JP2001284294A - Laser beam stimulated etching processing device, wherein near field optical probe is used, and processing method thereof - Google Patents

Laser beam stimulated etching processing device, wherein near field optical probe is used, and processing method thereof

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JP2001284294A
JP2001284294A JP2000096912A JP2000096912A JP2001284294A JP 2001284294 A JP2001284294 A JP 2001284294A JP 2000096912 A JP2000096912 A JP 2000096912A JP 2000096912 A JP2000096912 A JP 2000096912A JP 2001284294 A JP2001284294 A JP 2001284294A
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JP
Japan
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light
field optical
optical probe
field
laser
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JP2000096912A
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Japanese (ja)
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Kazunori Yamazaki
和則 山崎
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam stimulation etching processing device using near field light, whose processing efficiency and feasibility are raised, and to provide its processing method. SOLUTION: An optical stimulation etching processing device 10A, which performs etching for a work piece 240 by performing optical stimulation for reaction gas inside a reaction bath 260, is constituted of a plurality of near field optical probes 100A to 100C each of which enables position control independently, a laser oscillator 210 which becomes a light source of near field light which is generated by each of the near filed optical probes 100A to 100C, and converging lenses 30A to 30C which converge the laser beam of the laser oscillator 210 through a window 262 provided to the reaction bath 260 and inject it to each of the near field optical probes 100A to 100C. It is good to use a stage device, which controls one to three-dimensional positions of the near field optical probes 100A to 100C as a means for making each of the near field optical probes 100A to 100C position controllable independently.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、マイク
ロマシン、光通信用デバイス、集積回路等の様々なデバ
イスを製作する際に用いられる、レーザ光励起エッチン
グ加工装置及びその加工方法に係り、特に、近接場光を
発生させる近接場プローブを複数用いたレーザ光励起エ
ッチング加工装置及びその加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser-excited etching apparatus and a processing method used for manufacturing various devices such as optical elements, micromachines, optical communication devices, and integrated circuits. The present invention relates to a laser beam excitation etching apparatus using a plurality of near-field probes for generating near-field light and a processing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマ、イオンビーム、X線やレーザ
光等を用いて、集積回路等のデバイスの製作を行うエッ
チング加工装置等の微細加工装置が実用化されている。
これらの従来のエッチング加工装置では、加工工程にお
いて、レーザ光を集光レンズで集光する工程を含むもの
は、レーザ光の半波長程度の回折限界の問題があり、加
工精度に原理的な限界があり、加工精度を飛躍的に向上
させるのは極めて困難である。
2. Description of the Related Art Microfabrication apparatuses such as etching apparatuses for manufacturing devices such as integrated circuits using plasma, ion beams, X-rays, laser beams, and the like have been put to practical use.
In these conventional etching processing apparatuses, in the processing step including a step of condensing the laser beam with a condenser lens, there is a problem of a diffraction limit of about half a wavelength of the laser beam, and the processing accuracy is a fundamental limit. Therefore, it is extremely difficult to dramatically improve the processing accuracy.

【0003】例えば、光源としてエキシマレーザ発振器
を用いた場合、エキシマレーザ発振器が発振する紫外光
レーザの波長は、150〜300nm程度であるので、
この半波長程度の加工精度が限界である。
For example, when an excimer laser oscillator is used as a light source, the wavelength of an ultraviolet laser oscillated by the excimer laser oscillator is about 150 to 300 nm.
The processing accuracy of about half a wavelength is the limit.

【0004】一方、X線を用いれば加工精度の面では向
上するが、現時点ではその光源の量産化が不透明であ
る。また、イオンビーム、電子線を用いた微細加工で
は、ナノメートルオーダーの加工が実現しているが、被
加工物であるワークの損傷が大きく、残留変質層が残る
という問題を備えている。
[0004] On the other hand, the use of X-rays improves the processing accuracy, but at present it is unclear to mass-produce the light source. Further, in the fine processing using an ion beam or an electron beam, processing on the order of nanometers has been realized, but there is a problem that a workpiece to be processed is greatly damaged and a residual deteriorated layer remains.

