JPS5942748B2 - Sputtering method using ion beam - Google Patents
Sputtering method using ion beamInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
イオンビーム加工機は、微小部分の加工法として、近年
急速に発展した。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Ion beam processing machines have developed rapidly in recent years as a method for processing minute parts.
この方法は、スパッタリング現象を利用した方法で、(
1)金属、非金属を問わず、いかなる固体をもエッチン
グできる、(2)イオンビームの掃引や、マスクの使用
により、複雑な形状の形成が可能である、(3)加工深
さは、スパッタ時間を用いて、容易に制御できる。など
の特徴を有している。しかしイオンビームの性質上最小
ビーム径が1μm程度であり、マスクを使用しないかぎ
り、1μm以下の加工は現状では不可能であり、また大
電流のとれるイオン源を使用しても、エッチング速度が
10〜103A/分と他のエッチング法にくらべて小さ
く加工時間が長くかかる。一方レーザーエッチングは、
最小スポット径0.5μm、加工時間が短いなどの特徴
を有しているが、物質の蒸発現象を利用するため、Aオ
ーダーの加工深さの制御はむずかしく、また加工界面が
熱により変質する。This method utilizes the sputtering phenomenon (
1) Any solid material, whether metal or non-metal, can be etched. (2) Complex shapes can be formed by sweeping the ion beam or using a mask. (3) The processing depth can be adjusted by sputtering. It can be easily controlled using time. It has the following characteristics. However, due to the nature of the ion beam, the minimum beam diameter is approximately 1 μm, and unless a mask is used, processing of less than 1 μm is currently impossible, and even if an ion source with a large current is used, the etching rate is 10 μm or less. ~103 A/min, which is smaller and takes longer processing time than other etching methods. On the other hand, laser etching
It has features such as a minimum spot diameter of 0.5 μm and a short machining time, but since it uses the evaporation phenomenon of substances, it is difficult to control the machining depth of A order, and the machining interface changes in quality due to heat.
本発明は、これら二方法の欠点をおぎなつた新しいイオ
ン・エッチング方法に関するものである。The present invention relates to a new ion etching method that overcomes the drawbacks of these two methods.
すなわち、イオンによるスパッタリングプロセスを利用
して物質を加工する際、イオンと同時に放射線、例えば
レーザー光を、エッチングすべき部分に照射し、その部
分のスパッタリングレートを、他のレーザー光が照射さ
れない部分より飛躍的に増大せしめ、物質を任意の形状
に加工することを特徴とする。以下本発明をその実施例
により説明する。In other words, when processing a material using a sputtering process using ions, radiation, such as laser light, is irradiated onto the area to be etched at the same time as ions, and the sputtering rate of that area is lower than that of other areas that are not irradiated with laser light. It is characterized by its ability to dramatically increase its size and process substances into arbitrary shapes. The present invention will be explained below with reference to Examples.
第1図は、イオンビームエッチング装置に、レーザーガ
スを設置した一実施例である。FIG. 1 shows an example in which a laser gas is installed in an ion beam etching apparatus.
テユオプラズマトロン1で作成されたイオン2は引出し
レンズ3で引出され加速収束され、スリット4を通過し
て、収束ビームとなる。収束されたイオンビームは、走
査電極5で偏向され走査され被加工物質6を衝撃し、ス
パッタリングを起こしエッチングを行なう。なお装置は
、排気系11、12、13で、差動排気されている。こ
こでマスク14を使用するか否かによつて、スパッタエ
ッチングは、(a)イオーンビームミリング、(b)イ
オンビームエッチングの2つの手法に大別される。イオ
ンビームミリングは、イオンビームを最小1μmまで収
束し、マスク14を使用せず、直接被加工物質6を衝撃
し、所望の加工を行なう方法である。Ions 2 created by the Tuoplasmatron 1 are extracted by an extraction lens 3, accelerated and focused, pass through a slit 4, and become a focused beam. The focused ion beam is deflected and scanned by the scanning electrode 5 and impacts the material to be processed 6, causing sputtering and etching. Note that the device is differentially pumped with exhaust systems 11, 12, and 13. Depending on whether or not the mask 14 is used, sputter etching is roughly divided into two methods: (a) ion beam milling and (b) ion beam etching. Ion beam milling is a method in which an ion beam is focused to a minimum size of 1 μm and directly impacts the material to be processed 6 without using a mask 14 to perform desired processing.
