工表面形状及びその他の加工状態、を評価
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エネルギービームによる食刻（エッチン
グ）加工技術は、複雑な３次元構造物の作製を可能にす
る微細加工技術として期待されている。従来の半導体素
子製造に使用される微細加工技術は、リソグラフィ技術
とエッチング技術に大別され、リソグラフィ技術は、
（１）被加工材料（基板）上に感光性のレジスト膜を塗
布し、（２）レジスト膜上にフォトマスクを配置し紫外
線を照射してフォトマスク上のパターンをレジスト上に
感光させ、（３）現像処理により、感光部又は未感光部
のいずれかのレジスト膜を除く工程を含む。エッチング
技術は、（４）レジスト膜（遮蔽パターン）で覆われて
いない被加工材料の部分をエネルギービームで加工し、
（５）不要になったレジスト膜を剥離液で除去する工程
を含む。
グ）加工技術は、複雑な３次元構造物の作製を可能にす
る微細加工技術として期待されている。従来の半導体素
子製造に使用される微細加工技術は、リソグラフィ技術
とエッチング技術に大別され、リソグラフィ技術は、
（１）被加工材料（基板）上に感光性のレジスト膜を塗
布し、（２）レジスト膜上にフォトマスクを配置し紫外
線を照射してフォトマスク上のパターンをレジスト上に
感光させ、（３）現像処理により、感光部又は未感光部
のいずれかのレジスト膜を除く工程を含む。エッチング
技術は、（４）レジスト膜（遮蔽パターン）で覆われて
いない被加工材料の部分をエネルギービームで加工し、
（５）不要になったレジスト膜を剥離液で除去する工程
を含む。
【０００３】従来のリソグラフィ技術においては、上記
（１）〜（３）の非常に煩雑な工程を有するため、１μ
ｍ以下の線幅や直径の遮蔽パターンをレジスト付けする
事は、困難であった。また、レジスト膜の形成は、被加
工材料の表面状態により特性が大きく変化し、被加工材
料表面の平坦度や粗さが悪い場合は、精度の良い膜を形
成することができなかった。レジスト膜が形成された被
加工材料をエッチングするために、高速原子線、イオン
ビーム、レーザー、電子線、放射光、及び分子ビーム等
のエネルギービームが使用されるが、エネルギービーム
より被加工材料の加工を行う場合、エネルギービームの
種類、強度、加工時間、或いは被加工材料の材質、その
他により、加工表面形状、加工深さ、その他の加工形状
が変化するので、エネルギービームの加工特性を精度良
く評価することが必要である。従来のリソグラフィ技術
によれば、１μｍ以下の微小なパターンの製作が困難で
あるため、そのような微小寸法におけるエネルギービー
ムの加工特性の評価を行うことも困難であり、また被加
工材料表面の平坦度や粗さが悪い場合は、精度の良い膜
が形成できず、エネルギービームの加工特性の評価を行
うことができなかった。
（１）〜（３）の非常に煩雑な工程を有するため、１μ
ｍ以下の線幅や直径の遮蔽パターンをレジスト付けする
事は、困難であった。また、レジスト膜の形成は、被加
工材料の表面状態により特性が大きく変化し、被加工材
料表面の平坦度や粗さが悪い場合は、精度の良い膜を形
成することができなかった。レジスト膜が形成された被
加工材料をエッチングするために、高速原子線、イオン
ビーム、レーザー、電子線、放射光、及び分子ビーム等
のエネルギービームが使用されるが、エネルギービーム
より被加工材料の加工を行う場合、エネルギービームの
種類、強度、加工時間、或いは被加工材料の材質、その
他により、加工表面形状、加工深さ、その他の加工形状
が変化するので、エネルギービームの加工特性を精度良
く評価することが必要である。従来のリソグラフィ技術
によれば、１μｍ以下の微小なパターンの製作が困難で
あるため、そのような微小寸法におけるエネルギービー
ムの加工特性の評価を行うことも困難であり、また被加
工材料表面の平坦度や粗さが悪い場合は、精度の良い膜
が形成できず、エネルギービームの加工特性の評価を行
うことができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、被加
工物表面をエネルギービームにより微細加工するために
用いられるエネルギービームの加工特性、即ち、エネル
ギービームの加工速度、異方性、加工面積、加工深さ、
加工表面形状及びその他の加工状態、を簡便に評価する
方法を提供することにあり、従来のリソグラフィ技術に
