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JPH04128394A - 微細構造物の製造方法 - Google Patents

微細構造物の製造方法

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Publication number
JPH04128394A
JPH04128394A JP2247713A JP24771390A JPH04128394A JP H04128394 A JPH04128394 A JP H04128394A JP 2247713 A JP2247713 A JP 2247713A JP 24771390 A JP24771390 A JP 24771390A JP H04128394 A JPH04128394 A JP H04128394A
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JP
Japan
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workpiece
etching
ion beam
manufacturing
resist
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JP2247713A
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Inventor
Shigeto Shibaike
芝池　成人
Michiyoshi Nagashima
道芳 永島
Fumiaki Ueno
植野　文章
Toshinori Kishi
貴志　俊法
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to DE69128994T priority patent/DE69128994T2/de
Priority to EP91115228A priority patent/EP0476479B1/en
Publication of JPH04128394A publication Critical patent/JPH04128394A/ja
Priority to US08/034,619 priority patent/US5350499A/en
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
    • H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching for microworking, e. g. etching of gratings or trimming of electrical components

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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　数ミクロンから数百ミクロン程度の大きさを
持つ微細構造物の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来の微細構造物の製造方法としては　例えば主に西ド
イツで開発が進められているＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒ
ａｐｈｉｅ、　Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ、　Ａｂ
ｆｏｒｍｕｎｇ　）プロセスと呼ばれるものがある。
第８図（ａ）　〜（ｄ）はこのＬＩＧＡプロセスの工程
図であり、　１が金属基板、　２は厚く塗布されたＰＭ
ＭＡレジスト［３はマスク基板で、　４がマスクパター
ンであム　また　５はシンクロトロン放射光である。６
は電鋳されたニッケルであム 以上のように構成された従来の微細構造物の製造方法（
Ｌ　Ｉ　ＧＡプロセス）で（よ　以下のように工程が進
められて、微細金属部材が製造されも（ａ）シンクロト
ロン（図示せず）から放射されベ　ビームの広がりが少
なく、且つ強いＸ線であるシンクロトロン放射光５によ
って、ＰＭＭＡレジスト膜２にマスクパターン４を点線
で示すように深く感光させも （ｂ）現像によって、感光した部分のＰ　ＭＭＡレジス
ト膜２を取り去る。
（ｃ）ＰＭＭＡレジスト膜２の隙間（ミ　ニッケル６を
電鋳によって形成すも （ｄ）ＰＭＭＡレジスト膜２を除去して、ニッケル６が
金属基板ｌ上に残る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような方法で（よ　高アスペクト比
の微細金属構造を得ることは可能である力丈その断面形
状は　放射光によって決定される平行直線で構成された
矩形と言う画一的なものにしかならず、構造物の３次元
形状が限定されてしましく所望の構造体が得られず汎用
