JPH03231096A - 加工方法 - Google Patents

加工方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス基板や半導体基板等の被加工面に対し
てエツチングや、いわゆるデポジションを行う加工方法
に関するものであり、特に極微粒子を用いた新規な加工
方法に関するものである。
〔発明の概要］ 本発明は、被加工面に対して平均粒径０．０１〜３μｍ
の極微粒子を主体とする粉体を吹きつけることにより、
エツチングやデポジション等の微細加工を生産性良く実
現可能とするものである。
〔従来の技術） 半導体集積回路やプリント配線回路、さらには磁気ヘッ
ド等の各種機能素子等の製造に際しては、様々な微細加
工が必要で、高度なエツチング技術や薄膜形成技術が必
要となっている。
このような状況から、各方面で加工技術に関する研究が
進められており、例えば半導体ウェハの表面をレジスト
マスクを使って加工するエツチング技術として、アルゴ
ンイオンを電気的に加速して被加工面に衝突させ、物理
的な破壊によってエツチングするイオンエツチング法（
ＩＢＥ）や、フッ素や塩素等の活性ガスイオンを同様に
被加工面に衝突させ、物理的・化学的な作用でエツチン
グするりアクティブイオンエンチング法（ＲＩ　Ｅ）等
が開発されている。
しかしながら、これらのエツチング法は、いずれも加工
速度が遅く、さらに装置の値段が高いこと、保守や維持
管理が煩雑であること等の問題を抱えている。
そこで、前記エツチング法に代わる加工方法として、粉
体を圧縮空気に混合して噴射する。いわゆるサンドブラ
スト法が、例えば特開昭６４−３４６７０号公報等にお
いて提案され、注目を集めている。
前記サンドブラスト法は、加工速度も速く、設備投資等
の点でも有利であるが、これまでは噴射する粉体の粒径
を最小でも１６μｍ程度に想定しており、例えば半導体
ウェハの表面加工等に通用しようとした場合、バターニ
ング精度や加工後の被加工面の表面状態等に不満を残し
ている。
このように、エツチング技術としては様々な方法が提案
されているが、いずれも加工速度や加工精度の点で一長
一短を有しており、その改良が望まれる。
一方、薄膜形成技術としては、スパッタ法や溶射法、気
相成長法（ＣＶＤ）等が知られている。
これらの中で、スパッタ法は、真空中でターゲットに不
゛活性ガス（通常はＡｒガス）のイオンを加速して衝突
させ、ターゲ・ノドをたたき出してこれを基板上に堆積
させて薄膜を形成するものである。かかるスパッタ法に
よった場合、形成される膜の緻密性は非常に良いが、成
膜スピードが遅く（例えばアルミナを成膜する場合０．
００６μｍ／分程度である。）、高真空が要求されるこ
と、装置の値段が高いこと、基板の温度が上昇すること
等の問題がある。
溶射法は、成膜する材料（例えばセラミクス）の粉体を
大気中もしくは減圧中でプラズマやバーナー等の熱によ
り熔解し、これを吹きつけて薄膜を形成するものである
。この方法は、膜の成長が速いという特徴を有するが、
形成される膜中に気孔が多く、また被加工面の温度がか
なり上昇するため耐熱性の基板にしか膜形成が行えない
という欠点を有する。
気相成長法は、プラズマ等の熱を利用してガスを反応さ
せ、基板上に反応生成物を堆積させて成膜するというも
のである。この気相成長法によった場合、先のスパッタ
法の場合と同様、非常に緻密な膜を形成することができ
るが、膜の形成速度が遅く、また高真空が必要であって
設備投資の点で不利である。さらに、基板温度は２５０
〜６゜Ｏ°Ｃ程度とする必要があり、やはり耐熱性基板
でなければ対応することができない。
したがって、薄膜形成技術についても、これまでの方法
では加工速度等の点で不十分であり、また成膜の際の基
板に対する制約も大きいことから、抜本的な改善が望ま
れる。
［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、工・ンチングやデポジションのための加
