Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP3069504B2 - Energy beam processing method - Google Patents

Energy beam processing method

Info

Publication number
JP3069504B2
JP3069504B2 JP7043212A JP4321295A JP3069504B2 JP 3069504 B2 JP3069504 B2 JP 3069504B2 JP 7043212 A JP7043212 A JP 7043212A JP 4321295 A JP4321295 A JP 4321295A JP 3069504 B2 JP3069504 B2 JP 3069504B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine particles
workpiece
energy beam
processing
processing method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP7043212A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08238426A (en
Inventor
雅規 畠山
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.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP7043212A priority Critical patent/JP3069504B2/en
Priority to EP96102976A priority patent/EP0731490A3/en
Priority to US08/610,235 priority patent/US6007969A/en
Publication of JPH08238426A publication Critical patent/JPH08238426A/en
Priority to US08/870,830 priority patent/US5894058A/en
Priority to US09/195,255 priority patent/US6048671A/en
Priority to US09/274,341 priority patent/US6010831A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3069504B2 publication Critical patent/JP3069504B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物表面に微粒子
を分散配置してエネルギービームを照射し、微粒子の寸
法オーダー、もしくは微粒子の寸法より微小寸法オーダ
ーで微細加工を施すようにしたエネルギービーム加工法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy source in which fine particles are dispersed and arranged on the surface of a workpiece and irradiated with an energy beam to perform fine processing in the order of the size of the particles or in the order of a minute size smaller than the size of the particles. It relates to a beam processing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体プロセスにおける基板加工には、
基板の加工パターンに合わせた形状のフォトレジストマ
スクを用いるフォトリソグラフィ技術が重要な役割を果
たしてきた。フォトリソグラフィ技術による基板加工で
は、基板上の加工しない部分をフォトレジストマスクで
覆い、フォトレジストマスクで覆われていない部分にエ
ッチング加工を施し、加工時間に応じた深さに加工す
る。
2. Description of the Related Art Substrate processing in a semiconductor process includes:
A photolithography technique using a photoresist mask having a shape corresponding to a processing pattern of a substrate has played an important role. In substrate processing by the photolithography technique, a portion of the substrate that is not processed is covered with a photoresist mask, and a portion that is not covered with the photoresist mask is subjected to an etching process, and is processed to a depth corresponding to a processing time.

【0003】図8は、フォトレジストマスクを用いる従
来の微細加工法の工程例を示すものであり、同図(A)
〜(E)が第1〜第5の各工程を示す。まず第1工程に
おいて、加工基板1にレジスト材2をコーティングす
る。次に、第2工程において、フォトマスク3を介在さ
せて加工基板1表面のレジスト材2に紫外線4を照射
し、フォトマスク3に形成されたパターン穴3aをレジ
スト材2に転写する。次に、第3工程において、現像に
よりパターン穴3aを介して紫外線4が照射された部分
のレジスト材2を除去し、必要なフォトレジスト膜のみ
を残す。続く第4工程では、プラズマ中のイオンやラジ
カル種を利用し、加工基板1上のレジスト材2が無い部
分に異方性エッチングを施し、最後の第5工程におい
て、レジスト材2を除去する。以上、第1〜第5工程を
経て加工板1の表面にフォトマスク3のパターン穴3a
と同形の穴1cを形成する微細加工が行われる。なお、
一般の半導体デバイスでは、上記第1〜第5行程を繰り
返し行うことで、加工基板1上に深さの異なる穴を複数
形成するのが普通である。
FIG. 8 shows a process example of a conventional fine processing method using a photoresist mask, and FIG.
(E) show the first to fifth steps. First, in a first step, a resist material 2 is coated on a processing substrate 1. Next, in a second step, the resist material 2 on the surface of the processing substrate 1 is irradiated with ultraviolet rays 4 with the photomask 3 interposed therebetween, and the pattern holes 3a formed in the photomask 3 are transferred to the resist material 2. Next, in a third step, a portion of the resist material 2 that has been irradiated with the ultraviolet rays 4 through the pattern holes 3a by development is removed, leaving only a necessary photoresist film. In the following fourth step, anisotropic etching is performed on a portion of the processing substrate 1 where there is no resist material 2 by using ions or radical species in the plasma, and the resist material 2 is removed in the final fifth step. As described above, the pattern holes 3a of the photomask 3 are formed on the surface of the processing plate 1 through the first to fifth steps.
Fine processing for forming a hole 1c having the same shape as that described above is performed. In addition,
In a general semiconductor device, it is usual that a plurality of holes having different depths are formed on the processing substrate 1 by repeating the first to fifth steps.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のフォトリソ
グラフィ技術を用いた微細加工法は、製作過程の煩雑な
フォトレジストパターンを有するフォトマスク3が不可
欠であり、しかもこのフォトレジストパターンをlμm
以下の線幅或いは径に加工するには、特別な装置や工夫
を必要とする上、時間的にもコスト的にも相当の損失を
覚悟しなければならず、ナノメータスケールの微細加工
に簡単に適用できるものではなかった。また、レジスト
材2は、紫外光や電子線に感光することが必須条件であ
るため、おのずと使用可能な材料が制限されてしまい、
またレジスト材2がコンタミ成分となるときには、使用
できないといった制限があった。さらに、フォトレジス
ト膜作製に関しても、表面の平垣度や粗さが粗悪な試料
に対しては紫外光を均―に照射できないため、均一で精
度の良いレジスト膜付けは困難であった。
In the above-mentioned microfabrication method using the conventional photolithography technique, a photomask 3 having a photoresist pattern whose manufacturing process is complicated is indispensable.
In order to process to the following line width or diameter, special equipment and devices are required, and considerable loss in time and cost must be prepared. It was not applicable. In addition, since the resist material 2 is indispensable to be exposed to ultraviolet light or an electron beam, usable materials are naturally limited,
When the resist material 2 becomes a contaminant component, there is a restriction that the resist material 2 cannot be used. Further, with respect to the preparation of a photoresist film, it is difficult to uniformly irradiate a sample having a poor surface flatness or roughness with ultraviolet light, so that it is difficult to form a uniform and accurate resist film.

【0005】また、従来のプラズマプロセスを用いてl
μm以下のパターン構造の加工を行うにしても、ガス粒
子の衝突やレジスト材のチャージアップ等の影響で、斜
め入射するエネルギー粒子の粒子数が多く、このため垂
直で背の高い微細構造体の加工、すなわちアスペクト比
(加工深さに対する構造体幅の比)の高い加工は困難で
あり、構造体の幅がlμm以下の加工は殆ど無理であっ
た。
[0005] Also, using a conventional plasma process,
Even when processing a pattern structure of μm or less, the number of energetic particles obliquely incident is large due to the impact of gas particles and charge-up of the resist material. Processing, that is, processing with a high aspect ratio (ratio of structure width to processing depth) is difficult, and processing with a structure width of 1 μm or less was almost impossible.

