JP4681942B2 - Manufacturing method of minute recess - Google Patents
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Description
本発明は、加工技術に関し、特に、微小凹部の作製や被加工物の切断に好適な技術に関する。 The present invention relates to a processing technique, and more particularly to a technique suitable for producing a minute recess and cutting a workpiece.
微小凹部を作製する技術として、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、エッチングによって溝を作成する技術や、例えば特許文献３に開示されているように、ホログラフイック露光法形状を製作し、表面凹凸による反射光の錯乱の損失を低減させるために、ブレーズド型の斜面をイオンビーム加工により平坦化させる技術は従来から知られている。また、例えば特許文献４に開示されているように、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマエッチング）技術と結晶異方性エッチングとを用いて作製する技術も知られている。 For example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a technique for creating a groove by etching, for example, as disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2, or as disclosed in Patent Document 3, for example, a holographic exposure method shape. In order to reduce the loss of confusion of reflected light due to surface irregularities, a technique for flattening a blazed slope by ion beam processing has been conventionally known. In addition, as disclosed in Patent Document 4, for example, a technique of manufacturing using an ICP (inductively coupled plasma etching) technique and crystal anisotropic etching is also known.
また、この他にも、化学気相法でオーバーコートを施し、熱処理した後に湿式エッチングによって再び表面を削りながら最適な形状に仕上げる技術や、図１９に示すような、リソグラフィーを用いる技術も知られている。
従来技術のひとつである湿式エッチングでは、これらの技術を金属材料等の導電性を有する材料に適用することは困難であった。また、マスクの下側までもエッチングされてしまうため、より精密なパターンをつくる際には問題となっていた。 In wet etching, which is one of the prior arts, it has been difficult to apply these techniques to conductive materials such as metal materials. Further, since the etching is performed up to the lower side of the mask, there has been a problem in producing a more precise pattern.
更に、リソグラフィーでは、図１９に示すように、露光（光源）１１０と、露光用のマスク１１１と、レジスト膜１１２とを用意する必要がある。レジスト膜１１２をつけた基材（被加工物）１１３は、現像工程１１４においてレジスト膜が任意形状になり、その形状に基づいて凹部が作製される。凹部が作製されたあとには、不要なレジスト膜を除去する除去工程１１５があり、その工程の後、１１６に示すように、微小凹部の作製が完了するという複雑な工程を要する。 Further, in lithography, it is necessary to prepare an exposure (light source) 110, an exposure mask 111, and a resist film 112 as shown in FIG. In the base material (workpiece) 113 provided with the resist film 112, the resist film has an arbitrary shape in the developing step 114, and a recess is formed based on the shape. After the recess is formed, there is a removal step 115 for removing an unnecessary resist film. After that step, as shown at 116, a complicated process of completing the formation of the minute recess is required.
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、材料を限定することなく、表面粗さが平坦で高精度な凹部微細形状を作製する手法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the problem to be solved is to provide a technique for producing a concave fine shape with a flat surface roughness and high accuracy without limiting the material. It is.
本発明の態様のひとつである微小凹部の作製方法は、被加工物の表面に任意形状のマスクを設け、当該マスクが設けられた当該被加工物の表面へガスクラスターイオンビームを照射して、当該被加工物の表面に微小な凹部を作製する方法であって、当該マスクの材料は、金属膜、酸化膜、樹脂膜、及び、複合膜であるハイブリッド膜のうちの少なくともいずれかであり、当該マスク材料を、当該マスクと当該被加工物との選択比に応じて選択する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。 In one embodiment of the present invention, a method for producing a micro-recess is provided with a mask of an arbitrary shape on the surface of a workpiece, and the surface of the workpiece provided with the mask is irradiated with a gas cluster ion beam, a method of making a fine recesses in the surface of the workpiece, the material of the mask, the metal film, oxide film, resin film, and is at least one of the hybrid film is a composite film, The mask material is selected according to the selection ratio between the mask and the workpiece, and the above-described problems are solved by this feature.
なお、前述した本発明に係る微小凹部の作製方法において、当該マスクを構成する膜を当該表面で積層するようにしてもよい。 Note that , in the above-described method for manufacturing a minute recess according to the present invention, a film constituting the mask may be laminated on the surface.
なお、このとき、当該膜の積層数を、当該マスクと当該被加工物との選択比に応じて調整するようにしてもよい。 At this time, the number of layers of the film may be adjusted according to the selection ratio between the mask and the workpiece .
また、前述した本発明に係る微小凹部の作製方法において、当該被加工物の表面に当該任意形状のマスクを設けるために、当該被加工物の表面に当該任意形状のマスクの作製を行うと共に当該被加工物に改質部の作製を行い、当該マスク及び当該改質部の作製がなされた後の被加工物の表面へ当該ガスクラスターイオンビームの照射が行われるようにしてもよい。 Further, the in the method for manufacturing a micro recesses according to the present invention described above, in order to provide a mask for the arbitrary shape on the surface of the workpiece, it performs mask fabrication of the arbitrary shape on the surface of the workpiece performed Preparation of the reforming section to the workpiece, may be the surface of the workpiece after the fabrication of the mask and the reformer has been performed irradiation of the gas cluster ion beam is performed.
本発明によれば、以上のようにすることにより、材料を限定せずに、形状精度の高く、表面粗さが数ナノメートルレベルの微小凹部を作製することができるようになるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to produce a minute recess having a high shape accuracy and a surface roughness of several nanometers without limiting the material. .
本発明では、被加工物との衝突で壊れ、その際にクラスター構成原子又は分子と被加工物の構成原子又は分子とで多体衝突を生じさせることで、被加工物表面に対して水平な方向の運動が顕著になることにより表面の凸部が主に削られて原子サイズでの平坦な超精密研磨を可能とするガスクラスターイオンビームの加工原理を用い、任意形状のマスクを予め作製しておき、ガスクラスターイオンビームを照射することによって、材料を限定せずに、少ない工程で高精度な形状の微小凹部を作製することを可能とする。 In the present invention, it breaks due to a collision with the workpiece, and at that time, a multi-body collision occurs between the cluster constituent atoms or molecules and the constituent atoms or molecules of the workpiece, thereby making it horizontal to the workpiece surface. Precisely create a mask of arbitrary shape using the gas cluster ion beam processing principle that makes the surface convexity sharpened mainly due to the remarkable movement in the direction and enables flat ultra-precision polishing at atomic size. In addition, by irradiating the gas cluster ion beam, it is possible to manufacture a minute concave portion having a highly accurate shape with few steps without limiting the material.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず図１について説明する。同図は、後述する本発明の各実施例において使用するガスクラスターイオンビーム加工装置の構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 will be described. This figure shows the configuration of a gas cluster ion beam processing apparatus used in each embodiment of the present invention to be described later.
図１に示すガスクラスターイオンビーム加工装置は、ソース部１と差動排気部２とイオン化部３との３つのチャンバーを備えて構成されており、被加工物１２の表面へガスクラスターイオンビームを照射する照射手段として機能する。 The gas cluster ion beam processing apparatus shown in FIG. 1 includes three chambers of a source unit 1, a differential exhaust unit 2, and an ionization unit 3, and applies a gas cluster ion beam to the surface of a workpiece 12. It functions as an irradiation means for irradiating.
差動排気部２には、ガスクラスターイオンビーム１０を開閉するシャッター１８を配している。差動排気部２のチャンバー内は、照射前の準備として、不純物ガス、水、酸素、及び窒素をできるだけ排除するために、不図示のポンプにて所望の真空度まで減圧される。 The differential exhaust unit 2 is provided with a shutter 18 that opens and closes the gas cluster ion beam 10. In order to eliminate impurity gas, water, oxygen, and nitrogen as much as possible, the inside of the chamber of the differential evacuation unit 2 is depressurized to a desired degree of vacuum by a pump (not shown).
ノズル４には、不図示のガスボンベより、０．６〜１．０ＭＰａ程度の高圧ガスが供給される。このガスは、例えば、アルゴンガス、酸素ガス、窒素ガス、ＳＦ6 (六フッ化硫黄)ガス、ヘリウムガスであり、この他にも、化合物の炭酸ガスあるいは２種類以上のガスを混合させたものも使用できる。なお、このうちヘリウムは、単独ではクラスターを生成できないので、他のガスと混合して用いることとなる。 A high pressure gas of about 0.6 to 1.0 MPa is supplied to the nozzle 4 from a gas cylinder (not shown). This gas is, for example, argon gas, oxygen gas, nitrogen gas, SF 6 (sulfur hexafluoride) gas, or helium gas. In addition, a compound carbon dioxide gas or a mixture of two or more kinds of gases. Can also be used. Of these, helium alone cannot be used to form a cluster, so it is used in a mixture with other gases.