工技術に関しては、加工速度や加工精度さらには製造コ
ストメンテナンス等の点で改善すべき点が多く、新たな
加工技ｊネｊの出現が待たれるところである。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたも
のであって、加工速度や加工精度等の点でこれまでの技
術を凌ぐ新たな加工方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、速い成膜速度でデポジションする
ことができ、被加工面器こ対する制約も少ない新規な加
工方法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、微細なパターンを精度良くエツチング
することができ、エツチング速度も速く、しかもエツチ
ング後の被加工面の表面状態を鏡面に近い良好なものと
することが可能な加工方法を提供することを目的とする
。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等は、前述の目的を達成せんものと長期に亘っ
て鋭意研究を重ねた結果、粒径の小さな極微粒子を被加
工面に吹きつけることでこれまでの加工技術とは異なる
現象で被加工面を加工することができるとの知見を得る
に至った。
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであっ
て、被加工面に対して平均粒径０．０１〜３μｍの極微
粒子を主体とする粉体を吹きつけることを特徴とするも
のであり、さらに粉体の入射角を被加工面の法線方向に
対して０〜１０°とし、被加工面に極微粒子材料を堆積
させることを、あるいは粉体の入射角を被加工面の法線
方向に対して４０〜９０°とし、被加工面をエツチング
することを特徴とするものである。
本発明の加工方法において最も特徴的なことは、平均粒
径０．０１〜３μｍの極微粒子を使用することである。
このような極微粒子を使用することで、被加工面におい
てこれまでとは全く異なる現象が起こり、例えば極微粒
子の入射角を被加工面の法線方向に対して０〜ｌＯ°と
すると、前記極微粒子を構成する材料の薄膜が被加工面
上に堆積（デポジション）される。また、極微粒子の入
射角を被加工面の法線方向に対して４０〜９０°とする
と、被加工面のエツチングのみが行われ、これらの間の
角度（１０〜４０″）では、エツチングとデポジション
とが同時に競合して行われる。
前記ｔｗ膜の堆積は、これまでの例えばサンドブラスト
等においては見られなかった現象であり、極微粒子を使
用したことによる特異な現象と言える。このような現象
によって成膜される薄膜は、非常に緻密であり、また成
膜速度も非常に速い。
一方、前記極微粒子によるエツチングも、従来のサンド
ブラストによるエツチングとは全く異なる新しいエツチ
ングであり、例えば半導体プロセスに必要な微細加工（
数μｍオーダー）を真空プロセスなしに高速で行え、被
加工面が鏡面状態となる等の特徴を有する。前記エンチ
ングにおいては、エツチング後の被加工面の表面粗度が
使用する極微粒子の平均粒径のｌ／１０〜１／２０とな
り、半導体プロセスにも十分対応し得る。
ここで、前記極微粒子の平均粒径が３μｍを越えると、
新規な現象であるデポジションが起こらなくなり、また
エンチングの場合には表面平滑性の低下やパターン精度
の低下等が問題となる。逆に、極微粒子の平均粒径が０
．０１　ａ　ｍ未満となると、重力の影響が非常に小さ
くなり、空気の影響が非常に支配的となって大気中では
ブラウン運動するようになる。このため、大気中で平均
粒径が０．０１μｍ未満の極微粒子を噴射しても減速効
果が大きく、前述のエツチングやデポジションが起こら
なくなる。
また、使用する極微粒子の硬度（例えばビッカース硬度
）は、被加工物の硬度よりも大であることが好ましい。
極微粒子の硬度が被加工物の硬度よりも小さいと、エツ
チングが不可能となるのは当然であるが、薄膜の堆積に