よっては解決困難であった直径１μｍ以下の極めて微細
な遮蔽パターンを備える被加工物（試料）をエネルギー
ビームにより微細加工する場合のエネルギービームの加
工特性を簡便に評価する方法を提供することである。本
発明の別の目的は、被加工材料表面の平坦度や粗さが悪
い場合にもエネルギービームの加工特性の評価を行うこ
とができる評価方法を提供することである。
工物表面をエネルギービームにより微細加工するために
用いられるエネルギービームの加工特性、即ち、エネル
ギービームの加工速度、異方性、加工面積、加工深さ、
加工表面形状及びその他の加工状態、を簡便に評価する
方法を提供することにあり、従来のリソグラフィ技術に
よっては解決困難であった直径１μｍ以下の極めて微細
な遮蔽パターンを備える被加工物（試料）をエネルギー
ビームにより微細加工する場合のエネルギービームの加
工特性を簡便に評価する方法を提供することである。本
発明の別の目的は、被加工材料表面の平坦度や粗さが悪
い場合にもエネルギービームの加工特性の評価を行うこ
とができる評価方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明において、エネル
ギービームの加工特性を評価する方法は、所定の粒径範
囲を有する微粒子を試料表面上に付着させる段階、前記
エネルギービームにより試料表面を所定時間だけ照射し
て試料表面を微細加工する段階、及び微細加工後の試料
の加工状態を測定する段階を含む。微粒子を試料表面に
分散し付着する方法は、微粒子をエタノールやその他の
溶剤に混入し、界面活性剤を加える等により均等に拡散
させた溶液中に試料を浸すか又は溶液の液滴を試料表面
へ落とし、溶剤を蒸発させることにより、試料表面上に
微粒子を簡単にほぼ均一に分散させる。
ギービームの加工特性を評価する方法は、所定の粒径範
囲を有する微粒子を試料表面上に付着させる段階、前記
エネルギービームにより試料表面を所定時間だけ照射し
て試料表面を微細加工する段階、及び微細加工後の試料
の加工状態を測定する段階を含む。微粒子を試料表面に
分散し付着する方法は、微粒子をエタノールやその他の
溶剤に混入し、界面活性剤を加える等により均等に拡散
させた溶液中に試料を浸すか又は溶液の液滴を試料表面
へ落とし、溶剤を蒸発させることにより、試料表面上に
微粒子を簡単にほぼ均一に分散させる。
【０００６】所定の粒径範囲は、０．１ｎｍ〜１０ｎ
ｍ、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、及び１００ｎｍ〜１０μｍ
の内のいずれかである。微粒子は、球形が好ましいが、
その他の形状であってもよく、その場合、粒径範囲は、
各粒子の平均直径又は最大直径の範囲とすることができ
る。微粒子の粒径が均一であることは、好ましいが、必
須ではない。均一でない場合、好ましい粒径の微粒子を
探し出し関係する加工状態を測定することとなる。０．
１ｎｍ〜１０ｎｍの粒径範囲の微粒子は、フェライト、
亜鉛、コバルト、及びダイアモンドの内のいずれか１つ
により形成され、１００ｎｍ〜１０μｍの粒径範囲の微
粒子は、アルミナ、グラファイト、金、銀の内のいずれ
かにより形成される。
ｍ、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、及び１００ｎｍ〜１０μｍ
の内のいずれかである。微粒子は、球形が好ましいが、
その他の形状であってもよく、その場合、粒径範囲は、
各粒子の平均直径又は最大直径の範囲とすることができ
る。微粒子の粒径が均一であることは、好ましいが、必
須ではない。均一でない場合、好ましい粒径の微粒子を
探し出し関係する加工状態を測定することとなる。０．
１ｎｍ〜１０ｎｍの粒径範囲の微粒子は、フェライト、
亜鉛、コバルト、及びダイアモンドの内のいずれか１つ
により形成され、１００ｎｍ〜１０μｍの粒径範囲の微
粒子は、アルミナ、グラファイト、金、銀の内のいずれ
かにより形成される。
【０００７】微粒子は、粒径が極めて微小であるに拘わ
らず、従来技術により、所望の各種の粒径を有する粒子
が比較的容易に製造することが可能であり、そのような
粒子を遮蔽パターンとして使用し、異なる多くの微小寸
法について各種エネルギービームにより加工を行うこと
ができる。微粒子の材質は、反応性ガス粒子との反応性
やスパッタ特性により選択される。反応性ガス粒子に対