【0006】従って、本発明の目的は、被加工物表面に
微粒子を分散配置し、エネルギービームを照射して加工
を行うことにより、ナノメータスケールの微細加工を可
能にすることにあり、必要に応じて磁界や電界或いはレ
ーザ等を作用させて微粒子を配置制御し、さらにエネル
ギービームを照射した後で化学反応性ガス粒子や溶液中
にて等方的加工を施し、より微細でアスペクト比の高い
構造物を製作することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to enable fine processing on a nanometer scale by dispersing and arranging fine particles on the surface of a workpiece and performing processing by irradiating an energy beam. A magnetic field, an electric field, or a laser is used to control the placement of fine particles, and after irradiating with an energy beam, isotropically processing in chemically reactive gas particles or a solution to achieve a finer and higher aspect ratio structure To make things.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物の表
面にエネルギービームを遮蔽する直径が0.1nmない
し10nmもしくは10nmないし100nmもしくは
100nmないし10μmの微粒子を分散配置し、前記
被加工物にエネルギービームを照射し、前記微粒子によ
る遮蔽箇所を除く前記被加工物表面を加工することを特
徴とするエネルギービーム加工法を提供することによ
り、前記目的を達成するものである。
According to the present invention, fine particles having a diameter of 0.1 nm to 10 nm, 10 nm to 100 nm, or 100 nm to 10 μm for shielding an energy beam are dispersed and arranged on the surface of a workpiece. The above object is achieved by providing an energy beam processing method characterized by irradiating an energy beam on a surface of the workpiece excluding a portion shielded by the fine particles.

【0008】また、本発明は、前記エネルギービームの
照射により、該被加工物表面を深さ方向に加工する一方
で前記微粒子を徐々に縮径加工し、該微粒子の遮蔽箇所
に先細の棒状構造物を加工すること、或いは前記微粒子
をエタノール等の溶剤中に表面活性剤と共にほぼ均―に
分散させて溶液を作り、該溶液を被加工物表面に滴下す
るか又は該溶液中に被加工物を浸して前記微粒子を被加
工物表面に均―に分散配置し、該被加工物にエネルギー
ビームを照射すること等を特徴とするエネルギービーム
加工法を提供することにより、前記目的を達成するもの
である。
[0008] The present invention also provides a process for processing the surface of the workpiece in the depth direction by irradiating the energy beam, while gradually reducing the diameter of the fine particles, and forming a tapered rod-shaped structure at a shielding position of the fine particles. Processing a product, or dispersing the fine particles almost uniformly with a surfactant in a solvent such as ethanol to form a solution, and dropping the solution on the surface of the workpiece or processing the workpiece in the solution. To achieve the above object by providing an energy beam processing method characterized in that the fine particles are uniformly dispersed and arranged on the surface of the workpiece by immersing the workpiece and irradiating the workpiece with an energy beam. It is.

【0009】さらに、本発明は、前記被加工物表面の微
粒子に磁界又は電界又はレーザ等を作用させ、該微粒子
を加工パターンに合わせて配置制御すること、或いはエ
ネルギービームを照射して微細加工を施した被加工物
に、該被加工物に対し化学反応性を示すガス粒子を導入
し、温度制御により該被加工物表面の化学反応性を制御
し、該被加工物表面を等方的に加工すること等を特徴と
するエネルギービーム加工法を提供することにより、前
記目的を達成するものである。
Further, according to the present invention, a magnetic field, an electric field, a laser or the like is applied to the fine particles on the surface of the workpiece to control the arrangement of the fine particles in accordance with a processing pattern, or to perform fine processing by irradiating an energy beam. Introducing gas particles having chemical reactivity with the workpiece to the processed workpiece, controlling the chemical reactivity of the surface of the workpiece by controlling the temperature, and isotropically controlling the surface of the workpiece. The object is achieved by providing an energy beam processing method characterized by processing.

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、被加工物の表面にエネルギー
ビームを遮蔽するほぼナノメータスケールの微粒子を分
散配置し、前記被加工物にエネルギービームを照射し、
前記微粒子による遮蔽箇所を除く前記被加工物表面を加
工することにより、従来のフォトリソグラフィ技術では
実現困難な微細加工が可能となる。
According to the present invention, substantially nanometer-scale particles for shielding an energy beam are dispersed and arranged on the surface of a workpiece, and the workpiece is irradiated with an energy beam.
By processing the surface of the workpiece excluding the portion shielded by the fine particles, it becomes possible to perform fine processing that is difficult to realize with the conventional photolithography technology.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図1ないし
図7を参照して説明する。図1は、本発明のエネルギー
ビーム加工法の一実施例を示す工程図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a process chart showing one embodiment of the energy beam processing method of the present invention.

【0012】図1(A)に示すように、加工対象である
GaAs,Si,ガラスなどの試料11の表面に、直径
5nm〜1μm程度のコバルトや、Zn(亜鉛)や、フ
ェライトの微粒子12を分散配置する。この分散配置は
付着によりなされ、具体的には、エタノール等の溶剤中
に表面活性剤と共に微粒子12を混入し、撹拌して均一
な濃度分市となった溶液中に試料11を浸すか、或いは
溶液を試料11の表面に滴下して乾燥させることで、試
料11の表面に微粒子12を均一に付着させることがで
きる。こうして、エネルギービームを遮蔽する微粒子1
2が確率的な精度をもって試料11の表面に均一に分散
配置される。
As shown in FIG. 1A, fine particles 12 of cobalt, Zn (zinc), or ferrite having a diameter of about 5 nm to 1 μm are formed on a surface of a sample 11 such as GaAs, Si, or glass to be processed. Distribute and arrange. This dispersion arrangement is performed by adhesion. Specifically, the fine particles 12 are mixed together with a surfactant in a solvent such as ethanol, and the sample 11 is immersed in a solution having a uniform concentration by stirring, or By dropping the solution on the surface of the sample 11 and drying it, the fine particles 12 can be uniformly attached to the surface of the sample 11. Thus, the particles 1 that shield the energy beam
2 are uniformly distributed on the surface of the sample 11 with stochastic accuracy.

【0013】次に、エネルギービームである高速原子線
13を、図1(A)に矢印で示した方向に沿って、試料
11にほぼ垂直に照射する。このとき、微粒子12で覆
われた箇所は高速原子線13を遮蔽するため、微粒子1
2で覆われていない箇所だけが高速原子線13によって
加工され、図1(B)に示した加工が進行する。
Next, the sample 11 is irradiated with a high-speed atomic beam 13 as an energy beam in a direction substantially perpendicular to the direction indicated by an arrow in FIG. At this time, the portion covered with the fine particles 12 shields the fast atomic beam 13,
Only the portion not covered by 2 is processed by the high-speed atomic beam 13, and the processing shown in FIG. 1B proceeds.

【0014】ただし、高速原子線13による加工は試料
11だけでなく微粒子12にも及ぶため、厳密には微粒
子12は照射の進行とともに徐々に縮径加工される。し
かしながら、この微粒子12の形状変化は、高速原子線
13に用いるガスとの反応性によって異なる。そこで、
高アスペクト比の加工を実現するため、ここでは希ガス
もしくは、微粒子12には反応性が低く、試料とは反応
性の高いガスからなる高速原子線13を用い、微粒子1
2の形状変化をできる限り抑制する加工法を採用する。
その結果、微粒子12が付着した箇所だけを棒状の垂直
な壁として未加工のまま残すことができる。こうして試
料11の表面に残された棒状構造物14は、微粒子12
の寸法に従って5nm〜1μmの断面径を有する棒状の
微細構造をなし、粒径が均―な微粒子12を用いるほど
形状の均一化が徹底される。
However, since the processing by the high-speed atomic beam 13 extends not only to the sample 11 but also to the fine particles 12, strictly speaking, the fine particles 12 are gradually reduced in diameter as the irradiation proceeds. However, the shape change of the fine particles 12 differs depending on the reactivity with the gas used for the fast atom beam 13. Therefore,
In order to realize processing with a high aspect ratio, a high-speed atomic beam 13 composed of a gas having a low reactivity with the rare gas or the fine particles 12 and a high reactivity with the sample is used here.
(2) A processing method for minimizing the shape change is adopted.
As a result, only the portion where the fine particles 12 have adhered can be left unprocessed as a bar-shaped vertical wall. The rod-like structure 14 thus left on the surface of the sample 11
Has a rod-shaped fine structure having a cross-sectional diameter of 5 nm to 1 μm in accordance with the size of, and the more uniform the particle size, the more uniform the shape becomes.

