JPH10274700A - 超微細加工方法 - Google Patents
超微細加工方法Info
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- JPH10274700A JPH10274700A JP9457997A JP9457997A JPH10274700A JP H10274700 A JPH10274700 A JP H10274700A JP 9457997 A JP9457997 A JP 9457997A JP 9457997 A JP9457997 A JP 9457997A JP H10274700 A JPH10274700 A JP H10274700A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラスや水晶、ダイヤモンド等の絶縁物基板
に代表寸法がnmオーダーの超微細な加工を施すことを可
能にする。 【解決手段】 被加工物２１に代表寸法が１乃至５００
nmの超微細なパターン膜を形成する工程と、高速原子線
源３２により、高速原子線源３２の原子線放出口４９の
直径φに対する原子線放出口の長さｌの比を５以上とし
てフッ素系のガスを用いてビームエネルギー５keV以下
の高速原子線２４を生成する工程と、パターン膜を塗布
した被加工物を真空容器３３内に置いて真空容器の圧力
を１×１０-4Torr乃至５×１０-3Torrとして高速原子線
５０を照射し、被加工物に代表寸法が１乃至５００nmの
超微細なパターンを転写する工程とを有する。
に代表寸法がnmオーダーの超微細な加工を施すことを可
能にする。 【解決手段】 被加工物２１に代表寸法が１乃至５００
nmの超微細なパターン膜を形成する工程と、高速原子線
源３２により、高速原子線源３２の原子線放出口４９の
直径φに対する原子線放出口の長さｌの比を５以上とし
てフッ素系のガスを用いてビームエネルギー５keV以下
の高速原子線２４を生成する工程と、パターン膜を塗布
した被加工物を真空容器３３内に置いて真空容器の圧力
を１×１０-4Torr乃至５×１０-3Torrとして高速原子線
５０を照射し、被加工物に代表寸法が１乃至５００nmの
超微細なパターンを転写する工程とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気的に中性のエ
ネルギー粒子である高速原子線を用いてガラスまたは水
晶基板もしくはダイヤモンド上に超微細な加工を施す超
微細加工方法に関する。
ネルギー粒子である高速原子線を用いてガラスまたは水
晶基板もしくはダイヤモンド上に超微細な加工を施す超
微細加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、５００nm以下の微細なパターン
の作製には電子線リソグラフィーの技術が用いられる。
これは被加工物基板上に厚さ１００nm程度の電子線レジ
ストを塗布し、数十nmの直径に絞った電子線を照射する
ことによってレジストにパターンを施した後に、そのパ
ターンをドライエッチング等の方法によって被加工物基
板に転写するものである。
の作製には電子線リソグラフィーの技術が用いられる。
これは被加工物基板上に厚さ１００nm程度の電子線レジ
ストを塗布し、数十nmの直径に絞った電子線を照射する
ことによってレジストにパターンを施した後に、そのパ
ターンをドライエッチング等の方法によって被加工物基
板に転写するものである。
【０００３】図４は従来技術である電子線リソグラフィ
ー工程の一例を表したものであり、同図(a)から(e)が第
一から第五の各工程を示す。まず第一工程において被加
工物基板１に電子線レジスト２をコーティングする。次
に第二工程において、電子線レジスト２に電子線３を照
射し、所望のパターンを電子線レジスト２に描画する。
次に第三工程において現像を行い、描画されたパターン
を電子線レジストに転写する。続く第四工程ではＲＩＥ
に代表されるドライエッチング法によって、被加工物基
板１上の電子線レジストに覆われていない部分にイオン
ビームやラジカル、励起種などを供給して被加工物基板
１の加工を行い、所望のパターンを被加工物基板に転写
する。最後の第五工程で電子線レジストを除去して電子
線リソグラフィー工程が完了する。