性にも乏しいという課題を有していた 本発明はかかる点に鑑へ　断面形状が画一的な矩形だけ
ではなく、勾配を有したり、直線や曲線を組み合わせた
形状も可能とな収　形状自由度の高い３次元構造体が得
られる微細構造物の製造方法を提供することを目的とす
も 課題を解決するための手段 本発明は　異方性エツチングへ　エツチングが進行する
方向を変化させながら加工することを特徴とする微細構
造物の製造方法であム あるいは　フォトレジストを露光する方向を変化させな
がら露光を行うことを特徴とする微細構造物の製造方法
であム 作用 上記手段によれば　異方性エツチングへ　エツチングが
進行する方向を変化させながら加工することで、勾配を
有したり、直線や曲線を組み合わせた断面形状も可能で
あべ　きわめて自由度の高い３次元構造体が得られも あるいは　フォトレジストを露光する方向を変化させな
がら露光を行うことで、勾配を持った断面形状を有する
３次元構造体が得られる。
実施例 第１図は本発明の微細構造物の製造方法を具現化したイ
オンエツチング装置の構成図である。
第１図において、　１１は真空チャンバであり、１２の
開口部より矢印１３に示すようにポンプ（図示せず）に
よって気体が排出されも イオン源１４に１表　バイブ１５がら矢印１６に示すよ
うにＡｒガスが送り込まれる。このイオン源１４はカウ
フマン型のイオン源であり、詳細な説明は省略する力交
　フィラメントカソードと円筒型アノードとの間でＡｒ
ガスを放電させ、発生したＡｒ”イオンをグリッドを通
過させて、加速された平行ビームとして矢印１７に示す
ように引き出すものであも １８は被加工物であり、　１９はこの被加工物１８を固
定する支持台であム　支持台１９１よ　モータ２０によ
って矢印２１に示すように回転することができる。また
　モータ２０自体も軸２２によって軸支さ扛　モータ２
３によって矢印２４に示すように回転することができる
。
上記構成により、被加工物１８はイオンビーム２５との
相対角度を、　２自由度において自由に設定した上でエ
ツチングすることができも　またモータ２０、２３を作
動させなが叡　埋板　被加工物１８の姿勢を変化させな
がらイオンビーム２５を放射することも可能である。
以上のように構成されたイオンエツチング装置を用いた
場合へ　本発明の微細構造物の製造方法の実施例を説明
すも 第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１の実施例の工程図
であも （ａ）基板３１（よ　第１図の支持台の上に固定されて
いも　そして、基板３１上には　スパッタリングや蒸着
等によって被加工物１８が形成されており、更に被加工
物１８上にはレジスト３２が図示のように形成されてい
る。
第１図のモータ２０あるいは２３を制御して被加工物１
８とイオンビーム２５との相対角度、即ち被加工物１８
へのイオンビーム２５の入射角を図のように斜め方向に
設定すム　その結果　被加工物１８（友　点線で示すよ
うにエツチングされもただし　被加工物１８に対して、
基板３１及びレジスト３２はエッチレートが十分に低い
ものであム （ｂ）上記（ａ）の工程のエツチングが終了した後、イ
オンビーム２５と被加工物１８との相対角度をモータを
作動させて逆方向に変更し　再び点線で示すようにエツ
チングを行う。
（Ｃ）　レジスト３２を除去することにより、被加工物
１８（友　側面が図のような勾配を持った台形の断面形
状を有する構造体に加工されることになる。
第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施例を示す工
程図であム （ａ）支持台の上に固定された基板３１上にスパッタリ
ングや蒸着等によって形成された被加工物１８の上に　
レジスト３３を図のように形成すも 第１図のモータ２０または２３を制御して被加工物１８
とイオンビーム２５との相対角度を図のように垂直方向
に設定して、点線で示すようにエツチングを行う。ただ
しここでＬ　被加工物１８に対して、基板３１及びレジ
スト３３はエッチレートが十分に低いものであム （ｂ）上記（ａ）におけるエツチングが終了した後、イ
オンビーム２５と被加工物１８との相対角度をモータを
作動させて図のように斜め方向に変更し　時間を制御し
て再び点線で示すようにエツチングを行う。
（ｃ）上記（ｂ）のエツチングが終了した後、イオンビ
ーム２５と被加工物１８との相対角度をモータを作動さ
せて逆方向に変更し　時間を制御して再び点線で示すよ
うにエツチングを行う。
（ｄ）レジスト３３を除去することにより、被加工物１
８は図のように通常の加工では得られない異形の断面形
状の構造体に加工される。
以上のよう＆へ　これらの実施例によれば　イオンビー
ム２５と被加工物１８との相対角度を変更しながらエツ
チングすることにより、台形や異形の断面形状を有する
微細構造物を製造することができる。
もちろム　レジストや、　レジストとイオンビームとの
相対角度を自由に設定することにより、上記実施例に示