し反応性が低く、スパッタ性が低い物であれば、加工中
の形状変化の影響が小さいので、好ましい。
らず、従来技術により、所望の各種の粒径を有する粒子
が比較的容易に製造することが可能であり、そのような
粒子を遮蔽パターンとして使用し、異なる多くの微小寸
法について各種エネルギービームにより加工を行うこと
ができる。微粒子の材質は、反応性ガス粒子との反応性
やスパッタ特性により選択される。反応性ガス粒子に対
し反応性が低く、スパッタ性が低い物であれば、加工中
の形状変化の影響が小さいので、好ましい。
【０００８】エネルギービームは、高速原子線、イオン
ビーム、レーザー、電子線、放射光ビーム、及び分子線
のいずれかである。高速原子線は、中性のエネルギー粒
子線であるため、試料の材質は、金属材料、ＧａＡｓ、
Ｓｉ、ＳｉＯ2等の半導体、絶縁物等の各種の材質とす
ることができる。イオンビームは、金属材料に対し、大
変有効である。電子線を用いるエッチングの場合は、電
子線の照射と同時に試料に対して反応性のあるガスを導
入し、電子線の照射された個所のみの化学反応加工が行
われる。原子・分子ビームは、低エネルギービームとし
て用いることができ、反応性ガス粒子の原子・分子ビー
ムが照射され加工が行われる。放射光の使用において
は、直接放射光のみを試料表面に照射し加工する場合、
及び反応性ガス粒子との相互作用を利用して加工する場
合がある。微細加工後の試料の加工状態を測定する段階
においては、エネルギービーム加工後の加工面、側壁、
加工深さ等の加工形状が、走査型原子顕微鏡、表面粗計
等により観察測定される。
ビーム、レーザー、電子線、放射光ビーム、及び分子線
のいずれかである。高速原子線は、中性のエネルギー粒
子線であるため、試料の材質は、金属材料、ＧａＡｓ、
Ｓｉ、ＳｉＯ2等の半導体、絶縁物等の各種の材質とす
ることができる。イオンビームは、金属材料に対し、大
変有効である。電子線を用いるエッチングの場合は、電
子線の照射と同時に試料に対して反応性のあるガスを導
入し、電子線の照射された個所のみの化学反応加工が行
われる。原子・分子ビームは、低エネルギービームとし
て用いることができ、反応性ガス粒子の原子・分子ビー
ムが照射され加工が行われる。放射光の使用において
は、直接放射光のみを試料表面に照射し加工する場合、
及び反応性ガス粒子との相互作用を利用して加工する場
合がある。微細加工後の試料の加工状態を測定する段階
においては、エネルギービーム加工後の加工面、側壁、
加工深さ等の加工形状が、走査型原子顕微鏡、表面粗計
等により観察測定される。
【０００９】
【作用】本発明の評価方法において、微粒子を試料表面
へ付着させる工程は、微粒子を溶剤に混入させ、その溶
剤により試料表面を濡らし、その後溶剤を乾燥させるこ
とにより、簡単に行うことができる。本発明において
は、従来のリソグラフィ技術により被加工材料表面にレ
ジスト膜のパターンを製作することに代え、試料表面
に、所定の粒径範囲にある多数の微粒子が付着される。
エネルギービームの加工特性の評価を行う場合、パター
ンの大きさが極めて重要であるが、本発明においては、
パターンとして任意のサイズの粒径の微粒子を各種の試
料表面に簡単に分散させ付着させるので、困難を伴うこ
となく、各種の試料に対し、広い微小寸法範囲のパター
ン（粒径）について、各種のエネルギービームによる微
細加工を行い、加工後の加工深さ、加工形状等を原子顕
微鏡等により観察測定し、エネルギービームの加工特性
を評価することができる。また、本発明においては、試
料表面の平坦度や粗さが悪い場合においても、表面へ微
粒子を簡単に分散付着させることができるので、従来の
リソグラフィ技術では困難な広い範囲について、エネル
ギービームの加工特性を精度よく評価することができ
る。
へ付着させる工程は、微粒子を溶剤に混入させ、その溶
剤により試料表面を濡らし、その後溶剤を乾燥させるこ
とにより、簡単に行うことができる。本発明において
は、従来のリソグラフィ技術により被加工材料表面にレ
ジスト膜のパターンを製作することに代え、試料表面
に、所定の粒径範囲にある多数の微粒子が付着される。
エネルギービームの加工特性の評価を行う場合、パター
ンの大きさが極めて重要であるが、本発明においては、
パターンとして任意のサイズの粒径の微粒子を各種の試
料表面に簡単に分散させ付着させるので、困難を伴うこ
となく、各種の試料に対し、広い微小寸法範囲のパター