【0015】なお、上記のエネルギービーム加工を施し
た試料11に、試料11と反応性の高いガス例えば塩素
ガスやフッ素ガス等の粒子を導入し、試料11をヒータ
或いは加熱ランプにより加熱することにより、図1
(C)に示したように、方向性をもたない等法的加工を
施すことができる。この等法的加工を施すことで、残留
微粒子12だけでなく棒状構造物14も一定比で縮小加
工され、高速原子線13のみによる加工と比較したとき
に、より微細な断面形状を有する棒状構造物14aに仕
上げることができる。また、最終的に残った微粒子12
aは、多くの場合不要であるため、例えば超純水ウォー
タージェット洗浄等により棒状構造物14aの頂部から
除去するとよい。
A gas having a high reactivity with the sample 11, such as chlorine gas or fluorine gas, is introduced into the sample 11 which has been subjected to the energy beam processing, and the sample 11 is heated by a heater or a heating lamp. , FIG.
As shown in (C), legal processing without directionality can be performed. By performing this equal processing, not only the residual fine particles 12 but also the rod-shaped structure 14 is reduced at a fixed ratio, and a rod-shaped structure having a finer cross-sectional shape as compared with the processing using only the high-speed atomic beam 13. The object 14a can be finished. Moreover, the fine particles 12
Since a is unnecessary in many cases, it may be removed from the top of the rod-shaped structure 14a by, for example, ultrapure water jet cleaning.

【0016】ところで、上記エネルギービーム加工に用
いる試料11としては、半導体材料のGaAs、Si,
SiO2などの基板、或いは絶縁物のガラスやセラミッ
ク、さらには金属材料など、あらゆる材料を用いること
ができる。また、微粒子12は、0.1μm以下の超微
粒子が必要な場合は、フェライト,亜鉛,コバルト,ダ
イヤモンド等の超微粒子を用いるとよく、また0.1〜
10μmの粒径が要求される場合は、アルミナ,グラフ
ァイト,金微粒子,銀微粒子等の微粒子12を用いると
よい。さらに、これらの微粒子12を材質面で選択する
ときは、反応性ガス粒子との反応性やスパッタ特性等を
考慮して適当な材質のものを用いるとよい。
By the way, the sample 11 used for the above-mentioned energy beam processing is GaAs, Si,
Any material such as a substrate such as SiO 2 , an insulating glass or ceramic, or a metal material can be used. When ultrafine particles of 0.1 μm or less are required for the fine particles 12, it is preferable to use ultrafine particles of ferrite, zinc, cobalt, diamond, or the like.
When a particle size of 10 μm is required, fine particles 12 such as alumina, graphite, gold fine particles, and silver fine particles may be used. Further, when selecting these fine particles 12 in terms of the material, it is preferable to use an appropriate material in consideration of the reactivity with the reactive gas particles, the sputtering characteristics, and the like.

【0017】なお、上記実施例では、エネルギービーム
として希ガスもしくは、基板とは反応性が高く微粒子と
は反応性が低いガスの高速原子線13を用い、エネルギ
ービームと微粒子12との反応性を抑制するようにした
が、これとは若干異なる実施例として、図2(A)〜
(E)に加工工程を示したエネルギービーム加工法も有
意義である。この加工法は、エネルギービームによる微
粒子自体の形状変化をある程度見込むものであり、ここ
では試料21として、GaAs,AlGaAs,InA
sなどのIIIーV属系の半導体材料を用い、さらに高速原
子線23として、塩素ガスの高速原子線を用いるととも
に、微粒子22として、塩素ガスの高速原子線23に反
応性を示す粒径1nm〜50nmのダイヤモンド超微粒
子を用いる。
In the above embodiment, a rare gas or a high-speed atomic beam 13 of a gas having a high reactivity with the substrate and a low reactivity with the fine particles is used as the energy beam, and the reactivity between the energy beam and the fine particles 12 is determined. As an embodiment slightly different from this, FIGS.
The energy beam processing method in which the processing steps are shown in (E) is also significant. In this processing method, the shape change of the fine particles themselves due to the energy beam is expected to some extent, and here, GaAs, AlGaAs, InA
A III-V type semiconductor material such as s is used. Further, as a fast atom beam 23, a fast atom beam of chlorine gas is used, and as fine particles 22, a particle diameter of 1 nm showing reactivity to the fast atom beam 23 of chlorine gas. Ultrafine diamond particles of about 50 nm are used.

【0018】まず、図2(A)に示したように、試料2
1の表面にダイヤモンド超微粒子22を分散配置し、矢
印の方向に塩素ガスの高速原子線23を照射する。これ
により、図2(B),(C)に示したように、試料21
表面の加工が進行するが、同時にまたそれよりも遅い加
工速度ながらダイヤモンド微粒子22も徐々に加工され
る。ダイヤモンド微粒子22の粒径が縮径されるのに伴
い、高速原子線23に対するダイヤモンド微粒子22の
遮蔽面積も縮小していくため、ダイヤモンド微粒子22
によって遮蔽された部分の試料21は、図2(D)に示
したように先細の棒状構造物24に加工されていく。実
施例では、ダイヤモンド微粒子22が消失するまでビー
ム照射を継続するようにしているため、最終的には図2
(E)に示したように、尖塔すなわち先端の尖った先細
の棒状構造物24が実現される。ちなみに、この加工法
により実際に製作された棒状構造物24は、先端の径が
10nmと微細であるにも拘わらず、高さが250nm
程度と十分なアスペクト比を備えるものであった。
First, as shown in FIG.
Ultrafine diamond particles 22 are dispersed and arranged on the surface of the substrate 1 and a high-speed atomic beam 23 of chlorine gas is irradiated in the direction of the arrow. As a result, as shown in FIGS.
While the processing of the surface proceeds, the diamond fine particles 22 are also gradually processed at the same time at a processing speed lower than that. As the diameter of the diamond fine particles 22 is reduced, the shielding area of the diamond fine particles 22 with respect to the fast atomic beam 23 is also reduced.
The portion of the sample 21 shielded by the above is processed into a tapered rod-shaped structure 24 as shown in FIG. In the embodiment, the beam irradiation is continued until the diamond fine particles 22 disappear.
As shown in (E), a spire, that is, a tapered rod-like structure 24 having a sharp tip is realized. Incidentally, the rod-shaped structure 24 actually manufactured by this processing method has a height of 250 nm despite its tip having a fine diameter of 10 nm.
And a sufficient aspect ratio.