した以外の形状をつくり比すことができも 第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施例の工程図
であム （ａ）支持台の上に固定された基板３１上にスパッタリ
ングや蒸着等によって形成された被加工物１８の上にレ
ジスト３４を図のように形成する。
この状態で被加工物１８とイオンビーム２５との相対角
度を図のように斜め方向に設定して、点線で示すように
エツチングを行う。ただしここでＬ被加工物１８に対し
て、基板３１及びレジスト３４はエッチレートが十分に
低いものであ４（ｂ）エツチングが終了した後、　レジ
スト３４を除去してレジスト３５を図のように形成し　
イオンビーム２５と被加工物１８との相対角度をモータ
を作動させて逆方向に変更し　再び点線で示すようにエ
ツチングを行う。
（ｃ）レジスト３５を除去することにより、被加工物１
８は図のように第１の実施例とは逆の勾配を持った台形
の断面形状の構造体に加工されることになム 第５図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第４の実施例の工程図
である。
（ａ）支持台の上に固定された基板３１上にスバッタリ
ングや蒸着等によって形成された被加工物１８の上にレ
ジスト３６を図のように形成すもこの状態で被加工物１
８とイオンビーム２５との相対角度を図のように斜め方
向に設定して、点線で示すようにエツチングを行う。た
だしここで叡被加工物１８に対して、基板３１及びレジ
スト３６はエッチレートが十分に低いものであも（ｂ）
エツチングが終了した後、　レジスト３６を除去してレ
ジスト３７を図のように形成し　イオンビーム２５と被
加工物１８との相対角度をモータを作動させて図のよう
に逆方向に変更し　再び点線で示すようにエツチングを
行う。
（Ｃ）エツチングが終了した衡　再びレジスト３７を除
去してレジスト３８を図のように形成しイオンビーム２
５と被加工物１８との相対角度をモータを作動させて垂
直方向に変更Ｌ　時間を制御して再び点線で示すように
エツチングを行う。
（ｄ）　レジスト３８を除去することにより、被加工物
１８は図のように通常の加工では得られない異形の断面
形状の構造体に加工されることにな以上のように第４、
５の実施例によれば　複数の種類のレジストを使用して
、イオンビーム２５と被加工物１８との相対角度を変更
しながらエツチングすることにより、台形や異形の断面
形状を有する微細構造物を製造することができももちろ
ん　レジストや、　レジストとイオンビームとの相対角
度を自由に設定することにより、例に示した以外の形状
をつくり出すことができも第６図（ａ）〜（ｄ）は本発
明の第５の実施例の工程図であも 本実施例では　被加工物１８へのイオンビーム２５の入
射角度バ　エツチングの進行と共に徐々に変化されも （ａ）支持台の上に固定された基板３１上にスパッタリ
ングや蒸着等によって形成された被加工物１８の上にレ
ジスト３９を図のように形成する。
この状態で被加工物１８とイオンビーム２５との相対角
度を図のようにまず垂直方向に設定しエツチングの進行
と共に徐々に矢印４０の方向にイオンビーム２５の入射
角度が変化していくようく　モータを作動させて被加工
物１８を回転させながらエツチングを行う。ただしここ
で耘　被加工物１８に対して、基板３１及びレジスト３
６はエッチレートが十分に低いものであム （ｂ）エツチングが進行し　被加工物１８とイオンビー
ム２５との相対角度が図のように設定される時点で（友
　被加工物１８のエツチング状態は図に示すようになっ
ていも （ｃ）さらにエツチングが進行し　被加工物１８とイオ
ンビーム２５との相対角度が図のように設定される時点
で４よ　被加工物１８のエツチング状態もさらに進行し
て図に示すようになっていも（ｄ）エツチングが終了し
てレジスト３９を除去することにより、被加工物１８は
図のように通常の加工では得られない曲線形の断面形状
の構造体に加工されることになム 以上のように本実施例によれば　イオンビーム２５と被
加工物１８との相対角度を徐々に変化させながらエツチ
ングすることにより、曲線形の断面形状を有する微細構
造物を製造することができる。もちろん　回転速度を連
続的に変化させ４あるいは断続的に変化させるなど自由
に設定することにより、例に示した以外の形状をつくり
出すことができも な耘　第１〜第５の実施例における被加工物１８の材質
（よ　特定材質に限定されるものではなく、金入　セラ
ミック人　シリコン等をレジストとのエッチレートの関
係に従って自由に設定すればよｔ、Ｘｏ　　また　イオ
ン源に関しても他の方式を用いても構わなｔ〜 さら番へ　　第１〜第５の実施例を適当に組み合わせる
ことも可能であるし　その際　被加工物１８を随時堆積
させながら加工を行うこともできる。
即敷　イオンスパッタリングを用いるのであれば第１図
に示したイオンエツチング装置にスパッタリングの機能
を付加すればよく、これは容易に行えるものである。
そして、以上の説明ではイオンビームによるエツチング