このような高圧ガスがノズル４から超音波で噴射する瞬間に断熱膨張によってクラスターが生成される。このクラスターはスキマー５を通過してビーム径が整えられる。このときのガスクラスターのビームはまだ中性子ビームであるが、差動排気部２を経由してイオン化部３に入ると、タングステンフィラメント６での熱電子との衝突によってイオン化される。このノズル４でのガスクラスター生成とタングステンフィラメント６の熱電子の衝突によるイオン化とが照射手段を少なくとも構成する。 A cluster is generated by adiabatic expansion at the moment when such high-pressure gas is jetted from the nozzle 4 by ultrasonic waves. This cluster passes through the skimmer 5 and the beam diameter is adjusted. The gas cluster beam at this time is still a neutron beam, but when it enters the ionization section 3 via the differential pumping section 2, it is ionized by collision with thermoelectrons at the tungsten filament 6. The generation of gas clusters at the nozzle 4 and the ionization of the tungsten filament 6 due to the collision of thermoelectrons constitute at least an irradiation means.
その後、ガスクラスターイオンビーム１０は、加速電極７で加速される。このとき、ガスクラスターイオンビーム１０の径は、数ミリメートル程度の大きさがあるため、グランド電極８の形状、及び第三電極９とグランド電極８との間の距離を調整して、ガスクラスターイオンビーム１０の径を安定して絞ることのできる最適条件に設定する。 Thereafter, the gas cluster ion beam 10 is accelerated by the acceleration electrode 7. At this time, since the diameter of the gas cluster ion beam 10 has a size of several millimeters, the shape of the ground electrode 8 and the distance between the third electrode 9 and the ground electrode 8 are adjusted so that the gas cluster ion The diameter of the beam 10 is set to an optimum condition that can stably squeeze.
その後、加速電極７を通過したガスクラスターイオンビーム１０は、アパーチャー１１を通過することによって、そのスポット径が所望のものとされる。
アパーチャー１１と被加工物１２との間にはニュートライザー１９が設置されている。これは、樹脂やガラス等の絶縁体の被加工物ヘガスクラスターイオンビーム１０を照射した場合に発生するチャージアップに起因する微細凹部形状の変形を防止するためのものである。
Thereafter, the gas cluster ion beam 10 that has passed through the accelerating electrode 7 passes through the aperture 11, so that its spot diameter is made desired.
A new riser 19 is installed between the aperture 11 and the workpiece 12. This is to prevent the deformation of the fine concave portion due to the charge-up that occurs when the gas cluster ion beam 10 is irradiated to the workpiece made of an insulator such as resin or glass.
アパーチャー１１の先には被加工物１２が配置される。被加工物１２は、ガスクラスターイオンビーム１０の入斜方向に対して垂直になるように配置する。なお、被加工物１２は、回転移動が可能な回転ステージ１３と、図１の紙面に対して長手方向に前後する移動が可能なＺ軸ステージ１６と、紙面に対して前後方向に移動可能なＸ軸ステージ１４と、Ｘ軸ステージ１４の下に固設されていてＸ軸ステージ１４に対して垂直なＹ軸方向に位置調整ができるＹ軸ステージ１５とからなる載置台上に搭載されている。この載置台は、ブラケットを含む本装置のベース１７上に搭載されている。 A workpiece 12 is disposed at the tip of the aperture 11. The workpiece 12 is arranged so as to be perpendicular to the incident direction of the gas cluster ion beam 10. The workpiece 12 can be moved in the front-rear direction with respect to the paper surface of the rotary stage 13, the Z-axis stage 16 capable of moving back and forth in the longitudinal direction with respect to the paper surface of FIG. It is mounted on a mounting table comprising an X-axis stage 14 and a Y-axis stage 15 fixed below the X-axis stage 14 and capable of adjusting the position in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis stage 14. . This mounting table is mounted on the base 17 of this apparatus including a bracket.
Ｘ軸ステージ１４には、不図示のサーボモータあるいはステッピングモータが搭載されており、制御手段としての制御部１００にてＸ軸ステージ１４を自在に制御することが可能である。 A servo motor or a stepping motor (not shown) is mounted on the X-axis stage 14, and the X-axis stage 14 can be freely controlled by the control unit 100 as a control means.
ガスクラスターイオンビーム１０の高さ位置についてはＹ軸ステージ１５で調整する。Ｙ軸ステージ１５は不図示のネジにて手動調整が可能である。また、サーボモータあるいはステッピングモータで自動駆動させて微調整を行うこともできる。 The height position of the gas cluster ion beam 10 is adjusted by the Y-axis stage 15. The Y-axis stage 15 can be manually adjusted with a screw (not shown). Further, fine adjustment can be performed by automatically driving with a servo motor or a stepping motor.
制御部１００は、算出手段としての算出部１０３と、記憶部１０４とを有しており、制御プログラムの作成を行う。この制御プログラムによって、各ステージを駆動させることができるので、被加工物１２の任意の位置へガスクラスターイオンビーム１０を照射することが可能となる。 The control unit 100 includes a calculation unit 103 as a calculation unit and a storage unit 104, and creates a control program. Since each stage can be driven by this control program, it is possible to irradiate the gas cluster ion beam 10 to an arbitrary position of the workpiece 12.
この他、図１の装置には、干渉計１０１及び三次元形状測定器１０２が接続されているが、これらは必要に応じて用いられる。
次に、金属膜、酸化膜、樹脂膜、ハイブリッド膜（複合膜）等を用いて、被加工物である被加工物表面に任意の線幅や形状を作製するためのマスクを作製し、このマスクを利用して微小凹部形状を作製する手順について説明する。
In addition, although the interferometer 101 and the three-dimensional shape measuring instrument 102 are connected to the apparatus of FIG. 1, these are used as needed.
Next, using a metal film, an oxide film, a resin film, a hybrid film (composite film), etc., a mask for producing an arbitrary line width or shape on the workpiece surface, which is a workpiece, is produced. A procedure for producing a minute concave shape using a mask will be described.
まず、図２Ａにおける（ａ）に示すように、被加工物２１表面に任意形状のマスク２０を作製する。その後、（ｂ）に示すように、例えばレーザー加工２２によって、マスク２０から不要な部分を除去する。図２Ｂは、このようにしてマスク２０から不要な部分が除去された様子を示している。なお、図２Ｂにおいては、２０ａはレーザー加工により除去された部分を示している。このようにして、任意形状の微小凹部を作製するためのマスク２０が作製される。 First, as shown to (a) in FIG. 2A, the mask 20 of arbitrary shapes is produced in the workpiece 21 surface. Thereafter, as shown in (b), unnecessary portions are removed from the mask 20 by, for example, laser processing 22. FIG. 2B shows how unnecessary portions are removed from the mask 20 in this way. In FIG. 2B, reference numeral 20a denotes a portion removed by laser processing. In this way, the mask 20 for producing a minute recess having an arbitrary shape is produced.
次に、図２Ａの（ｃ）に示すように、所定のマスク２０が作製されている被加工物２１を図１に示したガスクラスターイオンビーム装置内の被加工物１２として設置し、そして、図２Ａの（ｃ）に示すように、所定の照射条件にてガスクラスターイオンビーム２３を被加工物１２へ照射し、所望の凹部溝深さを得る。なお、このときのガスクラスターイオンビーム２３の照射条件は、図３に示すように、マスク２０の基礎データと、ワーク（被加工物２１）の材料の基礎データベースと、マスク２０除去の基礎データとを利用して、微小凹部の仕様（具体的には、（１）ワーク（被加工物２１）の材料、（２）溝深さ、（３）溝幅）に基づいて演算装置でなされる演算結果に従って決定される。 Next, as shown in FIG. 2A (c), the workpiece 21 on which the predetermined mask 20 is produced is set as the workpiece 12 in the gas cluster ion beam apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2A (c), the workpiece 12 is irradiated with a gas cluster ion beam 23 under a predetermined irradiation condition to obtain a desired recess groove depth. As shown in FIG. 3, the irradiation conditions of the gas cluster ion beam 23 at this time are as follows: basic data of the mask 20, basic data of the material of the workpiece (workpiece 21), basic data of removal of the mask 20 The calculation performed by the arithmetic unit based on the specifications of the minute recesses (specifically, (1) material of the workpiece (workpiece 21), (2) groove depth, (3) groove width) Determined according to the results.
以上のようにして、図２Ａの（ｄ）に２４として示す微小凹部形状が完成する。なお、この後に、図２Ａの（ｅ）に示すように、微小凹部を根元２５から切断すれば、２６として示す微細ピラーが得られる。 As described above, a minute concave shape shown as 24 in (d) of FIG. 2A is completed. After that, as shown in FIG. 2A (e), if the minute recess is cut from the root 25, a fine pillar shown as 26 is obtained.
以下、図１に示したクラスターイオンビーム加工装置を使用して微小凹部を作製する各種の実施例について説明する。 In the following, various embodiments for producing minute recesses using the cluster ion beam processing apparatus shown in FIG. 1 will be described.