【0019】なお、エネルギービーム加工後に棒状構造
物24の先端をさらに先鋭化するため、前記実施例と同
様、ビーム照射後に塩素ガスのみを導入し、試料21を
ヒータや加熱用ランプで加熱することにより、等方的加
工を施すことも可能である。その場合には、棒状構造物
24は、さらに先細の0.1nm〜5nmの先端径に加
工される。また、このように、高速原子線を照射した後
で、加熱による化学反応表面加工を行った場合には、表
面のスムージングやダメージ層の除去に効果があり、量
子効果素子を製作するときなどに特に有効である。量子
効果とは、微小構造物がもつバルク特性とは異なる特
性、例えば光の波長を短波長側にシフトさせたり、電子
エネルギの準位を変化させたりする特性を示す効果を指
し、例えば、棒状構造物から放射される光やレーザー光
が、バルクとは異なる短波長側にシフトとた波長を示し
たり、棒状構造物にレーザ光を通過させたときに、量子
効果によりレーザ光が短波長側にシフトすることで、レ
ーザ光の強度を増幅することが可能である。
In order to further sharpen the tip of the rod-shaped structure 24 after the energy beam machining, as in the above embodiment, only the chlorine gas is introduced after the beam irradiation, and the sample 21 is heated by a heater or a heating lamp. Thus, isotropic processing can be performed. In this case, the rod-shaped structure 24 is further tapered to have a tip diameter of 0.1 nm to 5 nm. In addition, when the chemical reaction surface processing by heating is performed after irradiation with the high-speed atomic beam in this way, it is effective for smoothing the surface and removing the damaged layer, such as when manufacturing a quantum effect device. Especially effective. The quantum effect refers to an effect exhibiting characteristics different from the bulk characteristics of a microstructure, such as shifting the wavelength of light to a shorter wavelength side or changing the level of electron energy. The light or laser light emitted from the structure shows a shifted wavelength to the short wavelength side different from the bulk, or when the laser light is passed through a rod-shaped structure, the laser light becomes shorter due to the quantum effect. , It is possible to amplify the intensity of the laser light.

【0020】図3,4に示した被加工物30,40は、
微粒子を二次元平面に規則的に配列してエネルギービー
ム加工を行った場合の加工例を示すものである。すなわ
ち、図3に示した被加工物30は、試料31の表面に棒
状構造物として列柱34を所定の配置パターン(マトリ
クス配置パターン)に従って配列したものであり、図4
に示した被加工物40は、試料41の表面に棒状構造物
として円錐44を所定のマトリクス配置パターンで配列
したものである。この場合の加工法は、基本的には前述
のビーム照射を踏襲するものであるが、微粒子32の配
置制御にレーザや電界や磁界の作用を用い、棒状構造物
(列柱34や円錐44)を確率的な分布配列から規則的
な分布配列に強制する点で、より高度な加工法であると
言える。レーザは、照射された微粒子32自体を電離さ
せるか、或いは微粒子32の周囲を電離させてプラズマ
を形成するため、レーザを照射された微粒子32は電離
して電荷をもった状態となる。このため、レーザの集光
箇所に電界をかけることで、微粒子を捕捉(トラップ)
して所望の位置へと移動させることができ、被加工物で
ある試料31,41に付着する微粒子32は、所期のご
とく配置される。
The workpieces 30 and 40 shown in FIGS.
This shows an example of processing when energy beams are processed by regularly arranging fine particles on a two-dimensional plane. That is, the workpiece 30 shown in FIG. 3 has a column 31 arranged as a rod-shaped structure on the surface of the sample 31 according to a predetermined arrangement pattern (matrix arrangement pattern).
The workpiece 40 shown in FIG. 1 has a configuration in which cones 44 are arranged in a predetermined matrix arrangement pattern as rod-shaped structures on the surface of a sample 41. The processing method in this case basically follows the above-described beam irradiation, but uses a laser, an electric field or a magnetic field to control the arrangement of the fine particles 32, and uses a rod-shaped structure (column 34 or cone 44). Can be said to be a more advanced processing method in forcing from a stochastic distribution array to a regular distribution array. Since the laser ionizes the irradiated fine particles 32 themselves or ionizes the periphery of the fine particles 32 to form plasma, the fine particles 32 irradiated with the laser are ionized and have a charge. For this reason, an electric field is applied to the laser condensing point to trap fine particles.
Thus, the fine particles 32 adhering to the samples 31, 41, which are the workpieces, are arranged as expected.

【0021】また、レーザの代わりに電界の作用効果を
利用する場合は、トラップ用電極に電界をかけて微粒子
32を分極化させ、トラップされた微粒子32を所望の
位置へと移動させて規則的配列を達成することができ
る。さらに、磁界の作用効果を利用する場合は、フェラ
イトなど磁性体からなる微粒子32を溶液中に分散さ
せ、外部から電磁石や永久磁石等により磁界をかけ、磁
束に沿って微粒子32を規則的に配列させることができ
る。なお、微粒子32をナノ単位で位置決めする場合
は、例えばピエゾ素子に電極や磁極を取り付け、ピエゾ
素子に印加する電圧を可変することによりピエゾ素子を
ナノ単位で膨張又は収縮させ、それに伴う電極や磁極の
変位を制御し、微粒子32を精度よく位置決めすること
が可能である。
When the effect of an electric field is used instead of the laser, an electric field is applied to the trapping electrode to polarize the fine particles 32, and the trapped fine particles 32 are moved to a desired position to form a regular pattern. An array can be achieved. Further, when utilizing the effect of a magnetic field, fine particles 32 made of a magnetic material such as ferrite are dispersed in a solution, and a magnetic field is externally applied by an electromagnet or a permanent magnet, and the fine particles 32 are regularly arranged along the magnetic flux. Can be done. When positioning the fine particles 32 in nano units, for example, an electrode or a magnetic pole is attached to the piezo element, and the voltage applied to the piezo element is varied to expand or contract the piezo element in nano units. Can be controlled, and the fine particles 32 can be accurately positioned.

【0022】図5に示す被加工物50は、試料51の互
いに斜交する二側面51a,51bに、複数の柱状構造
物54をそれぞれ一列に並べた配置パターンでエネルギ
ービーム加工した場合の加工例を示すものである。各柱
状構造物54の断面径は、1nm〜20nmであり、そ
の高さは10nm〜500nmである。これら2列の柱
状構造54の各列を連ねる光軸線は点Pで交差してお
り、それぞれレーザを出射する機器55からのレーザを
受けて量子効果をアンプする。もしくは、棒状構造物の
両側に共振器ミラーを設けて、そこから出射される量子
効果を伴ったレーザー光を出射する。この場合、2列の
柱状構造物55がレーザを短波長シフトさせたり或いは
高強度発振させたりするため、2列のレーザが集中する
点Pには高強度の光場が形成される。なお、こうした複
数の微細な柱状構造物54を利用して高強度の光場を形
成する技術は、前述のレーザによる微粒子のトラップ操
作に応用できるだけでなく、レーザを物質表面の原子に
照射して発光させたり、原子を飛ばしたり電離させたり
原子間の鎖を断ち切るなどの表面原子光反応等にも応用
でき、幅広い応用技術に道を開くものである。
The workpiece 50 shown in FIG. 5 is an example in which a plurality of columnar structures 54 are energy beam-processed on two oblique side surfaces 51a and 51b of a sample 51 in an arrangement pattern in which a plurality of columnar structures 54 are arranged in a line. It shows. The cross-sectional diameter of each columnar structure 54 is 1 nm to 20 nm, and its height is 10 nm to 500 nm. The optical axes connecting the two columns of the columnar structures 54 intersect at a point P, and receive the laser from the laser emitting device 55 to amplify the quantum effect. Alternatively, resonator mirrors are provided on both sides of the rod-shaped structure, and laser light with a quantum effect emitted therefrom is emitted. In this case, since the two columns of columnar structures 55 shift the laser by a short wavelength or oscillate at a high intensity, a high intensity light field is formed at the point P where the two lines of the laser are concentrated. The technique of forming a high-intensity light field by using such a plurality of fine columnar structures 54 can be applied not only to the above-described trapping operation of fine particles by a laser, but also by irradiating atoms on a material surface with a laser. It can also be applied to surface atomic photoreactions such as emitting light, flying or ionizing atoms, or breaking chains between atoms, opening the way to a wide range of applied technologies.