際しても、被加工面への食い込みが不足して薄膜が剥離
し易くなり、例えば厚膜の作成は困難となる。なお、極
微粒子の硬度を実測することは困難であるため、通常は
極微粒子の母材の硬度と被加工物の硬度を比較すればよ
い。
さらに、使用する極微粒子は、球形のものよりも角のあ
るものが好ましい。特に、薄膜をデポジションする場合
には、極微粒子の角部が衝突によって被加工面に付着し
、効率的に成膜が行われる。
また、エツチングにおいても極微粒子の角部で被加工面
が効率的に削り取られる。したがって、使用する極微粒
子は、例えば粉砕技術等によって作製されたものである
ことが好ましい。
上述の条件を満たすものであれば極微粒子の材料は問わ
ないが、特に薄膜をデポジションする場合には、当然の
ことながら所望の薄膜の種類に応じて極微粒子の材質を
選定する必要がある。
使用される極微粒子の構成材料を例示すると、アルミナ
、ガラス、二酸化珪素（Ｓｉｎｇ）、炭化珪素（Ｓ　ｉ
　Ｃ）　、炭化ボロン（ＢＣ）等のセラミック材料や、
Ｃｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ。
Ｆｅ等の金属材料、カーボン等の導電材料、さらには酸
化鉄等の磁性材料等である。
また、特にエツチングを行う場合には、被加工物よりも
軟質で大径（例えば５μｍ程度）の粒子の表面に前述の
極微粒子を付着させたものを使用してもよい。前記大径
の粒子の表面に極微粒子を付着させる方法としては、例
えば静電的な方法が挙げられ、具体的には平均粒径５μ
ｍのガラス粒子（負に帯電）の表面に平均粒径０．６ａ
ｍのアルミナ掻微粒子（正にＩＦ電）を静電的に付着す
ることができる。
上述の極微粒子は、例えば空気とともに被加工面に吹き
つけられるが、このときの吹きつけ速度は５０ｍ／秒以
上に設定することが好ましい。吹きつけ速度があまり遅
いと、エツチングやデボジンヨンが起こらなくなる。実
用上は５０ｋｍ／秒以上である。
一方、本発明の方法により加工される被加工物としては
、弾性体以外のものであればいずれにも適用することが
でき、例えばフェライト基板やセラミ、り基板、ガラス
基板、樹脂基板等が加工対象となる。
［作用］ 被加工面に対して平均粒径０，０１〜３μｍの極微粒子
を主体とする粉体を吹きつけた場合、極微粒子の入射角
を被加工面の法線方向に対してθ〜１０°とすると、前
記極微粒子を構成する材料の薄膜が被加工面上に堆積（
デポジション）される。
また、極微粒子の入射角を被加工面の法線方向に対して
４０〜９０°とすると、被加工面のエンチングのみが行
われ、これらの間の角度（１０〜４０’）では、エンチ
ングとデポジションとが同時に競合して行われる。
前記極微粒子の吹きつけによるデポジションは、新規な
現象であるが、これは次のような原理に基づいているも
のと推定される。
高速で吹きつけられた極微粒子は、被加工面と衝突する
が、このとき極微粒子の運動エネルギーが熱エネルギー
に変化し、衝突した局部が非常に高温となる。このとき
、前記局部が極微粒子の融点以上の温度となると、この
部分が被加工面に付着する。次の瞬間、この上に別の極
微粒子が衝突し、同様に衝突した部分が高温になって付
着する。
これが繰り返されてグレインサイズの小さい緻密な膜が
形成される。
一方、前記極微粒子によるエツチングは、これまでのサ
ンドブラストと同様の原理に基づくものと考えられるが
、吹きつけられる粒子が非常に小さいため、これまでの
サンドブラストによるエツチングとは質的に異なる。
すなわち、数μｍオーダーの微細加工が真空プロセスな
しに高速で行え、被加工面が鏡面状態となる。例えば、
エツチング後の被加工面の表面粗度は、使用する極微粒
子の平均粒径の１／１０〜１／２０である。
［実施例］ 以下、本発明を適用した具体的な実施例について図面を
参照しながら説明する。
本発明の加工方法は、粒径の極めて小さな極微粒子を吹
きつけて加工するものであるので、これまで用いられて
いるサンドブラスト装置にそのまま適用することば難し
い。これは、従来のサンドブラスト装置では、極微粒子
の運動エネルギーが被加工物の表面を破壊するために消
費されず、極微粒子自身の凝集のために消費されるから
である。
したがって、極微粒子が空気との混合室内で均一に分散
され、目詰まりを起こすことなく安定した状態で連続的
に噴射できるようにした加工装置を使用することが必要
である。
そこで、先ず、実施例において使用される加工装置の構
成について説明する。
加ユＪ」１列１或 本例で使用される加工装置は、大別して圧縮空気を供給
するエアーコンプレッサー（１）と、このエアーコンプ
レッサー（１）より送り出された圧縮空気に極微粒子を
混合する混合室（２）と、圧縮空気と共に極微粒子を被
加工物に噴射するためのブラスト室（３）及びこのブラ
スト室（３）より極微粒子を回収吸引する排風機（４）
とにより構成されている。
上記エアーコンプレッサー（１）からは、空気供給パイ
プ（５）が導出され、この空気供給パイプ（５）は、さ
らに第１の供給バイブ（６）と第２の供給パイブ（７）
とに分岐され、それぞれ混合室（２）に接続されている
。なお、前記空気供給パイプ（５）の中途部には、混合
室（２）へ供給される圧縮空気の圧力を調整する調整弁
（８）及び混合室（２）への圧縮空気の供給を制御する
電磁弁（９）が設けられ、また第２の供給パイプ（７）
の中途部には、当該第２の供給パイプ（７）への圧縮空
気の流量を調整する調整弁（１０）が設けられている。
一方、上記混合室（２）の上部には、極微粒子の供給部
（１１）が設けられており、当該供給部（１１）の蓋体
（１２）を開蓋して極微粒子を供給するようになってい
る。
前記供給部（１１）の底部は、円錐形状の斜面とされ、
中央部には前記混合室（２）への投入口（ｌｌａ）が設
けられるとともに、当該投入口（ｌｌａ）に嵌合する円
錐形状の供給弁（１３）が設けられている。前記供給弁
（１３）は、前記蓋体（１２）の中央部を貫通して配設
されており、その基端部に設けられた係止部（１３ａ）
と蓋体（１２）の間にコイルバネ（１４）を介在せしめ
ることで図中上方に付勢されている。したかって、通常
は円錐部（１３ｂ）の周面が前記投入口（ｌｌａ）に密
着することで閉塞するようにされており、必要に応じて
前記コイルハ２　（１４）に抗して供給弁（１３）を押
圧操作することで前記円錐部（１３ｂ）の投入口（ｌｌ
ａ）への密着状態が解除され、供給部（１１）内の極微
粒子が混合室（２）内に落下せしめられるようになって
いる。
上記混合室（２）は、円筒状の容器とされ、その内部に
極微粒子（１５）が収容されている。該混合室（２）の
底部はやはり円錐形状とされており、底面にサーメット
（金属粉を焼結して形成される無数の微細孔を有する多
孔質板）等よりなる円板状のフィルター（１６）が設け
られるとともに、前記エアーコンプレッサー（１）の第
１の供給パイプ（６）が当該フィルター（１６）の背面
側に接続されている。
したがって、前記第１の供給パイプ（６）に供給される
圧縮空気は、フィルター（１６）を介して混合室（２）
内へ導入されることになる。
また、上記フィルター（１６）の周囲の斜面には、第２
図に示すように、複数の振動手段（１７）が設けられて
いる。前記振動手段（１７）は、例えば上下−対の圧電
素子と電極とから構成される。いわゆるバイモルフであ
って、その自由端がフィルター（１６）の上方に臨むよ
うに円環状に配置され、基端部が混合室（２）の円錐状
の斜面に固定されている。
上記振動手段（１７）は、例えば所定の交流電圧を印加
することによりその自由端を上下方向に振動させること
ができ、前記極微粒子（１５）を機械的に分散させなが
らフィルター（１６）からの圧縮空気と撹拌混合するエ
アーバイブレータ効果を付与することができる。なお、
印加する交流電圧の周波数は、例えば２００〜４００七
程度の高周波であってよく、バイモルフの共振周波数と
ほぼ等しくすることが望ましい。さらに、隣合う振動手