について述べてきた力丈　もちろん　異方性エツチング
が可能な手法であればどの様な方法を用いても良いこと
は言うまでもなｕ％さて、本発明は　従来の微細構造物
の製造方法（例えばＬＩＧＡプロセス）に応用すること
も可能である。
第７図（ａ）〜（ｅ）は本発明の第６の実施例による微
細構造物の製造方法の工程図を示すものである。
５１が金属基板、　５２は厚く塗布されたＰＭＭＡレジ
スト罠　５３はマスク基板で、　５４がマスクパターン
であム　また　５５はシンクロトロン放射光であ４５６
は電鋳されたニッケルである。
（ａ）シンクロトロン（図示せず）から放射されベ　ビ
ームの広がりが少なく、且つ強いＸ線であるシンクロト
ロン放射光５５によって、　ＰＭＭＡレジスト膜５２膜
数２にマスクパターン５４を点線で示すように感光させ
も （ｂ）シンクロトロン放ＩＮ光５５とＰＭＭＡレジスト
膜５２膜数２対角度を図に示すように斜め方向に変更し
て、再びマスクパターン５４を点線で示すように感光さ
せる。
（ｃ）現像によって、感光した部分のＰＭＭＡレジスト
膜５２膜数２去も （ｄ）ＰＭＭＡレジスト膜５２膜数２に　ニッケル５６
を電鋳によって形成すも （ｅ）ＰＭＭＡレジスト膜５２膜数２して、従来のＬＩ
ＧＡプロセスでは得られない勾配を持った断面形状を有
するニッケル５６が金属基板５１上に残る。
以上のように本実施例によれば　シンクロトロン放射光
５５とＰＭＭＡレジスト膜５２膜数２対角度を変更しな
がら露光を行うことにより、従来のプロセスでは得られ
ない勾配を持った断面形状を有する微細構造物を製造す
ることができる。
もちろん　この場合もレジストや相対角度を自由に設定
することにより、例に示した以外の形状をつくり出すこ
とができるし　第１〜第５の実施例と適当に組み合わせ
ることも可能である。そして、露光の方法Ｌ　上記説明
で述べた手法の限りでないことは言うまでもな（℃ 発明の詳細 な説明したように　本発明によれば　断面形状に勾配を
有したり、直線や曲線を組み合わせたりした形状が可能
な自由度の高い３次元構造体が得られ　その実用的効果
は太き（℃
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の微細構造物の製造方法を用いたイオン
エツチング装置の構成医　第２図〜第７図（よ　本発明
の微細構造物の製造方法の実施例を示す工程又　第８図
は従来の微細構造物の製造方法の工程図であム １８・・・被加工物　１９・・・支持台、　２ｏ、　２
３・・・モー久　２５・・・イオンビー八　３１・・・
基板、　３２〜３９・・・レジスト、　５１・・・金属
基板、　５２・・・ＰＭＭＡレジスト１５３−＝・マス
ク基板、　５４・・・マスクパターン、　５５・・・シ
ンクロトロン放射光５６・・・ニッケノ民 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　はが２名右良鹿　
１物 ？３ 第 図 訂 第 図 第 図 路 図 第 図 Ｓ 第 図 （α） （ｄ−） ↓ｊ 工率＝≧ツー は企 に＼＼＼゛ クツＶ ト＼＼ゝ 陳 ぺ′〕 」− ℃

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）イオン源から放射されるイオンビームを被加工物
    に照射してイオンエッチングにより行なう微細構造物の
    製造方法であって、異方性エッチングの、エッチングが
    進行する方向を変化させながらエッチング加工すること
    を特徴とする微細構造物の製造方法。
  2. （２）イオン源から直線的に照射されるイオンビームの
    、被加工物への入射角を変化させることによりエッチン
    グの進行方向を変化させることを特徴とする請求項１記
    載の微細構造物の製造方法。
  3. （３）イオンビームを照射しながら、被加工物へのイオ
    ンビームの入射角度を連続的、あるいは断続的に変化さ
    せてエッチングを行うことを特徴とする請求項２記載の
    微細構造物の製造方法。
  4. （４）被加工物のエッチングに複数種類のレジストを使
    用することを特徴とする請求項１記載の微細構造物の製
    造方法。
  5. （５）被加工物をエッチングした後、第２の被加工物を
    同一基板上に堆積させてエッチングを行うことを特徴と
    する請求項１記載の微細構造物の製造方法。
  6. （６）被加工物上のフォトレジストを露光して行なう微
    細構造物の製造方法であって、フォトレジストを露光す
    る方向を変化させながら露光を行うことを特徴とする微
    細構造物の製造方法。
  7. （７）露光の光源として短波長レーザを用いると共に、
    前記被加工物への前記短波長レーザ光の入射角を変化さ
    せながらフォトレジストの露光を行うことを特徴とする
    請求項６記載の微細構造物の製造方法。
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