【0023】図6に示す被加工物60は、Siの超微細
円錐構造物64を前記第2実施例に示した工程を踏んで
試料61を構成するSi基板に形成したものである。こ
の実施例では、試料61としてSi基板を用いることを
考慮し、エネルギービームとしてはSF6などのフツ素
系のガス粒子を用いた高速原子線を使用する。等方的加
工に関しても、フッ素系ガス粒子のプラズマを作り、そ
こで作られたフッ素ラジカルを高速原子線照射後の試料
表面に大量に供給することより行う。このようにして出
来たSiの円錐構造物64は、物質の表面状態を観察す
るためのAFM(原子間力顕微鏡)や、或いはSTM
(トンネル顕微鏡)のカンチレバー先端の針として用い
ることができる。カンチレバー先端の針は、観察対象表
面の凹凸の探針に用いられ、表面の凹凸に倣った針の上
下動から表面形状を観測することができる。また、円錐
構造物64は先鋭構造であるため、電界集中が容易であ
り、このため針から電子線を出力するフィールドエミッ
ション用電子源としても利用することができる。フィー
ルドエミッションとは、微細な円錐構造物として製作し
た針状のマイクロエミッタをインシュレータで囲繞し、
インシュレータ開口部に設けたビーム引き出し電極の電
位を制御することで、マイクロエミッタの先端から電子
線を放射させるものであり、電子ビームナノリソグラフ
ィ技術等に用いる電子ビーム描画装置等への応用が可能
である。
A workpiece 60 shown in FIG. 6 is obtained by forming a superfine conical structure 64 of Si on the Si substrate constituting the sample 61 by following the steps shown in the second embodiment. In this embodiment, in consideration of using a Si substrate as the sample 61, a high-speed atomic beam using fluorine-based gas particles such as SF 6 is used as the energy beam. The isotropic processing is also performed by producing a plasma of fluorine-based gas particles and supplying a large amount of the generated fluorine radicals to the sample surface after high-speed atomic beam irradiation. The Si conical structure 64 formed in this manner can be provided with an AFM (atomic force microscope) for observing the surface state of the material, or an STM.
(Tunneling microscope) Can be used as a needle at the tip of a cantilever. The needle at the tip of the cantilever is used as a probe for unevenness on the surface of the observation target, and the surface shape can be observed from the vertical movement of the needle following the unevenness on the surface. Further, since the conical structure 64 has a sharp structure, the electric field can be easily concentrated, and therefore, the conical structure 64 can also be used as a field emission electron source that outputs an electron beam from a needle. With field emission, a needle-shaped micro-emitter manufactured as a fine conical structure is surrounded by an insulator,
By controlling the potential of the beam extraction electrode provided in the insulator opening, an electron beam is emitted from the tip of the microemitter, and can be applied to an electron beam lithography system used in electron beam nanolithography technology, etc. is there.

【0024】図7は、本発明のエネルギービーム加工法
を適用した3次元の多面加工を施した超微細構造素子7
0の製作例を示すものである。立方体形状の試料71の
上面71aと側面71bにはそれぞれ、前述の加工法に
より加工された微細構造を有する円錐構造物74と円柱
構造物75とが存在し、それぞれが程度の異なる量子効
果を発揮する。円錐構造物74を挟んで対向配置したミ
ラー74aと出射ミラー74bとの間でレーザL1を光
増幅し、他方で円柱構造物75を挟んで対向配置したミ
ラー75aと出射ミラー75bとの間でレーザL2を光
増幅すると、両レーザL1,L2は円錐構造物74と円
柱構造物75の形状に基づく量子効果の違いに応じて異
なる波長で発振する。
FIG. 7 shows an ultrafine structure element 7 which has been subjected to three-dimensional multi-face processing using the energy beam processing method of the present invention.
0 shows a production example. On the upper surface 71a and the side surface 71b of the cubic sample 71, there are a conical structure 74 and a columnar structure 75 having a fine structure processed by the above-described processing method, respectively, and each exerts a different quantum effect. I do. The laser L1 is optically amplified between the mirror 74a and the emission mirror 74b that are opposed to each other with the conical structure 74 interposed therebetween, and the laser is output between the mirror 75a and the emission mirror 75b that are opposed to each other with the cylindrical structure 75 interposed therebetween. When L2 is optically amplified, both lasers L1 and L2 oscillate at different wavelengths according to the difference in quantum effect based on the shapes of the conical structure 74 and the cylindrical structure 75.

【0025】出射ミラー74bを介して発振出力される
レーザL1と出射ミラー75bを介して発振出力される
レーザL2は波長が異なるが、両者はそれぞれ反射鏡7
6,77で光路を直角に屈曲されたのち、試料71の正
面71cに導かれる。試料71の正面71cに導かれた
レーザは、回転ミラー78にて選択或いは合成され、し
かるのち光検出器79によって検出される。回転ミラー
78は、2種類の波長の選択と合成ができるよう、表裏
面がそれぞれ波長選択性のある光学ミラーで構成されて
おり、レーザL1,L2は、回転ミラー78の回転位相
に応じて一方だけ或いは両方が回転鏡78を透過するこ
とができ、これによって2種類の波長の選択やミキシン
グができる波長選択素子を実現することができる。
The laser L1 oscillated and output via the output mirror 74b and the laser L2 oscillated and output via the output mirror 75b have different wavelengths.
After being bent at a right angle in the optical path at 6, 77, it is guided to the front surface 71c of the sample 71. The laser guided to the front surface 71 c of the sample 71 is selected or synthesized by the rotating mirror 78, and then detected by the light detector 79. The rotating mirror 78 is composed of optical mirrors having wavelength selectivity on the front and back surfaces so that two kinds of wavelengths can be selected and synthesized. The lasers L1 and L2 are turned one side in accordance with the rotating phase of the rotating mirror 78. Only one or both can pass through the rotating mirror 78, whereby a wavelength selecting element capable of selecting and mixing two kinds of wavelengths can be realized.

【0026】また、超微細構造素子70を例えば情報通
信用のデータ生成源として利用するため、波長の異なる
2つのデータ列を同一のバスライン又は別個のバスライ
ンを介して伝送すると、単一波長を用いて16ビットの
データ量を伝送する場合に比べ、1/2の伝送時間で済
むことになる。これは波長が異なるパルスデータを同時
に同じ光ファイバー等のバスラインを用いて伝送するこ
とが可能となることによる。この場合、光検出器79
は、波長λ1とλ2に感応する波長選択素子を内蔵して
おり、各波長選択素子からはそれぞれプリアンプおよび
パラレル信号生成器に接続された8本のデータ線を介し
て受信データが出力され、メモリ素子や関連機器に向け
てそれぞれ8ビットのデータが伝送される。つまり、2
波長分のデータを一度に処理できるため2×8=16ビ
ットのデータ量が1/2の時間で可能となる。同様に波
長種を増すと、整数倍ビットのデータ量の増加が同一時
間で可能となる。この場合、超微細構造素子70により
波長が異なるデータが同時に伝送されるため、一度に多
量の情報伝達が可能であり、これによって非常に高容量
の情報伝達素子として実現することができる。
Further, in order to use the ultrafine structure element 70 as, for example, a data generation source for information communication, if two data strings having different wavelengths are transmitted via the same bus line or separate bus lines, a single wavelength , The transmission time is reduced to 比 べ compared with the case where a 16-bit data amount is transmitted using. This is because pulse data having different wavelengths can be transmitted simultaneously using the same optical fiber bus line. In this case, the photodetector 79
Has built-in wavelength selection elements sensitive to wavelengths λ1 and λ2, and receives reception data from each wavelength selection element via eight data lines connected to a preamplifier and a parallel signal generator, respectively. 8-bit data is transmitted to each element and related equipment. That is, 2
Since the data for the wavelengths can be processed at one time, the data amount of 2 × 8 = 16 bits can be reduced in half the time. Similarly, if the number of wavelength types is increased, it is possible to increase the data amount of integer multiple bits in the same time. In this case, since data having different wavelengths are simultaneously transmitted by the ultrafine structure element 70, a large amount of information can be transmitted at one time, and thus, a very high capacity information transmission element can be realized.