ン（粒径）について、各種のエネルギービームによる微
細加工を行い、加工後の加工深さ、加工形状等を原子顕
微鏡等により観察測定し、エネルギービームの加工特性
を評価することができる。また、本発明においては、試
料表面の平坦度や粗さが悪い場合においても、表面へ微
粒子を簡単に分散付着させることができるので、従来の
リソグラフィ技術では困難な広い範囲について、エネル
ギービームの加工特性を精度よく評価することができ
る。
【００１０】
【実施例】図１は、従来のレジスト２を使用するリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術による微細加工の工程を
示す説明図である。図１の工程１において、被加工材料
（基板）１上に感光性のレジスト膜２がコーティングさ
れ加熱処理される。レジスト膜２は、単層又は多層とさ
れ、必要な吸光特性を備えるように材質、厚さ等が選定
される。工程２において、レジスト膜２の上方にフォト
マスク３が配置され、フォトマスク３の上方から紫外線
４を照射し、フォトマスク３上のパターン３ａがレジス
ト２上に感光される。図２の場合、フォトマスク３にパ
ターンとして穴３ａが描かれており、この穴３ａがレジ
スト膜２に転写される。工程３において、レジスト膜２
が現像処理され、紫外線の照射された部分（３ａの下
方）のレジスト膜２が除去される。
ラフィ技術及びエッチング技術による微細加工の工程を
示す説明図である。図１の工程１において、被加工材料
（基板）１上に感光性のレジスト膜２がコーティングさ
れ加熱処理される。レジスト膜２は、単層又は多層とさ
れ、必要な吸光特性を備えるように材質、厚さ等が選定
される。工程２において、レジスト膜２の上方にフォト
マスク３が配置され、フォトマスク３の上方から紫外線
４を照射し、フォトマスク３上のパターン３ａがレジス
ト２上に感光される。図２の場合、フォトマスク３にパ
ターンとして穴３ａが描かれており、この穴３ａがレジ
スト膜２に転写される。工程３において、レジスト膜２
が現像処理され、紫外線の照射された部分（３ａの下
方）のレジスト膜２が除去される。
【００１１】工程４において、プラズマ中のイオンやラ
ジカル種により、被加工材料のレジスト膜２のない部分
がエッチングされる。工程５において、被加工材料１か
らレジスト膜２が除去される。図１の従来技術において
は、上記のように、工程１〜５により、被加工材料１の
表面にフォトマスク３上の穴３ａと同形の穴１ｃが形成
される。通常は、このような工程が繰り返されることに
より半導体デバイスが作成される。しかしながら、図１
に示すような、従来のリソグラフィ技術は、煩雑な工程
を必要としており、また、１μｍ以下の線幅又は線径の
パターンをレジスト上に形成することは、特別の工夫が
ない限りできなかった。
ジカル種により、被加工材料のレジスト膜２のない部分
がエッチングされる。工程５において、被加工材料１か
らレジスト膜２が除去される。図１の従来技術において
は、上記のように、工程１〜５により、被加工材料１の
表面にフォトマスク３上の穴３ａと同形の穴１ｃが形成
される。通常は、このような工程が繰り返されることに
より半導体デバイスが作成される。しかしながら、図１
に示すような、従来のリソグラフィ技術は、煩雑な工程
を必要としており、また、１μｍ以下の線幅又は線径の
パターンをレジスト上に形成することは、特別の工夫が
ない限りできなかった。
【００１２】図２は、本発明の方法の実施に使用される
試料（被加工材料）１とその表面に付着された多数の微
粒子６を図解的に示す斜視図であり、従来のリソグラフ
ィ技術により被加工材料表面にレジスト膜のパターンを
製作することに代え、試料表面には、所定の粒径範囲に
ある多数の微粒子６が付着される。試料１としては、Ｇ
ａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＯ2等の半導体基板材料、ガラス、
セラミック等の絶縁材料、金属材料など、各種の材料が
使用される。
試料（被加工材料）１とその表面に付着された多数の微
粒子６を図解的に示す斜視図であり、従来のリソグラフ
ィ技術により被加工材料表面にレジスト膜のパターンを
製作することに代え、試料表面には、所定の粒径範囲に
ある多数の微粒子６が付着される。試料１としては、Ｇ
ａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＯ2等の半導体基板材料、ガラス、