段（１６）の振動の位相を逆にすると一層効果的である
。
ま・た本例では、前記振動手段（１７）の基端側半分を
覆ってゴムシート（１８）が貼着されており、当該振動
手段（１７）の下側に極微粒子（１５）が入り込んで振
動を阻害するのを防ぐようにしている。
上記フィルター（１６）の中央部には、混合室（２）の
底部を貫通する送り出しパイプ（１９）が一端を当該混
合室（２）内に開口する如く植立されており、混合室（
２）で圧縮空気により撹拌分散された極微粒子（１５）
を送り出すようになっている。前記送り出しパイプ（１
９）の中途部には、上記第２の供給パイプ（７）の先端
部（７ａ）が挿入されており、この第２の供給パイプ（
７）より供給される圧縮空気の空気流によって生じる負
圧によって、当該送り出しパイプ（１９）内に極微粒子
（１５）が吸い込まれ、圧縮空気と混合して送り出され
る。また、この送り出しパイプ（１９）は、ブラスト室
（３）まで延在されており、その先端部にノズル（２０
）が設けられるとともに、中途部には振動手段（２１）
が設けられ、送り出される極微粒子（１５）が当該送り
出しパイプ（１９）の中途部に堆積することを防止して
いる。
送り出しパイプ（１９）は、例えばウレタンチューブ、
ナイロンチューブ、ビニールチューブ等の可撓性チュー
ブによって構成されており、急激に曲げることは避けて
緩やかに曲げるように配置されている。また各パイプの
連結部は、段差等を避けて空気だまりができないような
構造とされており、極微粒子の堆積による目詰まりを未
然に防止するようにしている。
なお、混合室（２）の底面において、前記送り出しパイ
プ（１９）の周囲には、空気吹き出し口（２２）が穿設
されており、前記第１の供給パイプ（６）から供給され
る圧縮空気の一部が当該空気吹き出し口（２２）から噴
出し、送り出しパイプ（１９）の人口（１９ａ）近傍で
乱気流を生ぜしめ極微粒子（１５）を強力に撹拌するよ
うにされている。
混合室（２）内には、さらに上記供給弁（１３）の底面
に回動軸（２３）が固定される撹拌機構（２４）が設け
られている。この撹拌機構（２４）は、前記回動輪（２
３）から延長されるアーム部（２４ａ）と、金属の細線
（いわゆる針金）等からなる枠体（２４ｂ）と、前記枠
体（２４ｂ）の下側縁に沿って設けられるブラシ（２４
ｃ）とからｔｎ成されるもので、回動輪（２３）を駆動
することで混合室（２）内で凝集した極微粒子（１５）
の塊を粉砕する機能を有している。
また、混合室（２）の上記送り出しパイプ（１９）のと
方位置には、集粉器（２５）が設けられており、この集
粉器（２５）の底部は、送り出しパイプ（１９）の人口
（１９ａ）と対向する台形状の集粉凹部（２５ａ）が形
成されている。前記集粉器（２５）の上半分は、多孔質
体からなるフィルター（２５ｂ）とされており、導出パ
イプ（２６）を介して排風機（４）に接続されている。
なお、前記導出パイプ（２６）の中途部には、排気の流
れや量を調整する電磁弁（２７）や排気量調整弁（２８
）が設けられている。
排風機（４）は、内部にフィルター（２９）及び吸引フ
ァン（３０）を有し、吸引ファン（３０）によってフィ
ルター（２９）を介して導出パイプ（２６）より空気を
吸引し、排気口（３１）より排気するものである。した
がって、混合室（２）内からの排気は、前記フィルター
（２９）によって清浄化されて外部に排出される。
なお、フィルター（２９）によって取り除かれた極微粒
子は、当該フィルター（２９）の下方に設けられる集塵
溜まり部（３２）内に収容される。
その他、前記混合室（２）の上部には、シリカゲル等の
吸湿手段（３３）及びヒータ等の加熱手段（３４）が設
けられており、さらに混合室（２）の周囲にもヒータ（
３５）が巻回され、混合室（２）内の極微粒子（１５）
を乾燥状態に保ち凝集を防止するようになされている。
一方、ブラスト室（３）には、前記混合室（２）からの
送り出しパイプ（１９）の先端に取り付けられるノズル