【0027】なお、回転ミラー78に代えて、ハーフミ
ラー或いは電気的に制御可能な偏光素子等を用いること
もできる。また、光検出器79は、各波長λ1,λ2に
対応した独立の受光素子を2個用いて構成することもで
き、その場合伝送データの位相を揃える必要は生ずるも
のの、出射光を分配するミラーは不要となる。さらに、
超微細構造素子70に2以上の棒状構造物を形成するこ
とにより、波長の異なる2以上のデータ列を同時に伝送
することができる。
Note that, instead of the rotating mirror 78, a half mirror or an electrically controllable polarizing element may be used. Further, the photodetector 79 can be configured by using two independent light receiving elements corresponding to the respective wavelengths λ1 and λ2. In this case, although it is necessary to align the phases of the transmission data, the mirror for distributing the emitted light is required. Becomes unnecessary. further,
By forming two or more rod-shaped structures on the ultrafine structure element 70, two or more data strings having different wavelengths can be transmitted simultaneously.

【0028】なお、上記した本発明のエネルギービーム
加工法に適用可能なエネルギービームとしては、高速原
子線,イオンビーム,電子線,レーザ,放射光,原子・
分子線等が挙げられるが、それぞれの特徴は以下の通り
である。高速中性のエネルギー粒子線である高速原子線
は、金属や半導体或いは絶縁物などのあらゆる材料に対
して適用でき、またイオンビームは、金属材料に対して
非常に有効である。電子線は、照射と同時に試料に対し
て反応性のあるガスを導入することで、電子線が照射さ
れた場所のみ化学反応を生ぜしめることができる。ま
た、放射光は、直接放射光のみを試料表面に照射して加
工したり、或いは反応性ガス粒子との相互作用を利用し
て加工することにより、多彩な加工を可能にする。ま
た、原子・分子ビームは、反応性ガス粒子の原子・分子
ビームを照射することで低エネルギーのビーム加工を可
能にする。このため、加工目的に応じて様々なエネルギ
ービームを用いるとよい。
The energy beam applicable to the above-described energy beam processing method of the present invention includes a fast atomic beam, an ion beam, an electron beam, a laser, a radiation beam, an atom beam,
Molecular beam and the like can be mentioned, and the characteristics of each are as follows. A fast atom beam, which is a fast neutral energy particle beam, can be applied to any material such as a metal, a semiconductor, or an insulator, and an ion beam is very effective for a metal material. By introducing a gas reactive with the sample simultaneously with the irradiation of the electron beam, a chemical reaction can be caused only at the place where the electron beam was irradiated. Further, the radiated light can be processed by irradiating the sample surface directly with only the radiated light, or by performing the processing by utilizing the interaction with the reactive gas particles. The atomic / molecular beam enables low energy beam processing by irradiating the atomic / molecular beam of the reactive gas particles. Therefore, various energy beams may be used depending on the processing purpose.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被加工物の表面にエネルギービームを遮蔽する直径が
0.1nmないし10nmもしくは10nmないし10
0nmもしくは100nmないし10μmの微粒子を分
散配置し、前記被加工物にエネルギービームを照射し、
前記微粒子による遮蔽箇所を除く前記被加工物表面を加
工するようにしたから、微粒子の寸法オーダーもしくは
微粒子より微小な寸法オーダーでの微細加工が可能であ
り、従って従来のフォトリソグラフィ技術では困難であ
った超微細な加工構造物の製作が可能であり、また微粒
子は被加工物の表面に付着させるだけでよいため、被加
工物表面の粗さや平坦度に関係なく簡単に配置でき、従
って表面の平坦度や粗さが粗悪な試料に対しては紫外光
が均―に照射できないために均―で精度の良いレジスト
膜付けが困難であったり、或いは加工面にしても平坦度
のよい一面にしか適用できなかった従来のフォトリソグ
ラフィ技術とは異なり、試料の局所や多面に超微粒子を
分散配置して3次元構造の超微細加工が可能であり、特
に指向性に優れたエネルギービーム加工による超微細領
域における異方性加工との組合わせにより、加工精度を
高めることができ、またレーザや磁界或いは電界等を作
用させて微粒子を規則的に配置し加工することで、超小
型の量子効果素子やメモリー素子や光素子の実現が可能
となるなど、学術的にも産業的にも非常に意義のある加
工法を提供することができる等の優れた効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
The diameter of the energy beam shielding surface of the workpiece is 0.1 nm to 10 nm or 10 nm to 10 nm.
Fine particles of 0 nm or 100 nm to 10 μm are dispersed and arranged, and the work is irradiated with an energy beam,
Since the surface of the workpiece is processed except for the portions shielded by the fine particles, it is possible to perform fine processing on the order of the size of the fine particles or on the order of a finer size than the fine particles, which is difficult with the conventional photolithography technology. It is possible to manufacture ultra-fine processed structures, and fine particles need only be adhered to the surface of the workpiece, so that they can be easily arranged regardless of the roughness or flatness of the surface of the workpiece, and therefore the surface For a sample with poor flatness or roughness, it is difficult to uniformly irradiate ultraviolet light, so it is difficult to apply a uniform and accurate resist film. Unlike conventional photolithography technology that could only be applied, ultra-fine processing of a three-dimensional structure is possible by dispersing and dispersing ultra-fine particles locally or on multiple surfaces of the sample, and it is particularly excellent in directivity In combination with anisotropic processing in the ultra-fine area by energy beam processing, the processing accuracy can be improved, and by arranging and processing fine particles regularly by applying a laser, magnetic field or electric field, etc. It is possible to realize a small quantum effect device, a memory device, and an optical device, and to provide an excellent effect such as providing a processing method that is very significant both academically and industrially.