セラミック等の絶縁材料、金属材料など、各種の材料が
使用される。
【００１３】微粒子６を試料１の表面に分散し付着する
方法は、微粒子をエタノールやその他の溶剤に混入し、
撹拌し界面活性剤により均等な濃度分布とし、その溶液
中に試料を浸すか、又は溶液の液滴を試料表面へ落とし
て、試料の表面を溶液で覆った後、溶液中の溶剤を蒸発
除去し、試料表面に微粒子のみを残すことにより、行わ
れる。微粒子６は、溶剤に混入され、溶剤と共に試料の
表面に付着されることにより、試料表面上に簡単に均一
に分散させることができる。
方法は、微粒子をエタノールやその他の溶剤に混入し、
撹拌し界面活性剤により均等な濃度分布とし、その溶液
中に試料を浸すか、又は溶液の液滴を試料表面へ落とし
て、試料の表面を溶液で覆った後、溶液中の溶剤を蒸発
除去し、試料表面に微粒子のみを残すことにより、行わ
れる。微粒子６は、溶剤に混入され、溶剤と共に試料の
表面に付着されることにより、試料表面上に簡単に均一
に分散させることができる。
【００１４】微粒子６の粒径範囲は、０．１ｎｍ〜１０
ｎｍ、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、及び１００ｎｍ〜１０μ
ｍの内のいずれか１つである。０．１ｎｍ〜１０ｎｍの
粒径範囲の微粒子は、フェライト、亜鉛、コバルト、及
びダイアモンドの内のいずれか１つにより形成され、１
００ｎｍ〜１０μｍの粒径範囲の微粒子は、アルミナ、
グラファイト、金、銀の内のいずれか１つのにより形成
される。微粒子６は、球形が好ましいが、その他の形状
であってもよく、その場合、粒径範囲は、各微粒子の平
均直径又は最大直径の範囲とすることができる。微粒子
の粒径が均一であることは、好ましいが、必須ではな
い。均一でない場合、好ましい粒径の微粒子を探し出し
測定することとなる。
ｎｍ、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、及び１００ｎｍ〜１０μ
ｍの内のいずれか１つである。０．１ｎｍ〜１０ｎｍの
粒径範囲の微粒子は、フェライト、亜鉛、コバルト、及
びダイアモンドの内のいずれか１つにより形成され、１
００ｎｍ〜１０μｍの粒径範囲の微粒子は、アルミナ、
グラファイト、金、銀の内のいずれか１つのにより形成
される。微粒子６は、球形が好ましいが、その他の形状
であってもよく、その場合、粒径範囲は、各微粒子の平
均直径又は最大直径の範囲とすることができる。微粒子
の粒径が均一であることは、好ましいが、必須ではな
い。均一でない場合、好ましい粒径の微粒子を探し出し
測定することとなる。
【００１５】図３は、１個の球形微粒子が試料１の表面
１２上に付着された状態を示す図解的な拡大断面図であ
り、矢印１０により示すエネルギービームが照射される
前の状態を示し、矢印１０の方向は、試料表面に垂直方
向に照射されるエネルギービームの照射方向を示す。
１２上に付着された状態を示す図解的な拡大断面図であ
り、矢印１０により示すエネルギービームが照射される
前の状態を示し、矢印１０の方向は、試料表面に垂直方
向に照射されるエネルギービームの照射方向を示す。
【００１６】図４は、図３の配置において、エネルギー
ビームを照射し、試料表面加工した後の状態を示す図解
的拡大断面図である。図４においては、球形微粒子６の
下方投影部分に位置しエネルギービームの照射を受けな
い非照射部は、加工されず、元の表面１２が残ってい
る。球形微粒子６の下方投影部分以外のエネルギービー
ムの照射部は、加工されて材料が除去され、非照射部を
囲む円筒形の加工壁１４及び加工壁にほぼ垂直の加工表
面１６が生じている。
ビームを照射し、試料表面加工した後の状態を示す図解
的拡大断面図である。図４においては、球形微粒子６の
下方投影部分に位置しエネルギービームの照射を受けな
い非照射部は、加工されず、元の表面１２が残ってい
る。球形微粒子６の下方投影部分以外のエネルギービー
ムの照射部は、加工されて材料が除去され、非照射部を
囲む円筒形の加工壁１４及び加工壁にほぼ垂直の加工表
面１６が生じている。
【００１７】図５Ａは、エネルギービーム１０として収
束高速原子線を使用し、エネルギービーム中心軸Ｃから
の距離ｘの違いによる加工深さｄを図解的に示す拡大断
面図、図５Ｂは、加工深さｄの分布曲線Ｐのグラフであ