ー工程の一例を表したものであり、同図(a)から(e)が第
一から第五の各工程を示す。まず第一工程において被加
工物基板１に電子線レジスト２をコーティングする。次
に第二工程において、電子線レジスト２に電子線３を照
射し、所望のパターンを電子線レジスト２に描画する。
次に第三工程において現像を行い、描画されたパターン
を電子線レジストに転写する。続く第四工程ではＲＩＥ
に代表されるドライエッチング法によって、被加工物基
板１上の電子線レジストに覆われていない部分にイオン
ビームやラジカル、励起種などを供給して被加工物基板
１の加工を行い、所望のパターンを被加工物基板に転写
する。最後の第五工程で電子線レジストを除去して電子
線リソグラフィー工程が完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな金属などの導電体や半導体に対して用いられていた
技術を、ガラスやダイヤモンドといった絶縁物基板に用
いる場合には、被加工物に電荷が蓄積するチャージアッ
プの問題があり、安定した作業が行えない。
うな金属などの導電体や半導体に対して用いられていた
技術を、ガラスやダイヤモンドといった絶縁物基板に用
いる場合には、被加工物に電荷が蓄積するチャージアッ
プの問題があり、安定した作業が行えない。
【０００５】上記従来の電子線リソグラフィー技術を用
いた微細加工方法はレジストパターニング後の被加工物
基板の加工にイオンを利用していたために、被加工物基
板が絶縁物の場合には加工途中に被加工物基板がチャー
ジアップしてしまい、イオンの到達を妨げる、あるいは
進行方向を変化させることによって基板面に垂直な形状
の加工が不可能となっていた。したがってパターン寸法
が１〜５００nmといった超微細なパターンの場合には、
正確な形状を被加工物基板に転写することは非常に困難
であった。
いた微細加工方法はレジストパターニング後の被加工物
基板の加工にイオンを利用していたために、被加工物基
板が絶縁物の場合には加工途中に被加工物基板がチャー
ジアップしてしまい、イオンの到達を妨げる、あるいは
進行方向を変化させることによって基板面に垂直な形状
の加工が不可能となっていた。したがってパターン寸法
が１〜５００nmといった超微細なパターンの場合には、
正確な形状を被加工物基板に転写することは非常に困難
であった。
【０００６】チャージアップを回避し、垂直な加工を行
うためにガラス基板上に厚さ数十nmの金属膜を成膜し
て、直進性の良いＥＣＲエッチングを行った例もある
が、代表的なパターン寸法はせいぜい１００nmで精度や
形状も悪く、しかも加工途中のチャージアップの影響で
深さ１００nm以上の深い加工は困難であった。
うためにガラス基板上に厚さ数十nmの金属膜を成膜し
て、直進性の良いＥＣＲエッチングを行った例もある
が、代表的なパターン寸法はせいぜい１００nmで精度や
形状も悪く、しかも加工途中のチャージアップの影響で
深さ１００nm以上の深い加工は困難であった。
【０００７】そこで、このような課題を解決するため
に、高速原子線を用いて加工を行なう方法も提案されて
いる。しかしながら、加工幅に対して垂直性の高い深い
溝等のいわゆる高アスペクト比の加工を行なうための具
体的な方法は示されていない。
に、高速原子線を用いて加工を行なう方法も提案されて
いる。しかしながら、加工幅に対して垂直性の高い深い
溝等のいわゆる高アスペクト比の加工を行なうための具
体的な方法は示されていない。
【０００８】特に、レジストと絶縁物基板のエッチング
の選択比（エッチング速度の比）が充分とれず、レジス
トがマスクとして充分な働きをせず、深い加工もしくは
アスペクト比の高い加工を施すのが非常に困難であっ
た。例えば、平行平板型の高速原子線を用いてＳＦ6ガ
スでガラスをエッチングする場合、代表的な耐ドライエ
ッチング性のある電子線レジストとの選択比はせいぜい
１.５であり、レジストの厚さの１.５倍以上の深い加工
は不可能であった。しかしながら、レジストパターン寸
法を細くするにはレジストの厚さを薄くする必要があ
り、したがって従来技術ではパターン寸法が小さいほど
浅い加工しか出来なかった。
の選択比（エッチング速度の比）が充分とれず、レジス
トがマスクとして充分な働きをせず、深い加工もしくは