（２０）が配設され、これと対向して被加工物（３６）
を載置する回転テーブル（３７）が設けられている。前
記回転テーブル（３７）は、噴射される極微粒子が当該
テーブル（３７）で反射することにより例えば被加工物
の側面等が不用意に加工されるのを防止するためにメツ
シュ状とされており、またモータ（３８）により回転さ
れるようになされている。
回転テーブル（３７）の周囲は、吸気ボックス（３９）
によって覆われており、ブラスト室（３）内への極微粒
子（１５）の散乱が防止されている。ブラスト室（３）
内に極微粒子（１５）が散乱すると、例えば作業者がブ
ラスト室（３）の扉を開けたときに極微粒子（１５）が
外部に漏れる危険があり、また極微粒子（１５）の回収
効率も低下する。
上記ブラスト室（３）の底部はやはり円錐状とされると
とも番ご返送パイプ（４０）が設けられ、この返送パイ
プ（４０月よ吸気ボックス（３９）の返送パイプ（４１
）と共に蓋体（１２）を介して前述の供給部（１１）へ
と導かれている。また、ブラスト室（３）の底部にもバ
イモルフ等からなる振動手段（４２）が設けられており
、落下する極微粒子（１５）をエアーノ＼イブレーショ
ンによって速やかに排出するようになされている。
ここで、前記蓋体（１２）の他端側には前記導出パイプ
（２６）と共に排風機（４）と接続される排気パイプ（
４３）が配管されており、また円筒状の仕切り板（４４
）が垂下されている。したがって、返送パイプ（４０）
　、　（４１）を介して回収された極微粒子は、前記仕
切り板（４４）による迂回路を経由することで、サイク
ロンと同様の原理により大まかに分級され、前記供給部
（１１）　内へと落下される。これに対して、不要な空
気は、排気パイプ（４３）を通して排風機（４）から排
出される。なお、前記排気パイプ（４３）の中途部には
、排気の流れを制御する電磁弁（４５）が設けられてい
る。
以上のように構成される加工装置は、次の如く動作され
る。
先ず、エアーコンプレッサー（１）から送り出された圧
縮空気は、第１の供給パイプ（６）と第２の供給パイプ
（７）に分流され、第１の供給パイプ（６）に分流され
た圧縮空気はフィルター（１６）あるいは空気吹き出し
口（２２）から混合室（２）内へ流入される。この際、
圧縮空気が極微粒子（１５）の中を通ることにより、い
わゆるエアーバイブレータ−効果によって極微粒子（１
５）が撹拌され、その一部が集粉器（２５）の集粉凹部
（２５ａ）によって送り出しパイプ（１９）の入口（１
９ａ）付近に集められる。
この撹拌に際しては、振動手段（１７）による機械的な
分散も行われ、前記エアーバイブレータ−効果が効果的
に持続される。また、集粉器（２５）に接続される導出
パイプ（２６）の中途部に設けられる電磁弁（２７）と
、供給部（１１）の蓋体（１２）に接続される排気パイ
プ（４３）の中途部に設けられる電磁弁（４５）は、一
定の周期で互いに開閉状態が逆になるように制御され、
これらの開閉操作による圧力差によって混合室（２）内
の極微粒子（１５）が−層撹乱されるようになっている
。なお、このとき、排気量調整弁（２８）によって混合
室（２）内からの排気量をある一定量まで減らすと上記
圧力差が小さくなり、前記周期的な開閉操作を行っても
極微粒子（１５）はほぼ一定に噴射されるようになる。
一方、第２の供給パイプ（７）に分流された圧縮空気は
、送り出しパイプ（１９）にストレートに送り込まれ、
その空気流によって負圧となることによって入口（１９
ａ）付近に集められた極微粒子（１５）が吸い込まれ、
当該送り出しパイプ（１９）内で圧縮空気と混合される
。
そして、この圧縮空気と極微粒子の混合物が送り出しパ
イプ（１９）を通ってノズル（２０）より噴射され、被
加工物（３６）の被加工面に吹きつけられて加工が行わ
れる。
使用済みの極微粒子は、返送パイプ（４０）　（４１）
を介して供給部（１１）に戻され、再使用に供される。
加」」ぼＬ」支計 上述の装置を用い、ノズル（２ｏ）から吹きつけられる
極微粒子の入射角度を変え、被加工面の加工状態を調べ
た。
その結果、第３図に示すように、極微粒子の入射角度が
被加工物（３６）の被加工面の法線方向（図中矢印Ｘ方
向）に対して１０°以下（図中θで示す範囲。）である
場合には、前記極微粒子を構成する材料の薄膜が堆積（
デポジション）されることかわかった。
第４図は、前記入射角度による膜付は速度の変化を示す
もので、入射角度を基板の法線方向から傾けていくと、
膜形成速度が次第に小さくなり、ついには薄膜が付着さ
れなくなっている。
また、前記薄膜のデポジションは、極微粒子の平均粒径
が小さいときに特異的に起こる現象で、第５図に示すよ
うに、極微粒子の平均粒径が３μｍ以下のときに膜付け
が行われることが確認された。ただし、前記平均粒径依
存性は、使用する極微粒子の融点によっても若干異なり
、融点の太きい極微粒子では、平均粒径を小さくしない
と薄膜を形成することができない。また、極微粒子の平
均粒径をあまり小さくしすぎると、膜形成に貢献できる
エネルギーが小さくなるので、遂にはデポジションがで
きなくなる大きさがある。このデポジションができなく
なる大きさは、第５図にも示されるように、およそ０．
０１μｍであった。
第６図は、極微粒子の速度と膜付は速度の関係を示した
もので、極微粒子の速度がある値（５０ｍ／秒）以上に
ならないと前述のデポジションが起こらないことがわか
った。また、デポジションを行うのに必要な最低速度は
、融点の大きい極微粒子はど大きくなる傾向にあること
が併せて確認された。
これに対して、前記入射角度を４０’以上（第３図中α
で示す範囲。）とした場合には、前記薄膜の形成は起こ
らず、エツチングのみが行われることがわかった。
エツチングにおいては、第７図に示すように、極微粒子
の平均粒径が大きくなるほど加工速度が速くなるが、エ
ツチング後の被加工面の表面性やエツチング精度等を考
慮すると、使用する極微粒子の平均粒径は３ｇｍ以下と
する必要がある。
また、これらの中間領域（第３図中ψで示す範囲。）で
は、エツチングと薄膜形成が同時に起こり、例えばエツ
チングの後に薄膜を形成する必要がある場合には有用な
方法となることがわかった。
前述のデボジンヨンあるいはエンチングを行う場合、第
８図（Ａ）に示すように、ノズル（２０）を幅広のスリ
７）杖とするとともに、被加工物（３６）を回転させな
がら前記ノズル（２０）を一方向に走査することで、広
い面積の加工が可能である。
このとき、前記ノズル（２０）の幅Ｗと長さｒ、とは、
第８１１Ｆ（Ｂ）に示す直線上にあると良好な噴射が可
能となる。
また、前記ノズル（２０）の先端部分には、少なくとも
２〜１０ｍｍ程度の平坦部〔ノズル（２０）の内周面が
被加工面に対して略直角となる真っ直ぐな部分〕が設け
られていると好適である。
さらに、ノズル（２０）を一方向に走査する代わりに、
複数のノズルを並列配置することで、前記大面積の加工
に対応することも可能である。
あるいは、ノズル（２０）の吹き出し口をスポット形状
とし、これを被加工物の送り方向と直交する方向に走査
するようにしてもよい。
以上の検討結果をもとに、実際にデポジションやエツチ
ングを行った。以下、これらデポジションやエツチング
の具体例について説明する。
ス新ｌ吐上 ビッカース硬度１８　Ｑ　Ｏｋｇ／ｌｒｉｍ”の焼結ア
ルミナを粉砕して、平均粒径１．０μｍのアルミナ微粒
子を作製した。
そして、先の加工装置を用いて、このアルミナ微粒子を
、吹きつけ速度３００ｍ／秒、入射角度０°なる条件で
フェライト基板（ビッカース硬度６５０ｋｇ／ｆｉ”　
）上にスリット状のノズルから３０秒間噴射した。
なお、噴射に際してのアルミナ微粒子の密度は、約０．
１ｇ／ｍＱとした。
その結果、厚さ約２．２μｍのアルミナ薄膜が得られた
。
第９図はこの実施例で使用したアルミナ粒子の形状を示
す電子類＠鏡写真であり、第１０図は形成された薄膜の
断面を示す電子顕微鏡写真である。
特に第１０図を見ると、３０秒という短い時間で非常に
