JPH0948684A - セラミックスの改質加工方法及びその装置 - Google Patents
セラミックスの改質加工方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ずれやぼやけを極力抑えた微細パターンの導
電部をセラミックス材料の表面に形成する。 【解決手段】 短波長光発生装置２は、真空紫外からＸ
線領域の波長域の高輝度の短波長光ビームＢを出力す
る。短波長光ビームＢが導入される反応槽３内に、セラ
ミックス材料５及びマスク６を支持する支持装置７を設
ける。短波長光ビームＢが、セラミックス材料５の表面
に照射されると、照射部分において酸素原子が脱離し、
金属状となって導電性が現れる。支持装置７に、セラミ
ックス材料５を所定温度に加熱あるいは冷却するための
温度調節装置９を設ける。反応槽３の内部を特定のガス
雰囲気とするためのガス導入口１０及び排気ポート１１
を設ける。
電部をセラミックス材料の表面に形成する。 【解決手段】 短波長光発生装置２は、真空紫外からＸ
線領域の波長域の高輝度の短波長光ビームＢを出力す
る。短波長光ビームＢが導入される反応槽３内に、セラ
ミックス材料５及びマスク６を支持する支持装置７を設
ける。短波長光ビームＢが、セラミックス材料５の表面
に照射されると、照射部分において酸素原子が脱離し、
金属状となって導電性が現れる。支持装置７に、セラミ
ックス材料５を所定温度に加熱あるいは冷却するための
温度調節装置９を設ける。反応槽３の内部を特定のガス
雰囲気とするためのガス導入口１０及び排気ポート１１
を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス材料
を用いる各種センサ，アクチュエータ，コンデンサデバ
イス等の表面に、電極や導電路等の導電部を形成するた
めのセラミックスの改質加工方法及びその装置に関す
る。
を用いる各種センサ，アクチュエータ，コンデンサデバ
イス等の表面に、電極や導電路等の導電部を形成するた
めのセラミックスの改質加工方法及びその装置に関す
る。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】例えばタッチセンサや
赤外線センサ、超音波発受振子，超音波モータの駆動源
等に用いられるセラミックスにおいては、その表面に電
極や導電路が形成される。従来では、そのような電極や
導電路を形成する方法として、蒸着法やスパッタ法によ
って、セラミックス材料の表面にＡｌ，Ａｕ等の金属薄
膜を形成することが一般的であった。この場合、所定パ
ターンを有する金属製のマスクを用いることによって、
セラミックス材料の表面に所定パターンにて電極や導電
路を形成するようになっている。
赤外線センサ、超音波発受振子，超音波モータの駆動源
等に用いられるセラミックスにおいては、その表面に電
極や導電路が形成される。従来では、そのような電極や
導電路を形成する方法として、蒸着法やスパッタ法によ
って、セラミックス材料の表面にＡｌ，Ａｕ等の金属薄
膜を形成することが一般的であった。この場合、所定パ
ターンを有する金属製のマスクを用いることによって、
セラミックス材料の表面に所定パターンにて電極や導電
路を形成するようになっている。
【０００３】しかしながら、このような方法では、マス
クとセラミックス材料の表面との間に隙間があると、薄
膜材料が回り込んで形成される金属薄膜のパターンにず
れやぼやけが生ずることがあり、また、マスクが密着し
ている場合には、マスク端部で影が生じてぼやけが生ず
ることがある。さらには、セラミックス材料の表面が平
面形状でない場合にも、同様のぼやけが生ずることにな
る。このため、従来では、例えばサブミクロンオーダー
の微細パターンの導電部の形成は不可能である等、パタ
ーニングの微細化を十分に進めることができなかった。
クとセラミックス材料の表面との間に隙間があると、薄
膜材料が回り込んで形成される金属薄膜のパターンにず
れやぼやけが生ずることがあり、また、マスクが密着し
ている場合には、マスク端部で影が生じてぼやけが生ず
ることがある。さらには、セラミックス材料の表面が平
面形状でない場合にも、同様のぼやけが生ずることにな
る。このため、従来では、例えばサブミクロンオーダー
の微細パターンの導電部の形成は不可能である等、パタ
ーニングの微細化を十分に進めることができなかった。
【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ずれやぼやけを極力抑えた微細パター
ンの導電部をセラミックス材料の表面に形成することが
可能なセラミックスの改質加工方法及びその装置を提供
するにある。
で、その目的は、ずれやぼやけを極力抑えた微細パター
ンの導電部をセラミックス材料の表面に形成することが
可能なセラミックスの改質加工方法及びその装置を提供
するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックスの
改質加工方法は、セラミックス材料の表面を改質して所
定パターンの導電部を形成するための方法であって、前
記セラミックス材料の表面に対して、前記所定パターン
に対応したマスクを介して、エネルギー的に前記セラミ
ックス材料の内殻電子を励起させることが可能な高輝度
短波長光ビームまたはそれとエネルギー的に等価な電子
ビームを照射することにより、前記セラミックス材料の
表面部に原子の内殻電子の励起に基づく反応を生じせし
め、酸素原子または窒素原子あるいは炭素原子を脱離さ
せるようにしたところに特徴を有する（請求項１の発
明）。
改質加工方法は、セラミックス材料の表面を改質して所
定パターンの導電部を形成するための方法であって、前
記セラミックス材料の表面に対して、前記所定パターン
に対応したマスクを介して、エネルギー的に前記セラミ
ックス材料の内殻電子を励起させることが可能な高輝度
短波長光ビームまたはそれとエネルギー的に等価な電子
ビームを照射することにより、前記セラミックス材料の
表面部に原子の内殻電子の励起に基づく反応を生じせし
め、酸素原子または窒素原子あるいは炭素原子を脱離さ