アスペクト比の高い加工を施すのが非常に困難であっ
た。例えば、平行平板型の高速原子線を用いてＳＦ6ガ
スでガラスをエッチングする場合、代表的な耐ドライエ
ッチング性のある電子線レジストとの選択比はせいぜい
１.５であり、レジストの厚さの１.５倍以上の深い加工
は不可能であった。しかしながら、レジストパターン寸
法を細くするにはレジストの厚さを薄くする必要があ
り、したがって従来技術ではパターン寸法が小さいほど
浅い加工しか出来なかった。
【０００９】従って、高速原子線を用いた超微細加工で
も、ガラス等の絶縁物に高アスペクト比の加工を施すた
めに、現実的な高速原子線の照射条件、レジスト等との
選択比の高いエッチングガスの選定が課題となってい
た。
も、ガラス等の絶縁物に高アスペクト比の加工を施すた
めに、現実的な高速原子線の照射条件、レジスト等との
選択比の高いエッチングガスの選定が課題となってい
た。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の事情に鑑
みなされたもので、請求項１に記載の発明は、ガス導入
口と、放電電極と、放電容器とを有する高速原子線源に
より生成する高速原子線を用いて真空容器内において高
速原子線を絶縁物である被加工物に照射して加工を行な
う超微細加工方法において、前記被加工物に代表寸法が
１乃至５００nmの超微細なパターン膜を形成する工程
と、前記高速原子線源により、高速原子線源の原子線放
出口の直径φに対する原子線放出口の長さｌの比を５以
上としてフッ素系のガスを用いてビームエネルギー５ke
V以下の高速原子線を生成する工程と、前記パターン膜
を塗布した被加工物を真空容器内に置いて真空容器の圧
力を１×１０-4Torr乃至５×１０-3Torrとして前記高速
原子線を照射し、該被加工物に代表寸法が１乃至５００
nmの超微細なパターンを転写する工程とを有することを
特徴とする超微細加工方法である。
みなされたもので、請求項１に記載の発明は、ガス導入
口と、放電電極と、放電容器とを有する高速原子線源に
より生成する高速原子線を用いて真空容器内において高
速原子線を絶縁物である被加工物に照射して加工を行な
う超微細加工方法において、前記被加工物に代表寸法が
１乃至５００nmの超微細なパターン膜を形成する工程
と、前記高速原子線源により、高速原子線源の原子線放
出口の直径φに対する原子線放出口の長さｌの比を５以
上としてフッ素系のガスを用いてビームエネルギー５ke
V以下の高速原子線を生成する工程と、前記パターン膜
を塗布した被加工物を真空容器内に置いて真空容器の圧
力を１×１０-4Torr乃至５×１０-3Torrとして前記高速
原子線を照射し、該被加工物に代表寸法が１乃至５００
nmの超微細なパターンを転写する工程とを有することを
特徴とする超微細加工方法である。
【００１１】これによれば、電気的に中性のエネルギー
粒子線である高速原子線を用い、これを超微細なパター
ンを施した電子線レジストをマスクとしてガラスもしく
は水晶基板もしくはダイヤモンドに照射することによっ
て、代表的なパターン寸法が１〜５００nmの超微細で高
精度な加工を数百nm以上の深さで、チャージアップの影
響を受けることなくガラスもしくは水晶基板もしくはダ
イヤモンドに施すことが可能となる。
粒子線である高速原子線を用い、これを超微細なパター
ンを施した電子線レジストをマスクとしてガラスもしく
は水晶基板もしくはダイヤモンドに照射することによっ
て、代表的なパターン寸法が１〜５００nmの超微細で高
精度な加工を数百nm以上の深さで、チャージアップの影
響を受けることなくガラスもしくは水晶基板もしくはダ
イヤモンドに施すことが可能となる。
【００１２】高速原子線のエネルギーを５keV以下にす
るのはガラス基板とレジストのエッチングレートの比を
大きくして、深い加工を可能にするためである。また高
速原子線のエネルギーが高いと、レジスト材がダメージ
を受けマスクとして作用しなかったり、基板から剥離し
たりという問題も生じる。さらに、高速原子線のエネル
ギーが５keV以上になると被加工基板もダメージを受
け、エッチング面に荒れが生じるので、これを防ぐため
にも高速原子線のエネルギーは５keV以下でなくてはな
らない。特に、高速原子線のエネルギーが２keV乃至３.
５keVの範囲ではレジストのダメージがほとんど問題に
ならず、基板との剥離の問題もない上、被加工基板のエ
ッチング面が荒れることもないので良好な超微細加工を
行うことができる。
るのはガラス基板とレジストのエッチングレートの比を
大きくして、深い加工を可能にするためである。また高
速原子線のエネルギーが高いと、レジスト材がダメージ
を受けマスクとして作用しなかったり、基板から剥離し
たりという問題も生じる。さらに、高速原子線のエネル
ギーが５keV以上になると被加工基板もダメージを受
け、エッチング面に荒れが生じるので、これを防ぐため
にも高速原子線のエネルギーは５keV以下でなくてはな
らない。特に、高速原子線のエネルギーが２keV乃至３.
５keVの範囲ではレジストのダメージがほとんど問題に
ならず、基板との剥離の問題もない上、被加工基板のエ
ッチング面が荒れることもないので良好な超微細加工を
行うことができる。
【００１３】高速原子線源の原子線放出口の直径φに対
する原子線放出口の長さｌの比を５以上にするのは、高
速原子線の直進性をよくするためである。例えば、平行
平板型の高速原子線源を用いてＳＦ６ガスでガラスをエ
ッチングする場合、高速原子線源の原子線放出口の直径
φが１mmで原子線放出口の長さｌが３mm (ｌ/φ=３)の
場合の加工角度は、基板面に対して最高でも８０゜であ
り、垂直な加工は不可能である。これに対してφが１mm
でｌが１０mm (ｌ/φ=１０) の場合には、放電電圧やガ
ス圧などの条件を適当に選ぶことによって、加工角度を
基板面に対して９０゜±１゜にすることが可能である。
加工角度はｌ/φを大きくするにしたがって垂直に近く
なる傾向があり、ｌ/φ=８からｌ/φ=１２の間では比較
的他の条件の制約を広くして加工することが可能とな
る。
する原子線放出口の長さｌの比を５以上にするのは、高
速原子線の直進性をよくするためである。例えば、平行
平板型の高速原子線源を用いてＳＦ６ガスでガラスをエ
ッチングする場合、高速原子線源の原子線放出口の直径
φが１mmで原子線放出口の長さｌが３mm (ｌ/φ=３)の
場合の加工角度は、基板面に対して最高でも８０゜であ
り、垂直な加工は不可能である。これに対してφが１mm
でｌが１０mm (ｌ/φ=１０) の場合には、放電電圧やガ
ス圧などの条件を適当に選ぶことによって、加工角度を
基板面に対して９０゜±１゜にすることが可能である。
加工角度はｌ/φを大きくするにしたがって垂直に近く
なる傾向があり、ｌ/φ=８からｌ/φ=１２の間では比較
的他の条件の制約を広くして加工することが可能とな
る。
【００１４】真空容器の圧力を１×１０-4Torrから５×
１０-3Torrの間に限定するのは、５×１０-3 Torrより
高い圧力では真空容器中で衝突による散乱が激しく起こ
り、直進性を失う高速原子線の割合が多くなるからであ
る。また、１×１０-4Torrの真空度があれば、十分に垂
直性の良い加工が可能である。
１０-3Torrの間に限定するのは、５×１０-3 Torrより
高い圧力では真空容器中で衝突による散乱が激しく起こ
り、直進性を失う高速原子線の割合が多くなるからであ
る。また、１×１０-4Torrの真空度があれば、十分に垂
直性の良い加工が可能である。
【００１５】エッチングにフッ素系のガスを用いるの
は、被加工物基板をガラスもしくは水晶もしくはダイヤ
モンドに限定した場合、フッ素系のガスがエッチング速
度も速く、ダメージの少ない加工が可能であるからであ
る。ただし、単にフッ素系のガスを用いただけではレジ
ストと被加工基板の十分な選択比がとれず、アスペクト
比の高い加工が出来ないことがある。その場合はＦ元素
とＨ元素を含むガスを使用することによって特に選択比
の高い加工が可能となる。例えばＣＨＦ3もしくはＳＦ6
とＨ2の混合ガスもしくはＣＦ4とＨ2の混合ガスを使用
した場合の電子線レジストと合成石英ガラス基板の選択
比はほぼ無限大で、アスペクト比が１０上、深さ５００
nm以上の加工も容易に行うことができる。
は、被加工物基板をガラスもしくは水晶もしくはダイヤ
モンドに限定した場合、フッ素系のガスがエッチング速
度も速く、ダメージの少ない加工が可能であるからであ
る。ただし、単にフッ素系のガスを用いただけではレジ
ストと被加工基板の十分な選択比がとれず、アスペクト
比の高い加工が出来ないことがある。その場合はＦ元素
とＨ元素を含むガスを使用することによって特に選択比
の高い加工が可能となる。例えばＣＨＦ3もしくはＳＦ6
とＨ2の混合ガスもしくはＣＦ4とＨ2の混合ガスを使用
した場合の電子線レジストと合成石英ガラス基板の選択
比はほぼ無限大で、アスペクト比が１０上、深さ５００
nm以上の加工も容易に行うことができる。
【００１６】請求項２において、高速原子線源を平行平
板型に設定しているのは、特に平行平板型の高速原子線
源は非常に直線性がよく、原子線放出口の直径φに対す
る原子線放出口の長さｌの比を５以上にして放電電圧、
ガス圧その他の条件を適当に選ぶことによって加工面に
対して９０゜±１゜の加工が可能であるからである。
板型に設定しているのは、特に平行平板型の高速原子線
源は非常に直線性がよく、原子線放出口の直径φに対す
る原子線放出口の長さｌの比を５以上にして放電電圧、
ガス圧その他の条件を適当に選ぶことによって加工面に
対して９０゜±１゜の加工が可能であるからである。
【００１７】請求項３において、高速原子線源と被加工
基板の距離を２００mm以下に設定しているのは、これよ
り遠ざけすぎるとエッチング速度が極端に遅くなるうえ
エッチング面も荒れやすくなるからである。
基板の距離を２００mm以下に設定しているのは、これよ
り遠ざけすぎるとエッチング速度が極端に遅くなるうえ
エッチング面も荒れやすくなるからである。
【００１８】一般に高速原子線加工は、ラジカル等の反
応性分子が被加工物表面に吸着する過程と、吸着した反
応性分子と被加工基板の反応をビーム照射で促進する過
程によって起こるが、高速原子線源と被加工基板の距離
を２００mm以上にすると、被加工物基板に到達できる反
応性分子の量が極端に少なくなるため物理的なスパッタ
のみによるエッチングが支配的なメカニズムになるため
である。
応性分子が被加工物表面に吸着する過程と、吸着した反
応性分子と被加工基板の反応をビーム照射で促進する過
程によって起こるが、高速原子線源と被加工基板の距離
を２００mm以上にすると、被加工物基板に到達できる反
応性分子の量が極端に少なくなるため物理的なスパッタ
のみによるエッチングが支配的なメカニズムになるため
である。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図１の本発
明の超微細加工方法の一実施例を示す工程図を参照して
説明する。
明の超微細加工方法の一実施例を示す工程図を参照して
説明する。
【００２０】(a) 両面を研磨した大きさ１０×１０×
０.５mmの合成石英ガラス基板２１上に電子線レジスト
２２（ＺＥＰ-５２０:日本ゼオン製)を６０nmの厚さに
なるようにスピンコートする。更に、合成石英ガラス基
板がチャージアップして正確な電子線照射を妨げること
がないように電子線レジスト２２上にチャージアップ防
止剤２３（エスペイサー：昭和電工製）を約５nmの厚さ
スピンコートする。 (b) 電子線レジスト２２を塗布した合成石英ガラス基
板２１にビーム径を数nmに絞った電子線２４を照射す
る。これにより、レジスト変質層２２ａができる。
０.５mmの合成石英ガラス基板２１上に電子線レジスト
２２（ＺＥＰ-５２０:日本ゼオン製)を６０nmの厚さに
なるようにスピンコートする。更に、合成石英ガラス基
板がチャージアップして正確な電子線照射を妨げること
がないように電子線レジスト２２上にチャージアップ防
止剤２３（エスペイサー：昭和電工製）を約５nmの厚さ
スピンコートする。 (b) 電子線レジスト２２を塗布した合成石英ガラス基
板２１にビーム径を数nmに絞った電子線２４を照射す
る。これにより、レジスト変質層２２ａができる。
【００２１】(c) 現像を行うことにより、変質層２２
ａが除去され、幅４０nmのライン＆スペースパターンが
レジスト２２にパターニングされる。最適な条件で露光
すると最小線幅が１nm程度のパターニングが可能であ
る。 (d) チャージアップ防止剤２３を剥離した後、合成石