本実施例では、任意形状のマスクを有した被加工物表面にガスクラスターイオンビームを垂直に照射することによって、微細な凹部を作製する。なお、被加工物表面が複雑な形状等を持つ場合によっては、ガスクラスターイオンビームの照射方向は被加工表面に対して、必ずしも垂直に照射されるとは限られない。 In this embodiment, fine concave portions are formed by vertically irradiating a surface of a workpiece having a mask of an arbitrary shape with a gas cluster ion beam. Depending on the case where the surface of the workpiece has a complicated shape or the like, the irradiation direction of the gas cluster ion beam is not always perpendicular to the surface of the workpiece.
なお、ここでは、石英基板表面にアスペクト比（図２Ａ（ｄ）の微小凹部２４の幅と深さとの比）５の微小凹部（深さ０．１μｍ）を作製した例を説明する。但し、被加工物としては、金属、半導体、ガラス、結晶材料、生体材料、樹脂材料などでも実施可能である。 Here, an example will be described in which a minute recess (depth 0.1 μm) having an aspect ratio (ratio of the width and depth of the minute recess 24 in FIG. 2A (d)) 5 is formed on the quartz substrate surface. However, the workpiece can be implemented by metal, semiconductor, glass, crystal material, biomaterial, resin material, or the like.
まず、石英基板（被加工物２１）表面に所望の微細凹部を図２Ａのようにして作製するためのマスク２０として、予め算出した基礎データをもとにして、白金の蒸着膜を選択した。但し、マスク２０についても、酸化膜、金属膜、樹脂膜、ハイブリッド膜などを代わりに使用することも可能である。 First, as a mask 20 for producing a desired fine recess on the surface of the quartz substrate (workpiece 21) as shown in FIG. 2A, a platinum deposition film was selected based on previously calculated basic data. However, for the mask 20, an oxide film, a metal film, a resin film, a hybrid film, or the like can be used instead.
被加工物２１であるガラス（石英）基板とマスク２０の材料に用いた白金の蒸着膜との選択比（マスクの厚さに対する被加工物の加工深さ）は１０である。従って、所望の深さ０．１μｍを得るために、白金の蒸着膜の膜厚は１０ｎｍとした。ここで、選択比はマスク２０の材料により異なるので、マスク２０の材料を選択比に応じて選択することにより、マスク２０の厚さを変化させることなく所望の深さの凹形状を被加工物２１に作製することができる。 The selectivity (the processing depth of the workpiece with respect to the mask thickness) between the glass (quartz) substrate which is the workpiece 21 and the platinum deposition film used as the material of the mask 20 is 10. Therefore, in order to obtain a desired depth of 0.1 μm, the thickness of the deposited platinum film was set to 10 nm. Here, since the selection ratio varies depending on the material of the mask 20, by selecting the material of the mask 20 according to the selection ratio, a concave shape having a desired depth can be formed without changing the thickness of the mask 20. 21 can be produced.
次に、図２Ａの（ｂ）のように、レーザー加工２２によってマスク２０から凹形状の開口部を２０ｎｍ除去し、任意形状のマスク２０を被加工物２１の表面に作製した。
そして、この被加工物２１を図１に示すガスクラスターイオンビーム照射装置に被加工物１２として取り付け、図２Ａの（ｃ）に示すように、その表面にガスクラスターイオンビーム２３を垂直に照射した。
Next, as shown in FIG. 2A (b), the concave opening 20 nm was removed from the mask 20 by the laser processing 22, and the mask 20 having an arbitrary shape was formed on the surface of the workpiece 21.
Then, the workpiece 21 is attached as a workpiece 12 to the gas cluster ion beam irradiation apparatus shown in FIG. 1, and the gas cluster ion beam 23 is vertically irradiated on the surface thereof as shown in FIG. 2A (c). .
なお、この照射の際には、従来の基礎データをもとに作製したデータベースを用いて最適な照射条件を演算により算出し、その算出結果を採用した。その算出結果によれば、今回の実験に最適な照射ドーズ量は、３．０×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 であった。 In this irradiation, optimal irradiation conditions were calculated by calculation using a database prepared based on conventional basic data, and the calculation results were adopted. According to the calculation result, the optimum irradiation dose for this experiment was 3.0 × 10 16 ions / cm 2 .
なお、ソースガス（照射するガス）としては、ヘリウム９５％とＳＦ6 ガス５％とを混合した混合ガスを用いた。また、アパーチャー１１の径は、直径φ１ｍｍを使用した。
この結果、図２Ａの（ｄ）に示すような微小凹部２４が得られた。
As the source gas (irradiated gas), a mixed gas in which 95% helium and 5% SF 6 gas were mixed was used. The diameter of the aperture 11 was 1 mm in diameter.
As a result, a minute recess 24 as shown in FIG. 2A (d) was obtained.
照射後の被加工物２１の底面を原子間力顕微鏡で測定した結果を図４に示す。この測定の結果、表面粗さＲａは０．６７ｎｍ（測定範囲：４．７μｍ）であった。
このように、表面粗さが極めて平坦な微小凹部を作製することができた。
FIG. 4 shows the result of measuring the bottom surface of the workpiece 21 after irradiation with an atomic force microscope. As a result of this measurement, the surface roughness Ra was 0.67 nm (measurement range: 4.7 μm).
Thus, it was possible to produce a minute recess having an extremely flat surface roughness.
以上のように、本実施例では、任意形状のマスクを有した被加工物の表面にガスクラスターイオンビームを垂直に照射することにより、表面粗さが平坦な微細な凹部を作製することができる。 As described above, in this embodiment, a fine recess having a flat surface roughness can be produced by irradiating the surface of a workpiece having an arbitrarily shaped mask with a gas cluster ion beam vertically. .
本実施例では、多数の膜を重ね合わせることによって選択比の微調整を行う手法を説明する。
マスクとして膜を作製する場合、通常は金属膜、酸化膜、樹脂膜、ハイブリッド膜（複合膜）を単層にして用いる。
In this embodiment, a method for finely adjusting the selection ratio by superimposing a large number of films will be described.
When a film is produced as a mask, a metal film, an oxide film, a resin film, or a hybrid film (composite film) is usually used as a single layer.
しかし、所望の選択比を得るためには、予め測定した基礎データを元にした計算によって膜厚を得たとしても、実際にはその膜厚の作製が不可能な場合がある。
そこで、このような場合には、図５に示すように、金属膜２７、酸化膜２８、樹脂膜２９、ハイブリッド膜（複合膜）３０を、被加工物３１の表面に積層して微調整を行う。なお、これらの膜の積み重ねの順番は、この限りでなくてもよい。また、これらの膜のうちのいくつかのみを選択して積み重ねてもよい。
However, in order to obtain a desired selection ratio, even if the film thickness is obtained by calculation based on basic data measured in advance, it may be impossible to actually produce the film thickness.
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 5, the metal film 27, the oxide film 28, the resin film 29, and the hybrid film (composite film) 30 are laminated on the surface of the workpiece 31 for fine adjustment. Do. Note that the order of stacking these films is not limited to this. Alternatively, only some of these films may be selected and stacked.
このように、金属膜、酸化膜、樹脂膜、ハイブリッド膜（複合膜）を積み重ねることによって、単層のマスクでは作製できない深さの制御が可能になる。 As described above, by stacking the metal film, the oxide film, the resin film, and the hybrid film (composite film), it is possible to control the depth that cannot be manufactured with a single-layer mask.
本実施例では、任意の幅の線状の開口部を有するマスク、若しくは切断幅の形状の開口部を有するアパーチャーを作製し、表面にガスクラスターイオンビームを照射することで被加工物を切断する手法を説明する。なお、ここでは、厚さ１９μｍの石英基板を０．４ｍｍ角のチップ形状に切断するために、石英基板表面に任意形状のマスクを作製したのちガスクラスターイオンビームを用いて切断した場合の具体例を説明する。 In this embodiment, a mask having a linear opening having an arbitrary width or an aperture having an opening having a cutting width is manufactured, and a workpiece is cut by irradiating the surface with a gas cluster ion beam. The method will be explained. Here, in order to cut a quartz substrate having a thickness of 19 μm into a 0.4 mm square chip shape, a specific example of a case where a mask having an arbitrary shape is formed on the surface of the quartz substrate and then cut using a gas cluster ion beam. Will be explained.
まず、図６の（ａ）に示すように、固定物３４上の被加工物３３として石英基板を用い、その表面にマスク３２としての白金の蒸着膜を作製した。なお、被加工物３３としては、金属、半導体、ガラス、結晶材料、生体材料、樹脂材料などでも実施可能であり、また、マスク３２として、酸化膜、金属膜、樹脂膜、ハイブリッド膜（複合膜）などを使用することも可能である。 First, as shown in FIG. 6A, a quartz substrate was used as the workpiece 33 on the fixed object 34, and a platinum vapor deposition film as a mask 32 was formed on the surface thereof. The workpiece 33 can be a metal, semiconductor, glass, crystal material, biological material, resin material, or the like. The mask 32 can be an oxide film, a metal film, a resin film, a hybrid film (composite film). ) Etc. can also be used.