り、横軸は、エネルギービームの中心軸Ｃからの距離ｘ
であり、縦軸は、加工深さｄである。図５Ａ及び図５Ｂ
からわかるように、試料表面に多数の球形微粒子６を分
散して付着させ、この試料表面に垂直に収束性エネルギ
ービームを照射し加工し、加工後の試料の加工壁１４の
形状、加工深さｄ等の加工状態を観察することにより、
エネルギービームの局所の密度分布、加工深さの分布、
エネルギービームの密度、異方性、加工深さ等の加工特
性の評価を行うことができる。
束高速原子線を使用し、エネルギービーム中心軸Ｃから
の距離ｘの違いによる加工深さｄを図解的に示す拡大断
面図、図５Ｂは、加工深さｄの分布曲線Ｐのグラフであ
り、横軸は、エネルギービームの中心軸Ｃからの距離ｘ
であり、縦軸は、加工深さｄである。図５Ａ及び図５Ｂ
からわかるように、試料表面に多数の球形微粒子６を分
散して付着させ、この試料表面に垂直に収束性エネルギ
ービームを照射し加工し、加工後の試料の加工壁１４の
形状、加工深さｄ等の加工状態を観察することにより、
エネルギービームの局所の密度分布、加工深さの分布、
エネルギービームの密度、異方性、加工深さ等の加工特
性の評価を行うことができる。
【００１８】図６は、高速原子線の収束特性を評価する
ための実験装置の図解的な配置図である。高速原子線
は、微細加工を効率良く行うことができるエネルギービ
ームとして注目されているが、この実験装置における高
速原子線源１８は、多数の原子放出孔から放出された高
速粒子２２が焦点Ｆに収束するように放電電極及び高速
原子放出孔が設計された。焦点Ｆは、ＧａＡｓから成る
試料１の被加工表面１２から距離Ｌ（単位は、ｍｍ）だ
け下方にあるようにされ、被加工表面１２は、加熱ラン
プ３２により加熱された。この実験においては、被加工
表面１２上に粒径が数μｍの微粒子を１００μｍ2に数
個の割合で散布し付着させた。
ための実験装置の図解的な配置図である。高速原子線
は、微細加工を効率良く行うことができるエネルギービ
ームとして注目されているが、この実験装置における高
速原子線源１８は、多数の原子放出孔から放出された高
速粒子２２が焦点Ｆに収束するように放電電極及び高速
原子放出孔が設計された。焦点Ｆは、ＧａＡｓから成る
試料１の被加工表面１２から距離Ｌ（単位は、ｍｍ）だ
け下方にあるようにされ、被加工表面１２は、加熱ラン
プ３２により加熱された。この実験においては、被加工
表面１２上に粒径が数μｍの微粒子を１００μｍ2に数
個の割合で散布し付着させた。
【００１９】図７Ａ、Ｂ及びＣは、図６の実験装置にお
いて、被加工表面１２と焦点Ｆ間の距離Ｌ（単位は、ｍ
ｍ）を変えたときのエッチング深さｄ（単位は、μｍ）
の分布を表示するグラフである。距離Ｌは、被加工表面
から下方へ向かう方向をプラス（＋）としている。横軸
は、図５Ｂと同様に、ビーム中心軸Ｃからの距離ｘ（単
位は、ｍｍ）を示す。エッチング深さｄは、電子顕微鏡
で観察することにより測定した。図７Ａ、Ｂ及びＣは、
ビーム中心軸Ｃに近い程（ｘが０に近い程）、エッチン
グ深さｄが深く、エッチング領域が狭くなっていること
を表している。これから、収束点（焦点Ｆ）に近い程、
ビーム中心の粒子密度が高いことがわかる。Ｌは、０ｍ
ｍとすることにより、ビーム中心において、エッチング
深さｄを最も深くすることができ、Ｌを０ｍｍから離間
させる（Ｌの絶対値を増加させる）ことにより、エッチ
ング深さｄは浅くなるが、広い範囲をエッチングできる
ことがわかる。
いて、被加工表面１２と焦点Ｆ間の距離Ｌ（単位は、ｍ
ｍ）を変えたときのエッチング深さｄ（単位は、μｍ）
の分布を表示するグラフである。距離Ｌは、被加工表面
から下方へ向かう方向をプラス（＋）としている。横軸
は、図５Ｂと同様に、ビーム中心軸Ｃからの距離ｘ（単
位は、ｍｍ）を示す。エッチング深さｄは、電子顕微鏡
で観察することにより測定した。図７Ａ、Ｂ及びＣは、
ビーム中心軸Ｃに近い程（ｘが０に近い程）、エッチン
グ深さｄが深く、エッチング領域が狭くなっていること
を表している。これから、収束点（焦点Ｆ）に近い程、
ビーム中心の粒子密度が高いことがわかる。Ｌは、０ｍ
ｍとすることにより、ビーム中心において、エッチング
深さｄを最も深くすることができ、Ｌを０ｍｍから離間
させる（Ｌの絶対値を増加させる）ことにより、エッチ
ング深さｄは浅くなるが、広い範囲をエッチングできる