【0030】また、本発明は、エネルギービームの照射
により、被加工物表面を深さ方向に加工する一方で前記
微粒子を徐々に縮径加工し、該微粒子の遮蔽箇所に先細
の棒状構造物を加工するようにしたから、例えばエネル
ギービームとして用いる反応性ガス粒子に対して反応性
が低くスパッタ率も低い微粒子を用いることで、加工中
の微粒子の形状変化を抑制し、被加工物を垂直壁に近い
壁をもった棒状構造物に加工したり、エネルギービーム
として用いる反応性ガス粒子に対して反応性が高くスパ
ッタ率も高い微粒子を用いることで、加工中に微粒子を
大きく形状変化させ、被加工物を円錐形状や角錐形状な
どの先細の棒状構造物に加工することができ、被加工物
の表面に残留形成する構造物の形状を随意所望の形状に
加工することができる等の効果を奏する。
Further, according to the present invention, while the surface of the workpiece is processed in the depth direction by irradiation with an energy beam, the fine particles are gradually reduced in diameter, and a tapered rod-like structure is formed at a shielding position of the fine particles. Since processing is performed, for example, by using fine particles having low reactivity and a low sputtering rate with respect to reactive gas particles used as an energy beam, a change in shape of the fine particles during processing is suppressed, and the workpiece is processed by a vertical wall. By processing particles into a rod-like structure with walls close to the surface, or by using fine particles that are highly reactive to reactive gas particles used as an energy beam and have a high sputtering rate, the fine particles change shape significantly during processing, The workpiece can be machined into a tapered rod-like structure such as a cone or pyramid, and the shape of the structure remaining on the surface of the workpiece can be machined to any desired shape. An effect such as that.

【0031】さらにまた、本発明は、エネルギービーム
を照射して微細加工を施した被加工物に、該被加工物に
対し化学反応性を示すガス粒子を導入し、温度制御によ
り該被加工物表面の化学反応性を制御し、該被加工物表
面を等方的に加工するようにしたから、エネルギービー
ム加工を施した試料に、試料と反応性の高いガス例えば
塩素ガスやフッ素ガス等の粒子を導入し、試料をヒータ
或いは加熱ランプにより加熱することにより、方向性を
もたない等法的加工を施すことができ、またこの等法的
加工を施すことにより、残留微粒子だけでなく棒状構造
物も一定比で縮小加工され、高速原子線のみによる加工
と比較したときに、さらに微細な断面形状を有する棒状
構造物に仕上げることができる等の効果を奏する。
Further, the present invention is directed to a method of manufacturing a workpiece which has been subjected to fine processing by irradiating an energy beam with gas particles exhibiting chemical reactivity with respect to the workpiece, and controlling the temperature by controlling the temperature. Since the surface chemical reactivity is controlled and the surface of the workpiece is processed isotropically, a gas having a high reactivity with the sample, such as chlorine gas or fluorine gas, is applied to the sample subjected to the energy beam processing. By introducing the particles and heating the sample with a heater or a heating lamp, it is possible to perform non-directional equal processing, and by performing this processing, not only residual fine particles but also rod-shaped The structure is also reduced in size at a fixed ratio, and has effects such as finishing a rod-shaped structure having a finer cross-sectional shape as compared with processing using only high-speed atomic beams.

【0032】さらに、本発明は、エネルギービームとし
て、高速原子線又はイオンビーム又は電子線又はレーザ
又は放射光又は原子・分子線を用いるようにしたから、
エネルギービームとして例えば高速中性のエネルギー粒
子線である原子線を用いた場合には、金属や半導体或い
は絶縁物などのあらゆる材料に対して適用でき、またエ
ネルギービームとして例えばイオンビームを用いた場合
は、金属材料に対して非常に有効であり、さらにエネル
ギービームとして電子線を用いた場合には、電子線照射
と同時に試料に対して反応性のあるガスを導入すること
で、電子線が照射された場所のみ化学反応を生ぜしめる
ことができ、またエネルギービームとして放射光を用い
た場合は、直接放射光のみを試料表面に照射して加工し
たり、或いは反応性ガス粒子との相互作用を利用して加
工することにより、多彩な加工が可能であり、またエネ
ルギービームとして原子・分子ビームを用いた場合に
は、反応性ガス粒子の原子・分子ビームを照射して低エ
ネルギーのビーム加工が可能である等の効果を奏する。
Further, according to the present invention, as the energy beam, a fast atomic beam, an ion beam, an electron beam, a laser, a radiation light, or an atomic / molecular beam is used.
For example, when an atomic beam that is a fast neutral energy particle beam is used as an energy beam, it can be applied to any material such as a metal, a semiconductor, or an insulator. When the electron beam is used as an energy beam, it is very effective for metal materials. Chemical reaction can occur only in the place where it has occurred, and when using synchrotron radiation as the energy beam, processing can be performed by irradiating the sample surface directly with synchrotron radiation, or using interaction with reactive gas particles. A wide variety of processing is possible by performing the processing by using an atomic or molecular beam as the energy beam. And irradiating an atomic and molecular beams the effect of equal are possible beam processing of low energy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のエネルギービーム加工法の一実施例を
示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing one embodiment of an energy beam processing method of the present invention.

【図2】本発明のエネルギービーム加工法の他の実施例
を示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing another embodiment of the energy beam processing method of the present invention.

【図3】微粒子を二次元平面に規則的に配列してエネル
ギービーム加工を行った場合の被加工物の加工例を示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a processing example of a workpiece when energy beams are processed by regularly arranging fine particles on a two-dimensional plane.

【図4】微粒子を二次元平面に規則的に配列してエネル
ギービーム加工を行った場合の被加工物の他の加工例を
示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing another processing example of the workpiece when the energy beam processing is performed by regularly arranging fine particles on a two-dimensional plane.

【図5】互いに斜交する二つの面に、複数の棒状構造物
をそれぞれ所定の配置パターンでエネルギービーム加工
した場合の被加工物の加工例を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a processing example of a workpiece when a plurality of rod-shaped structures are each subjected to energy beam processing in a predetermined arrangement pattern on two surfaces oblique to each other.

【図6】Siの超微細円錐構造物を前記第2実施例に示
した工程を踏んで形成した被加工物の加工例を示す側面
図である。
FIG. 6 is a side view showing a processing example of a workpiece in which an ultra-fine conical structure of Si is formed through the steps shown in the second embodiment.

【図7】本発明のエネルギービーム加工法を適用して3
次元の多面加工を施した超微細構造素子の加工例を示す
図である。
FIG. 7 shows the result of applying the energy beam processing method of the present invention to 3
It is a figure which shows the processing example of the ultrafine structure element which performed the multidimensional processing of two dimensions.