次に、図６の（ｂ）に示すように、マスク３２である白金の蒸着膜を０．４ｍｍ角残し、切断時の取りしろ部分として０．１μｍの線幅をレーザー加工３５により除去した。なお、切断時の取りしろ幅はこの数値に限定されるものではない。 Next, as shown in FIG. 6B, a 0.4 mm square of the platinum vapor deposition film as the mask 32 was left, and a line width of 0.1 μm was removed by laser processing 35 as a margin part at the time of cutting. The margin for cutting is not limited to this value.
このようにして表面に線状の開口部を有するマスク３２を作製したのち、この被加工物３３を図１に示すガスクラスターイオンビーム照射装置に被加工物１２として取り付けた。そして、図６の（ｃ）に示すように、その表面にガスクラスターイオンビーム３６を照射した。 Thus, after producing the mask 32 having a linear opening on the surface, the workpiece 33 was attached to the gas cluster ion beam irradiation apparatus shown in FIG. Then, as shown in FIG. 6C, the surface was irradiated with a gas cluster ion beam 36.
なお、この照射の際には、従来の基礎データをもとに作製したデータベースを用いて最適な照射条件を演算により算出し、その算出結果を採用した。その算出結果によれば、１９μｍの厚さの石英基板を切断するための照射ドーズ量としては、５．０×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 であった。 In this irradiation, optimal irradiation conditions were calculated by calculation using a database prepared based on conventional basic data, and the calculation results were adopted. According to the calculation result, the irradiation dose for cutting a 19 μm thick quartz substrate was 5.0 × 10 17 ions / cm 2 .
なお、ソースガスとしては、ヘリウム９５％とＳＦ6 ガス５％とを混合した混合ガスを用いた。
この照射により、図６（ｄ）に示すように、０．４ｍｍ角のチップ状に切断された石英基板である被加工物３７が得られた。その後、固定物３４から外すことによりチップ３８が得られた。
As a source gas, a mixed gas of 95% helium and 5% SF 6 gas was used.
By this irradiation, as shown in FIG. 6D, a workpiece 37, which is a quartz substrate cut into a 0.4 mm square chip shape, was obtained. Then, the chip | tip 38 was obtained by removing from the fixed material 34. FIG.
また、図１に示すガスクラスターイオンビーム加工装置のアパーチャー１１についての、切断加工用に好適な形状を図７に示す。
図７に示した形状の線状開口部を有するアパーチャーを用いてガスクラスターイオンビーム１０を照射すると、この切断幅４０のアパーチャー形状３９を通過したガスクラスターイオンビーム１０のみが図６の被加工物３３に作用するので、照射ドーズ量を制御することにより任意形状の切断加工が可能となる。
FIG. 7 shows a shape suitable for cutting processing for the aperture 11 of the gas cluster ion beam processing apparatus shown in FIG.
When the gas cluster ion beam 10 is irradiated using the aperture having the linear opening of the shape shown in FIG. 7, only the gas cluster ion beam 10 that has passed through the aperture shape 39 having the cutting width 40 is processed as shown in FIG. Therefore, it is possible to cut an arbitrary shape by controlling the irradiation dose.
以上のように、本実施例では、ガスクラスターイオンビーム加工を用いて切断を行うことにより、ナノメータレベルの表面粗さと形状精度を得ることができる。また、切断時の取りしろ幅を小さくすることができるので、基板からチップを効率的に取り出すことが可能となる。 As described above, in this embodiment, nanometer-level surface roughness and shape accuracy can be obtained by cutting using gas cluster ion beam processing. Further, since the margin for cutting can be reduced, the chip can be efficiently taken out from the substrate.
本実施例では、マスクを設ける被加工物と同じ材料へガスクラスターイオンビームを照射したときの除去量を予め計測しておき、その計測結果に基づいて、被加工物ヘのガスクラスターイオンビームの照射時間を算出し、その照射時間に従って被加工物ヘガスクラスターイオンビームを照射することによる加工の手法を説明する。 In this embodiment, the removal amount when the gas cluster ion beam is irradiated onto the same material as the workpiece on which the mask is provided is measured in advance, and the gas cluster ion beam on the workpiece is measured based on the measurement result. A processing method by calculating the irradiation time and irradiating the workpiece with a gas cluster ion beam according to the irradiation time will be described.
なお、本実施例においては、被加工物としてガラス（ＢＫ７ガラス）を用いる場合に、その被加工物と同じ材質のガラスに対して照射ドーズ量を変えながらガスクラスターイオンビームを照射し、単位時間あたりのスパッタリングの深さを除去量として算出した例を示す。なお、ここでは、被加工物として、ガラス（ＢＥ７）を用いたが、その代わりに、金属、半導体、ガラス、結晶材料、生体材料、樹脂材料などでも実施可能でありこれに限定されるものではない。 In this embodiment, when glass (BK7 glass) is used as a workpiece, a gas cluster ion beam is irradiated while changing the irradiation dose with respect to glass of the same material as the workpiece, and unit time The example which calculated the depth of per sputtering as a removal amount is shown. Here, glass (BE7) is used as the workpiece, but instead, it can be implemented by metal, semiconductor, glass, crystal material, biomaterial, resin material, etc., and is not limited thereto. Absent.
まず、φ２０ｍｍのガラス（ＢＫ７）を被加工物１２として図１に示すガスクラスターイオンビーム照射装置に取り付けた。このときには、ソースガスとして、ヘリウム９５％とＳＦ6 ガス５％とを混合した混合ガスを用い、アパーチャー１１の径は、直径φ１ｍｍとした。 First, φ20 mm glass (BK7) was attached to the gas cluster ion beam irradiation apparatus shown in FIG. At this time, a mixed gas of 95% helium and 5% SF 6 gas was used as the source gas, and the diameter of the aperture 11 was set to a diameter of 1 mm.
そして、このとき、照射ドーズ量を、１．０×１０15〜５．０×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 まで、１．０×１０15ずつ５段階に変化させた。
そして、加工痕５個の照射を終了した後に、被加工物１２を図１のイオンビーム照射装置から取り出し、それぞれの加工痕のスパッタリングの深さを干渉計１０１で測定した。このときの干渉計１０１での測定結果をプロットしたグラフを図８に示す。
At this time, the irradiation dose was changed from 1.0 × 10 15 to 5.0 × 10 15 ions / cm 2 in five steps of 1.0 × 10 15 .
After finishing the irradiation of the five processing marks, the workpiece 12 was taken out from the ion beam irradiation apparatus of FIG. 1, and the sputtering depth of each processing mark was measured with the interferometer 101. A graph plotting the measurement results of the interferometer 101 at this time is shown in FIG.
この図８を参照すると明らかなように、照射ドーズ量毎に異なる加工痕深さになって、その加工痕深さの変化は線形であり、スパッタリングの深さが相似倍的に照射ドーズ量の大小により変化していた。 As is apparent from FIG. 8, the processing trace depth varies depending on the irradiation dose, the change of the processing trace depth is linear, and the sputtering depth is similar to the irradiation dose. It changed depending on the size.
照射ドーズ量は、単位面積あたりのイオン量（ｉｏｎｓ／ｃｍ2 ）であるので、スパッタリングの深さを深くするには、イオン量を多くするために長い照射時間が必要となる。
次に、照射ドーズ量と加工痕深さとの関係の測定結果に基づいて、任意の凹部溝深さを得るための照射条件を設定する。
Since the irradiation dose is the amount of ions per unit area (ions / cm 2 ), in order to increase the sputtering depth, a long irradiation time is required to increase the amount of ions.
Next, irradiation conditions for obtaining an arbitrary recess groove depth are set based on the measurement result of the relationship between the irradiation dose and the processing mark depth.
このようにして得られた照射ドーズ量を変化させた場合の結果を、材料別にまとめたものが、図９のグラフである。これを基礎データとして、微小凹部の作製に必要な照射条件を設定する。 The graph of FIG. 9 summarizes the results obtained by changing the irradiation dose obtained in this way for each material. Using this as basic data, the irradiation conditions necessary for producing the minute recesses are set.
例えば、図９に示す材料１を被加工物として用い、凹部の深さ５０ｎｍの形状を得る場合を考える。ここでソースガスとしてアルゴンを用いると、その照射ドーズ量は２．０×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 である。そこで、図９における材料１の照射条件からアルゴンガスの照射ドーズ量に対応するスパッタリングの深さを求めると、単位時間に打とうする時間の照射を行うことにより微細凹部の深さを５０ｎｍとすることができ、凹部の溝深さを制御することができる。 For example, let us consider a case where the material 1 shown in FIG. Here, when argon is used as the source gas, the irradiation dose is 2.0 × 10 17 ions / cm 2 . Therefore, when the sputtering depth corresponding to the irradiation dose of the argon gas is obtained from the irradiation conditions of the material 1 in FIG. 9, the depth of the fine recesses is set to 50 nm by performing irradiation for a time per unit time. And the groove depth of the recess can be controlled.