ことがわかる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、従来のリソグラフィ技
術では製作困難な１μｍ以下の線幅又は径のパターン
が、所定粒径の微粒子を試料表面に拡散し付着させるこ
とにより、容易に実現できる。微粒子は、粒径が微小で
あるに拘わらず、比較的容易に製造することが可能であ
り、比較的広い寸法範囲のパターンを形成することがで
きる。そして微粒子を拡散付着した試料表面に各種のエ
ネルギービームを照射し加工し、照射後の加工形状や加
工深さ等の加工状態を原子顕微鏡等により観察測定する
ことにより、エネルギービームの加工特性を簡便容易に
評価することができる。
術では製作困難な１μｍ以下の線幅又は径のパターン
が、所定粒径の微粒子を試料表面に拡散し付着させるこ
とにより、容易に実現できる。微粒子は、粒径が微小で
あるに拘わらず、比較的容易に製造することが可能であ
り、比較的広い寸法範囲のパターンを形成することがで
きる。そして微粒子を拡散付着した試料表面に各種のエ
ネルギービームを照射し加工し、照射後の加工形状や加
工深さ等の加工状態を原子顕微鏡等により観察測定する
ことにより、エネルギービームの加工特性を簡便容易に
評価することができる。
【００２１】本発明においては、試料表面の平坦度や粗
さが悪い場合においても、表面へ微粒子を簡単に分散付
着させることができるので、従来のリソグラフィ技術で
は困難なパターンの広い寸法範囲について、エネルギー
ビームの加工特性を精度よく簡便に評価することができ
る。
さが悪い場合においても、表面へ微粒子を簡単に分散付
着させることができるので、従来のリソグラフィ技術で
は困難なパターンの広い寸法範囲について、エネルギー
ビームの加工特性を精度よく簡便に評価することができ
る。
【図１】従来のリソグラフィ技術及びエッチング技術に
よる微細加工の工程を示す説明図。
よる微細加工の工程を示す説明図。
【図２】図２は、本発明の方法の実施に使用される試料
とその表面に付着された多数の微粒子を図解的に示す斜
視図。
とその表面に付着された多数の微粒子を図解的に示す斜
視図。
【図３】１個の微粒子が試料の表面上に付着された状態
を示す図解的な拡大断面図。
を示す図解的な拡大断面図。
【図４】エネルギービームを照射し試料表面加工した後
の状態を示す図解的拡大断面図。
の状態を示す図解的拡大断面図。
【図５】図５Ａは、エネルギービーム中心軸Ｃからの距
離ｘの違いによる加工深さｄを図解的に示す拡大断面
図、図５Ｂは、横軸にエネルギービームの中心軸Ｃから
の距離ｘを取り、縦軸に加工深さｄの分布を取った加工
深さ分布曲線Ｐのグラフ。
離ｘの違いによる加工深さｄを図解的に示す拡大断面
図、図５Ｂは、横軸にエネルギービームの中心軸Ｃから
の距離ｘを取り、縦軸に加工深さｄの分布を取った加工
深さ分布曲線Ｐのグラフ。
【図６】高速原子線の収束特性を評価するための実験装
置の図解的な配置図。
置の図解的な配置図。
【図７】図７Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ図６の実験装置に
おいて、Ｌを変えたときのエッチング深さｄの分布を表
示するグラフである。
おいて、Ｌを変えたときのエッチング深さｄの分布を表
示するグラフである。
１；被加工材料（試料）、２；レジスト膜、３；フォト
マスク、６；微粒子、１２；試料表面、１４；加工壁、
１６；加工表面、２０；エネルギービーム、２２；エネ
ルギービーム粒子、３２；加熱ランプ。Ｃ；ビーム中心
軸、Ｆ；収束点（焦点）、Ｌ；距離、Ｐ；加工深さ分布
曲線。
マスク、６；微粒子、１２；試料表面、１４；加工壁、
１６；加工表面、２０；エネルギービーム、２２；エネ
ルギービーム粒子、３２；加熱ランプ。Ｃ；ビーム中心
軸、Ｆ；収束点（焦点）、Ｌ；距離、Ｐ；加工深さ分布
曲線。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−220182（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−52548（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 15/00
B23K 17/00
B23K 26/00
B23K 28/00
B23K 31/00
H01S 3/00
Claims (5)
- 【請求項１】 被加工物表面を照射し微細加工するため