この場合、イオンビームの収束によつて、一般的にビー
ム電流量は小さくなり、従つて、スパッタリングレート
も小さくなる。また、現状では1μm以下のイオンビー
ムは得られていないため、μm以下の微細加工は、困難
である。イオンビームエッチングは、イオンビームを均
一に広げたり、イオンビームを走査して広く一様な電流
密度にし、マスク14を介して被加工物質6を衝撃し、
所望のスパツタエツチング加工を行なう方法である。In this case, the amount of beam current generally decreases due to the convergence of the ion beam, and therefore the sputtering rate also decreases. Further, since ion beams of 1 μm or less are not currently available, microfabrication of 1 μm or less is difficult. In ion beam etching, the ion beam is spread uniformly or the ion beam is scanned to make the current density widely uniform, and the material to be processed 6 is bombarded through the mask 14.
This method performs the desired sputter etching process.
この方法は、マスク14を使用することにより、複雑な
加工や、0.1μmオーダーの加工が可能である。しか
し、ビームを均一に広げたり、走査を必要とするため、
イオンの電流密度は、イオンビームミリングにくらべて
も更に小さく、加工時間が長くかかる。このように、イ
オンエツチングにおいては、加工時間が長くかかり、μ
m以下の加工には、マスクの使用が不可欠である。By using the mask 14, this method allows complex processing and processing on the order of 0.1 μm. However, because it requires spreading the beam uniformly and scanning,
The ion current density is even lower than that of ion beam milling, and the processing time is longer. In this way, ion etching takes a long processing time and
The use of a mask is essential for processing smaller than m.
ところが、これらイオンエツチング時に、図において、
レーザー発生器9で作製したレーザー光10を、ビュー
インクポート8を介して被加工物質5に同時に照射する
と、被加工物質の表面温度がレーザー光の吸収により高
くなり、スパツタリングレートの温度依存性により、昇
温部分のスパツタリングレートが他の部分にくらべて大
きくなる。However, during these ion etchings, in the figure,
When the laser beam 10 produced by the laser generator 9 is simultaneously irradiated onto the workpiece material 5 through the view ink port 8, the surface temperature of the workpiece material increases due to absorption of the laser light, and the temperature dependence of the sputtering rate increases. Due to the nature of the process, the sputtering rate in the heated part is higher than in other parts.
いくつかの物質について、スパツタリングレートの温度
依存性を第2図に示し、融点を次表に示す。図のように
、スパツタリングレートは、物質の融点より低い温度か
ら急激に増大する傾向がある。The temperature dependence of the sputtering rate for several substances is shown in FIG. 2, and the melting points are shown in the following table. As shown in the figure, the sputtering rate tends to increase rapidly from temperatures below the melting point of the material.
即ち、レーザー光のワツト数、パルス数などを適当に選
んで、被加工物質の融点以下の温度に被加工物質表面を
昇温すると同時にイオンビームを被加工物質に衝撃する
と、レーザー光照射部分を末照射部分にくらべて、数倍
から、数10倍のスパツタリングレートで、エツチング
加工でき、しかも、物質の融点以下で行なうため、加工
界面の熱変質は、小さいと考えられる。この現象を利用
して実施したところ、イオンビームミリングとして使用
する場合、レーザー光と、イオンビームを同期させるこ
とにより、大きなスパツタリングレートで加工でき、加
工時間を大巾に短縮できた。That is, by appropriately selecting the wattage and pulse number of the laser beam, heating the surface of the workpiece to a temperature below the melting point of the workpiece, and simultaneously bombarding the workpiece with an ion beam, the area irradiated with the laser beam is heated. Etching can be performed at a sputtering rate several to several tens of times higher than that of the least irradiated portion, and since the etching is performed at a temperature below the melting point of the material, thermal alteration of the processed interface is thought to be small. When this phenomenon was used for ion beam milling, by synchronizing the laser beam and the ion beam, processing was possible at a high sputtering rate, and the processing time was significantly shortened.