また、任意形状を得るためのマスクを被加工物の表面に作製する場合には、図１０に示すような、マスクの選択比の基礎データを用いる。
図１０は、被加工物として石英基板を用い、マスクとして白金の蒸着膜を選択した場合の例を示している。この場合の選択比は１０であるので、０．１μｍの溝深さを得るためには、石英基板に、１０ｎｍの白金の蒸着膜を用いてマスクを作製すればよい。そして、前述の実施例と同様、不要な部分をレーザ加工などで除去した後、ガスクラスターイオンビームを照射することで、溝深さが０．１μｍの微細凹部形状を作製することができる。
Further, when a mask for obtaining an arbitrary shape is formed on the surface of a workpiece, basic data on the mask selection ratio as shown in FIG. 10 is used.
FIG. 10 shows an example in which a quartz substrate is used as a workpiece and a platinum vapor deposition film is selected as a mask. Since the selection ratio in this case is 10, in order to obtain a groove depth of 0.1 μm, a mask may be produced using a 10 nm platinum deposited film on a quartz substrate. Then, as in the above-described embodiments, unnecessary portions are removed by laser processing or the like and then irradiated with a gas cluster ion beam, whereby a fine concave shape with a groove depth of 0.1 μm can be produced.
以上のように、本実施例によれば、予め取得しておいた基礎データに基づいて照射条件を算出することにより、微細な凹部の溝深さを制御することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to control the groove depth of the fine recess by calculating the irradiation condition based on the basic data acquired in advance.
本実施例では、導電性を有している被加工物の表面にマスクを作製し、ガスクラスターイオンビームを照射する加工の手法を説明する。なお、ここでは、被加工物として金の蒸着膜を用いることとし、それと同じ材料である蒸着膜へ、照射ドーズ量を変えながらガスクラスターイオンビームを照射して単位時間あたりの除去量を算出する例を示す。 In this embodiment, a processing method in which a mask is formed on the surface of a workpiece having conductivity and a gas cluster ion beam is irradiated will be described. Here, it is assumed that a gold vapor deposition film is used as a workpiece, and the vapor deposition film, which is the same material as that, is irradiated with a gas cluster ion beam while changing the irradiation dose, and the removal amount per unit time is calculated. An example is shown.
なお、ここでは、被加工物として金の蒸着膜を用いたが、金属、半導体、ガラス、結晶材料、生体材料、樹脂材料などでも実施可能でありこれに限定されるものではない。
本実施例では、図１に示す構成を有するガスクラスターイオンビーム加工装置における被加工物１２の設置部分に、不図示のイオン電流測定の装置を設けたものを使用する。
Note that although a gold vapor deposition film is used as a workpiece here, the present invention can be carried out using a metal, a semiconductor, glass, a crystal material, a biomaterial, a resin material, or the like, but is not limited thereto.
In this embodiment, a gas cluster ion beam processing apparatus having the configuration shown in FIG. 1 is used in which an ion current measurement device (not shown) is provided at the installation portion of the workpiece 12.
まず、はじめに、φ２０ｍｍの金の蒸着膜を、図１に示すガスクラスターイオンビーム照射装置の被加工物１２として取り付けた。なお、ソースガスにはアルゴンを用い、アパーチャー１１の径は直径φ１ｍｍとし、照射ドーズ量は１．０×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 、２．０×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 、４．０×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 、６．０×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 、８．０×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 、１．０×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 とした。 First, a gold vapor deposition film with a diameter of 20 mm was attached as the workpiece 12 of the gas cluster ion beam irradiation apparatus shown in FIG. Note that argon is used as the source gas, the diameter of the aperture 11 is φ1 mm, and the irradiation dose is 1.0 × 10 16 ions / cm 2 , 2.0 × 10 16 ions / cm 2 , 4.0 × 10 16 ions / cm 2 , 6.0 × 10 16 ions / cm 2 , 8.0 × 10 16 ions / cm 2 , and 1.0 × 10 17 ions / cm 2 .
このときに被加工物１２において検出されるイオン電流値を測定すると、２００ｎＡであった。
また、照射後の単一加工痕の加工深さを、干渉計１０１でそれぞれ測定した結果、図１１に示すように、照射条件ごとに深さが異なっていた。この結果をプロットすると、図１２に示すように、照射ドーズ量に対する加工痕深さは線形であることが確認できた。つまり、照射ドーズ量の大小によって除去形状が相似倍的に変化することが判明した。
At this time, the ion current value detected in the workpiece 12 was measured and found to be 200 nA.
Moreover, as a result of measuring the processing depth of the single processing mark after irradiation with the interferometer 101, the depth was different for each irradiation condition as shown in FIG. When this result was plotted, as shown in FIG. 12, it was confirmed that the processing mark depth was linear with respect to the irradiation dose. That is, it was found that the removal shape changes in a similar manner depending on the irradiation dose amount.
ここで、照射ドーズ量とイオン電流値との間には下記の式が成り立つ。
（照射時間）＝（照射ドーズ量）×（照射面積）×（電気素量ｅ）÷（イオン電流値）
従って、検出されるイオン電流値を変化させることにより、ガスクラスターイオンビームの照射時間を制御することができる。例えば、照射条件を調整して、イオン電流値を２００ｎＡから１００ｎＡへと半減させた場合には、２００ｎＡのときと同じ加工痕深さを得るためには、加工時間を２倍とすればよい。
Here, the following formula is established between the irradiation dose and the ion current value.
(Irradiation time) = (Irradiation dose) × (Irradiation area) × (Elemental amount e) ÷ (Ion current value)
Therefore, the irradiation time of the gas cluster ion beam can be controlled by changing the detected ion current value. For example, when the irradiation conditions are adjusted and the ion current value is halved from 200 nA to 100 nA, the processing time may be doubled to obtain the same processing mark depth as at 200 nA.
また、ガスクラスターイオンビームの照射と並行してイオン電流値を常時監視するようにすれば、放電などの異常事態の発生を認識することが可能となる。
以上のように、本実施例によれば、イオン電流を測定するようにし、その電流値に基づいて所望の凹部溝深さを得るためのガスクラスターイオンビームの照射量（すなわち照射時間）を制御することにより、予め測定した基礎データより、任意の微小凹部深さを高精度に作製することができる。
If the ion current value is constantly monitored in parallel with the irradiation of the gas cluster ion beam, it is possible to recognize the occurrence of an abnormal situation such as discharge.
As described above, according to the present embodiment, the ion current is measured, and the irradiation amount (that is, the irradiation time) of the gas cluster ion beam for obtaining the desired recess groove depth is controlled based on the current value. By doing so, arbitrary micro recessed part depth can be produced with high precision from the basic data measured beforehand.
本実施例では、最適なドーズ照射量を算出するための照射条件の基礎データが被加工物の材料別に蓄積されているデータベースを用いてガスクラスターイオンビーム加工を行うというものである。 In this embodiment, gas cluster ion beam processing is performed using a database in which basic data of irradiation conditions for calculating an optimal dose dose is stored for each material of the workpiece.
本実施例においては、図１における干渉計１０１、三次元形状測定器１０２、記憶部１０４、及び算出部１０３でデータベースを構成する。ここで、記憶部１０４には、干渉計１０１を用いて測定した、材料毎の照射条件を変化させた場合のスパッタリングの深さ等の基礎データを予め蓄積させておく。この基礎データをもとに、算出部１０３で照射時間が算出される。 In this embodiment, the interferometer 101, the three-dimensional shape measuring instrument 102, the storage unit 104, and the calculation unit 103 in FIG. Here, basic data such as the sputtering depth when the irradiation condition for each material is changed, which is measured using the interferometer 101, is accumulated in the storage unit 104 in advance. Based on this basic data, the calculation unit 103 calculates the irradiation time.
まず、三次元形状測定器１０２を用いて被加工物１２全体の形状を測定する。そして、この測定により得られた、当該形状を現しているＸ、Ｙ、Ｚの座標データは、被加工物１２の表面に対し、垂直にガスクラスターイオンビームを照射できるように姿勢制御するために用いられる。 First, the shape of the entire workpiece 12 is measured using the three-dimensional shape measuring instrument 102. The coordinate data of X, Y, and Z representing the shape obtained by this measurement is used for posture control so that the gas cluster ion beam can be irradiated perpendicularly to the surface of the workpiece 12. Used.