せるようにしたところに特徴を有する（請求項１の発
明）。
【０００６】この場合、前記セラミックス材料の表面に
対する短波長光ビームまたは電子ビームの照射を、特定
のガス雰囲気中で行うことができ（請求項２の発明）、
また、前記セラミックス材料の加熱状態または冷却状態
にて行うこともできる（請求項３の発明）。さらには、
反射型マスク及び結像ミラーを用い、前記セラミックス
材料に前記反射型マスクのパターンを縮小投影して所定
パターンの導電部を形成するようにしても良い（請求項
４の発明）。
対する短波長光ビームまたは電子ビームの照射を、特定
のガス雰囲気中で行うことができ（請求項２の発明）、
また、前記セラミックス材料の加熱状態または冷却状態
にて行うこともできる（請求項３の発明）。さらには、
反射型マスク及び結像ミラーを用い、前記セラミックス
材料に前記反射型マスクのパターンを縮小投影して所定
パターンの導電部を形成するようにしても良い（請求項
４の発明）。
【０００７】そして、本発明のセラミックスの改質加工
装置は、上記方法の実施に使用するための装置であっ
て、エネルギー的に前記セラミックス材料の内殻電子を
励起させることが可能な高輝度短波長光ビームまたはそ
れとエネルギー的に等価な電子ビームを出力する出力装
置と、前記所定パターンに対応したマスク及び前記セラ
ミックス材料を所定の位置関係を維持した状態に支持す
る支持装置と、前記出力装置から出力される短波長光ビ
ームまたは電子ビームを前記マスクを介して前記セラミ
ックス材料の表面に照射させるように前記支持装置の位
置を制御する位置制御手段とを具備するところに特徴を
有する（請求項５の発明）。
装置は、上記方法の実施に使用するための装置であっ
て、エネルギー的に前記セラミックス材料の内殻電子を
励起させることが可能な高輝度短波長光ビームまたはそ
れとエネルギー的に等価な電子ビームを出力する出力装
置と、前記所定パターンに対応したマスク及び前記セラ
ミックス材料を所定の位置関係を維持した状態に支持す
る支持装置と、前記出力装置から出力される短波長光ビ
ームまたは電子ビームを前記マスクを介して前記セラミ
ックス材料の表面に照射させるように前記支持装置の位
置を制御する位置制御手段とを具備するところに特徴を
有する（請求項５の発明）。
【０００８】この場合、前記セラミックス材料が収容さ
れる反応槽を備えると共に、その反応槽内を特定のガス
雰囲気とするガス注入手段を備える構成とすることがで
き（請求項６の発明）、また、前記セラミックス材料を
加熱または冷却する温度調節手段を備える構成とするこ
ともできる（請求項７の発明）。さらには、前記マスク
を反射型マスクから構成し、その反射型マスクのパター
ンを結像ミラーを用いて前記セラミックス材料に縮小投
影するように構成するようにしても良い（請求項８の発
明）。
れる反応槽を備えると共に、その反応槽内を特定のガス
雰囲気とするガス注入手段を備える構成とすることがで
き（請求項６の発明）、また、前記セラミックス材料を
加熱または冷却する温度調節手段を備える構成とするこ
ともできる（請求項７の発明）。さらには、前記マスク
を反射型マスクから構成し、その反射型マスクのパター
ンを結像ミラーを用いて前記セラミックス材料に縮小投
影するように構成するようにしても良い（請求項８の発
明）。
【０００９】ここで、短波長光ビームの光源としては、
例えば電子シンクロトロン放射光ビーム（以下「ＳＲ光
ビーム」と略す）を用いることができる。このＳＲ光ビ
ームは、真空紫外からＸ線領域の極短波長領域にピーク
をもち、エネルギー密度の高い光源であり、光子を吸収
した原子の内殻電子を励起させることができる。また、
ＳＲ光ビームは指向性が高く平行光に近い光である。本
発明者らは、かかるＳＲ光ビームを、ＰＺＴ等の金属酸
化物からなるセラミックス材料の表面に照射することに
より、照射部分における原子の内殻電子を励起させるこ
とに基づく反応により、酸素原子が脱離し、金属状（金
属原子の還元）となって導電性が現れることを確認し、
本発明を成し遂げたのである。
例えば電子シンクロトロン放射光ビーム（以下「ＳＲ光
ビーム」と略す）を用いることができる。このＳＲ光ビ
ームは、真空紫外からＸ線領域の極短波長領域にピーク
をもち、エネルギー密度の高い光源であり、光子を吸収
した原子の内殻電子を励起させることができる。また、
ＳＲ光ビームは指向性が高く平行光に近い光である。本
発明者らは、かかるＳＲ光ビームを、ＰＺＴ等の金属酸
化物からなるセラミックス材料の表面に照射することに
より、照射部分における原子の内殻電子を励起させるこ
とに基づく反応により、酸素原子が脱離し、金属状（金
属原子の還元）となって導電性が現れることを確認し、
本発明を成し遂げたのである。
【００１０】上記したような酸素原子の脱離は、オージ
ェ過程（電子の放出現象）を含んだ反応により引起こさ
れるものと推測される。また、酸素原子の脱離だけでな
く、窒化物，炭化物セラミックスにおける窒素原子や炭
素原子の脱離も可能となり、導電部を形成することがで
きる。さらには、ＳＲ光ビームだけでなく、同様な波長
域に発振周波数をもつＸ線レーザ、あるいは同様にこの
波長域の強力な光源であるプラズマＸ線源、またエネル
ギー的にこれらの光源と等価な電子ビームによっても、
同様の反応を生じさせることができる。
ェ過程（電子の放出現象）を含んだ反応により引起こさ
れるものと推測される。また、酸素原子の脱離だけでな
く、窒化物，炭化物セラミックスにおける窒素原子や炭
素原子の脱離も可能となり、導電部を形成することがで
きる。さらには、ＳＲ光ビームだけでなく、同様な波長
域に発振周波数をもつＸ線レーザ、あるいは同様にこの
波長域の強力な光源であるプラズマＸ線源、またエネル
ギー的にこれらの光源と等価な電子ビームによっても、
同様の反応を生じさせることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を例えばＰＺＴ（チ
タン酸ジルコン酸鉛）からなるセラミックス材料の表面
に所定パターンの導電部を形成する場合に適用したいく
