JP5123463B2 - Ion beam processing method - Google Patents
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Description
本発明は、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）をワーク加工面に照射して加工を行うイオンビーム加工方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば量子ドット等のナノオーダーの凸部を多数形成するのに適したイオンビーム加工方法に関するものである。 The present invention relates to an ion beam processing method for performing processing by irradiating a workpiece processing surface with a gas cluster ion beam (GCIB). More specifically, the present invention relates to an ion beam processing method suitable for forming a large number of nano-order convex portions such as quantum dots.
量子ドットの製造には、これまで半導体産業で用いられてきた技術を利用することで、バルク材料を切ったり削ったりするトップダウン（top down）的アプローチがある。トップダウン的アプローチは、二次元的な量子井戸を縦横に切り分けることで、もしくは一次元の量子細線を切り分けることで、零次元の量子ドットを製造するものである。 The manufacture of quantum dots has a top-down approach that cuts and scrapes bulk material using techniques that have been used in the semiconductor industry. The top-down approach is to produce a zero-dimensional quantum dot by cutting a two-dimensional quantum well vertically and horizontally, or by cutting a one-dimensional quantum wire.
まずはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などによって、１０ｎｍ程度の量子井戸層をもつＳＯＩ（Silicon On Insulater、絶縁膜上にシリコン層）膜をつくる。この面と平行にレジストポリマーを付着させ、電子線リソグラフィー（電子ビームリソグラフィー、ＥＢＬ：Electron Beam Lithography）で取り除く。 First, an SOI (Silicon On Insulator, silicon layer on insulating film) film having a quantum well layer of about 10 nm is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like. A resist polymer is adhered in parallel to this surface and removed by electron beam lithography (electron beam lithography, EBL: Electron Beam Lithography).
こうして一部レジストを取り除いた後で、金属を薄膜蒸着させる。この後、レジストを除去すると、先にレジストが取り除かれた部分の金属片だけが取り残される。そして、イオンエッチングによって金属で保護された以外の量子井戸層を取り除くと、量子ドットができあがる。 After partially removing the resist in this way, a metal is deposited in a thin film. Thereafter, when the resist is removed, only the metal piece above the resist is removed in the portion is left behind. Then, if quantum well layers other than those protected by metal by ion etching are removed, quantum dots are formed.
また、微粒子でマスクした加工面にエネルギービームを照射する加工を行うエネルギービーム加工法として、例えば特開平８−２３８４２６号公報に開示されたものがある。この加工法は、加工面に微粒子を分散配置し、高速原子線やイオンビーム等のエネルギービームを照射し、微粒子のマスク部分を残して加工面を削るものである。 Further, as an energy beam processing method for performing processing for irradiating a processing surface masked with fine particles with an energy beam, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-238426. In this processing method, fine particles are dispersed and arranged on a processed surface, and an energy beam such as a high-speed atomic beam or an ion beam is irradiated to cut the processed surface while leaving a fine particle mask portion.
しかしながら、上述のトップダウン的アプローチでは、製造工程が多く、また電子線リソグラフィーによる加工であるので、量子ドットの製造に長時間を要し、また、高価な製造設備が必要であり、製造コストが高かった。 However, in the above-mentioned top-down approach, since the manufacturing process is many and the processing is performed by electron beam lithography, it takes a long time to manufacture the quantum dots, and expensive manufacturing equipment is required. it was high.
また、上述のエネルギービーム加工法では、微粒子は加工面に対して静電気力やファンデルワールス力といった弱い力で付着しており、照射したエネルギービームによって加工面上の微粒子が弾かれる虞があり、微粒子が弾かれた場合にはマスクが無くなるので凸部を正確に形成することができなかった。また、エネルギービームの照射によって加工面の比較的深い位置まで格子欠陥が生じてしまう。これらのため、量子ドット等の製造には適していなかった。 Further, in the above energy beam machining method, fine particles are adhered by a weak force such as electrostatic force and van der Ruwa Le's forces against the processing surface, there is a possibility that fine particles on the work surface is repelled by irradiation with energy beam When the fine particles are repelled, the mask disappears, so that the convex portion cannot be formed accurately. Moreover, lattice defects are generated up to a relatively deep position on the processed surface by the irradiation of the energy beam. For these reasons, they are not suitable for manufacturing quantum dots and the like.
本発明は、ナノサイズの凸部を短時間に低コストで製造可能なイオンビーム加工方法を提供することを目的とする。また、量子ドット等の製造に適したイオンビーム加工方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the ion beam processing method which can manufacture a nanosize convex part in a short time at low cost. Moreover, it aims at providing the ion beam processing method suitable for manufacture of a quantum dot etc.
かかる目的を達成するために、請求項１記載のイオンビーム加工方法は、マスクとなるナノ粒子を混入し分散させた接着剤を加工面に塗布することによりナノ粒子を混入し分散させた接着剤で加工面を覆い、接着剤を固めてナノ粒子を接着剤中に分散させた状態で加工面に固定し、加工面に向けてガスクラスターイオンビームを照射してナノ粒子によるマスク部分を除く加工面を加工し、接着剤として、エポキシ系接着剤、レジスト液又はワックスを使用し、接着剤の濃度を、接着剤の塗布後においてナノ粒子が加工面上で凝集する前に接着剤が固まるように調整するものである。 In order to achieve this object, the ion beam processing method according to claim 1 is characterized in that an adhesive in which nanoparticles serving as a mask are mixed and dispersed is applied to the processed surface to thereby mix and disperse the nanoparticles. Cover the processing surface with, fix the adhesive to the processing surface in a state where the nanoparticles are dispersed in the adhesive, and irradiate the gas cluster ion beam toward the processing surface to remove the mask part by the nanoparticles Process the surface and use an epoxy adhesive, resist solution or wax as the adhesive, and set the adhesive concentration so that the adhesive solidifies before the nanoparticles aggregate on the processed surface after applying the adhesive To adjust .
したがって、加工面に固定されたナノ粒子がマスクとなり、マスク部分を除く部分がガスクラスターイオンによって除去される。このため、マスク箇所が柱状に残り、加工面に凹凸が形成される。マスクとなるナノ粒子は接着剤によって加工面に固定されているので、ガスクラスターイオンビームによって弾き飛ばされることはない。また、照射するイオンビームとしてクラスターイオンビームを使用しているので、ワークに与える損傷を抑えながら加工速度を向上させることができる。また、一般的にナノ粒子くらいに小さい物質になると、分子間力や静電気力の影響が大きくなり、粒子が凝集するようになる。このため、加工面に付着したナノ粒子も凝集する虞がある。本発明では、加工面に付着したナノ粒子が凝集する前に接着剤が固まり、ナノ粒子を固定する。濃度が高い接着剤は早く固まり、濃度が低い接着剤は遅く固まる。したがって、接着剤の濃度を調整することで、接着剤が固まるまでの時間を制御することができる。接着剤の濃度調整は、接着剤を溶剤等で薄めることで行われる。接着剤の濃度調整は容易である。 Therefore, the nanoparticles fixed to the processed surface serve as a mask, and the portion excluding the mask portion is removed by the gas cluster ions. For this reason, the mask portion remains in a columnar shape, and irregularities are formed on the processed surface. Since the nanoparticles that serve as the mask are fixed to the processed surface by the adhesive, they are not blown off by the gas cluster ion beam. In addition, since a cluster ion beam is used as the ion beam to be irradiated, the processing speed can be improved while suppressing damage to the workpiece. In general, when the material is as small as a nanoparticle, the influence of intermolecular force or electrostatic force increases and the particles aggregate. For this reason, there exists a possibility that the nanoparticle adhering to the process surface may also aggregate. In the present invention, before the nanoparticles adhered to the processed surface are aggregated, the adhesive is solidified to fix the nanoparticles. Adhesives with a high concentration harden quickly, and adhesives with a low concentration harden slowly. Therefore, by adjusting the concentration of the adhesive, the time until the adhesive is hardened can be controlled. The concentration of the adhesive is adjusted by diluting the adhesive with a solvent or the like. Adjustment of the adhesive concentration is easy.
ナノ粒子として粒径の大きなものを使用することで太い凸部を形成することができ、粒径の小さなものを使用することで細い凸部を形成することができる。また、クラスターイオンの照射時間を長くすることで凸部を高くすることができ、照射時間を短くすることで凸部を低くすることができる。 A thick convex portion can be formed by using a nanoparticle having a large particle size, and a thin convex portion can be formed by using a nanoparticle having a small particle size. Further, by increasing the irradiation time of the cluster ions, the convex portion can be increased, and by decreasing the irradiation time, the convex portion can be decreased.
また、請求項２記載のイオンビーム加工方法は、加工面に多数形成する凸部の要求密度を満足するように接着剤へのナノ粒子の混入量を調整するものである。 In the ion beam processing method according to claim 2, the amount of nanoparticles mixed in the adhesive is adjusted so as to satisfy the required density of convex portions formed on the processed surface.
接着剤に混入するナノ粒子の量を多くすれば、加工面に固定されるナノ粒子の数が多くなり、マスク部分の数が多くなるので形成される凸部の数が増える。逆に、接着剤に混入するナノ粒子の量を少なくすれば、加工面に固定されるナノ粒子の数が少なくなり、マスク部分の数が少なくなるので形成される凸部の数が減る。したがって、接着剤へのナノ粒子の混入量の調整によって加工面に形成する凸部の単位面積当たりの数（密度）を制御することができる。加工面に例えば単位面積当たりＮ個の凸部を形成する必要がある場合には、単位面積当たりＮ個のナノ粒子が付着するように接着剤へのナノ粒子の混入量を決定する。ナノ粒子の混入量の調整は簡単である。 If the amount of nanoparticles mixed in the adhesive is increased, the number of nanoparticles fixed to the processed surface increases, and the number of mask portions increases, so that the number of convex portions formed increases. Conversely, if the amount of nanoparticles mixed in the adhesive is reduced, the number of nanoparticles fixed to the processed surface is reduced and the number of mask portions is reduced, so that the number of convex portions formed is reduced. Therefore, as possible out to control the number per unit area of the convex portion formed on the processed surface by adjusting the mixing amount of nanoparticles into the adhesive (density). For example, when it is necessary to form N protrusions per unit area on the processed surface, the amount of nanoparticles mixed in the adhesive is determined so that N nanoparticles per unit area adhere. Adjustment of the amount of nanoparticles mixed is easy.
また、請求項３記載のイオンビーム加工方法は、加工面に多数形成する凸部の要求均一度を満足するように接着剤中のナノ粒子の分散度を調整するものである。 The ion beam processing method according to claim 3 adjusts the degree of dispersion of the nanoparticles in the adhesive so as to satisfy the required uniformity of the convex portions formed on the processed surface.
接着剤に混入するナノ粒子の分散度（分散の度合い）を高くすれば、加工面に多数のナノ粒子が均一に付着するようになり、多数のマスク部分が均一に形成されることになるので多数の凸部が均一に形成される。逆に、接着剤に混入するナノ粒子の分散度を低くすれば、多数のナノ粒子の加工面への付着に部分的な偏りが生じ、多数のマスク部分の形成に部分的な偏りが生じることになるので凸部の形成が不均一になる。したがって、接着剤中のナノ粒子の分散度の調整によって加工面に形成する凸部の均一度（均一の度合い）を制御することができる。例えば、ナノ粒子を混入した接着剤に超音波を当てて振動させることで、ナノ粒子を均等に分散させることができる。例えば、超音波を当てて分散させる時間を調整することでナノ粒子の分散度を制御することができ、その制御は簡単である。 If the degree of dispersion of the nanoparticles mixed in the adhesive (degree of dispersion) is increased, a large number of nanoparticles will uniformly adhere to the processed surface, and a large number of mask parts will be formed uniformly. A large number of convex portions are formed uniformly. Conversely, if the degree of dispersion of the nanoparticles mixed in the adhesive is lowered, a partial bias occurs in the attachment of a large number of nanoparticles to the processed surface, and a partial bias occurs in the formation of a large number of mask portions. As a result, the formation of the projections becomes uneven. Therefore, as possible out to control the uniformity of the protrusions formed on the processed surface by adjusting the degree of dispersion of the nanoparticles in the adhesive (degree of uniformity). For example, the nanoparticles can be uniformly dispersed by applying ultrasonic waves to the adhesive mixed with the nanoparticles and vibrating the adhesive. For example, the degree of dispersion of nanoparticles can be controlled by adjusting the dispersion time by applying ultrasonic waves, and the control is simple.
また、請求項４記載のイオンビーム加工方法は、ナノ粒子の材質が、Ｃｕ、ＳｉＯ ２ 又はＡｌ ２ Ｏ ３ であるものである。 The ion beam processing method according to claim 4, wherein the material of the nanoparticles, Cu, are those wherein SiO 2 or Al 2 O 3.
さらに、請求項５記載のイオンビーム加工方法は、ガスクラスターイオンビームを加速する加速電圧の値を段階的に又は連続的に減少させながら加工を行うものである。 Furthermore, the ion beam processing method according to claim 5 performs processing while decreasing the value of the acceleration voltage for accelerating the gas cluster ion beam stepwise or continuously.
したがって、加工の初期段階では大きな値の加速電圧を用いて加工が行われ、加工の最終（仕上げ）段階では小さな値の加速電圧を用いて加工が行われる。ガスクラスターイオンビームの加速電圧の値が大きい場合、加工量は多くなるが、加工面の表面粗さは粗くなる。一方、ガスクラスターイオンビームの加速電圧の値が小さい場合、ワークの加工量は少なくなるが、加工面の表面粗さは微細になる。このため、加工面の仕上がり具合にあまり影響を与えない加工の初期段階では大きな値の加速電圧を用いて加工を行い、単位時間当たりの加工量を増やして加工時間を短縮させる。一方、加工面の仕上がり具合に大きく影響する加工の最終段階では小さな値の加速電圧を用いて加工を行い、加工面の表面粗さを微細にする。加速電圧の値を段階的に減少させても良く、連続的に減少させても良い。 Therefore, machining is performed using a large acceleration voltage in the initial stage of machining, and machining is performed using a small acceleration voltage in the final (finishing) stage of machining. When the acceleration voltage value of the gas cluster ion beam is large, the processing amount increases, but the surface roughness of the processing surface becomes rough. On the other hand, when the value of the acceleration voltage of the gas cluster ion beam is small, the processing amount of the workpiece decreases, but the surface roughness of the processing surface becomes fine. For this reason, in the initial stage of machining that does not significantly affect the finish of the machined surface, machining is performed using a large value of acceleration voltage, and the machining amount per unit time is increased to shorten the machining time. On the other hand, at the final stage of processing that greatly affects the finish of the processed surface, processing is performed using a small value of acceleration voltage, and the surface roughness of the processed surface is made fine. The value of the acceleration voltage may be decreased stepwise or continuously.
しかして、請求項１記載のイオンビーム加工方法では、接着剤中にナノ粒子を分散させて加工面に塗布することによりナノ粒子を分散させた接着剤で加工面を覆い、接着剤を固めてナノ粒子を接着剤と共に加工面に固定した状態で加工面に向けてガスクラスターイオンビームを照射し、ナノ粒子によるマスク部分を除く加工面を加工するので、マスク部分が柱状に残り、加工面にナノサイズの凸部を形成することができる。マスクとなるナノ粒子は接着剤によって固定されているので、マスクがずれたり外れたりすることがなく、ナノサイズの凸部の形成が確実なものになる。また、加工面に照射するイオンビームとしてガスクラスターイオンビームを使用するので、ワークに与える損傷を抑えながら加工速度を向上させることができる。これらのため、例えば量子ドット等の製造に適している。また、使用するナノ粒子の粒径を調整することで、形成する凸部の太さを制御することができる。さらに、クラスターイオンビームの照射時間を調節することで、形成する凸部の高さ、換言すると凹部の深さを制御することができる。 Therefore, in the ion beam processing method according to claim 1 , the processing surface is covered with the adhesive in which the nanoparticles are dispersed by dispersing the nanoparticles in the adhesive and coating the processing surface, and the adhesive is solidified. With the nanoparticles fixed to the processing surface together with the adhesive, the gas cluster ion beam is irradiated toward the processing surface to process the processing surface excluding the mask portion due to the nanoparticles, so the mask portion remains in the columnar shape, and the processing surface Nano-sized protrusions can be formed. Since the nanoparticles serving as the mask are fixed by the adhesive, the mask is not displaced or detached, and the formation of the nano-sized convex portion is ensured. Further, since the gas cluster ion beam is used as the ion beam irradiated to the processing surface, the processing speed can be improved while suppressing damage to the workpiece. For these reasons, it is suitable for manufacturing, for example, quantum dots. Moreover, the thickness of the convex part to form can be controlled by adjusting the particle size of the nanoparticle to be used. Further, by adjusting the irradiation time of the cluster ion beam, the height of the convex portion to be formed, in other words, the depth of the concave portion can be controlled.
また、請求項２記載のイオンビーム加工方法では、加工面に多数形成する凸部の要求密度を満足するように接着剤へのナノ粒子の混入量を調整するので、加工面に形成する凸部の要求密度を簡単に満足することができる。 Further, in the ion beam processing method according to claim 2, the amount of nanoparticles mixed into the adhesive is adjusted so as to satisfy the required density of a plurality of protrusions formed on the processing surface, so that the protrusions formed on the processing surface. The required density can be easily satisfied.
また、請求項３記載のイオンビーム加工方法では、加工面に多数形成する凸部の要求均一度を満足するように接着剤中のナノ粒子の分散度を調整するので、加工面に形成する凸部の要求均一度を簡単に満足することができる。 Further, in the ion beam processing method according to claim 3, the degree of dispersion of the nanoparticles in the adhesive is adjusted so as to satisfy the required uniformity of the convex portions formed on the processed surface. The required uniformity of the parts can be easily satisfied.
また、請求項１記載のイオンビーム加工方法では、接着剤の塗布後において、ナノ粒子が加工面上で凝集する前に接着剤が固まるように接着剤の濃度を調整するので、加工面に付着したナノ粒子の凝集を確実に防止することができる。また、接着剤の濃度調整は容易であり、ナノ粒子の凝集を簡単に防止することができる。 Further, in the ion beam processing method according to claim 1, after the adhesive is applied, the concentration of the adhesive is adjusted so that the adhesive is solidified before the nanoparticles are aggregated on the processed surface. Aggregation of the formed nanoparticles can be reliably prevented. Further, the adjustment of the adhesive concentration is easy, and aggregation of the nanoparticles can be easily prevented.
さらに、請求項５記載のイオンビーム加工方法では、ガスクラスターイオンビームを加速する加速電圧の値を段階的に又は連続的に減少させながら加工を行うので、全体として加工速度を上げながら仕上げ段階では加工面を微細に加工することができる。このため、加工面の表面粗さを悪化させずに加工時間を短縮することができる。 Furthermore, in the ion beam processing method according to claim 5, since the processing is performed while decreasing the value of the acceleration voltage for accelerating the gas cluster ion beam stepwise or continuously, the overall processing speed is increased while finishing. The processed surface can be finely processed. For this reason, the processing time can be shortened without deteriorating the surface roughness of the processed surface.
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.
図１及び図２に、本発明のイオンビーム加工方法の実施形態の一例を示す。このイオンビーム加工方法は、接着剤１中にナノ粒子２を分散させて加工面３に塗布することによりナノ粒子２を分散させた接着剤１で加工面３を覆い、接着剤１を固めてナノ粒子２を接着剤１と共に加工面３に固定した状態で加工面３に向けてガスクラスターイオンビーム４を照射し、ナノ粒子２によるマスク部分を除く加工面３を加工するものである。加工面３に多数形成する凸部５の要求密度を満足するように接着剤１へのナノ粒子２の混入量を調整しておく。また、加工面３に多数形成する凸部５の要求均一度を満足するように接着剤１中のナノ粒子２の分散度を調整しておく。さらに、接着剤１の塗布後において、ナノ粒子２が加工面３上で凝集する前に接着剤１が固まるように接着剤１の濃度を調整しておく。 1 and 2 show an example of an embodiment of an ion beam processing method of the present invention. In this ion beam processing method, nanoparticles 2 are dispersed in adhesive 1 and applied to processed surface 3 to cover processed surface 3 with adhesive 1 in which nanoparticles 2 are dispersed , and adhesive 1 is solidified. In the state where the nanoparticles 2 are fixed to the processing surface 3 together with the adhesive 1, the processing surface 3 excluding the mask portion by the nanoparticles 2 is processed by irradiating the processing surface 3 with the gas cluster ion beam 4. The amount of nanoparticles 2 mixed in the adhesive 1 is adjusted so as to satisfy the required density of the convex portions 5 formed on the processed surface 3. Further, the degree of dispersion of the nanoparticles 2 in the adhesive 1 is adjusted so as to satisfy the required uniformity of the convex portions 5 formed on the processed surface 3. Further, after the adhesive 1 is applied, the concentration of the adhesive 1 is adjusted so that the adhesive 1 is solidified before the nanoparticles 2 are aggregated on the processed surface 3.
つまり、塗布前に接着剤１にナノ粒子２を混入させ、均一に分散させておく。ナノ粒子２の分散には、例えば超音波の振動エネルギーによりナノ粒子２を撹拌させる超音波撹拌装置の使用が可能である。超音波振動をかける時間等を調整することで、ナノ粒子２の分散度（分散の度合い）を制御することができる。ただし、超音波による撹拌に限るものではなく、例えば機械的撹拌、電磁撹拌等でも良い。 That is, before application, the nanoparticles 2 are mixed in the adhesive 1 and dispersed uniformly. For the dispersion of the nanoparticles 2, for example, an ultrasonic stirring device that stirs the nanoparticles 2 using ultrasonic vibration energy can be used. The degree of dispersion (degree of dispersion) of the nanoparticles 2 can be controlled by adjusting the time during which ultrasonic vibration is applied. However, the stirring is not limited to ultrasonic waves, and mechanical stirring, electromagnetic stirring, or the like may be used.
次に、ナノ粒子２を均一に分散させた接着剤１をワーク６の加工面３に塗布する（図１（ａ））。ワーク６は、例えばＧａＡｓ基板である。塗布には、例えばスピンコータの使用が可能である。ただし、スピンコータの使用以外の手段で接着剤１を塗布しても良い。接着剤１の塗布によってナノ粒子２が加工面３に分散して付着し、接着剤１が固まるとナノ粒子２は加工面３に固定される。ナノ粒子２は接着剤１中に均一に分散されていたので、加工面３に対しても均一に分散された状態で固定される。 Next, the adhesive 1 in which the nanoparticles 2 are uniformly dispersed is applied to the processed surface 3 of the workpiece 6 (FIG. 1A). The workpiece 6 is, for example, a GaAs substrate. For coating, for example, a spin coater can be used. However, the adhesive 1 may be applied by means other than using a spin coater. By applying the adhesive 1, the nanoparticles 2 are dispersed and attached to the processed surface 3, and when the adhesive 1 is hardened, the nanoparticles 2 are fixed to the processed surface 3. Since the nanoparticles 2 are uniformly dispersed in the adhesive 1, the nanoparticles 2 are also fixed to the processed surface 3 in a uniformly dispersed state.
ここで、使用する接着剤１の粘性度等にもよるが、接着剤１塗布後において、ナノ粒子２はその性質上凝集することがある。また、ナノ粒子２が凝集する虞がない場合であっても、外力等の作用によってナノ粒子２が動かされることも考えられる。したがって、これらが予想される場合等には、ナノ粒子２が凝集したり動かされる前に接着剤１を固めて加工面３に固定する必要がある。例えば接着剤１の濃度を調整することで、接着剤１が固まるまでの時間を制御することができるので、塗布後すぐに接着剤１が固まるようにする。接着剤１の濃度調整は、接着剤１を希釈液等で薄めることで行われる。接着剤１の濃度調整は容易であり、接着剤１が固まるまでの時間を制御して塗布後のナノ粒子２の凝集等を確実に防止することは容易である。なお、接着剤１を希釈せずにナノ粒子２の分散と加工面３への塗布を行うことができる場合には、接着剤１を希釈せずに使用しても良い。 Here, although depending on the viscosity of the adhesive 1 to be used and the like, the nanoparticles 2 may aggregate due to their properties after the adhesive 1 is applied. Moreover, even when there is no possibility that the nanoparticles 2 aggregate, it is also conceivable that the nanoparticles 2 are moved by an action such as an external force. Therefore, when these are expected, the adhesive 1 needs to be hardened and fixed to the processing surface 3 before the nanoparticles 2 are aggregated or moved. For example, by adjusting the concentration of the adhesive 1, the time until the adhesive 1 hardens can be controlled, so that the adhesive 1 hardens immediately after application. The concentration adjustment of the adhesive 1 is performed by diluting the adhesive 1 with a diluent or the like. Adjustment of the concentration of the adhesive 1 is easy, and it is easy to reliably prevent aggregation of the nanoparticles 2 after application by controlling the time until the adhesive 1 hardens. In addition, when the dispersion | distribution of the nanoparticle 2 and application | coating to the process surface 3 can be performed without diluting the adhesive agent 1, you may use the adhesive agent 1 without diluting.
次に、加工面３に向けてガスクラスターイオンビーム４を照射する。本実施形態では、ガスクラスターイオンビーム４を加速する加速電圧を一定に維持して照射を行う。加工面３に固定されたナノ粒子２はマスクとなり、マスク部分を除く部分がガスクラスターイオンによって加工される。このとき、ナノ粒子２にもガスクラスターイオンは衝突するが、ナノ粒子２は接着剤１によって固定されているため、ナノ粒子２が弾き飛ばされることはなく、加工面３をしっかりとマスクする。 Next, the gas cluster ion beam 4 is irradiated toward the processing surface 3. In the present embodiment, irradiation is performed while maintaining the acceleration voltage for accelerating the gas cluster ion beam 4 constant. The nanoparticles 2 fixed on the processing surface 3 serve as a mask, and the portion excluding the mask portion is processed with gas cluster ions. At this time, the gas cluster ions also collide with the nanoparticle 2, but the nanoparticle 2 is fixed by the adhesive 1, so that the nanoparticle 2 is not blown off and the processed surface 3 is firmly masked.
加工面３に向けて照射されたガスクラスターイオンは加工面３との衝突で壊れながらスパッタリング現象により加工面３の加工を行う（図１（ｂ））。１個のクラスターは例えば数千個の原子または分子で構成されており、１原子または分子当たりのエネルギーは極めて小さくなる。このため、ガスクラスターイオンビーム４によるイオンビーム加工は、加工面３から浅い部分の加工に適していると共に、加工面３に与える損傷を抑えた加工を行うことができる。このため、例えば半導体基板のように加工面３の浅い部分に格子欠陥が生じることが問題になる場合等の加工に適している。また、１度に多数の原子または分子を加工面３に衝突させるので、１回の衝突で加工できる量が多くなり、加工速度を上げることができる。加工の深さはガスクラスターイオンの照射時間で調整する。ガスクラスターイオンの照射時間を長くすることで、加工面３を深く加工して高い凸部５を形成することができ、照射時間を短くすることで加工面３を浅く加工して低い凸部５を形成することができる。 The gas cluster ions irradiated toward the processed surface 3 are processed by the sputtering phenomenon while being broken by collision with the processed surface 3 (FIG. 1B). One cluster is composed of, for example, thousands of atoms or molecules, and the energy per atom or molecule is extremely small. For this reason, the ion beam processing by the gas cluster ion beam 4 is suitable for processing a shallow portion from the processing surface 3 and can perform processing while suppressing damage to the processing surface 3. For this reason, it is suitable for processing, for example, when a lattice defect occurs in a shallow portion of the processing surface 3 as in a semiconductor substrate. Further, since a large number of atoms or molecules collide with the processing surface 3 at a time, the amount that can be processed by one collision increases, and the processing speed can be increased. The processing depth is adjusted by the irradiation time of gas cluster ions. By increasing the irradiation time of the gas cluster ions, the processed surface 3 can be deeply processed to form a high convex portion 5, and by reducing the irradiation time, the processed surface 3 can be processed shallowly and the low convex portion 5 can be formed. Can be formed.
ワーク６を所定の深さまで加工した後、加工面３からナノ粒子２と残った接着剤１を除去する（図１（ｃ））。例えばアセトン、トリクロロエチレン等の溶剤等を使用して加工面３を洗浄することで、ナノ粒子２や残りの接着剤１を除去することができる。ナノ粒子２によってマスクされていた部分は柱状の凸部５となり、加工面３に多数の凸部５を形成することができる。ナノ粒子２はほぼ均一に分散された状態で固定されていたので、加工面３にほぼ均一に分散した凸部５を多数形成することができる。 After processing the workpiece 6 to a predetermined depth, the nanoparticles 2 and the remaining adhesive 1 are removed from the processed surface 3 (FIG. 1C). For example, the nanoparticles 2 and the remaining adhesive 1 can be removed by washing the processed surface 3 using a solvent such as acetone or trichlorethylene. The portions masked by the nanoparticles 2 become columnar convex portions 5, and a large number of convex portions 5 can be formed on the processed surface 3. Since the nanoparticles 2 are fixed in a substantially uniformly dispersed state, a large number of convex portions 5 that are dispersed almost uniformly can be formed on the processed surface 3.
ナノ粒子２の粒径は、凸部５の太さに応じて決定する。即ち、粒径の大きなナノ粒子２を使用することで太い凸部５を形成することができ、粒径の小さなナノ粒子２を使用することで細い凸部５を形成することができる。 The particle size of the nanoparticles 2 is determined according to the thickness of the convex portion 5. That is, the thick convex part 5 can be formed by using the nanoparticle 2 having a large particle diameter, and the thin convex part 5 can be formed by using the nanoparticle 2 having a small particle diameter.
凸部５の要求密度、即ち必要とされる凸部５の密度は、接着剤１へのナノ粒子２の混入量によって制御することができる。接着剤１へのナノ粒子２の混入量を多くすれば加工面３により多くのナノ粒子２が固定されることになり、形成される凸部５の密度を高くすることができる。逆に、ナノ粒子２の混入量を減らせば加工面３に固定されるナノ粒子２の数も減るので、形成される凸部５の密度を低くすることができる。したがって、ナノ粒子２の混入量を調整することで、凸部５の密度を制御することができる。ナノ粒子２の混入量の調整は簡単であり、凸部５の要求密度の満足は容易である。 The required density of the convex portions 5, that is, the required density of the convex portions 5 can be controlled by the amount of the nanoparticles 2 mixed into the adhesive 1. If the mixing amount of the nanoparticles 2 into the adhesive 1 is increased, more nanoparticles 2 are fixed to the processed surface 3, and the density of the convex portions 5 to be formed can be increased. On the contrary, if the mixing amount of the nanoparticles 2 is reduced, the number of the nanoparticles 2 fixed to the processed surface 3 is also reduced, so that the density of the convex portions 5 to be formed can be lowered. Therefore, the density of the protrusions 5 can be controlled by adjusting the mixing amount of the nanoparticles 2. Adjustment of the mixing amount of the nanoparticles 2 is simple, and satisfaction of the required density of the protrusions 5 is easy.
凸部５の要求均一度、即ち必要とされる凸部５の均一の度合いは、接着剤１に混入するナノ粒子２の分散の度合いによって制御することができる。接着剤１中のナノ粒子２の分散の度合いを高くし均一に分散させると、加工面３にナノ粒子２を均一に分散させた状態で固定することかでき、凸部５を均一に分散させて形成することができる。逆に、接着剤１中のナノ粒子２の分散の度合いを低くすると、加工面３に付着するナノ粒子２の配置に部分的な偏りが生じ、凸部５が不均一になる。したがって、接着剤１中のナノ粒子２の分散度を調整することで、凸部５の均一度を制御することができる。例えば超音波振動による分散では超音波振動をかける時間を調整することでナノ粒子２の分散度を調整することができる。このような分散度の調整は簡単であり、凸部５の要求均一度の満足は容易である。 The required uniformity of the protrusions 5, that is, the required degree of uniformity of the protrusions 5 can be controlled by the degree of dispersion of the nanoparticles 2 mixed in the adhesive 1. When the degree of dispersion of the nanoparticles 2 in the adhesive 1 is increased and uniformly dispersed, the nanoparticles 2 can be fixed on the processed surface 3 in a uniformly dispersed state, and the convex portions 5 are uniformly dispersed. Can be formed. On the other hand, when the degree of dispersion of the nanoparticles 2 in the adhesive 1 is lowered, a partial bias occurs in the arrangement of the nanoparticles 2 attached to the processed surface 3, and the convex portions 5 become non-uniform. Therefore, the uniformity of the convex part 5 can be controlled by adjusting the dispersion degree of the nanoparticles 2 in the adhesive 1. For example, in dispersion by ultrasonic vibration, the degree of dispersion of the nanoparticles 2 can be adjusted by adjusting the time during which ultrasonic vibration is applied. Such adjustment of the degree of dispersion is simple, and satisfaction of the required uniformity of the convex portion 5 is easy.
本発明では、加工面３の任意の位置を指定してナノサイズの凸部５を形成することはできないが、ナノサイズの凸部５の密度の制御は可能である。このため、凸部５の位置よりも単位面積当たりの凸部５の個数（密度）を重要視する加工に特に適している。ただし、凸部５の密度を重要視しない加工にも適していることは勿論である。 In the present invention, it is not possible to designate the arbitrary position of the processed surface 3 to form the nano-sized convex portions 5, but the density of the nano-sized convex portions 5 can be controlled. For this reason, it is particularly suitable for processing in which the number (density) of the convex portions 5 per unit area is more important than the position of the convex portions 5. However, it is a matter of course that it is also suitable for processing in which the density of the protrusions 5 is not important.
本発明の適用が可能な加工としては、例えば量子ドットの製造、フォトニック結晶のピラー構造の製造、太陽電池パネルの光入射面にナノサイズの凹凸を多数形成して光の反射を抑え光の吸収量の増加を図る加工、窓ガラスにナノサイズの凹凸を多数形成して光の入射を抑え光の反射量の増加を図る加工、コーティング面にナノサイズの凹凸を多数形成してコーティング材料の接着性を増加させる加工、摩擦面の摩擦係数制御のための表面加工等がある。ただし、これらの加工に限るものではなく、加工面３のある範囲にナノサイズの凸部５を多数形成する加工であれば適用することができる。 The processing to which the present invention can be applied includes, for example, the manufacture of quantum dots, the manufacture of pillar structures of photonic crystals, and the formation of a large number of nano-sized irregularities on the light incident surface of a solar cell panel to suppress the reflection of light. Processing to increase the amount of absorption, forming many nano-sized irregularities on the window glass to suppress the incidence of light and increase the amount of reflected light, forming many nano-sized irregularities on the coating surface There are processing for increasing adhesion, surface processing for controlling the friction coefficient of the friction surface, and the like. However, the present invention is not limited to these processes, and any process that forms a large number of nano-sized convex portions 5 in a certain range of the processed surface 3 can be applied.
本発明では、多数のナノ粒子２を固定した加工面３にガスクラスターイオンビーム４を照射して微小な凸部５を形成するので、短時間に低コストで多数の凸部５を形成することができる。即ち、従来の量子ドットの製造方法のように、量子井戸にレジストポリマーを付着させてその一部を電子線リソグラフィーで取り除き、金属を薄膜蒸着させた後、残りのレジストを除去しイオンエッチングを行う方法では、多数の製造プロセスを経る必要があり、製造に長時間と大きなコストが必要となるが、本発明では、製造プロセスが簡単になり、短時間で安いコストで量子ドット等の微小凸部５を形成することができる。また、必要な製造設備も簡単なもので足り、大掛かりで高価な製造設備を必要としないので、この点からも製造コストを安くすることができる。 In the present invention, since the processed surface 3 on which a large number of nanoparticles 2 are fixed is irradiated with the gas cluster ion beam 4 to form minute convex portions 5, a large number of convex portions 5 can be formed at a low cost in a short time. Can do. That is, as in the conventional quantum dot manufacturing method, a resist polymer is attached to a quantum well, a part thereof is removed by electron beam lithography, a metal is deposited in a thin film, and then the remaining resist is removed and ion etching is performed. In the method, it is necessary to go through a large number of manufacturing processes, and manufacturing requires a long time and a large cost.In the present invention, however, the manufacturing process is simplified, and a minute convex portion such as a quantum dot is obtained at a low cost in a short time. 5 can be formed. Moreover, the necessary manufacturing equipment is sufficient, and a large-scale and expensive manufacturing equipment is not required, so that the manufacturing cost can be reduced also in this respect.
使用可能な接着剤１としては、ナノ粒子２を加工面３に固定できることができるものであれば、特に限定されない。例えば、エポキシ系接着剤、アロンアルファ（東亜合成株式会社、登録商標）、セメダイン（セメダイン株式会社、登録商標）等の使用が可能である他、レジスト液、ワックス等も接着剤１として使用できる。また、接着剤１としては、上述のように粘性度調整可能であるものが好ましい。さらに、加工面３に塗布後、速やかに固まってナノ粒子２を固定できることが好ましい。なお、凸部５の加工後、加工面３に残ったナノ粒子２や接着剤１を落とす手段としては溶剤等による洗浄の他、例えば研磨等によってナノ粒子２や残留接着剤１を落とすことができ、その他の手段によって落としても良い。 The usable adhesive 1 is not particularly limited as long as it can fix the nanoparticles 2 to the processed surface 3. For example, epoxy adhesive, Aron Alpha (Toa Gosei Co., Ltd., registered trademark), cemedine (Cemedine Co., Ltd., registered trademark) and the like can be used, and a resist solution, wax, and the like can also be used as the adhesive 1. Moreover, as the adhesive 1, what can adjust viscosity as mentioned above is preferable. Furthermore, it is preferable that the nanoparticles 2 can be fixed quickly after being applied to the processed surface 3. As a means for removing the nanoparticles 2 and the adhesive 1 remaining on the processed surface 3 after the convex portion 5 is processed, the nanoparticles 2 and the residual adhesive 1 may be removed by, for example, polishing or the like in addition to cleaning with a solvent or the like. Yes, it may be dropped by other means.
ナノ粒子２とは、ナノメータ（ｎｍ）スケールの超微粒子である。ナノ粒子というと一般的には粒子状物質のうち粒径５０〜１００ｎｍ程度以下の超微粒子を意味することがあるが、本発明では粒径５０〜１００ｎｍのナノ粒子２や粒径５０ｎｍ以下のナノ粒子２は勿論のこと、粒径１００ｎｍ以上のナノ粒子２も含まれる。加工面３に形成する凸部５の太さ等に応じて、適切な粒径のナノ粒子２を使用すれば良い。また、使用するナノ粒子２としては、例えばＣｕ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等のナノ粒子が例示できるが、これらに限るものではない。 The nanoparticle 2 is a nanometer (nm) scale ultrafine particle. In general, the term “nanoparticle” may mean an ultrafine particle having a particle size of about 50 to 100 nm or less, but in the present invention, a nanoparticle 2 having a particle size of 50 to 100 nm or a nanoparticle having a particle size of 50 nm or less is used. Of course, the particles 2 include nanoparticles 2 having a particle size of 100 nm or more. What is necessary is just to use the nanoparticle 2 of a suitable particle size according to the thickness etc. of the convex part 5 formed in the process surface 3. FIG. Examples of the nanoparticles 2 to be used include nanoparticles such as Cu, Al 2 O 3 , and SiO 2 , but are not limited thereto.
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明では、ガスクラスターイオンビーム４の加速電圧を一定に維持した状態で照射を行っていたが、これに限るものではなく、例えばガスクラスターイオンビーム４を加速する加速電圧の値を段階的に又は連続的に減少させながら加工を行うようにしても良い。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above description, irradiation is performed in a state where the acceleration voltage of the gas cluster ion beam 4 is kept constant. However, the present invention is not limited to this. For example, the value of the acceleration voltage for accelerating the gas cluster ion beam 4 is set as follows. Processing may be performed while decreasing stepwise or continuously.
つまり、加工の初期段階では加速電圧値を大きくしておき、加工が進むにつれて加速電圧値を減少させる。加工面３の仕上がり具合にあまり影響を与えない加工の初期段階で大きな値の加速電圧を用いて加工を行うことで、単位時間当たりの加工量を増やして、即ち加工速度を上げて加工時間を短縮させることができる。そして、加工面３の仕上がり具合に大きく影響する加工の最終段階（仕上げ段階）で小さな値の加速電圧を用いて加工を行うことで、加工面３の表面粗さを微細にして高精度で良好な仕上げ面を得ることができる。即ち、加熱電圧の値を減少させる多段階加工を行うことで、加工時間の短縮と加工精度の確保を高レベルで両立することができる。加速電圧の具体的な値は、ワーク６の材質、行う加工の種類、要求される加工精度等を考慮して決定する。 That is, the acceleration voltage value is increased at the initial stage of processing, and the acceleration voltage value is decreased as processing proceeds. By performing machining using a large acceleration voltage at the initial stage of machining that does not significantly affect the finish of the machined surface 3, the machining amount per unit time is increased, that is, the machining speed is increased to reduce the machining time. It can be shortened. And by performing processing using a small value of acceleration voltage at the final stage (finishing stage) of machining that greatly affects the finish of the machined surface 3, the surface roughness of the machined surface 3 is made fine and good with high accuracy. A smooth surface. In other words, by performing multi-stage machining that reduces the value of the heating voltage, it is possible to achieve both a shortening of the machining time and ensuring of machining accuracy at a high level. The specific value of the acceleration voltage is determined in consideration of the material of the workpiece 6, the type of processing to be performed, the required processing accuracy, and the like.
例えば、加速電圧の値をＡ→Ｂへと２段階に減少させたり、Ａ→Ｃ→Ｂへと３段階に減少させることが考えられる。また、４段階以上に減少させても良い。さらに、加速電圧をＡ→Ｂへと連続的に減少させても良い。ここで、Ａ＞Ｃ＞Ｂであり、Ｂはワーク６の加工面３の表面粗さが仕上げ面として要求される精度を満たすことができ且つ加工を進行させることができる値である。 For example, it is conceivable to decrease the value of the acceleration voltage in two stages from A to B, or to reduce in three stages from A to C to B. Moreover, you may reduce to four steps or more. Furthermore, the acceleration voltage may be continuously decreased from A to B. Here, A> C> B, and B is a value that allows the surface roughness of the processed surface 3 of the workpiece 6 to satisfy the accuracy required as a finished surface and allows the processing to proceed.
本発明の方法によりナノサイズの凸部５を形成できることを確認するための実験を行った。照射用試料にはｎ型ＧａＡｓを用いた。また、マスク用のナノ粒子２にはＣｕ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２を用いた。ナノ粒子２の平均粒径はＣｕが約３００ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２は約３０ｎｍであった。トリクロロエチレンで希釈したエポキシ系接着剤１中に約０．１ｍｇのナノ粒子２を超音波装置で分散させ、ＧａＡｓ（００１）上にスピンコート（２０００ｒｐｍ）して均一に分散させた。クラスターイオンビーム４用のイオン種にはＡｒを用いた。 An experiment was conducted to confirm that the nano-sized convex portion 5 can be formed by the method of the present invention. N-type GaAs was used for the irradiation sample. Further, Cu, Al 2 O 3 and SiO 2 were used for the nanoparticles 2 for the mask. The average particle diameter of the nanoparticles 2 was about 300 nm for Cu, and about 30 nm for Al 2 O 3 and SiO 2 . About 0.1 mg of nanoparticles 2 was dispersed in an epoxy adhesive 1 diluted with trichlorethylene by an ultrasonic device, and was uniformly dispersed by spin coating (2000 rpm) on GaAs (001). Ar was used as the ion species for the cluster ion beam 4.
照射条件は、次の通りである。クラスターサイズはクラスター１個当たりＡｒ原子約２０００個（クラスター直径は約２ｎｍ）、加速電圧は２０ｋｅＶ、照射量は１×１０１７ions／ｃｍ２、入射方向は（００１）面に垂直とした。モノマーイオンは磁気分光器で取り除いた。照射後、試料表面の残留接着剤１とナノ粒子２をトリクロロエチレンで取り除き、段差測定とＡＦＭ測定を行った。 The irradiation conditions are as follows. The cluster size was about 2000 Ar atoms per cluster (cluster diameter was about 2 nm), the acceleration voltage was 20 keV, the irradiation amount was 1 × 10 17 ions / cm 2 , and the incident direction was perpendicular to the (001) plane. Monomer ions were removed with a magnetic spectrometer. After the irradiation, residual adhesive 1 and nanoparticles 2 on the sample surface were removed with trichlorethylene, and step measurement and AFM measurement were performed.
図３にＣｕナノ粒子２を使って作製した構造物を示す。複数のテーブル状構造物が形成されているのが分かる。テーブルの直径はいずれも約５００ｎｍ、高さは１５ｎｍであった。テーブルのふちに見られる突起物はナノ粒子２の影になったため形成されたと考えられる。図４には単離したテーブル状構造物を示す。 FIG. 3 shows a structure produced using Cu nanoparticles 2. It can be seen that a plurality of table-like structures are formed. All of the tables had a diameter of about 500 nm and a height of 15 nm. Protrusions seen on the edge of the table are thought to have formed because they were shaded by the nanoparticles 2. FIG. 4 shows the isolated table-like structure.
図５（ａ）にＳｉＯ２ナノ粒子２を使って作製した構造物を示す。図５（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した図である。複数の突起状構造物が形成されている。突起状構造物の直径は約１００ｎｍ、高さは約１６ｎｍ、面密度は約２０個／μｍ２であった。 FIG. 5A shows a structure manufactured using the SiO 2 nanoparticles 2. FIG. 5B is an enlarged view of a part of FIG. A plurality of protruding structures are formed. The diameter of the protruding structure was about 100 nm, the height was about 16 nm, and the surface density was about 20 / μm 2 .
図６（ａ）にＡｌ２Ｏ３ナノ粒子２を使って作製した構造物を示す。図６（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した図である。ＳｉＯ２ナノ粒子２の場合と同様に、複数の突起状構造物が形成されている。突起状構造物の直径は約７０ｎｍ、高さは１３ｎｍ、面密度は約３０個／μｍ２であった。突起状構造物の形態に関して、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３では明瞭な違いは認められなかった。計算によると、ＧａＡｓについて量子サイズ効果が発現する大きさは約１００ｎｍ以下と算出される。この大きさは今回得られた大きさと近く、量子ドットとしてのその利用が可能である。 FIG. 6A shows a structure manufactured using Al 2 O 3 nanoparticles 2. FIG. 6B is an enlarged view of a part of FIG. Similar to the case of the SiO 2 nanoparticles 2, a plurality of protruding structures are formed. The diameter of the protruding structure was about 70 nm, the height was 13 nm, and the surface density was about 30 / μm 2 . Regarding the form of the protruding structure, no clear difference was observed between SiO 2 and Al 2 O 3 . According to the calculation, the magnitude at which the quantum size effect appears for GaAs is calculated to be about 100 nm or less. This size is close to the size obtained this time and can be used as a quantum dot.
今回約３０ｎｍのＡｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２ナノ粒子２をマスクとして用い、これにクラスターイオンビーム４を照射することで、直径約１００ｎｍ、高さ約１６ｎｍのナノ構造物を作製することに成功した。また、約３００ｎｍのＣｕナノ粒子２をマスクとして用い、これにクラスターイオンビーム４を照射することで、直径約５００ｎｍ、高さ約１５ｎｍのナノ構造物を作製することに成功した。本発明はマスクとして用いる粒子の直径を選ぶことで、凸部５の加工サイズが選択でき、量子ドット等の製作に有効と考えられる。 This time, we succeeded in producing a nanostructure with a diameter of about 100 nm and a height of about 16 nm by irradiating the cluster ion beam 4 with the Al 2 O 3 and SiO 2 nanoparticles 2 of about 30 nm as a mask. . Moreover, by using the Cu nanoparticle 2 of about 300 nm as a mask and irradiating the cluster ion beam 4 to this, a nanostructure having a diameter of about 500 nm and a height of about 15 nm was successfully produced. In the present invention, the processing size of the convex portion 5 can be selected by selecting the diameter of the particles used as the mask, and it is considered effective for the production of quantum dots and the like.
使用可能な接着剤１を調べる実験を行った。以下の接着剤１について調べた。実験の結果、以下の（１）〜（３）の接着剤１の使用が可能であることがわかった。なお、使用可能な接着剤１としては、（１）〜（３）の接着剤に限るものではないことは勿論である。また、（１）〜（３）の接着剤１と同等の粘性度を有する接着剤１については少なくとも使用可能であると考えられる。 An experiment was conducted to examine the usable adhesive 1. The following adhesive 1 was investigated. As a result of the experiment, it was found that the following adhesives (1) to (3) can be used. Needless to say, the usable adhesive 1 is not limited to the adhesives (1) to (3). Further, it is considered that at least the adhesive 1 having a viscosity equivalent to that of the adhesive 1 of (1) to (3) can be used.
（１）レジスト液を希釈液で１０倍に希釈した接着剤１
ａ．レジスト液（製品名：OFR-5LB）
成分：乳酸エチル：８０〜５０％、酢酸ノルマルブチル：１０〜５％
ｂ．希釈液（製品名：LBシンナー）
成分：乳酸エチル：９０％、酢酸ノルマルブチル：１０％
ｃ．希釈率：１０倍
ｄ．乾燥速度
スピンコータ（１０００rpm以上）に滴下後、すぐ（数秒）
(1) Adhesive 1 in which a resist solution is diluted 10 times with a diluent
a. Resist solution (Product name: OFR-5LB)
Ingredients: Ethyl lactate: 80-50%, normal butyl acetate: 10-5%
b. Diluent (Product name: LB thinner)
Ingredients: Ethyl lactate: 90%, normal butyl acetate: 10%
c. Dilution rate: 10 times d. Drying speed Immediately after dropping onto a spin coater (1000 rpm or more) (several seconds)
（２）エポキシ系接着剤を希釈液で１０倍に希釈した接着剤１
ａ．エポキシ系接着剤（商品名：アロンアルファ（東亜合成株式会社、登録商標））
ｂ．希釈液
トリクロロエチレン：９９．５％
ｃ．希釈率：１０倍
ｄ．乾燥速度
スピンコータ（１０００rpm以上）に滴下後、すぐ（数秒）
(2) Adhesive 1 obtained by diluting an epoxy adhesive 10 times with a diluent
a. Epoxy adhesive (trade name: Aron Alpha (Toa Gosei Co., Ltd., registered trademark))
b. Diluent Trichlorethylene: 99.5%
c. Dilution rate: 10 times d. Drying speed Immediately after dropping onto a spin coater (1000 rpm or more) (several seconds)
（３）ワックスを希釈液で１０倍以上に希釈した接着剤１
ａ．ワックス（アピエゾンワックスＷ）
ｂ．希釈液
トリクロロエチレン：９９．５％
ｃ．希釈率：１０倍以上
ｄ．乾燥速度
スピンコータ（１０００rpm以上）に滴下後、すぐ（数秒）
(3) Adhesive 1 in which wax is diluted 10 times or more with a diluent
a. Wax (Apiezon Wax W)
b. Diluent Trichlorethylene: 99.5%
c. Dilution rate: 10 times or more d. Drying speed Immediately after dropping onto a spin coater (1000 rpm or more) (several seconds)
（４）なお、上記（１）〜（３）の接着剤１において、スピンコータの回転速度が５００rpm程度の場合には、接着剤１塗布の均一性が良くなかった。このため、５００rpm程度では回転速度が足りないことがわかった。また、上記（１）〜（３）の接着剤１について、希釈率を５倍とすると、スピンコーターにかける前のナノ粒子２を撹拌させているときに固まった。このため、５倍では希釈率が足りないこともわかった。 (4) In the adhesive 1 of the above (1) to (3), when the rotation speed of the spin coater was about 500 rpm, the uniformity of the application of the adhesive 1 was not good. For this reason, it was found that the rotational speed was insufficient at about 500 rpm. Moreover, about the adhesive agent 1 of said (1)-(3), when the dilution rate was set to 5 times, it solidified when stirring the nanoparticle 2 before applying to a spin coater. For this reason, it was also found that the dilution rate was insufficient at 5 times.
１ 接着剤
２ ナノ粒子
３ 加工面
４ ガスクラスターイオンビーム
５ 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adhesive 2 Nanoparticle 3 Processing surface 4 Gas cluster ion beam 5 Convex part
Claims (5)
前記接着剤として、エポキシ系接着剤、レジスト液又はワックスを使用し、
前記接着剤の濃度を、前記接着剤の塗布後において前記ナノ粒子が前記加工面上で凝集する前に前記接着剤が固まるように調整する
ことを特徴とするイオンビーム加工方法。 The processed surface is covered with the adhesive mixed with and dispersed with the nanoparticles by applying an adhesive mixed with and dispersed with nanoparticles serving as a mask, and the adhesive is solidified to form the nanoparticles. wherein in a state dispersed in the adhesive is fixed to the working surface, by irradiating the gas cluster ion beam processing the processing surface except for the mask portion due to the nanoparticles toward the working surface,
As the adhesive, an epoxy adhesive, a resist solution or a wax is used,
The ion beam processing method , wherein the concentration of the adhesive is adjusted so that the adhesive solidifies after the nanoparticles are aggregated on the processed surface after the adhesive is applied .
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