このときのスパッタリングの深さは干渉計１０１で測定する。以降は、これらの測定部（干渉計１０１及び三次元形状測定器１０２）、記憶部１０４、算出部１０３を用いて、前述した実施例と同様にして最適な照射ドーズ量を設定する。 At this time, the sputtering depth is measured by the interferometer 101. Thereafter, using these measurement units (interferometer 101 and three-dimensional shape measuring instrument 102), storage unit 104, and calculation unit 103, an optimum irradiation dose is set in the same manner as in the above-described embodiment.
以上のように、本実施例によれば、予め測定した基礎データに基づいて照射ドーズ量が算出されるので、任意の微小凹部深さを高精度に作製することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the irradiation dose is calculated based on the basic data measured in advance, an arbitrary minute recess depth can be produced with high accuracy.
本実施例では、微細凹部を作製する工程において、任意形状のマスクを有する被加工物表面に対し、ガスクラスターイオンビームが常に垂直に照射されるように被加工物の姿勢を保つというものである。 In this embodiment, in the step of forming the fine recesses, the posture of the work piece is maintained so that the gas cluster ion beam is always irradiated perpendicularly to the work piece surface having an arbitrarily shaped mask. .
本実施例では、ガスクラスターイオンビーム加工装置は、図１に示した構成のものを使用するが、その中に、図１３に示す、被加工物１２を姿勢制御可能な構造を含んでいる。
図１３Ａ及び図１３Ｂを用いてこの姿勢制御を説明する。
In the present embodiment, the gas cluster ion beam processing apparatus having the configuration shown in FIG. 1 is used, which includes a structure shown in FIG. 13 capable of controlling the posture of the workpiece 12.
This attitude control will be described with reference to FIGS. 13A and 13B.
図１３Ａは、姿勢制御を行う前の被加工物の姿勢を示しており、ガスクラスターイオンビームの照射方向に対し、底面が垂直になるように設置した被加工物４５に対するＡ部へのガスクラスターイオンビーム照射４１とＢ部へのガスクラスターイオンビーム照射４２との様子を示している。なお、図中、４６は被加工物４５を固定するための固定部である。 FIG. 13A shows the posture of the workpiece before posture control, and the gas cluster to part A with respect to the workpiece 45 placed so that the bottom surface is perpendicular to the irradiation direction of the gas cluster ion beam. The state of the ion beam irradiation 41 and the gas cluster ion beam irradiation 42 to the B part is shown. In the figure, reference numeral 46 denotes a fixing portion for fixing the workpiece 45.
同図に示すように、Ａ部へのガスクラスターイオンビームの照射角度４３が垂直となるように被加工物４５を配置しても、Ｂ部へのガスクラスターイオンビームの照射角度４４は被加工物４５に対して斜めになってしまう。 As shown in the figure, even if the workpiece 45 is arranged so that the irradiation angle 43 of the gas cluster ion beam to the A part is vertical, the irradiation angle 44 of the gas cluster ion beam to the B part is to be processed. It becomes inclined with respect to the object 45.
そこで、姿勢制御機構を図１に示したガスクラスターイオンビーム加工装置に装備する。この機構は、Ｘ軸ステージ１４、Ｙ軸ステージ１５、Ｚ軸ステージ１６、回転ステージ１３とからなる。これらの可動ステージの動作は制御部１００によって制御される。 Therefore, the attitude control mechanism is installed in the gas cluster ion beam processing apparatus shown in FIG. This mechanism includes an X-axis stage 14, a Y-axis stage 15, a Z-axis stage 16, and a rotary stage 13. The operation of these movable stages is controlled by the control unit 100.
被加工物４５のＢ部へガスクラスターイオンビームを照射する際には、制御部１００は、図１３Ｂに示すように、回転ステージ１３を動作させて固定部４６を角度４８だけ回転させると共に、Ｘ軸ステージ１４を矢印４９の方向へ、更に、Ｚ軸ステージ１６を矢印５０の方向へ移動させる。これらの位置制御により、Ｂ部へのガスクラスターイオンビームの照射角度４７は、被加工物４５表面に対し垂直となる。 When irradiating the part B of the workpiece 45 with the gas cluster ion beam, the control unit 100 operates the rotary stage 13 to rotate the fixed unit 46 by an angle 48 as shown in FIG. The axis stage 14 is moved in the direction of arrow 49, and the Z-axis stage 16 is further moved in the direction of arrow 50. By these position controls, the irradiation angle 47 of the gas cluster ion beam to the B part becomes perpendicular to the surface of the workpiece 45.
ここで、回転ステージ１３及びＸ軸ステージ１４を移動させるだけでなく、Ｚ軸ステージ１６をも移動させるのは、アパーチャー１１と被加工物４５との間の距離（照射距離）の変化を無くし、被加工物表面の各部での品質を均質に保つためである。 Here, the movement of not only the rotary stage 13 and the X-axis stage 14 but also the Z-axis stage 16 eliminates a change in the distance (irradiation distance) between the aperture 11 and the workpiece 45, This is to keep the quality of each part of the workpiece surface uniform.
以上のように、この姿勢制御機構は、被加工物４５の表面における加工部分に対してガスクラスターイオンビームが常に垂直に照射されるように被加工物４５の姿勢を制御する制御手段として機能する。 As described above, this attitude control mechanism functions as a control means for controlling the attitude of the workpiece 45 so that the gas cluster ion beam is always irradiated perpendicularly to the machining portion on the surface of the workpiece 45. .
以下、本実施例に係る加工方法の具体的な手順を説明する。
まず、被加工物１２を図１のガスクラスターイオンビーム照射装置に設置し、その形状を三次元測定器１０２で測定する。
Hereinafter, a specific procedure of the processing method according to the present embodiment will be described.
First, the workpiece 12 is set in the gas cluster ion beam irradiation apparatus of FIG. 1 and its shape is measured by the three-dimensional measuring device 102.
次に、被加工物１２の傾斜面、シリンドリカル形状の球面、あるいは曲面においても、ガスクラスターイオンビームを常に垂直に照射するため、三次元測定器１０２での測定結果に基づき、回転ステージ１３を用いて被加工物１２の角度を傾斜させると共に、Ｘ軸ステージ１４及びＺ軸ステージ１６、更には必要に応じてＹ軸ステージ１５を、手動で、若しくは不図示のサーボモータやステッピングモータなどを用いることによる自動で、駆動させて被加工物１２の位置を制御する。 Next, since the gas cluster ion beam is always irradiated vertically even on the inclined surface, cylindrical spherical surface, or curved surface of the workpiece 12, the rotary stage 13 is used based on the measurement result of the three-dimensional measuring device 102. In addition to inclining the angle of the workpiece 12, the X-axis stage 14 and the Z-axis stage 16 and, if necessary, the Y-axis stage 15 are used manually or using a servo motor or a stepping motor (not shown). The position of the workpiece 12 is controlled by being driven automatically.
なお、図１３Ａ及び図１３Ｂに示した被加工物４５は凹形状のものであったが、本実施例の姿勢制御機構を用いることで、凸形状の被加工物４５であっても姿勢制御を行うことができる。このような形状の被加工物の例として、石英表面で溝深さ０．１μｍの凹部を作製する例について、図１４を参照しながら説明する。 Although the workpiece 45 shown in FIGS. 13A and 13B has a concave shape, by using the posture control mechanism of the present embodiment, posture control can be performed even for the convex workpiece 45. It can be carried out. As an example of the workpiece having such a shape, an example in which a recess having a groove depth of 0.1 μm on a quartz surface will be described with reference to FIG.
まず、図１４の（ａ）に示すように、被加工物５２である石英表面に、膜厚１０ｎｍの白金蒸着膜（選択比１０）でマスク５１を作製する。そして、任意形状を作製するため、図１４の（ｂ）に示すように、マスク５１の余分な部分をレーザー加工５３等によって除去する。 First, as shown in FIG. 14A, a mask 51 is formed on a quartz surface, which is a workpiece 52, with a platinum vapor deposition film (selection ratio 10) having a thickness of 10 nm. And in order to produce arbitrary shapes, as shown in FIG.14 (b), the excess part of the mask 51 is removed by the laser processing 53 grade | etc.,.
次に、この被加工物５２を、図１のガスクラスターイオンビーム照射装置に被加工物１２として設置する。なお、ソースガスとしては、ヘリウム９５％とＳＦ6 ガス５％とを混合した混合ガスを用いる。 Next, the workpiece 52 is set as the workpiece 12 in the gas cluster ion beam irradiation apparatus of FIG. As a source gas, a mixed gas in which helium 95% and SF 6 gas 5% are used is used.
ここで、図１４の（ｃ）に示すように、ガスクラスターイオンビーム５４を照射した。このとき、ガスクラスターイオンビーム５４が被加工物５２の表面のいずれの部分においても垂直に照射されるように、被加工物５２の角度５５の調整を行った。なお、角度の調整は、図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて説明したようにして行った。 Here, as shown in FIG. 14C, the gas cluster ion beam 54 was irradiated. At this time, the angle 55 of the workpiece 52 was adjusted so that the gas cluster ion beam 54 was irradiated vertically on any part of the surface of the workpiece 52. The angle adjustment was performed as described with reference to FIGS. 13A and 13B.