つかの実施例について、図面を参照しながら説明する。
タン酸ジルコン酸鉛）からなるセラミックス材料の表面
に所定パターンの導電部を形成する場合に適用したいく
つかの実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】（１）第１の実施例 まず、図１ないし図３を参照して本発明の第１の実施例
について述べる。図１は本実施例に係るセラミックスの
改質加工装置１の全体構成を概略的に示しており、この
改質加工装置１は、短波長光発生装置（出力装置）とし
ての電子シンクロトロン放射光発生装置２や反応槽３な
どを備えて構成されている。
について述べる。図１は本実施例に係るセラミックスの
改質加工装置１の全体構成を概略的に示しており、この
改質加工装置１は、短波長光発生装置（出力装置）とし
ての電子シンクロトロン放射光発生装置２や反応槽３な
どを備えて構成されている。
【００１３】前記電子シンクロトロン放射光発生装置２
は、周知のように、高エネルギーに加速した電子を円運
動させ、これを利用して真空紫外からＸ線の波長域にピ
ークをもつ短波長光ビームであるＳＲ光ビームＢを出力
するものである。このＳＲ光ビームＢは、１フォトンあ
たり１００ｅＶ内外の高エネルギーを有しており、ま
た、指向性が高く平行光に近い光となっていて所定のビ
ーム径にて出力される。この電子シンクロトロン放射光
発生装置２から出力されたＳＲ光ビームＢは、ビームラ
イン４を通して前記反応槽３内に導入されるようになっ
ている。
は、周知のように、高エネルギーに加速した電子を円運
動させ、これを利用して真空紫外からＸ線の波長域にピ
ークをもつ短波長光ビームであるＳＲ光ビームＢを出力
するものである。このＳＲ光ビームＢは、１フォトンあ
たり１００ｅＶ内外の高エネルギーを有しており、ま
た、指向性が高く平行光に近い光となっていて所定のビ
ーム径にて出力される。この電子シンクロトロン放射光
発生装置２から出力されたＳＲ光ビームＢは、ビームラ
イン４を通して前記反応槽３内に導入されるようになっ
ている。
【００１４】そして、前記反応槽３内には、セラミック
ス材料５及びマスク（レチクル）６を支持する支持装置
７が設けられている。前記マスク６は、セラミックス材
料５の表面に形成すべき導電部のパターンに対応したパ
ターンを有しており、具体的には図２に示すように、例
えば石英ガラスからなる薄板状の透過材６ａの表面に、
マスク材６ｂによって非透過部を形成して構成されてい
る。この場合、マスク材６ｂ（便宜上太線で示す）は、
例えばＡｕ膜からなり、電子ビーム露光技術によりパタ
ーン部分が除去されている。これにて、前記ＳＲ光ビー
ムＢは、マスク６のうちマスク材６ｂの存在しないパタ
ーン対応部分のみを透過するようになっている。
ス材料５及びマスク（レチクル）６を支持する支持装置
７が設けられている。前記マスク６は、セラミックス材
料５の表面に形成すべき導電部のパターンに対応したパ
ターンを有しており、具体的には図２に示すように、例
えば石英ガラスからなる薄板状の透過材６ａの表面に、
マスク材６ｂによって非透過部を形成して構成されてい
る。この場合、マスク材６ｂ（便宜上太線で示す）は、
例えばＡｕ膜からなり、電子ビーム露光技術によりパタ
ーン部分が除去されている。これにて、前記ＳＲ光ビー
ムＢは、マスク６のうちマスク材６ｂの存在しないパタ
ーン対応部分のみを透過するようになっている。
【００１５】前記セラミックス材料５は、例えばＰＺＴ
等からなる酸化物絶縁性セラミックスからなり、板状に
形成されている。前記支持装置７は、前記セラミックス
材料５とマスク６とを平行状態、つまりセラミックス材
料５の表面とマスク６との間隔Ｈ（図２参照）を一定に
維持した状態に支持するようになっている。このとき、
セラミックス材料５及びマスク６は、その板面がＳＲ光
ビームＢの光軸に対して垂直に対向するように支持され
る。
等からなる酸化物絶縁性セラミックスからなり、板状に
形成されている。前記支持装置７は、前記セラミックス
材料５とマスク６とを平行状態、つまりセラミックス材
料５の表面とマスク６との間隔Ｈ（図２参照）を一定に
維持した状態に支持するようになっている。このとき、
セラミックス材料５及びマスク６は、その板面がＳＲ光
ビームＢの光軸に対して垂直に対向するように支持され
る。
【００１６】また、この支持装置７は、セラミックス材
料５及びマスク６をそのＳＲ光ビームＢの光軸に対して
垂直な面方向に自在に移動させることができるように構
成されている。そして、それらセラミックス材料５及び
マスク６の位置は位置制御手段たる位置制御装置８によ
り制御されるようになっている。この場合、位置制御装
置８は、マイクロコンピュータを含んで構成され、小さ
なビーム径のＳＲ光ビームＢがマスク６（セラミックス
材料５）全体に渡って走査されるように、セラミックス
材料５及びマスク６を移動させるようになっている。
料５及びマスク６をそのＳＲ光ビームＢの光軸に対して
垂直な面方向に自在に移動させることができるように構
成されている。そして、それらセラミックス材料５及び
マスク６の位置は位置制御手段たる位置制御装置８によ
り制御されるようになっている。この場合、位置制御装
置８は、マイクロコンピュータを含んで構成され、小さ
なビーム径のＳＲ光ビームＢがマスク６（セラミックス
材料５）全体に渡って走査されるように、セラミックス
材料５及びマスク６を移動させるようになっている。
【００１７】さらに、前記支持装置７には、温度調節手
段としての温度調節装置９が設けられている。詳しく図
示はしないが、この温度調節装置９は、前記セラミック
ス材料５を加熱するための電気ヒータ、及び、例えば内
部を液体窒素などの冷媒が流通するセラミックス材料５
を冷却するための冷却パイプ等から構成されている。こ
れにて、セラミックス材料５を所定温度に加熱あるいは
冷却した状態で、加工を行うことができるようになって
いる。
段としての温度調節装置９が設けられている。詳しく図
示はしないが、この温度調節装置９は、前記セラミック
ス材料５を加熱するための電気ヒータ、及び、例えば内