英ガラス基板２１に高速原子線を照射し、合成石英ガラ
ス基板２１にレジストパターンを転写する。
ａが除去され、幅４０nmのライン＆スペースパターンが
レジスト２２にパターニングされる。最適な条件で露光
すると最小線幅が１nm程度のパターニングが可能であ
る。 (d) チャージアップ防止剤２３を剥離した後、合成石
英ガラス基板２１に高速原子線を照射し、合成石英ガラ
ス基板２１にレジストパターンを転写する。
【００２２】高速原子線照射装置は、図２に示すよう
に、回転ステージ３１と高速原子線３２が設置された真
空チャンバー３３と、これを排気する２段のポンプ、す
なわち、ロータリーポンプ３４とターボ分子ポンプ３５
を備えており、ベークなしで１０-７Torr台の真空に引
くことができる。
に、回転ステージ３１と高速原子線３２が設置された真
空チャンバー３３と、これを排気する２段のポンプ、す
なわち、ロータリーポンプ３４とターボ分子ポンプ３５
を備えており、ベークなしで１０-７Torr台の真空に引
くことができる。
【００２３】このような装置において、合成石英ガラス
基板２１を真空チャンバー３３内の回転ステージ３１上
に設置し、毎分５回転程度の回転数で回転させる。ステ
ージ３１の上部１３０mmの位置には高速原子線源３２が
設置されており、有効径φ８０mmの高速原子線を合成石
英ガラス基板２１に照射することができる。
基板２１を真空チャンバー３３内の回転ステージ３１上
に設置し、毎分５回転程度の回転数で回転させる。ステ
ージ３１の上部１３０mmの位置には高速原子線源３２が
設置されており、有効径φ８０mmの高速原子線を合成石
英ガラス基板２１に照射することができる。
【００２４】高速原子線源３２は、図３に示すように平
行平板型であり、絶縁物（セラミックス）からなる外筒
４４の内部が、上部陰極４１、陽極４２、下部陰極４３
の３枚の電極及びガスＧの導入路４５を有する天板４６
により区画されている。上部陰極４１、陽極４２、下部
陰極４３は、それぞれ所定の厚さを有する円板状に形成
され、それぞれガス導入口４７、陽極孔４８、原子放出
孔４９が形成されている。
行平板型であり、絶縁物（セラミックス）からなる外筒
４４の内部が、上部陰極４１、陽極４２、下部陰極４３
の３枚の電極及びガスＧの導入路４５を有する天板４６
により区画されている。上部陰極４１、陽極４２、下部
陰極４３は、それぞれ所定の厚さを有する円板状に形成
され、それぞれガス導入口４７、陽極孔４８、原子放出
孔４９が形成されている。
【００２５】この高速原子線源においては、上流側の３
枚の平板電極４１、４２間と４２、４３間に直流電圧を
印加する。これにより各電極間で生成したプラズマ中の
正イオンが電極４３によって加速され、原子放出孔４９
を通過する際に残留ガス分子との電荷交換を行って中性
化される。中性化の際にはイオンビームはそのエネルギ
ーを失わないので高速原子線５０となって真空中に放出
される。
枚の平板電極４１、４２間と４２、４３間に直流電圧を
印加する。これにより各電極間で生成したプラズマ中の
正イオンが電極４３によって加速され、原子放出孔４９
を通過する際に残留ガス分子との電荷交換を行って中性
化される。中性化の際にはイオンビームはそのエネルギ
ーを失わないので高速原子線５０となって真空中に放出
される。
【００２６】このようなイオンの加速と中性化機構を有
する平行平板電極型高速原子線源は、他の高速原子線源
と比べて直進性に優れたビームを放出できるという利点
がある。下部陰極４３の厚さが厚いほど進行方向の揃っ
たビームを得ることが可能であるが、その代わりに引き
出せるビーム全体の量は減る。また、本実験ではプラズ
マ密度を高め、ビーム電流をかせぐために外部から磁場
を印加している。
する平行平板電極型高速原子線源は、他の高速原子線源
と比べて直進性に優れたビームを放出できるという利点
がある。下部陰極４３の厚さが厚いほど進行方向の揃っ
たビームを得ることが可能であるが、その代わりに引き
出せるビーム全体の量は減る。また、本実験ではプラズ
マ密度を高め、ビーム電流をかせぐために外部から磁場
を印加している。
【００２７】具体的なエッチング条件を以下に示す。 高速原子線源 平行平板型、有効径φ８０mm 下部陰極厚さ １０mm 使用ガス ＣＨＦ3 ガス流量 １２.５SCCM 真空容器圧力 １.５×１０-3Torr 放電電圧 ３.０kV 放電電流 ３０mA 外部磁場 ５４０G 高速原子線源−被加工物基板間距離 １３０mm エッチング時間 ３０分間
【００２８】この条件における合成石英ガラス基板のエ
ッチング速度は１２nm/minであり、３０分の高速原子線
照射で３６０nmの深さのエッチングができる。また、こ
の条件における選択比（電子線レジストのエッチング速
度に対する合成石英ガラス基板のエッチング速度の比）
はほぼ無限大で、レジストはほとんどエッチングされな
い。したがって１μm以上の深い加工も可能である。
ッチング速度は１２nm/minであり、３０分の高速原子線
照射で３６０nmの深さのエッチングができる。また、こ
の条件における選択比（電子線レジストのエッチング速
度に対する合成石英ガラス基板のエッチング速度の比）
はほぼ無限大で、レジストはほとんどエッチングされな
い。したがって１μm以上の深い加工も可能である。
【００２９】(e) アッシング処理（酸素プラズマに基
板を曝して電子線レジストを反応させ、揮発させる方
法）を１５分間行って電子線レジストを剥離すると、合
成石英ガラス基板２１上への線幅４０nm、高さ３６０nm
のライン＆スペースパターン２５の加工が完了する。こ
の条件での加工側壁角度は８９゜であった。
板を曝して電子線レジストを反応させ、揮発させる方
法）を１５分間行って電子線レジストを剥離すると、合
成石英ガラス基板２１上への線幅４０nm、高さ３６０nm
のライン＆スペースパターン２５の加工が完了する。こ
の条件での加工側壁角度は８９゜であった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子線リソグラフィーと高速原子線照射を組み合わせてこ
れまで不可能であったガラスや水晶、ダイヤモンドなど
の絶縁物基板上にnmオーダーの超微細な加工を施すこと
が可能となる。また、加工寸法がμmあるいはそれ以上
のオーダーでも非常に高精度な加工が可能となる。した
がって、高性能、高効率なフレネルレンズなどの光学素
子が作製できるばかりでなく、これまで不可能であった
紫外線、真空紫外線、Ｘ線領域の光学素子の作製も可能
になるなど優れた効果を奏する。
子線リソグラフィーと高速原子線照射を組み合わせてこ
れまで不可能であったガラスや水晶、ダイヤモンドなど
の絶縁物基板上にnmオーダーの超微細な加工を施すこと
が可能となる。また、加工寸法がμmあるいはそれ以上
のオーダーでも非常に高精度な加工が可能となる。した
がって、高性能、高効率なフレネルレンズなどの光学素
子が作製できるばかりでなく、これまで不可能であった
紫外線、真空紫外線、Ｘ線領域の光学素子の作製も可能
になるなど優れた効果を奏する。
【図１】本発明の超微細加工方法の一実施例を示す工程
図である。
図である。
【図２】本発明で使用する加工装置の一構成例を示す図
である。
である。
【図３】本発明で使用する高速原子線源の一例を示す説
明図である。
明図である。
【図４】従来の電子線リソグラフィー技術を適用した基
板加工法の一例を示す工程図である。
板加工法の一例を示す工程図である。
２１ 合成石英ガラス基板（被加工物） ２２ 電子線レジスト ２３ チャージアップ防止剤 ２４ 電子線 ２５ 微細パターン ３１ 回転ステージ ３２ 高速原子線源 ３３ 真空容器 ３４ ロータリーポンプ３５ ターボ分子ポンプ ４１，４２，４３ 放電電極 ４４ 放電容器 ４５ ガス導入路 ４６ 天板 ４７ ガス導入口 ４８ 陽極孔 ４９ 原子線放出孔 ５０ 高速原子線 Ｇ ガス
Claims (4)
- 【請求項１】 ガス導入口と、放電電極と、放電容器と
を有する高速原子線源により生成する高速原子線を用い
て真空容器内において高速原子線を絶縁物である被加工
物に照射して加工を行なう超微細加工方法において、 前記被加工物に代表寸法が１乃至５００nmの超微細なパ
ターン膜を形成する工程と、 前記高速原子線源により、高速原子線源の原子線放出口