この角度５５の調整を実施した部分の拡大図を図１５に示す。同図は、図１４の（ｃ）において、マスク５１を有する被加工物５２表面へ、ガスクラスターイオンビーム５４が垂直になるように姿勢制御を行っている様子を示している。 FIG. 15 shows an enlarged view of a portion where the angle 55 is adjusted. FIG. 14C shows a state in which the posture control is performed so that the gas cluster ion beam 54 is perpendicular to the surface of the workpiece 52 having the mask 51 in FIG.
このように、姿勢制御の機構を用いることによって、図１４の５６に示すように、凸形状表面に微小凹部が作製される。
なお、ここでは、被加工物として石英を用いる例を説明したが、被加工物としては、金属、半導体、ガラス、結晶材料、生体材料、樹脂材料などでも実施可能でありこれに限定されるものではない。
In this way, by using the posture control mechanism, a minute concave portion is formed on the convex surface as shown by 56 in FIG.
In addition, although the example which uses quartz as a to-be-processed object was demonstrated here, as a to-be-processed object, it can implement also with a metal, a semiconductor, glass, a crystal material, a biomaterial, a resin material etc., It is limited to this is not.
以上のように、本実施例によれば、被加工物に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及び回転軸、の移動制御を行うことにより、斜面、球面、あるいは、シリンドリカル形状の表面に対して常に垂直且つ常に一定の距離を保ちながらガスクラスターイオンビームを照射することができるので、球面の表面にも微細な凹部を精度良く作製できる。 As described above, according to this embodiment, by controlling the movement of the X axis, the Y axis, the Z axis, and the rotation axis with respect to the workpiece, the inclined surface, the spherical surface, or the cylindrical surface is controlled. Since it is possible to irradiate the gas cluster ion beam while always maintaining a vertical and constant distance, it is possible to accurately produce fine concave portions on the spherical surface.
本実施例では、微細パターンマスクの作製と基材（被加工物）への表面近傍の改質を行うことによりスパッタレートを制御してガスクラスターイオンビームのスパッタを行う加工の手法を説明する。 In this embodiment, a processing method for performing sputtering of a gas cluster ion beam by controlling the sputtering rate by producing a fine pattern mask and modifying the vicinity of the surface of the base material (workpiece) will be described.
図１６に本手法を得るための加工フローを示す。
まず、図１６の（ａ）に示すように、マスク５９を施された被加工物（基材）６１に対し、超短パルスレーザー５７を集光レンズ５８で集光し、微細パターン描画による任意形状のマスク５９の作製と被加工物（基材）への微小な改質部６０の作製とを行う。
FIG. 16 shows a processing flow for obtaining this method.
First, as shown in FIG. 16A, an ultrashort pulse laser 57 is focused on a work piece (base material) 61 provided with a mask 59 by a condensing lens 58 and an arbitrary pattern drawing is performed. Fabrication of the mask 59 having a shape and fabrication of the minute modified portion 60 on the workpiece (base material) are performed.
その後、図１６の（ｂ）に示すように、ガスクラスターイオンビーム６２を照射し、マ図１６の（ｃ）に示すように、マスク５９の除去と被加工物（基材）６１への微細パターンの転写とを行う。 Thereafter, as shown in FIG. 16B, the gas cluster ion beam 62 is irradiated, and as shown in FIG. 16C, the mask 59 is removed and the workpiece (base material) 61 is finely patterned. Perform pattern transfer.
なお、本実施例では被加工物（基材）６１としてガラスを用いたが、金属、半導体、ガラス、結晶材料、生体材料、樹脂材料などでも実施可能でありこれに限定されるものではない。また、マスク５９の材料は本実施例では酸化膜を用いたが、酸化膜、金属膜、樹脂膜、ハイブリツト膜（複合膜）などこれに限定されるものではない。 In this embodiment, glass is used as the workpiece (base material) 61. However, the present invention can be carried out using a metal, a semiconductor, glass, a crystal material, a biomaterial, a resin material, or the like, and is not limited thereto. In this embodiment, an oxide film is used as the material of the mask 59, but the oxide film, metal film, resin film, hybrid film (composite film), etc. are not limited to this.
また、マスクヘの微細パターン作製と被加工物（基材）への表面近傍の改質を行う方法として、本実施例では超短パルスレーザー加工を用いた。超短パルスレーザー加工は様々な材料へのアブレーションと改質が可能なレーザー加工である。同様の効果を得るものとしては、収束イオンビームとイオン注入を利用する方法、紫外線レーザー用いたパターン加工と改質作製法などがあり、これに限定されるものではない。 Further, in this embodiment, ultrashort pulse laser processing was used as a method for producing a fine pattern on the mask and modifying the vicinity of the surface of the workpiece (base material). Ultrashort pulse laser processing is laser processing that can be ablated and modified into various materials. Examples of obtaining the same effect include, but are not limited to, a method using a focused ion beam and ion implantation, a pattern processing using an ultraviolet laser and a modified manufacturing method.
超短パルスレーザーはパルス幅１０ｆｓ〜１００ｐｓ程度とするが望ましく、繰返し周期は１Ｈｚ〜１０ＭＨｚ程度とすることが望ましい。また、超短パルスレーザーの波長は材料の吸収波長に依存せず、限定されるものではないが、吸収の必要エネルギーを鑑みると、１００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度の波長を利用することが望ましい。本実施例においては、パルスの繰り返し周波数を１ｋＨｚ、レーザー波長８００ｎｍ、パルス幅は１５０ｆｓの超短パルスレーザーを用いた。 The ultrashort pulse laser preferably has a pulse width of about 10 fs to 100 ps, and the repetition period is preferably about 1 Hz to 10 MHz. The wavelength of the ultrashort pulse laser does not depend on the absorption wavelength of the material and is not limited. However, in view of the energy required for absorption, it is desirable to use a wavelength of about 100 nm to 2000 nm. In this embodiment, an ultrashort pulse laser having a pulse repetition frequency of 1 kHz, a laser wavelength of 800 nm, and a pulse width of 150 fs was used.
超短パルスレーザーにより微細パターンの刻印と改質部作製を行った加工結果を図１７の（ａ）に示す。同図において、マスク材料６３と被加工物（基材）６４にはエネルギーに対する加工閾値差があり、マスク６３の部分はアブレーションにより除去され、被加工物（基材）６４には多光子吸収過程による表面近傍での改質部（密度増加、結合状態の解離）６５が得られる。 FIG. 17 (a) shows the processing result of engraving a fine pattern and producing a modified portion with an ultrashort pulse laser. In the figure, the mask material 63 and the workpiece (base material) 64 have a processing threshold difference with respect to energy, the mask 63 portion is removed by ablation, and the workpiece (base material) 64 has a multiphoton absorption process. As a result, a modified portion (increase in density, dissociation of the bonded state) 65 near the surface is obtained.
また、ガスクラスターイオンビームを照射したときの加工結果を図１７の（ｂ）に示す。同図のマスク６３と改質部６５と被加工物（基材）６４とではガスクラスターイオンビーム６２よる除去能率差がある。ここで、除去能率がマスク６３＜被加工物（基材）６４＜改質部６５である場合には、深さ方向へのアスペクト比の高い構造物が作製される。つまり、マスク、被加工物（基材）、改質状態を制御することにより様々なアスヘクト比をもつ構造物を作製することができる。 Moreover, the processing result when irradiated with a gas cluster ion beam is shown in FIG. The mask 63, the modified portion 65, and the workpiece (base material) 64 in FIG. Here, when the removal efficiency is mask 63 <work piece (base material) 64 <modified portion 65, a structure having a high aspect ratio in the depth direction is produced. That is, structures having various aspect ratios can be produced by controlling the mask, the workpiece (base material), and the modified state.
以上のように、本実施例によれば、マスクヘの微細パターン作製と被加工物（基材）への表面近傍の改質とをまず行い、その後にガスクラスターイオンビームを照射することにより、深さ方向のアスペクト比の高い構造物を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the fine pattern is formed on the mask and the surface of the workpiece (base material) is first modified, and then the gas cluster ion beam is irradiated to obtain the depth. A structure having a high aspect ratio in the vertical direction can be obtained.
本実施例では、ソースガスとして非金属元素（ハロゲン）ガスを用いることによって除去能率を向上させる加工の手法について説明する。
本実施例では、図１に示すガスクラスターイオンビーム加工装置において、ソース部１の内部に配置されているノズル４に、不図示のガスボンベから０．６〜１．０ＭＰａ程度の高圧ガスを供給する。このガスとして、フッ素（Ｆ）ガスや塩素（Ｃｌ）などの非金属元素（ハロゲン）を用いる。
In this embodiment, a processing technique for improving the removal efficiency by using a nonmetallic element (halogen) gas as a source gas will be described.