部を液体窒素などの冷媒が流通するセラミックス材料５
を冷却するための冷却パイプ等から構成されている。こ
れにて、セラミックス材料５を所定温度に加熱あるいは
冷却した状態で、加工を行うことができるようになって
いる。
【００１８】また、前記反応槽３には、ガス注入手段を
構成するガス導入口１０及び排気ポート１１が設けられ
ている。図示はしないが、前記ガス導入口１０にはガス
供給源が接続可能とされ、もって特定の反応性ガス例え
ばＳＦ6 等のエッチングガスを打込むことができるよう
になっている。これにて、必要に応じて反応槽３の内部
を特定のガス雰囲気とすることができるのである。
構成するガス導入口１０及び排気ポート１１が設けられ
ている。図示はしないが、前記ガス導入口１０にはガス
供給源が接続可能とされ、もって特定の反応性ガス例え
ばＳＦ6 等のエッチングガスを打込むことができるよう
になっている。これにて、必要に応じて反応槽３の内部
を特定のガス雰囲気とすることができるのである。
【００１９】さて、以上のように構成された改質加工装
置１においては、セラミックス材料５及びマスク６が支
持装置７に支持された状態で、電子シンクロトロン放射
光発生装置２が駆動されてＳＲ光ビームＢが出力され
る。これにより、セラミックス材料５の表面に、マスク
６のうちの所定パターンに対応した透過部を通してＳＲ
光ビームＢが照射される。またこのとき、セラミックス
材料５及びマスク６の位置は位置制御装置８により時間
的，空間的に制御され、セラミックス材料５の必要部分
にＳＲ光ビームＢが一様に照射されることになる。
置１においては、セラミックス材料５及びマスク６が支
持装置７に支持された状態で、電子シンクロトロン放射
光発生装置２が駆動されてＳＲ光ビームＢが出力され
る。これにより、セラミックス材料５の表面に、マスク
６のうちの所定パターンに対応した透過部を通してＳＲ
光ビームＢが照射される。またこのとき、セラミックス
材料５及びマスク６の位置は位置制御装置８により時間
的，空間的に制御され、セラミックス材料５の必要部分
にＳＲ光ビームＢが一様に照射されることになる。
【００２０】ここで、本発明者らの研究によれば、ＳＲ
光ビームＢを、金属酸化物からなるセラミックス材料５
の表面に照射することにより、照射部分における原子の
内殻電子を励起させることに基づく反応により、酸素原
子が脱離し、金属状（金属原子の還元）となって導電性
が現れることを確認したのである。このような酸素原子
の脱離は、オージェ過程（電子の放出現象）を含んだ反
応により引起こされるものと推測される。
光ビームＢを、金属酸化物からなるセラミックス材料５
の表面に照射することにより、照射部分における原子の
内殻電子を励起させることに基づく反応により、酸素原
子が脱離し、金属状（金属原子の還元）となって導電性
が現れることを確認したのである。このような酸素原子
の脱離は、オージェ過程（電子の放出現象）を含んだ反
応により引起こされるものと推測される。
【００２１】これにて、セラミックス材料５の表面部に
は、前記マスク６のパターンに対応した所定パターンの
導電部５ａ（図２にハッチングの形態を変えて示す）が
形成されるのである。この場合、ＳＲ光ビームＢは、そ
の短波長性のために回折等の影響でマスク６の裏面側に
回り込んだり、マスク材６ｂの影が生じたりすることな
く、マスク６のパターンそのままの形態で高精度にセラ
ミックス材料５の表面に照射（投影）されることにな
る。また、指向性が高く、平行光に近い光であるため、
焦点深度に関して問題とならない。
は、前記マスク６のパターンに対応した所定パターンの
導電部５ａ（図２にハッチングの形態を変えて示す）が
形成されるのである。この場合、ＳＲ光ビームＢは、そ
の短波長性のために回折等の影響でマスク６の裏面側に
回り込んだり、マスク材６ｂの影が生じたりすることな
く、マスク６のパターンそのままの形態で高精度にセラ
ミックス材料５の表面に照射（投影）されることにな
る。また、指向性が高く、平行光に近い光であるため、
焦点深度に関して問題とならない。
【００２２】従って、本実施例によれば、微細パターン
の導電部の形成が不可能であった従来のものと異なり、
ずれやぼやけを極力抑えた、サブミクロンオーダーの微
細パターンの導電部５ａをセラミックス材料５の表面に
形成することが可能となったのである。
の導電部の形成が不可能であった従来のものと異なり、
ずれやぼやけを極力抑えた、サブミクロンオーダーの微
細パターンの導電部５ａをセラミックス材料５の表面に
形成することが可能となったのである。
【００２３】さらに、本実施例によれば、図３に示すよ
うに、セラミックス材料１２が平面形状でない場合にあ
っても、その表面にマスク６に形成されたパターンを通
して高精度でＳＲ光ビームＢを照射（投影）することが
でき、ずれやぼやけを極力抑えたサブミクロンオーダー
の微細パターンの導電部１２ａを形成することができる
ものである。
うに、セラミックス材料１２が平面形状でない場合にあ
っても、その表面にマスク６に形成されたパターンを通
して高精度でＳＲ光ビームＢを照射（投影）することが
でき、ずれやぼやけを極力抑えたサブミクロンオーダー
の微細パターンの導電部１２ａを形成することができる
ものである。
【００２４】また、詳しい説明は省略するが、反応槽３
内を特定の反応を促進するガス雰囲気とすることによっ
て、上記した酸素原子の脱離反応の速度を速めることが
できる。逆に反応速度が速すぎる場合には、反応を抑制
するようなガス雰囲気とすることによって、反応速度を
調整することができる。さらには、同様の反応速度の調
整を、温度調節装置９により、セラミックス材料５の温
度を調節することによっても行うことが可能となる。
内を特定の反応を促進するガス雰囲気とすることによっ
て、上記した酸素原子の脱離反応の速度を速めることが
できる。逆に反応速度が速すぎる場合には、反応を抑制
するようなガス雰囲気とすることによって、反応速度を
調整することができる。さらには、同様の反応速度の調
整を、温度調節装置９により、セラミックス材料５の温
度を調節することによっても行うことが可能となる。
【００２５】尚、上記実施例では、透過材６ａの表面に
金属膜からなるマスク材６ｂを設けてマスク６を構成し
たが、要求される所定パターンが幾何学的に単純なもの
の場合、例えばＳＵＳ等の金属マスクを用いることがで
き、より安価に済ませることができる。
金属膜からなるマスク材６ｂを設けてマスク６を構成し
たが、要求される所定パターンが幾何学的に単純なもの
の場合、例えばＳＵＳ等の金属マスクを用いることがで
き、より安価に済ませることができる。
【００２６】（２）第２の実施例 次に、図４は本発明の第２の実施例を示すものであり、
上記第１の実施例と異なるところは、密着型のマスクを
用いるようにした点にある。本実施例では、例えばＰＺ
Ｔからなるセラミックス材料２１の表面に、多結晶シリ
コン（Ｐｏｉｙ−Ｓｉ）膜からなるマスク２２を形成す
る工程がまず行われる。
上記第１の実施例と異なるところは、密着型のマスクを
用いるようにした点にある。本実施例では、例えばＰＺ
Ｔからなるセラミックス材料２１の表面に、多結晶シリ
コン（Ｐｏｉｙ−Ｓｉ）膜からなるマスク２２を形成す
る工程がまず行われる。
【００２７】即ち、図４（ａ）に示すように、セラミッ
クス材料２１の表面全体にレジスト膜２３をコーティン
グし、セラミックス材料２１のうち導電部を形成すべき
表面（図で上面）に対応したレジスト膜２３上に、例え
ばＣＶＤ法によってマスク材としての多結晶シリコン膜
２４を堆積し、さらにその多結晶シリコン膜２４上にレ
ジスト膜２５を形成する。そして、最上面のレジスト膜
２５に対してパターニング露光を行い、現像，エッチン
グを行うことにより、レジスト膜２５が所定パターンで
除去される（図４（ｂ）参照）。
クス材料２１の表面全体にレジスト膜２３をコーティン
グし、セラミックス材料２１のうち導電部を形成すべき
表面（図で上面）に対応したレジスト膜２３上に、例え
ばＣＶＤ法によってマスク材としての多結晶シリコン膜
２４を堆積し、さらにその多結晶シリコン膜２４上にレ
ジスト膜２５を形成する。そして、最上面のレジスト膜
２５に対してパターニング露光を行い、現像，エッチン
グを行うことにより、レジスト膜２５が所定パターンで
除去される（図４（ｂ）参照）。
【００２８】次に、上記レジスト膜２５をマスクパター
ンとして、例えばＨＦ系のエッチング液を用いて多結晶
シリコン膜２４をエッチングする（図４（ｃ）参照）。
その後、露出しているレジスト膜２５及びレジスト膜２
３を除去することにより、図４（ｄ）に示すように、多
結晶シリコン膜２４によるマスク２２が、セラミックス
材料２１の上面に形成されるのである。
ンとして、例えばＨＦ系のエッチング液を用いて多結晶
シリコン膜２４をエッチングする（図４（ｃ）参照）。
その後、露出しているレジスト膜２５及びレジスト膜２
３を除去することにより、図４（ｄ）に示すように、多
結晶シリコン膜２４によるマスク２２が、セラミックス
材料２１の上面に形成されるのである。
【００２９】そして、このように表面にマスク２２が形
成されたセラミックス材料２１に対する改質加工（導電
部の形成）が行われるのであるが、この改質加工は、上
記第１の実施例で説明した改質加工装置１を用いて行わ
れ、反応槽３内に図４（ｄ）の状態のセラミックス材料
２１を収容し、その表面（図４で上面）にＳＲ光ビーム
Ｂを照射することにより行われる。さらに、本実施例で
は、ＳＲ光ビームＢの照射と併せて、ガス導入口１０か
らエッチングガスであるＳＦ6 ガスを反応槽３内に打込
む。
成されたセラミックス材料２１に対する改質加工（導電
部の形成）が行われるのであるが、この改質加工は、上
記第１の実施例で説明した改質加工装置１を用いて行わ
れ、反応槽３内に図４（ｄ）の状態のセラミックス材料
２１を収容し、その表面（図４で上面）にＳＲ光ビーム
Ｂを照射することにより行われる。さらに、本実施例で
は、ＳＲ光ビームＢの照射と併せて、ガス導入口１０か
らエッチングガスであるＳＦ6 ガスを反応槽３内に打込
む。
【００３０】すると、上記第１の実施例と同様に、セラ
ミックス材料２１の表面部が改質されてマスクパターン
に対応した導電部２１ａ（図にハッチングの形態を変え
て示す）が形成され、これと共に、ＳＦ6 ガスによって
多結晶シリコン膜２４がエッチングされて除去される
（図４（ｅ）参照）。しかる後、残ったレジスト膜２３
を除去することによって、図４（ｆ）に示すように、表
面に所定のパターンで導電部２１ａが形成されたセラミ
ックス材料２１が得られるのである。
ミックス材料２１の表面部が改質されてマスクパターン
に対応した導電部２１ａ（図にハッチングの形態を変え
て示す）が形成され、これと共に、ＳＦ6 ガスによって
多結晶シリコン膜２４がエッチングされて除去される
（図４（ｅ）参照）。しかる後、残ったレジスト膜２３
を除去することによって、図４（ｆ）に示すように、表
面に所定のパターンで導電部２１ａが形成されたセラミ
ックス材料２１が得られるのである。
【００３１】従って、本実施例によっても、上記第１の
実施例と同様に、ずれやぼやけを極力抑えた、サブミク
ロンオーダーの微細パターンの導電部２１ａをセラミッ
クス材料２１の表面に形成することができるものであ
る。しかも、本実施例では、反応槽３内をＳＦ6 ガス雰
囲気としたことによって、導電部２１ａの形成と、多結
晶シリコン膜２４のエッチング除去とをほぼ同時に行う
ことができ、加工時間の短縮化を図ることができるとい
った効果も得ることができる。
実施例と同様に、ずれやぼやけを極力抑えた、サブミク
ロンオーダーの微細パターンの導電部２１ａをセラミッ
クス材料２１の表面に形成することができるものであ
る。しかも、本実施例では、反応槽３内をＳＦ6 ガス雰
囲気としたことによって、導電部２１ａの形成と、多結
晶シリコン膜２４のエッチング除去とをほぼ同時に行う
ことができ、加工時間の短縮化を図ることができるとい
った効果も得ることができる。
【００３２】（３）第３の実施例 最後に、図５は本発明の第３の実施例を示している。こ
こでは、ＳＲ光ビームＢをマスクを透過させてセラミッ
クス材料に照射することに代えて、反射型マスク３１及
び結像ミラー３２を用いて、セラミックス材料３３に対
して前記反射型マスク３１のパターンを縮小投影するよ
うにしている。
こでは、ＳＲ光ビームＢをマスクを透過させてセラミッ
クス材料に照射することに代えて、反射型マスク３１及
び結像ミラー３２を用いて、セラミックス材料３３に対
して前記反射型マスク３１のパターンを縮小投影するよ
うにしている。
【００３３】この場合、反射型マスク３１には、ＳＲ光
ビームＢを反射する基材の表面にＳＲ光ビームＢを反射
しない材料からマスクパターンが形成されており、斜め
方向から入射されたＳＲ光ビームＢをマスクパターンに
対応した断面形態で反射するようになっている。そし
て、前記結像ミラー３２は、例えばＸ線用の多層膜反射
ミラーが用いられ、前記反射型マスク３１からのＳＲ光
ビームＢを、凹面状をなす表面にて反射し、前記マスク
パターンを縮小投影した状態でセラミックス材料３３の
表面に照射するのである。
ビームＢを反射する基材の表面にＳＲ光ビームＢを反射
しない材料からマスクパターンが形成されており、斜め
方向から入射されたＳＲ光ビームＢをマスクパターンに
対応した断面形態で反射するようになっている。そし
て、前記結像ミラー３２は、例えばＸ線用の多層膜反射
ミラーが用いられ、前記反射型マスク３１からのＳＲ光
ビームＢを、凹面状をなす表面にて反射し、前記マスク
パターンを縮小投影した状態でセラミックス材料３３の
表面に照射するのである。
【００３４】このような実施例によれば、やはりずれや
ぼやけを極力抑えた、サブミクロンオーダーの微細パタ
ーンの導電部３３ａをセラミックス材料３３の表面に形
成することができる。また、本実施例では、反射型マス
ク３１のパターンを縮小投影するようにしたので、セラ
ミックス材料３３の表面に、より細密なパターンにて導
電部３３ａを形成することが可能となるものである。
ぼやけを極力抑えた、サブミクロンオーダーの微細パタ
ーンの導電部３３ａをセラミックス材料３３の表面に形
成することができる。また、本実施例では、反射型マス
ク３１のパターンを縮小投影するようにしたので、セラ
ミックス材料３３の表面に、より細密なパターンにて導
電部３３ａを形成することが可能となるものである。
【００３５】尚、本発明は上記した各実施例に限定され
るものではなく、次のような拡張，変更が可能である。
即ち、上記各実施例では電子シンクロトロンを用いたＳ
Ｒ光ビームＢにより改質加工を行うようにしたが、被改
質材料となるセラミックスの内殻電子の励起反応を生じ
させる真空紫外域からＸ線までの波長域の他の高輝度光
源、具体的にはＸ線レーザ、プラズマＸ線源等でも良
い。また、エネルギー的にこれらの光源と等価な電子ビ
ームの照射によりセラミックス材料の改質を行うことも
可能である。また、セラミックス材料として、ＰＺＴを
具体例として上げたが、他の酸化物セラミックスにも適
用することができ、酸化物以外にも、窒化物，炭化物セ
ラミックスにおける窒素原子や炭素原子の脱離も可能と
なり、導電部を形成することができる。さらには、マス
クの材質等についても、適宜変更して実施し得るもので
ある。
るものではなく、次のような拡張，変更が可能である。
即ち、上記各実施例では電子シンクロトロンを用いたＳ
Ｒ光ビームＢにより改質加工を行うようにしたが、被改
質材料となるセラミックスの内殻電子の励起反応を生じ
させる真空紫外域からＸ線までの波長域の他の高輝度光
源、具体的にはＸ線レーザ、プラズマＸ線源等でも良
い。また、エネルギー的にこれらの光源と等価な電子ビ
ームの照射によりセラミックス材料の改質を行うことも
可能である。また、セラミックス材料として、ＰＺＴを
具体例として上げたが、他の酸化物セラミックスにも適
用することができ、酸化物以外にも、窒化物，炭化物セ
ラミックスにおける窒素原子や炭素原子の脱離も可能と
なり、導電部を形成することができる。さらには、マス
クの材質等についても、適宜変更して実施し得るもので
ある。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
のセラミックスの改質加工方法及びその装置によれば、
セラミックス材料の表面に対して、所定パターンに対応
したマスクを介して前記セラミックス材料の内殻電子を
励起させることが可能な高輝度短波長光ビームまたはそ
れとエネルギー的に等価な電子ビームを照射することに
より、セラミックス材料の表面部に原子の内殻電子の励
起に基づく反応を生じせしめ、酸素原子または窒素原子
あるいは炭素原子を脱離させるようにしたので、ずれや
ぼやけを極力抑えた微細パターンの導電部をセラミック
ス材料の表面に形成することが可能となるという優れた
効果を奏するものである。
のセラミックスの改質加工方法及びその装置によれば、
セラミックス材料の表面に対して、所定パターンに対応
したマスクを介して前記セラミックス材料の内殻電子を
励起させることが可能な高輝度短波長光ビームまたはそ
れとエネルギー的に等価な電子ビームを照射することに
より、セラミックス材料の表面部に原子の内殻電子の励
起に基づく反応を生じせしめ、酸素原子または窒素原子
あるいは炭素原子を脱離させるようにしたので、ずれや
ぼやけを極力抑えた微細パターンの導電部をセラミック
ス材料の表面に形成することが可能となるという優れた
効果を奏するものである。
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、改質加工
装置の全体構成を概略的に示す図
装置の全体構成を概略的に示す図
【図２】セラミックス材料に短波長光ビーム（ＳＲ光ビ
ーム）が照射される様子を示す図
ーム）が照射される様子を示す図
【図３】セラミックス材料に凹凸がある場合の図２相当
図
図
【図４】本発明の第２の実施例を示すもので、マスクの
形成及び導電部の形成の手順を模式的に示す縦断面図
形成及び導電部の形成の手順を模式的に示す縦断面図
【図５】本発明の第３の実施例を示す図２相当図
図面中、１は改質加工装置、２は短波長光発生装置（電
子シンクロトロン放射光発生装置）、３は反応槽、５，
１２，２１，３３はセラミックス材料、５ａ，１２ａ，
２１ａ，３３ａは導電部、６，２２はマスク、７は支持
装置、８は位置制御装置（位置制御手段）、９は温度調
節装置（温度調節手段）、１０はガス導入口、３１は反
射型マスク、３２は結像ミラー、Ｂは短波長光ビーム
（ＳＲ光ビーム）を示す。
子シンクロトロン放射光発生装置）、３は反応槽、５，
１２，２１，３３はセラミックス材料、５ａ，１２ａ，
２１ａ，３３ａは導電部、６，２２はマスク、７は支持
装置、８は位置制御装置（位置制御手段）、９は温度調
節装置（温度調節手段）、１０はガス導入口、３１は反
射型マスク、３２は結像ミラー、Ｂは短波長光ビーム
（ＳＲ光ビーム）を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永久保 雅夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 宇理須 恒雄 愛知県岡崎市両町１−５ ユーハウス第３ 岡崎７Ｃ (72)発明者 倉橋 崇 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 セラミックス材料の表面を改質して所定
パターンの導電部を形成するための方法であって、 前記セラミックス材料の表面に対して、前記所定パター
ンに対応したマスクを介して、エネルギー的に前記セラ
ミックス材料の内殻電子を励起させることが可能な高輝
度短波長光ビームまたはそれとエネルギー的に等価な電
子ビームを照射することにより、前記セラミックス材料
の表面部に原子の内殻電子の励起に基づく反応を生じせ
しめ、酸素原子または窒素原子あるいは炭素原子を脱離
させるようにしたことを特徴とするセラミックスの改質
加工方法。 - 【請求項２】 前記セラミックス材料の表面に対する短
波長光ビームまたは電子ビームの照射を、特定のガス雰
囲気中で行うことを特徴とする請求項１記載のセラミッ
クスの改質加工方法。 - 【請求項３】 前記セラミックス材料の表面に対する短
波長光ビームまたは電子ビームの照射を、前記セラミッ
クス材料の加熱状態または冷却状態にて行うことを特徴
とする請求項１又は２記載のセラミックスの改質加工方
法。 - 【請求項４】 反射型マスク及び結像ミラーを用い、前
記セラミックス材料に前記反射型マスクのパターンを縮
小投影して所定パターンの導電部を形成することを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載のセラミック
スの改質加工方法。 - 【請求項５】 セラミックス材料の表面を改質して所定
パターンの導電部を形成するための装置であって、 エネルギー的に前記セラミックス材料の内殻電子を励起
させることが可能な高輝度短波長光ビームまたはそれと
エネルギー的に等価な電子ビームを出力する出力装置
と、前記所定パターンに対応したマスク及び前記セラミ
ックス材料を所定の位置関係を維持した状態に支持する
支持装置と、前記出力装置から出力される短波長光ビー
ムまたは電子ビームを前記マスクを介して前記セラミッ
クス材料の表面に照射させるように前記支持装置の位置
を制御する位置制御手段とを具備することを特徴とする
セラミックスの改質加工装置。 - 【請求項６】 前記セラミックス材料が収容される反応
槽を備えると共に、その反応槽内を特定のガス雰囲気と
するガス注入手段を備えることを特徴とする請求項５記
載のセラミックスの改質加工装置。 - 【請求項７】 前記セラミックス材料を加熱または冷却
する温度調節手段を備えることを特徴とする請求項５又
は６記載のセラミックスの改質加工装置。 - 【請求項８】 前記マスクは反射型マスクからなると共
に、その反射型マスクのパターンを結像ミラーを用いて
前記セラミックス材料に縮小投影するように構成されて
いることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記
載のセラミックスの改質加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19840995A JP3764763B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | セラミックスの改質加工方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19840995A JP3764763B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | セラミックスの改質加工方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0948684A true JPH0948684A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3764763B2 JP3764763B2 (ja) | 2006-04-12 |
Family
ID=16390651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19840995A Expired - Fee Related JP3764763B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | セラミックスの改質加工方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3764763B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006281386A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Tungaloy Corp | 硬質焼結体切削工具およびその製造方法 |
| US7648782B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-01-19 | Tokyo Electron Limited | Ceramic coating member for semiconductor processing apparatus |
| US7767268B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-08-03 | Tocalo Co., Ltd. | Spray-coated member having an excellent resistance to plasma erosion and method of producing the same |
| US7850864B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-12-14 | Tokyo Electron Limited | Plasma treating apparatus and plasma treating method |
| JP2014065649A (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-17 | Seiren Co Ltd | セラミックスの表面改質方法 |
| JP2014085355A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Swatch Group Research & Development Ltd | 金属材料でコーティングした選択伝導性セラミック |
| WO2016039419A1 (ja) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ジルコニア系セラミックスの表面構造形成方法及びジルコニア系セラミックス |
-
1995
- 1995-08-03 JP JP19840995A patent/JP3764763B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006281386A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Tungaloy Corp | 硬質焼結体切削工具およびその製造方法 |
| JP4583222B2 (ja) * | 2005-04-01 | 2010-11-17 | 株式会社タンガロイ | 硬質焼結体切削工具およびその製造方法 |
| US7767268B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-08-03 | Tocalo Co., Ltd. | Spray-coated member having an excellent resistance to plasma erosion and method of producing the same |
| US7648782B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-01-19 | Tokyo Electron Limited | Ceramic coating member for semiconductor processing apparatus |
| US7850864B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-12-14 | Tokyo Electron Limited | Plasma treating apparatus and plasma treating method |
| JP2014065649A (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-17 | Seiren Co Ltd | セラミックスの表面改質方法 |
| JP2014085355A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Swatch Group Research & Development Ltd | 金属材料でコーティングした選択伝導性セラミック |
| WO2016039419A1 (ja) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ジルコニア系セラミックスの表面構造形成方法及びジルコニア系セラミックス |
| JPWO2016039419A1 (ja) * | 2014-09-11 | 2017-08-31 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ジルコニア系セラミックスの表面構造形成方法及びジルコニア系セラミックス |
| US20170260100A1 (en) * | 2014-09-11 | 2017-09-14 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Surface structure forming method for zirconia-based ceramics, and zirconia-based ceramics |
| JP2019206471A (ja) * | 2014-09-11 | 2019-12-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ジルコニア系セラミックス |
| US10774003B2 (en) | 2014-09-11 | 2020-09-15 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Surface structure forming method for zirconia-based ceramics, and zirconia-based ceramics |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3764763B2 (ja) | 2006-04-12 |
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