【図8】従来のフォトリソグラフィ技術を適用した基板
加工法の一例を示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart showing an example of a substrate processing method to which a conventional photolithography technique is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,31,41,51,61,71 試料 12,22 微粒子 13,23 高速原子線 14,24 棒状構造物 30,40,50,60 被加工物 34 列柱 44 円錐 54,75 柱状構造物 64,74 円錐構造物 70 超微細構造素子 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71 Sample 12, 22 Fine particles 13, 23 Fast atom beam 14, 24 Rod-shaped structure 30, 40, 50, 60 Workpiece 34 Column 44 Conical 54, 75 Column-shaped structure Object 64,74 Conical structure 70 Ultra-fine structure element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G02F 1/35 G02F 1/35 H01S 3/00 H01S 3/00 B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 19/08 B23K 17/00 B23K 26/00 B26F 3/00 C23F 4/02 G02F 1/35 H01S 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI G02F 1/35 G02F 1/35 H01S 3/00 H01S 3/00 B (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name ) B01J 19/08 B23K 17/00 B23K 26/00 B26F 3/00 C23F 4/02 G02F 1/35 H01S 3/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被加工物の表面にエネルギービームを遮
蔽する直径が0.1nmないし10nmもしくは10n
mないし100nmもしくは100nmないし10μm
の微粒子を分散配置し、前記被加工物にエネルギービー
ムを照射し、前記微粒子による遮蔽箇所を除く前記被加
工物表面を加工することを特徴とするエネルギービーム
加工法。
1. A surface of a workpiece has a diameter of 0.1 nm to 10 nm or 10 n for shielding an energy beam.
m to 100 nm or 100 nm to 10 μm
Wherein the fine particles are dispersed and arranged, and the work is irradiated with an energy beam to process the surface of the work except for a portion shielded by the fine particles.
【請求項2】 前記エネルギービームの照射により、該
被加工物表面を深さ方向に加工する一方で前記微粒子を
徐々に縮径加工し、該微粒子の遮蔽箇所に先細の棒状構
造物を加工することを特徴とする請求項1記載のエネル
ギービーム加工法。
2. The irradiation of the energy beam, while processing the surface of the workpiece in the depth direction, gradually reducing the diameter of the fine particles, and processing a tapered rod-like structure at a shielding position of the fine particles. The energy beam processing method according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記微粒子をエタノール等の溶剤中に表
面活性剤と共にほぼ均一に分散させて溶液を作り、該溶
液を被加工物表面に滴下するか又は該溶液中に被加工物
を浸して前記微粒子を被加工物表面に均一に分散配置
し、該被加工物にエネルギービームを照射することを特
徴とする請求項1又は2のいずれか1項記載のエネルギ
ービーム加工法。
3. A solution is prepared by dispersing the fine particles almost uniformly with a surfactant in a solvent such as ethanol, and the solution is dropped on the surface of the workpiece or the workpiece is immersed in the solution. The energy beam processing method according to claim 1, wherein the fine particles are uniformly dispersed and arranged on a surface of the workpiece, and the workpiece is irradiated with an energy beam.
【請求項4】 前記被加工物表面の微粒子に磁界又は電
界又はレーザ等を作用させ、該微粒子を加工パターンに
合わせて配置制御することを特徴とする請求項1ないし
3のいずれか1項記載のエネルギービーム加工法。
4. The method according to claim 1, wherein a magnetic field, an electric field, a laser or the like is applied to the fine particles on the surface of the workpiece to control the arrangement of the fine particles in accordance with a processing pattern. Energy beam processing method.
【請求項5】 エネルギービームを照射して微細加工を
施した被加工物に、該被加工物に対し化学反応性を示す
ガス粒子を導入し、温度制御により該被加工物表面の化
学反応性を制御し、該被加工物表面を等方的に加工する
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載
のエネルギービーム加工法。
5. A method in which gas particles exhibiting chemical reactivity with respect to the workpiece are introduced into the workpiece which has been subjected to fine processing by irradiating an energy beam, and the chemical reactivity of the surface of the workpiece is controlled by controlling the temperature. 5. The energy beam processing method according to claim 1, wherein the surface of the workpiece is processed isotropically.
【請求項6】 前記エネルギービームが、高速原子線又
はイオンビーム又は電子線又はレーザ又は放射光又は原
子・分子線であることを特徴とする請求項1ないし4の
いずれか1項記載のエネルギービーム加工法。
6. The energy beam according to claim 1, wherein the energy beam is a fast atomic beam, an ion beam, an electron beam, a laser, a radiation, or an atomic / molecular beam. Processing method.
JP7043212A 1995-03-02 1995-03-02 Energy beam processing method Expired - Fee Related JP3069504B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7043212A JP3069504B2 (en) 1995-03-02 1995-03-02 Energy beam processing method
EP96102976A EP0731490A3 (en) 1995-03-02 1996-02-28 Ultra-fine microfabrication method using an energy beam
US08/610,235 US6007969A (en) 1995-03-02 1996-03-04 Ultra-fine microfabrication method using an energy beam
US08/870,830 US5894058A (en) 1995-03-02 1997-06-06 Ultra-fine microfabrication method using a fast atomic energy beam
US09/195,255 US6048671A (en) 1995-03-02 1998-11-18 Ultra-fine microfabrication method using an energy beam
US09/274,341 US6010831A (en) 1995-03-02 1999-03-23 Ultra-fine microfabrication method using an energy beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7043212A JP3069504B2 (en) 1995-03-02 1995-03-02 Energy beam processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08238426A JPH08238426A (en) 1996-09-17
JP3069504B2 true JP3069504B2 (en) 2000-07-24

Family

ID=12657618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7043212A Expired - Fee Related JP3069504B2 (en) 1995-03-02 1995-03-02 Energy beam processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3069504B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009223154A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Hoya Corp Structure regularly arranged on substrate in two-dimensional manner and method for forming the structure

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194048B1 (en) 1997-07-25 2001-02-27 Ebara Corporation Magnetic recording disk
JPH1153731A (en) * 1997-08-01 1999-02-26 Ebara Corp Magnetic disk and its production
US6835317B2 (en) * 1997-11-04 2004-12-28 Ebara Corporation Method of making substrate with micro-protrusions or micro-cavities
US6468598B1 (en) 1998-10-02 2002-10-22 Ebara Corporation Magnetic disk and method of making thereof
JP5123463B2 (en) * 2005-01-19 2013-01-23 一般財団法人電力中央研究所 Ion beam processing method
JP4543170B2 (en) * 2005-01-28 2010-09-15 国立大学法人 東京大学 Label manufacturing method
JP2006261659A (en) * 2005-02-18 2006-09-28 Sumitomo Chemical Co Ltd Manufacturing method for semiconductor light emitting device
JP2007019318A (en) * 2005-07-08 2007-01-25 Sumitomo Chemical Co Ltd Semiconductor light emitting element, method for manufacturing substrate therefor, and method for manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009223154A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Hoya Corp Structure regularly arranged on substrate in two-dimensional manner and method for forming the structure

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08238426A (en) 1996-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5894058A (en) Ultra-fine microfabrication method using a fast atomic energy beam
US6462333B1 (en) Apparatus for direct write fabrication of nanostructures
JP3069504B2 (en) Energy beam processing method
TWI641026B (en) Photonic activation of reactants for sub-micron feature formation using depleted beams
Gheorghiu et al. Fabrication of micrometre-sized periodic gratings in free-standing metallic foils for laser–plasma experiments
JP3591975B2 (en) Processing method using energy beam
US20180138047A1 (en) System and Method for Wafer-Scale Fabrication of Free Standing Mechanical and Photonic Structures By Ion Beam Etching
JP2753707B2 (en) Etching method
Nellen et al. Milling micro-structures using focused ion beams and its application to photonic components
US6165688A (en) Method of fabricating of structures by metastable atom impact desorption of a passivating layer
JP2843249B2 (en) Method and apparatus for manufacturing a device
Ledoux et al. Nanostructured films composed of silicon nanocrystals
TW201444703A (en) Protruded marking by focused ion beam
JPWO2017145706A1 (en) Method of bending thin film member
US20040060904A1 (en) Tool having a plurality of electrodes and corresponding method of altering a very small surface
US7341681B2 (en) Method of manufacturing optical fiber probe and for finishing micro material
US8648315B1 (en) Accelerator having a multi-channel micro-collimator
US10785859B2 (en) Generating extreme ultraviolet radiation with nanoscale antennas
US20050016954A1 (en) System and methods of altering a very small surface area
US8680792B2 (en) Accelerator having acceleration channels formed between covalently bonded chips
JP3022948B2 (en) Ultra-fine processing method
EP1953117B1 (en) Scanning jet nanolithograph and the operation method thereof
Weller et al. A technique for producing ordered arrays of metallic nanoclusters by electroless deposition in focused ion beam patterns
JP3361206B2 (en) Energy beam machining characteristics evaluation method
Bakun et al. Method of formation of super-smooth optical surfaces using GCIB and ANAB processing

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees