JPS5942748B2 - イオンビ−ムによるスパッタ加工法 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イオンビーム照射時に放射線ビームを同時に照射し
   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。