また、加工時間の制御も、レーザー光のパルス数を変え
ることにより、容易に行なうことができた。また、イオ
ンビームエツチングの場合、イオンの衝撃時に、レーザ
ー光を走査することにより、レーザー光照射部分を、末
照射部分に比較して、大きな速度でエツチングできた。
この方法は、所望の加工部分以外の部分も若干加工され
るが、マスクを使用せず、しかも、レーザー光のスポツ
ト径に対応したパターンが形成できるので、マスクを使
用しなければ、不可能であつた0.5μmのパターンも
加工することができた。更に、マスクを使用した場合も
、レーザー光の走査や、被加工物質加熱ヒータ(第1図
の7)の併用により、イオンエツチング速度を容易に大
きくすることができ、加工時間を短縮、制御することが
できた。また、加工界面の熱変質は、見られなかつた。
同様な効果は、レーザー光のかわりに電子ビームを使用
しても可能である。Furthermore, processing time could be easily controlled by changing the number of pulses of laser light. In addition, in the case of ion beam etching, by scanning the laser beam during ion bombardment, the portion irradiated with the laser beam could be etched at a higher speed than the portion irradiated with the last irradiation.
This method does not use a mask and can form a pattern that corresponds to the spot diameter of the laser beam, although some parts other than the desired part are processed, so it would not be possible without a mask. It was also possible to process a hot 0.5 μm pattern. Furthermore, even when using a mask, the ion etching speed can be easily increased by scanning the laser beam and using a heater (7 in Figure 1) to heat the material to be processed, thereby shortening and controlling the processing time. I was able to do that. Further, no thermal alteration of the processed interface was observed.
A similar effect can be achieved by using an electron beam instead of a laser beam.
この場合、被加工物の昇温は、電子エネルギーの吸収で
起こるので、電子ビームの電流密度に大きく影響される
。大電流が取れる電子ビーム発生装置があれば、電子ビ
ームはμm以下の収束は容易なので、レーザー光使用の
場合以上の微細加工が可能である。以上述べたように、
本発明によれば、従来イオンエツチング法の大きな欠点
であつた加工時間を容易に短縮でき、また加工時間を広
い範囲にわたつて任意に選定できる。In this case, temperature increase of the workpiece occurs due to absorption of electron energy, and is therefore greatly influenced by the current density of the electron beam. If there is an electron beam generator that can generate a large current, the electron beam can be easily converged to micrometers or less, so finer processing than is possible using laser light is possible. As mentioned above,
According to the present invention, the processing time, which was a major drawback of conventional ion etching methods, can be easily shortened, and the processing time can be arbitrarily selected over a wide range.
また、マスクを使用せずにレーザー光のスポツト径に対
応してエツチングでき、μm以下の微細パターンが形成
可能である。この方法は、物質の融点以下でのスパツタ
リングを利用しているので、加工界面の熱変質は、きわ
めて小さい。Further, etching can be performed in accordance with the spot diameter of the laser beam without using a mask, and a fine pattern of .mu.m or less can be formed. Since this method utilizes sputtering below the melting point of the material, thermal alteration of the processed interface is extremely small.
第1図は本発明によるイオンビームエツチング装置の構
成を示す略図、第2図はスパツタリングレートの温度依
存性を示す。
1・・・・・・テユオプラズマトロン、2・・・・・・
イオン、6・・・・・・被加工物質、9・・・・・ルー
ザ一発生器、10・・・・・・レーザー光。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an ion beam etching apparatus according to the present invention, and FIG. 2 shows the temperature dependence of the sputtering rate. 1... Teyuo Plasmatron, 2...
Ion, 6... Material to be processed, 9... Loser generator, 10... Laser light.
Claims (1)
て被加工物質をエッチングすることを特徴とするイオン
ビームによるスパッタ加工法。 2 前記放射線がレーザー光である特許請求の範囲第1
項記載のイオンビームによるスパッタ加工法。[Claims] 1. A sputter processing method using an ion beam, characterized in that a radiation beam is simultaneously irradiated during ion beam irradiation to etch a material to be processed. 2 Claim 1 in which the radiation is a laser beam
Sputter processing method using an ion beam as described in Section 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3999979A JPS5942748B2 (en) | 1979-04-02 | 1979-04-02 | Sputtering method using ion beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3999979A JPS5942748B2 (en) | 1979-04-02 | 1979-04-02 | Sputtering method using ion beam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55134174A JPS55134174A (en) | 1980-10-18 |
| JPS5942748B2 true JPS5942748B2 (en) | 1984-10-17 |
Family
ID=12568615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3999979A Expired JPS5942748B2 (en) | 1979-04-02 | 1979-04-02 | Sputtering method using ion beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5942748B2 (en) |
-
1979
- 1979-04-02 JP JP3999979A patent/JPS5942748B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55134174A (en) | 1980-10-18 |
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