の直径φに対する原子線放出口の長さｌの比を５以上と
してフッ素系のガスを用いてビームエネルギー５keV以
下の高速原子線を生成する工程と、 前記パターン膜を塗布した被加工物を真空容器内に置い
て真空容器の圧力を１×１０-4Torr乃至５×１０-3Torr
として前記高速原子線を照射し、該被加工物に代表寸法
が１乃至５００nmの超微細なパターンを転写する工程と
を有することを特徴とする超微細加工方法。 - 【請求項２】 前記高速原子線源が平行平板型の高速原
子線源であることを特徴とする請求項１に記載の超微細
加工方法。 - 【請求項３】 前記高速原子線源と被加工物の距離が２
００mm以下であることを特徴とする請求項１に記載の超
微細加工方法。 - 【請求項４】 前記被加工物は、ガラス基板、水晶基板
もしくはダイヤモンドのいずれかであることを特徴とす
る請求項１に記載の超微細加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9457997A JPH10274700A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 超微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9457997A JPH10274700A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 超微細加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10274700A true JPH10274700A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=14114200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9457997A Pending JPH10274700A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 超微細加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10274700A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002236200A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｘ線光学素子およびその製造方法 |
| JP2002373887A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Ulvac Japan Ltd | 高誘電体のエッチング装置 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP9457997A patent/JPH10274700A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002236200A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｘ線光学素子およびその製造方法 |
| JP2002373887A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Ulvac Japan Ltd | 高誘電体のエッチング装置 |
| JP4666817B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2011-04-06 | 株式会社アルバック | 高誘電体のエッチング装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040319 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040323 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041005 |