JPH05283369A - 微細加工装置 - Google Patents
微細加工装置Info
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- JPH05283369A JPH05283369A JP7716292A JP7716292A JPH05283369A JP H05283369 A JPH05283369 A JP H05283369A JP 7716292 A JP7716292 A JP 7716292A JP 7716292 A JP7716292 A JP 7716292A JP H05283369 A JPH05283369 A JP H05283369A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被加工材料の材質を問わず、形状精度、仕上
げ面ともに高精度で任意の深さのハイアスペクト構造の
加工を低コストで実現する。 【構成】 シリコン基板１５上にエミッタ１２，ゲート
１３，アノード１４及び絶縁層１６，１７を半導体製造
技術を用いて形成して微小電子銃１１を製作する。同様
に、反応ガス導入部１８とプラズマ放出部２０を半導体
製造技術を用いて形成し、これらを微小電子銃１１に接
合して一体化する。微細加工時には、微小電子銃１１で
生成した電子ビームＥb を電子ビーム放出孔１４ａから
プラズマ生成領域１９に向けて放出し、反応ガス導入部
１８を通して導入された反応ガスをプラズマ化する。生
成されたプラズマＰは、微細なプラズマビームＰo とな
ってプラズマ放出部２０から被加工材料２１に向けて放
出され、被加工材料２１に照射される。これにより、被
加工材料２１が微細加工される。
げ面ともに高精度で任意の深さのハイアスペクト構造の
加工を低コストで実現する。 【構成】 シリコン基板１５上にエミッタ１２，ゲート
１３，アノード１４及び絶縁層１６，１７を半導体製造
技術を用いて形成して微小電子銃１１を製作する。同様
に、反応ガス導入部１８とプラズマ放出部２０を半導体
製造技術を用いて形成し、これらを微小電子銃１１に接
合して一体化する。微細加工時には、微小電子銃１１で
生成した電子ビームＥb を電子ビーム放出孔１４ａから
プラズマ生成領域１９に向けて放出し、反応ガス導入部
１８を通して導入された反応ガスをプラズマ化する。生
成されたプラズマＰは、微細なプラズマビームＰo とな
ってプラズマ放出部２０から被加工材料２１に向けて放
出され、被加工材料２１に照射される。これにより、被
加工材料２１が微細加工される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマビームを被加
工材料に照射して微細加工を施す機能を備えた微細加工
装置に関する。
工材料に照射して微細加工を施す機能を備えた微細加工
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、微細トレンチや微細穴を形成する
微細加工装置の代表的なものとして、放電加工装置が知
られている。この放電加工装置は、図５に示すように、
オイル貯溜槽１内のオイル１ａ中に被加工材料２をホル
ダ電極３に保持させて設置している。そして、被加工材
料２の上方には、タングステン線等からなる加工電極４
が送り機構５により上下動可能且つ回転可能に支持され
ている。
微細加工装置の代表的なものとして、放電加工装置が知
られている。この放電加工装置は、図５に示すように、
オイル貯溜槽１内のオイル１ａ中に被加工材料２をホル
ダ電極３に保持させて設置している。そして、被加工材
料２の上方には、タングステン線等からなる加工電極４
が送り機構５により上下動可能且つ回転可能に支持され
ている。
【０００３】そして、微細加工時には、送り機構５の動
作により加工電極４を回転させながら被加工材料２の方
向へ送り出すと共に、ホルダ電極３（被加工材料２）と
加工電極４との間に放電回路６を介して直流高電圧Ｖを
印加した状態にする。これにより、被加工材料２と加工
電極４との間に放電を発生させて、被加工材料２に放電
痕（クレータ）を形成し、その放電痕の集積として例え
ば図６に示すような加工穴７を形成するものである。
作により加工電極４を回転させながら被加工材料２の方
向へ送り出すと共に、ホルダ電極３（被加工材料２）と
加工電極４との間に放電回路６を介して直流高電圧Ｖを
印加した状態にする。これにより、被加工材料２と加工
電極４との間に放電を発生させて、被加工材料２に放電
痕（クレータ）を形成し、その放電痕の集積として例え
ば図６に示すような加工穴７を形成するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記放
電加工装置では、微細加工が放電痕の集積として実現さ
れるものであるため、仕上げ面粗さが概して粗いという
いう欠点がある。
電加工装置では、微細加工が放電痕の集積として実現さ
れるものであるため、仕上げ面粗さが概して粗いという
いう欠点がある。
【０００５】この場合、放電エネルギーＥ＝Ｃ・Ｖ２／
２（Ｃ；コンデンサ容量，Ｖ；極間の印加電圧）を微小
にすれば仕上げ面粗さをある程度小さくできるが、放電
エネルギーＥを微小にするためには、装置における浮遊
容量をできるだけ低減する必要があり、装置コストが高
くなってしまう欠点がある。しかも、放電を発生させる
ために被加工材料２が導電性材料に限られてしまい、加
工対象範囲が狭いという欠点もある。
２（Ｃ；コンデンサ容量，Ｖ；極間の印加電圧）を微小
にすれば仕上げ面粗さをある程度小さくできるが、放電
エネルギーＥを微小にするためには、装置における浮遊
容量をできるだけ低減する必要があり、装置コストが高
くなってしまう欠点がある。しかも、放電を発生させる
ために被加工材料２が導電性材料に限られてしまい、加
工対象範囲が狭いという欠点もある。
【０００６】更に、図６に示すように、加工穴７の深さ
が大きくなる（アスペクト比が大きくなる）に従って、
加工電極４は被加工材料２中を進むことになるので、加
工電極４先端における放電のみならず周側面からも図６
の矢印で示すように放電が進行することになる。このた
め、被加工材料２上面における穴径Ｌ1 と下方における
穴径Ｌ2 との間で差異が生じ、均一な穴径を得ることが
できないという欠点もある。
が大きくなる（アスペクト比が大きくなる）に従って、
加工電極４は被加工材料２中を進むことになるので、加
工電極４先端における放電のみならず周側面からも図６
の矢印で示すように放電が進行することになる。このた
め、被加工材料２上面における穴径Ｌ1 と下方における
穴径Ｌ2 との間で差異が生じ、均一な穴径を得ることが
できないという欠点もある。
【０００７】この様な放電加工装置の他に、ハイアスペ
クト構造の形成に利用されるものとして、ＬＩＧＡ（Li
thograpie Galvanoformung Abformung）プロセスがあ
る。このＬＩＧＡプロセスは、ＰＭＭＡ（ポリメタクリ
ル酸メチル）レジストを基板に厚く塗布し、Ｘ線、電子
線等によりフォトリソグラフィを行い、このレジストの
型に金属等を鋳込む方法（電鋳等）によってハイアスペ
クト構造を形成するものである。
クト構造の形成に利用されるものとして、ＬＩＧＡ（Li
thograpie Galvanoformung Abformung）プロセスがあ
る。このＬＩＧＡプロセスは、ＰＭＭＡ（ポリメタクリ
ル酸メチル）レジストを基板に厚く塗布し、Ｘ線、電子
線等によりフォトリソグラフィを行い、このレジストの
型に金属等を鋳込む方法（電鋳等）によってハイアスペ
クト構造を形成するものである。
【０００８】しかしながら、ＬＩＧＡプロセスでは、高
価なＳＯＲ（Synchrotron OrbitalRadiation ）を用い
る必要があり、装置コストが大幅に高くなってしまうと
いう欠点がある。
価なＳＯＲ（Synchrotron OrbitalRadiation ）を用い
る必要があり、装置コストが大幅に高くなってしまうと
いう欠点がある。
【０００９】本発明は、この様な従来の事情を考慮して
なされたものであり、その目的は、被加工材料の材質を
問わず、形状精度、仕上げ面ともに高精度で、任意の深
さのハイアスペクト構造の加工を低コストで実現できる
微細加工装置を提供することにある。
なされたものであり、その目的は、被加工材料の材質を
問わず、形状精度、仕上げ面ともに高精度で、任意の深
さのハイアスペクト構造の加工を低コストで実現できる
微細加工装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の微細加工装置は、反応ガスを導入する反応
ガス導入部と、導入された反応ガスに電子ビームを照射
して反応ガスをプラズマ化する電子ビーム発生源と、生
成されたプラズマを被加工材料に向けてビーム状に放出
するプラズマ放出部とを一体化した構成となっている
（請求項１）。
に、本発明の微細加工装置は、反応ガスを導入する反応
ガス導入部と、導入された反応ガスに電子ビームを照射
して反応ガスをプラズマ化する電子ビーム発生源と、生
成されたプラズマを被加工材料に向けてビーム状に放出
するプラズマ放出部とを一体化した構成となっている
（請求項１）。
【００１１】この場合、前記電子ビーム発生源は、エミ
ッタ、ゲート及びカソードを備え、前記エミッタとゲー
トとの間及びゲートとカソードとの間に電圧を印加する
ことによって電子ビームを発生する構成としたり（請求
項２）、或は、カソードとアノードを備え、前記カソー
ドとアノードとの間に電圧を印加することによって電子
ビームを発生する構成としても良い（請求項３）。
ッタ、ゲート及びカソードを備え、前記エミッタとゲー
トとの間及びゲートとカソードとの間に電圧を印加する
ことによって電子ビームを発生する構成としたり（請求
項２）、或は、カソードとアノードを備え、前記カソー
ドとアノードとの間に電圧を印加することによって電子
ビームを発生する構成としても良い（請求項３）。
【００１２】更に、前記プラズマ放出部から放出される
プラズマビームに磁界又は電界を印加することによりプ
ラズマビームを収束させるプラズマビーム収束手段を設
けても良い（請求項４）。
プラズマビームに磁界又は電界を印加することによりプ
ラズマビームを収束させるプラズマビーム収束手段を設
けても良い（請求項４）。
【００１３】
【作用】上記構成によれば、反応ガス導入部を通して導
入された反応ガスに対し、電子ビーム発生源で発生した
電子ビームを照射して、反応ガスをプラズマ化し、生成
されたプラズマをプラズマ放出部から被加工材料に向け
てビーム状に放出して、被加工材料に照射する。これに
より、プラズマビーム中の励起状態にある化学的に活性
度の高いイオンやラジカル等の反応種が、プラズマビー
ムの照射エネルギーの補助を受けて被加工材料表面と化
学反応することによって、被加工材料表面を原子レベル
でエッチングする。そのため、被加工材料の材質を問わ
ず微細加工が可能になると共に、従来の放電加工に比べ
て、形状精度、仕上げ面ともに高精度で、任意の深さの
ハイアスペクト構造を形成することが可能となる。ま
た、被加工材料のプラズマビーム照射部の温度があまり
高くならないので、熱による被加工材料の損傷も防止で
きる。
入された反応ガスに対し、電子ビーム発生源で発生した
電子ビームを照射して、反応ガスをプラズマ化し、生成
されたプラズマをプラズマ放出部から被加工材料に向け
てビーム状に放出して、被加工材料に照射する。これに
より、プラズマビーム中の励起状態にある化学的に活性
度の高いイオンやラジカル等の反応種が、プラズマビー
ムの照射エネルギーの補助を受けて被加工材料表面と化
学反応することによって、被加工材料表面を原子レベル
でエッチングする。そのため、被加工材料の材質を問わ
ず微細加工が可能になると共に、従来の放電加工に比べ
て、形状精度、仕上げ面ともに高精度で、任意の深さの
ハイアスペクト構造を形成することが可能となる。ま
た、被加工材料のプラズマビーム照射部の温度があまり
高くならないので、熱による被加工材料の損傷も防止で
きる。
【００１４】更に、電子ビーム発生源、反応ガス導入部
及びプラズマ放出部の三者が一体化されているので、反
応ガス導入部から噴出した反応ガスが拡散せずに微小領
域でプラズマ化され、微細加工に適した微小プラズマを
得ることができる。
及びプラズマ放出部の三者が一体化されているので、反
応ガス導入部から噴出した反応ガスが拡散せずに微小領
域でプラズマ化され、微細加工に適した微小プラズマを
得ることができる。
【００１５】この場合、電子ビーム発生源は、エミッ
タ、ゲート及びカソードを備えた構成としたり（請求項
２）、或はカソードとアノードを備えた構成（請求項
３）としても良いが、いずれの構成でも、半導体製造技
術を用いて製作できるため、電子ビーム発生源を微細加
工に適するように微小且つ高精度に製作することが可能
である。
タ、ゲート及びカソードを備えた構成としたり（請求項
２）、或はカソードとアノードを備えた構成（請求項
３）としても良いが、いずれの構成でも、半導体製造技
術を用いて製作できるため、電子ビーム発生源を微細加
工に適するように微小且つ高精度に製作することが可能
である。
【００１６】また、請求項４のようにプラズマ放出部か
ら放出されるプラズマビームをプラズマビーム収束手段
により収束させれば、一層微細な加工が可能となる。
ら放出されるプラズマビームをプラズマビーム収束手段
により収束させれば、一層微細な加工が可能となる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１に基づいて
説明する。電子ビーム発生源たる微小電子銃１１は、電
子の放出源である円錐状のエミッタ１２と、環状のゲー
ト１３及び環状のアノード１４を備え、エミッタ１２が
形成されているシリコン基板１５とゲート１３との間及
びゲート１３とアノード１４との間は、それぞれ絶縁層
１６，１７により絶縁されている。そして、エミッタ１
２とゲート１３との間及びゲート１３とアノード１４と
の間には、それぞれ直流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が印加されるよ
うになっている。これにより、エミッタ１２から放出さ
れる電子が、エミッタ１２とゲート１３との間に発生す
る電界により加速された後、ゲート１３とアノード１４
との間に発生する電界によりビーム状に絞られ、この電
子ビームＥb がアノード１４の中心の電子ビーム放出孔
１４ａから放出される。
説明する。電子ビーム発生源たる微小電子銃１１は、電
子の放出源である円錐状のエミッタ１２と、環状のゲー
ト１３及び環状のアノード１４を備え、エミッタ１２が
形成されているシリコン基板１５とゲート１３との間及
びゲート１３とアノード１４との間は、それぞれ絶縁層
１６，１７により絶縁されている。そして、エミッタ１
２とゲート１３との間及びゲート１３とアノード１４と
の間には、それぞれ直流電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が印加されるよ
うになっている。これにより、エミッタ１２から放出さ
れる電子が、エミッタ１２とゲート１３との間に発生す
る電界により加速された後、ゲート１３とアノード１４
との間に発生する電界によりビーム状に絞られ、この電
子ビームＥb がアノード１４の中心の電子ビーム放出孔
１４ａから放出される。
【００１８】斯かる微小電子銃１１は、例えば半導体製
造技術を用いて次のようにして作成される。まず、シリ
コン基板１５の表面に、スパッタ，蒸着等によりＳｉ３
Ｎ４やＳｉＯ２等の絶縁物を薄膜状に付着させて絶縁層
１６を形成し、これをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）
法により微細加工してエミッタ１２の形成部分の絶縁層
１６を除去する。次いで、絶縁層１６の表面にスパッ
タ，蒸着等によりＭｏやＷ等の導電体を薄膜状に付着さ
せ、この導電性薄膜をＲＩＥ法等により微細加工して環
状のゲート１３を形成する。この後、ＭｏやＷ等からな
る円錐状のエミッタ１２をスパッタ，蒸着等によりシリ
コン基板１５に形成した後、ゲート１３の表面に、上述
と同じ手順で、絶縁層１７を介してＭｏやＷ等からなる
環状のアノード１４を形成するものである。
造技術を用いて次のようにして作成される。まず、シリ
コン基板１５の表面に、スパッタ，蒸着等によりＳｉ３
Ｎ４やＳｉＯ２等の絶縁物を薄膜状に付着させて絶縁層
１６を形成し、これをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）
法により微細加工してエミッタ１２の形成部分の絶縁層
１６を除去する。次いで、絶縁層１６の表面にスパッ
タ，蒸着等によりＭｏやＷ等の導電体を薄膜状に付着さ
せ、この導電性薄膜をＲＩＥ法等により微細加工して環
状のゲート１３を形成する。この後、ＭｏやＷ等からな
る円錐状のエミッタ１２をスパッタ，蒸着等によりシリ
コン基板１５に形成した後、ゲート１３の表面に、上述
と同じ手順で、絶縁層１７を介してＭｏやＷ等からなる
環状のアノード１４を形成するものである。
【００１９】一方、反応ガス導入部１８は、反応ガスＧ
を電子ビーム放出孔１４ａ近傍のプラズマ生成領域１９
に導入するものである。この反応ガス導入部１８は、表
面を熱酸化処理したＳｉ又はガラス等の絶縁物からなる
２枚の基板１８ａ，１８ｂを接合して構成したものであ
り、各基板１８ａ，１８ｂにそれぞれ反応ガス導入用の
溝１８ｃ，１８ｄ，電子ビーム導入孔１８ｅ，プラズマ
放出孔１８ｆをＲＩＥ等の気相エッチングやアルカリエ
ッチング等の液相エッチングにより形成した後、これら
２枚の基板１８ａ，１８ｂをＳｉの直接接合や陽極接合
等により一体化したものである。
を電子ビーム放出孔１４ａ近傍のプラズマ生成領域１９
に導入するものである。この反応ガス導入部１８は、表
面を熱酸化処理したＳｉ又はガラス等の絶縁物からなる
２枚の基板１８ａ，１８ｂを接合して構成したものであ
り、各基板１８ａ，１８ｂにそれぞれ反応ガス導入用の
溝１８ｃ，１８ｄ，電子ビーム導入孔１８ｅ，プラズマ
放出孔１８ｆをＲＩＥ等の気相エッチングやアルカリエ
ッチング等の液相エッチングにより形成した後、これら
２枚の基板１８ａ，１８ｂをＳｉの直接接合や陽極接合
等により一体化したものである。
【００２０】また、プラズマ放出部２０は、プラズマ生
成領域１９に一直線状に繋がっており、プラズマ生成領
域１９で生成されたプラズマＰを、このプラズマ放出部
２０から被加工材料２１に向けてビーム状に放出するよ
うになっている。
成領域１９に一直線状に繋がっており、プラズマ生成領
域１９で生成されたプラズマＰを、このプラズマ放出部
２０から被加工材料２１に向けてビーム状に放出するよ
うになっている。
【００２１】以上の様に構成されたプラズマ放出部２０
は、反応ガス導入部１８と共に、微小電子銃１１に対し
て、ガラス融着，陽極接合，拡散接合，ロウ付け，超高
真空常温接合等によって接合されて一体化されている。
は、反応ガス導入部１８と共に、微小電子銃１１に対し
て、ガラス融着，陽極接合，拡散接合，ロウ付け，超高
真空常温接合等によって接合されて一体化されている。
【００２２】次に、上記構成の微細加工装置を用いて行
う微細加工について説明する。微細加工時には、微小電
子銃１１のエミッタ１２とゲート１３との間及びゲート
１３とアノード１４との間にそれぞれ直流電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 を印加する。これにより、エミッタ１２から放出され
る電子が、エミッタ１２とゲート１３との間に発生する
電界により加速された後、ゲート１３とアノード１４と
の間に発生する電界によりビーム状に絞られ、この電子
ビームＥb がアノード１４の中心の電子ビーム放出孔１
４ａからプラズマ生成領域１９に向けて放出される。
う微細加工について説明する。微細加工時には、微小電
子銃１１のエミッタ１２とゲート１３との間及びゲート
１３とアノード１４との間にそれぞれ直流電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 を印加する。これにより、エミッタ１２から放出され
る電子が、エミッタ１２とゲート１３との間に発生する
電界により加速された後、ゲート１３とアノード１４と
の間に発生する電界によりビーム状に絞られ、この電子
ビームＥb がアノード１４の中心の電子ビーム放出孔１
４ａからプラズマ生成領域１９に向けて放出される。
【００２３】この状態で、反応ガスＧを反応ガス導入部
１８を通してプラズマ生成領域１９に導入する。この様
にしてプラズマ生成領域１９に導入された反応ガスＧ
は、電子ビーム放出孔１４ａから放出される電子ビーム
Ｅb に照射され、その照射エネルギーによりガス分子が
励起・電離されてプラズマ化される。生成されたプラズ
マＰは、電子ビームＥb の照射エネルギーによって加速
されつつ収束した微細なプラズマビームＰ0 となってプ
ラズマ放出部２０から被加工材料２１に向けて放出さ
れ、被加工材料２１に照射される。
１８を通してプラズマ生成領域１９に導入する。この様
にしてプラズマ生成領域１９に導入された反応ガスＧ
は、電子ビーム放出孔１４ａから放出される電子ビーム
Ｅb に照射され、その照射エネルギーによりガス分子が
励起・電離されてプラズマ化される。生成されたプラズ
マＰは、電子ビームＥb の照射エネルギーによって加速
されつつ収束した微細なプラズマビームＰ0 となってプ
ラズマ放出部２０から被加工材料２１に向けて放出さ
れ、被加工材料２１に照射される。
【００２４】この際、反応ガスＧとして、例えばＨＢ
ｒ，Ｏ，Ｆ，Ｂｒ，ＣＦ４，Ｃｌ２等のエッチングガス
を用いれば、プラズマビームＰo 中の励起状態にある化
学的に活性度の高いイオンやラジカル等の反応種が、プ
ラズマビームＰo の照射エネルギーの補助を受けて被加
工材料２１表面と化学反応することによって、被加工材
料２１表面を原子レベルでエッチングする。そのため、
被加工材料２１の材質を問わず微細加工が可能になると
共に、従来の放電加工に比べて、形状精度、仕上げ面と
もに高精度で、任意の深さのハイアスペクト構造を形成
することが可能となる。また、被加工材料２１のプラズ
マビーム照射部の温度があまり高くならないので、熱に
よる被加工材料２１の損傷も防止できる。
ｒ，Ｏ，Ｆ，Ｂｒ，ＣＦ４，Ｃｌ２等のエッチングガス
を用いれば、プラズマビームＰo 中の励起状態にある化
学的に活性度の高いイオンやラジカル等の反応種が、プ
ラズマビームＰo の照射エネルギーの補助を受けて被加
工材料２１表面と化学反応することによって、被加工材
料２１表面を原子レベルでエッチングする。そのため、
被加工材料２１の材質を問わず微細加工が可能になると
共に、従来の放電加工に比べて、形状精度、仕上げ面と
もに高精度で、任意の深さのハイアスペクト構造を形成
することが可能となる。また、被加工材料２１のプラズ
マビーム照射部の温度があまり高くならないので、熱に
よる被加工材料２１の損傷も防止できる。
【００２５】一方、反応ガスＧとして、デポジションガ
ス（例えばＳｉＨ４，ＷＦ４／Ｈ２混合ガス等）を使用
すれば、そのデポジション作用によりプラズマビーム照
射部に微小突起を成長させることができ、それによって
被加工材料２１の表面に任意のパターンで描画したり、
或は成長した微小突起をマイクロマシンの構成部品とし
て利用することも可能である。
ス（例えばＳｉＨ４，ＷＦ４／Ｈ２混合ガス等）を使用
すれば、そのデポジション作用によりプラズマビーム照
射部に微小突起を成長させることができ、それによって
被加工材料２１の表面に任意のパターンで描画したり、
或は成長した微小突起をマイクロマシンの構成部品とし
て利用することも可能である。
【００２６】また、プラズマビームＰo の照射中に、被
加工材料２１をＸ−Ｙ軸方向（プラズマビームＰo と垂
直な座標軸方向）に適宜動かせば、所望の３次元構造を
形成できる。
加工材料２１をＸ−Ｙ軸方向（プラズマビームＰo と垂
直な座標軸方向）に適宜動かせば、所望の３次元構造を
形成できる。
【００２７】以上説明した第１実施例によれば、電子ビ
ーム発生源たる微小電子銃１１、反応ガス導入部１８及
びプラズマ放出部２０の三者が一体化されているので、
反応ガス導入部１８から噴出した反応ガスが拡散せずに
微小領域でプラズマ化され、微細加工に適した微小プラ
ズマを得ることができる。
ーム発生源たる微小電子銃１１、反応ガス導入部１８及
びプラズマ放出部２０の三者が一体化されているので、
反応ガス導入部１８から噴出した反応ガスが拡散せずに
微小領域でプラズマ化され、微細加工に適した微小プラ
ズマを得ることができる。
【００２８】しかも、微小電子銃１１は、半導体製造技
術を用いて製作できるため、微小電子銃１１を微細加工
に適するように微小且つ高精度に製作することができ
て、例えば１μｍ以下の微小なプラズマビームＰo も容
易に生成することができる。
術を用いて製作できるため、微小電子銃１１を微細加工
に適するように微小且つ高精度に製作することができ
て、例えば１μｍ以下の微小なプラズマビームＰo も容
易に生成することができる。
【００２９】一方、図２は本発明の第２実施例を示した
ものである。この第２実施例では、プラズマ放出部２０
と被加工材料２１との間にプラズマビーム収束手段たる
電磁コイル２３を設けている。この場合、電磁コイル２
３の発生する磁界Ｂによってローレンツ力Ｆがプラズマ
ビームＰo 中のイオンや電子に働くようになり、このロ
ーレンツ力ＦによってプラズマビームＰo が絞り込まれ
て一層微細なビームに収束するようになり、一層微細な
加工が可能となる。
ものである。この第２実施例では、プラズマ放出部２０
と被加工材料２１との間にプラズマビーム収束手段たる
電磁コイル２３を設けている。この場合、電磁コイル２
３の発生する磁界Ｂによってローレンツ力Ｆがプラズマ
ビームＰo 中のイオンや電子に働くようになり、このロ
ーレンツ力ＦによってプラズマビームＰo が絞り込まれ
て一層微細なビームに収束するようになり、一層微細な
加工が可能となる。
【００３０】また、図３は本発明の第３実施例を示した
ものである。この第３実施例では、電子ビーム発生源２
４は、電子の放出源となるカソード２５と、このカソー
ド２５に絶縁層２６を介して設けた環状のアノード２７
とから構成されている。この電子ビーム発生源２４も、
前述した第１実施例と同じく、半導体製造技術により形
成され、反応ガス導入部１８及びプラズマ放出部２０と
一体化されている。これ以外の構成は、前述した第１実
施例と同じである。
ものである。この第３実施例では、電子ビーム発生源２
４は、電子の放出源となるカソード２５と、このカソー
ド２５に絶縁層２６を介して設けた環状のアノード２７
とから構成されている。この電子ビーム発生源２４も、
前述した第１実施例と同じく、半導体製造技術により形
成され、反応ガス導入部１８及びプラズマ放出部２０と
一体化されている。これ以外の構成は、前述した第１実
施例と同じである。
【００３１】この第３実施例では、カソード２５とアノ
ード２７との間に直流電圧Ｖ3 を印加すると、カソード
２５から放出された電子が、カソード２５とアノード２
７との間に発生する電界により加速されつつビーム状に
絞られ、この電子ビームＥbがアノード２７の中心の電
子ビーム放出孔２７ａからプラズマ生成領域１９に向け
て放出される。この電子ビームＥb が反応ガス導入部１
８を通して導入される反応ガスに照射されて、この反応
ガスがプラズマ化される。生成されたプラズマＰは、電
子ビームＥb によって加速されつつ収束した微細なプラ
ズマビームＰ0となってプラズマ放出部２０から被加工
材料２１に向けて放出され、被加工材料２１に照射され
る。
ード２７との間に直流電圧Ｖ3 を印加すると、カソード
２５から放出された電子が、カソード２５とアノード２
７との間に発生する電界により加速されつつビーム状に
絞られ、この電子ビームＥbがアノード２７の中心の電
子ビーム放出孔２７ａからプラズマ生成領域１９に向け
て放出される。この電子ビームＥb が反応ガス導入部１
８を通して導入される反応ガスに照射されて、この反応
ガスがプラズマ化される。生成されたプラズマＰは、電
子ビームＥb によって加速されつつ収束した微細なプラ
ズマビームＰ0となってプラズマ放出部２０から被加工
材料２１に向けて放出され、被加工材料２１に照射され
る。
【００３２】斯かる第３実施例においても、前述した第
１実施例と同じ効果を得ることができる。
１実施例と同じ効果を得ることができる。
【００３３】一方、図４は本発明の第４実施例を示した
ものである。この第４実施例では、前述した第２実施例
と同じく、プラズマ放出部２０と被加工材料２１との間
にプラズマビーム収束手段たる電磁コイル２３を設け
て、その磁界Ｂによるローレンツ力Ｆによってプラズマ
ビームＰo を絞り込んで一層微細なビームに収束させる
ようになっている。これ以外の構成は、前述した第３実
施例と同じである。
ものである。この第４実施例では、前述した第２実施例
と同じく、プラズマ放出部２０と被加工材料２１との間
にプラズマビーム収束手段たる電磁コイル２３を設け
て、その磁界Ｂによるローレンツ力Ｆによってプラズマ
ビームＰo を絞り込んで一層微細なビームに収束させる
ようになっている。これ以外の構成は、前述した第３実
施例と同じである。
【００３４】尚、前述した第２実施例及び第４実施例に
おいて、プラズマ収束手段は、磁界を発生するものに限
らず、電界を発生してプラズマを収束させるようにして
も良い。
おいて、プラズマ収束手段は、磁界を発生するものに限
らず、電界を発生してプラズマを収束させるようにして
も良い。
【００３５】その他、本発明は、半導体製造技術を用い
て複数個の微小電子銃１１（電子ビーム発生源２４）を
アレイ状に形成して、複数本のプラズマビームをアレイ
状に発生させる構成としても良い等、要旨を逸脱しない
範囲内で種々の変形が可能である。
て複数個の微小電子銃１１（電子ビーム発生源２４）を
アレイ状に形成して、複数本のプラズマビームをアレイ
状に発生させる構成としても良い等、要旨を逸脱しない
範囲内で種々の変形が可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、反応ガス導入部を通して導入された反応ガスに対
し、電子ビーム発生源で発生した電子ビームを照射し
て、反応ガスをプラズマ化し、生成されたプラズマをプ
ラズマ放出部から被加工材料に向けてビーム状に放出し
て、被加工材料に照射することにより、被加工材料表面
を原子レベルでエッチングするようにしたので、被加工
材料の材質を問わず微細加工が可能になると共に、従来
の放電加工に比べて、形状精度、仕上げ面ともに高精度
で、任意の深さのハイアスペクト構造を形成することが
可能となる。
に、反応ガス導入部を通して導入された反応ガスに対
し、電子ビーム発生源で発生した電子ビームを照射し
て、反応ガスをプラズマ化し、生成されたプラズマをプ
ラズマ放出部から被加工材料に向けてビーム状に放出し
て、被加工材料に照射することにより、被加工材料表面
を原子レベルでエッチングするようにしたので、被加工
材料の材質を問わず微細加工が可能になると共に、従来
の放電加工に比べて、形状精度、仕上げ面ともに高精度
で、任意の深さのハイアスペクト構造を形成することが
可能となる。
【００３７】更に、電子ビーム発生源、反応ガス導入部
及びプラズマ放出部の三者が一体化されているので、反
応ガス導入部から噴出した反応ガスが拡散せずに微小領
域でプラズマ化され、微細加工に適した微小プラズマを
得ることができる。
及びプラズマ放出部の三者が一体化されているので、反
応ガス導入部から噴出した反応ガスが拡散せずに微小領
域でプラズマ化され、微細加工に適した微小プラズマを
得ることができる。
【００３８】しかも、電子ビーム発生源を半導体製造技
術を用いて製作できるため、電子ビーム発生源を微細加
工に適するように微小且つ高精度に製作することが可能
である。
術を用いて製作できるため、電子ビーム発生源を微細加
工に適するように微小且つ高精度に製作することが可能
である。
【００３９】その上、プラズマ放出部から放出されるプ
ラズマビームをプラズマビーム収束手段により収束させ
るようにしたので、一層微細な加工が可能となる。
ラズマビームをプラズマビーム収束手段により収束させ
るようにしたので、一層微細な加工が可能となる。
【図１】本発明の第１実施例を示す微細加工装置の断面
図
図
【図２】本発明の第２実施例を示す微細加工装置の断面
図
図
【図３】本発明の第３実施例を示す微細加工装置の断面
図
図
【図４】本発明の第４実施例を示す微細加工装置の断面
図
図
【図５】従来の放電加工装置の概略を示すシステム構成
図
図
【図６】従来の放電加工による加工穴部分の拡大断面図
１１は微小電子銃（電子ビーム発生源）、１２はエミッ
タ、１３はゲート、１４はアノード、１５はシリコン基
板、１６及び１７は絶縁層、１８は反応ガス導入部、１
９はプラズマ生成領域、２０はプラズマ放出部、２１は
被加工材料、２３は電磁コイル（プラズマビーム収束手
段）、２４は電子ビーム発生源、２５はカソード、２６
は絶縁層、２７はアノードである。
タ、１３はゲート、１４はアノード、１５はシリコン基
板、１６及び１７は絶縁層、１８は反応ガス導入部、１
９はプラズマ生成領域、２０はプラズマ放出部、２１は
被加工材料、２３は電磁コイル（プラズマビーム収束手
段）、２４は電子ビーム発生源、２５はカソード、２６
は絶縁層、２７はアノードである。
Claims (4)
- 【請求項１】 反応ガスを導入する反応ガス導入部と、
導入された反応ガスに電子ビームを照射して反応ガスを
プラズマ化する電子ビーム発生源と、生成されたプラズ
マを被加工材料に向けてビーム状に放出するプラズマ放
出部とを一体化して構成したことを特徴とする微細加工
装置。 - 【請求項２】 前記電子ビーム発生源は、エミッタ、ゲ
ート及びカソードを備え、前記エミッタとゲートとの間
及びゲートとカソードとの間に電圧を印加することによ
って電子ビームを発生することを特徴とする請求項１記
載の微細加工装置。 - 【請求項３】 前記電子ビーム発生源は、カソードとア
ノードを備え、前記カソードとアノードとの間に電圧を
印加することによって電子ビームを発生することを特徴
とする請求項１記載の微細加工装置。 - 【請求項４】 前記プラズマ放出部から放出されるプラ
ズマビームに磁界又は電界を印加することによりプラズ
マビームを収束させるプラズマビーム収束手段を備えて
いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
の微細加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7716292A JPH05283369A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 微細加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7716292A JPH05283369A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 微細加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283369A true JPH05283369A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13626094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7716292A Pending JPH05283369A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 微細加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283369A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009170237A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hitachi Displays Ltd | 局所プラズマ処理装置及び処理方法 |
| CN103766005A (zh) * | 2011-10-20 | 2014-04-30 | 应用材料公司 | 用于均匀等离子体产生的切换式电子束等离子体源阵列 |
| JP2019087702A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理装置 |
| JP2020013984A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7716292A patent/JPH05283369A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009170237A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hitachi Displays Ltd | 局所プラズマ処理装置及び処理方法 |
| CN103766005A (zh) * | 2011-10-20 | 2014-04-30 | 应用材料公司 | 用于均匀等离子体产生的切换式电子束等离子体源阵列 |
| JP2019087702A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理装置 |
| JP2020013984A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置 |
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