緻密な膜が形成されたことがわかり、薄膜形成ついての
推測が裏付けられたものと言える。
実画ｌ引λ アルミナ微粒子の平均粒径を０．６μｍとし、同様の条
件でフェライト基板上に噴射したところ、やはり緻密な
アルミナ薄膜が形成された。
さらに、アルミナ微粒子の平均粒径を０．２μｍとして
も同様に緻密なアルミナ薄膜が形成された。
此１月辻上 アルミナ微粒子の平均粒径を５μｍとし、先の実施例１
と同様の条件でフェライ ト基板上に吹き つけたところ、アルミナ薄膜は全く付着せず、フェライ
ト基板のエツチングのみ起こった。
実画ｌ硼１ 平均粒径０．６μｍのアルミナ微粒子を用い、フェライ
ト基板のエツチングを行った。
アルミナ微粒子の吹きつけ条件は、入射角度を４０°に
した他は先の実施例１と同様である。
エツチングパターンは、５０μｍ幅とし、厚さ５μｍの
感光性ウレタンゴムをエツチングレジストととした。
エンチングに際しては、フェライト基板を３Ｏｒｐｍで
回転させ、またアルミナ微粒子の吹きつけ時間は６０秒
とした。
その結果、フェライト基板の表面が深さ２μｍエツチン
グされ、側壁角度は約６０６であった。
また、エツチング後の表面粗さは、Ｒｏ、８で０．０６
μｍであり、鏡面状態とされた。
実五〇釧土 硬質ステンレスからなる円筒状の金型を高速で回転させ
、その表面に平均粒径１．０μｍのアルミナ微粒子をス
リット状のノズルから１０秒間吹きつけた。
アルミナ微粒子の吹きつけ条件は、先の実施例３と同様
である。
金型の表面はエツチングされ、表面粗さはＲ１１、で０
．０５μｍであった。
且Ｊ２Ｊ鉗Ｌ アルミナ微粒子の平均粒径を６μｍとし、実施例４と同
様に金型のエツチングを行った。
金型表面はエツチングされたが、その表面粗さはＲＭ！
Ｘで０．７μｍであった。
〔発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
平均粒径３μ以下の極微粒子を用いているので、加工速
度や加工精度等の点でこれまでの技術を凌くデポジショ
ンあるいはエツチングを行うことかできる。
特に、デポジションにおいては、成膜速度が非常に速く
、被加工面に対する制約も少ない。
また、エツチングにおいては、微細なパターンを精度良
くエツチングすることができ、エツチング速度も速く、
しかもエツチング後の被加工面の表面状態を鏡面に近い
良好なものとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は加工装置の具体的な構成例を示す概略断面図で
あり、第２図は混合室の底面の構造を示す平面図である
。 第３図は被加工面に対する極微粒子の入射角度を示す模
式図である。 第４図はデポジションにおける膜付は速度の角度依存性
を示す特性図であり、第５図は粒径依存性を示す特性図
、第６回は吹きつけ速度依存性を示す特性である。 第７図は工、チングにおける加工速度の粒径依存性を示
す特性図である。 第８図（Ａ）はノズルの走査方法の一例を示す模式図で
あり、第８図（Ｂ）はノズルの幅と長さの最適比を示す
特性図である。 第９図はデポジションに使用されるアルミナ微粒子の形
状を示す電子顕微鏡写真であり、第１０図はデポジショ
ンされた薄膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）被加工面に対して平均粒径０．０１〜３μｍの極
    微粒子を主体とする粉体を吹きつけることを特徴とする
    加工方法。
  2. （２）粉体の入射角を被加工面の法線方向に対して０〜
    １０゜とし、被加工面に極微粒子材料を堆積させること
    を特徴とする請求項（１）記載の加工方法。
  3. （３）粉体の入射角を被加工面の法線方向に対して４０
    〜９０゜とし、被加工面をエッチングすることを特徴と
    する請求項（１）記載の加工方法。
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