に用いられるエネルギービームの加工特性を評価する評
価方法において、所定の粒径範囲を有する微粒子を試料
表面上に付着させ、微粒子が付着した試料表面をエネル
ギービームにより所定時間だけ照射して試料表面を微細
加工し、微細加工後の試料の加工状態を測定することに
よりエネルギービームの加工特性を評価することを特徴
とする評価方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の評価方法において、前
記所定の粒径範囲は、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、１０ｎｍ
〜１００ｎｍ、及び１００ｎｍ〜１０μｍの内のいずれ
か１つであることを特徴とする評価方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の評価方法において、
０．１ｎｍ〜１０ｎｍの粒径範囲の微粒子は、フェライ
ト、亜鉛、コバルト、及びダイアモンドの内のいずれか
１つにより形成され、１００ｎｍ〜１０μｍの粒径範囲
の微粒子は、アルミナ、グラファイト、金、銀の内のい
ずれか１つのにより形成されることを特徴とする評価方
法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
評価方法において、所定の粒径範囲を有する微粒子を試
料表面上に付着させる工程は、所定の粒径範囲を有する
微粒子を溶剤に混入拡散させた溶液中に試料を浸漬して
試料表面を溶液により濡らし、試料を溶液中から取り出
し溶剤を蒸発させることにより行うことを特徴とする評
価方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
評価方法において、所定の粒径範囲を有する微粒子を試
料表面上に付着させる工程は、所定の粒径範囲を有する
微粒子を溶剤に混入拡散させた溶液を試料表面に滴下し
溶剤を蒸発させることにより行うことを特徴とする評価
方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04321795A JP3361206B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | エネルギービーム加工特性評価方法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP04321795A JP3361206B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | エネルギービーム加工特性評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08238580A JPH08238580A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3361206B2 true JP3361206B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=12657757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04321795A Expired - Fee Related JP3361206B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | エネルギービーム加工特性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361206B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194048B1 (en) | 1997-07-25 | 2001-02-27 | Ebara Corporation | Magnetic recording disk |
-
1995
- 1995-03-02 JP JP04321795A patent/JP3361206B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08238580A (ja) | 1996-09-17 |
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