In this embodiment, in the gas cluster ion beam processing apparatus shown in FIG. 1, a high pressure gas of about 0.6 to 1.0 MPa is supplied from a gas cylinder (not shown) to the nozzle 4 arranged inside the source unit 1. . As this gas, a nonmetallic element (halogen) such as fluorine (F) gas or chlorine (Cl) is used.
希ガス単体と、希ガスに非金属元素を加えた場合のスパッタリングの深さを比較するために、石英基板を用意し、図１に示すガスクラスターイオンビーム装置に被加工物１２として取り付け、ガス種を変えてガスクラスターイオンビームを照射する実験を行った。 In order to compare the sputtering depth when a rare gas alone and a nonmetallic element are added to the rare gas, a quartz substrate is prepared and attached to the gas cluster ion beam apparatus shown in FIG. Experiments were conducted to irradiate gas cluster ion beams with different species.
このとき、１枚目の被加工物１２には、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）単体を照射し、２枚目の被加工物には、ヘリウム９５％とＳＦ6 ガス５％とを混合した混合ガスを照射した。なお、このときの照射ドーズ量は、両方とも、５．０×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 とし、アパーチャー１１の径はφ１ｍｍとした。 At this time, the first workpiece 12 is irradiated with argon (Ar) alone as a rare gas, and the second workpiece is a mixture of 95% helium and 5% SF 6 gas. Irradiated with gas. In this case, both irradiation doses were 5.0 × 10 16 ions / cm 2, and the diameter of the aperture 11 was φ1 mm.
そして、このガスクラスターイオンビームの照射を終了した後に、被加工物１２をガスクラスターイオンビーム装置から取り出し、干渉計１０１にて、スパッタリングの深さを測定した。その結果を図１８に示す。 After the irradiation of the gas cluster ion beam, the workpiece 12 was taken out from the gas cluster ion beam apparatus, and the sputtering depth was measured by the interferometer 101. The result is shown in FIG.
同図に示すように、Ａｒを照射した場合のスパッタリングの深さが１００ｎｍであったのに対し、上述の混合ガスを照射した場合には、２０００ｎｍであった。つまり、希ガスに非金属元素を加えた混合ガスでは、希ガス単体（Ａｒ）に比べ、２０倍の高いスパッタリング深さが得られた。 As shown in the figure, the sputtering depth when irradiated with Ar was 100 nm, whereas it was 2000 nm when irradiated with the above mixed gas. That is, in the mixed gas obtained by adding a nonmetallic element to the rare gas, a sputtering depth 20 times higher than that of the rare gas alone (Ar) was obtained.
このように、ソースガスの種類を変えることによって、スパッタリングの深さ（除去量）を変化させることができるので、ソースガスの種類を選択することにより加工効率を向上させることができる。 Thus, since the depth (removal amount) of sputtering can be changed by changing the type of the source gas, the processing efficiency can be improved by selecting the type of the source gas.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and changes can be made without departing from the scope of the present invention.
１ ソース部
２ 差動排気部
３ イオン化部
４ ノズル
５ スキマー
６ タングステンフィラメント
７ 加速電極
８ グランド電極
９ 第三電極
１０、２３、３６、５４、６２ ガスクラスターイオンビーム
１１ アパーチャー
１２、２１、３１、３３、４５、５２、６１、６４ 被加工物
１３ 回転ステージ
１４ Ｘ軸ステージ
１５ Ｙ軸ステージ
１６ Ｚ軸ステージ
１７ ベース
１８ シャッター
１９ ニュートライザー
２０、３２、５１、５９、６３ マスク
２０ａ レーザー加工による除去部分
２２、３５、５３ レーザー加工
２４、５６ 微小凹部形状
２５ 根元
２６ 微細ピラー
２７ 金属膜
２８ 酸化膜
２９ 樹脂膜
３０ ハイブリッド膜（複合膜）
３４、４６ 固定部
３７ 切断された被加工物
３８ チップ
３９ アパーチャー形状
４０ 切断幅
４１ Ａ部へのガスクラスターイオンビーム
４２ Ｂ部へのガスクラスターイオンビーム
４３ Ａ部の照射角度
４４、４７ Ｂ部の照射角度
４８ 回転ステージの回転角度
４９ Ｘ軸ステージの移動方向
５０ Ｚ軸ステージの移動方向
５５ 被加工物の角度
５７ 長短パルスレーザー
５８ 集光レンズ
６０、６５ 改質部
１００ 制御部
１０１ 干渉計
１０２ 三次元形状測定器
１０３ 算出部
１０４ 記憶装置
１１０ 露光（光源）
１１１ マスク
１１２ レジスト膜
１１３ 基材（被加工物）
１１４ 現像工程
１１５ 除去工程
１１６ 微小凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Source part 2 Differential exhaust part 3 Ionization part 4 Nozzle 5 Skimmer 6 Tungsten filament 7 Acceleration electrode 8 Ground electrode 9 Third electrode 10, 23, 36, 54, 62 Gas cluster ion beam 11 Aperture 12, 21, 31, 33 45, 52, 61, 64 Workpiece 13 Rotating stage 14 X-axis stage 15 Y-axis stage 16 Z-axis stage 17 Base 18 Shutter 19 New riser 20, 32, 51, 59, 63 Mask 20a Removal part 22 by laser processing 22 , 35, 53 Laser processing 24, 56 Micro concave shape 25 Root 26 Micro pillar 27 Metal film 28 Oxide film 29 Resin film 30 Hybrid film (composite film)
34, 46 Fixed part 37 Cut work piece 38 Tip 39 Aperture shape 40 Cutting width 41 Gas cluster ion beam to part A 42 Gas cluster ion beam to part B 43 Irradiation angle of part A 44, 47 Irradiation angle 48 Rotating angle of rotating stage 49 X-axis stage moving direction 50 Z-axis stage moving direction 55 Workpiece angle 57 Long / short pulse laser 58 Condensing lens 60, 65 Reforming unit 100 Control unit 101 Interferometer 102 Tertiary Original shape measuring device 103 Calculation unit 104 Storage device 110 Exposure (light source)
111 Mask 112 Resist Film 113 Base Material (Workpiece)
114 Development process 115 Removal process 116 Micro recess
Claims (4)
前記マスクの材料は、金属膜、酸化膜、樹脂膜、及び、複合膜であるハイブリッド膜のうちの少なくともいずれかであり、
前記マスク材料を、前記マスクと前記被加工物との選択比に応じて選択する
ことを特徴とする微小凹部の作製方法。 A method in which a mask having an arbitrary shape is provided on the surface of the workpiece, and a gas cluster ion beam is irradiated on the surface of the workpiece on which the mask is provided to form a minute recess on the surface of the workpiece. There,
The material of the mask is at least one of a metal film, an oxide film, a resin film, and a hybrid film that is a composite film,
The mask material, the mask and the manufacturing method of the fine recesses you and selects in response to the selectivity of the workpiece.
前記マスク及び前記改質部の作製がなされた後の被加工物の表面へ前記ガスクラスターイオンビームの照射が行われる、
ことを特徴とする請求項１に記載の微小凹部の作製方法。 Wherein in order to provide a mask for the arbitrary shape on the surface of the workpiece, performed fabrication of the reforming section to the workpiece performs mask fabrication of the arbitrary shape on the surface of the workpiece,
The irradiation of the mask and the gas cluster ion beam to the surface of the workpiece after the manufacturing is made of the reforming section is carried out,
The method for producing a minute recess according to claim 1 .
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176696A (en) * | 1986-01-28 | 1987-08-03 | Fanuc Ltd | Metal cutting method using laser beam |
| JPH0768389A (en) * | 1993-07-05 | 1995-03-14 | Ebara Corp | Machining method using high speed atomic beam |
| JPH0780675A (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-28 | Fujitsu Ltd | Mask for laser beam machining |
| JPH08259400A (en) * | 1995-03-28 | 1996-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching of diamond and device therefor |
| JP2005120393A (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Olympus Corp | Superprecision polishing method and superprecision polishing device |
| JP2006198641A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Ion beam-machining method |
-
2005
- 2005-05-25 JP JP2005153140A patent/JP4681942B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176696A (en) * | 1986-01-28 | 1987-08-03 | Fanuc Ltd | Metal cutting method using laser beam |
| JPH0768389A (en) * | 1993-07-05 | 1995-03-14 | Ebara Corp | Machining method using high speed atomic beam |
| JPH0780675A (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-28 | Fujitsu Ltd | Mask for laser beam machining |
| JPH08259400A (en) * | 1995-03-28 | 1996-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching of diamond and device therefor |
| JP2005120393A (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Olympus Corp | Superprecision polishing method and superprecision polishing device |
| JP2006198641A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Ion beam-machining method |
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