【0005】従って、加工変質層ができないレーザ光励
起反応による、加工精度を飛躍的に向上させた近接場光
プローブを用いたエッチング加工装置が提唱されてい
る。この従来の近接場光プローブを用いたエッチング加
工装置について、図5及び図6を用いて説明するが、こ
の従来のエッチング加工装置の理解の便を図るために、
この従来のエッチング加工装置の説明に先立ち、近接場
光の特徴、及び、近接場光を発生する近接場光プローブ
について、図3及び図4を用いて補足説明する。
[0005] Accordingly, an etching apparatus using a near-field optical probe has been proposed in which the processing accuracy is remarkably improved by a laser beam excitation reaction that cannot form a damaged layer. An etching apparatus using the conventional near-field optical probe will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In order to facilitate understanding of the conventional etching apparatus,
Prior to the description of this conventional etching apparatus, the characteristics of near-field light and a near-field light probe for generating near-field light will be supplementarily described with reference to FIGS.

【0006】先ず、近接場光の発生の原理及び近接場光
の特徴について、図3を用いて説明する。上述したよう
に、レーザ光を用いた光励起エッチング加工に限定して
いえば、可視光や、紫外光或いは極端紫外光を集光レン
ズで集光して反応性ラジカルの生成手段に用いる限り、
回折限界により数100nm程度の加工精度が限界であ
る。
First, the principle of generation of near-field light and characteristics of near-field light will be described with reference to FIG. As described above, if it is limited to photoexcitation etching using laser light, as long as visible light, ultraviolet light or extreme ultraviolet light is condensed by a condensing lens and used as a reactive radical generating means,
The processing accuracy of about several hundred nm is the limit due to the diffraction limit.

【0007】しかし、近接場光は、空間を伝搬しない光
であるので、回折の性質を示さず、上記回折限界の問題
もない。また、エッチングの加工精度は、後述する近接
場光を発生する近接場光プローブの開口部の大きさに依
存し、従って、この開口部を極限まで小さくすることに
より、理論的には限りなく加工精度を向上させることが
できる。
However, since near-field light is light that does not propagate in space, it does not exhibit diffraction properties and does not have the problem of the diffraction limit. In addition, the processing accuracy of the etching depends on the size of the opening of the near-field optical probe that generates the near-field light, which will be described later. Therefore, by making this opening as small as possible, the processing is theoretically infinite. Accuracy can be improved.

【0008】レーザ光を細管から勢い良く流出する水流
に例えれば、近接場光は細管の開口部に留まっている水
滴に例えられる。この近接場光の発生の原理を図3を用
いて説明する。
[0008] If the laser light is compared to a water stream that vigorously flows out of the thin tube, the near-field light is compared to a water droplet remaining at the opening of the thin tube. The principle of generation of this near-field light will be described with reference to FIG.

【0009】図3に示すように、入射光の波長に比べて
十分に小さい直径の仮想的な球Aに、入射光を入射させ
たとする。このとき、入射光の多くは、この球Aを透
過、反射、散乱して空間を伝搬して行く。しかし、これ
らの伝搬光と同時に、球A内部に入射光によって、原
子、分子の中の電子が励振されて、無数の小さな振動す
る電気双極子ができる。
As shown in FIG. 3, it is assumed that incident light is incident on a virtual sphere A having a diameter sufficiently smaller than the wavelength of the incident light. At this time, most of the incident light is transmitted, reflected, and scattered through the sphere A and propagates through the space. However, at the same time as the propagating light, the electrons in the atoms and molecules are excited by the light incident on the inside of the sphere A, and countless small oscillating electric dipoles are formed.

【0010】これらの電気双極子は球A内に拘束され、
全体として球形の表面を有しているという制約があるた
め、これらの電気双極子の間の電気的相互作用によって
各々適当に向きを変えて、その結果、球A全体が入射光
に応答する大きな電気双極子となるように配列する。
[0010] These electric dipoles are confined within the sphere A,
Due to the constraint of having a generally spherical surface, each of them is appropriately redirected by the electrical interaction between these electric dipoles so that the entire sphere A responds to incident light with a large Arrange them to be electric dipoles.

【0011】光は非常に高い周波数で振動する電磁場で
あり、球A表面近くにあって振動する電気双極子間の相
互作用を表す電気力線の一部は球A表面から外に飛び出
すが、このように外に飛び出した電気力線を総て足し合
わせたものが近接場光である。しかし、各電気力線の端
は内部の電気双極子につながって球Aの表面近くにあ
り、近接場光のエネルギーは、球Aの表面から遠ざかる
に従い急激に減少する。例えば、表面におけるエネルギ
ー値のe-2(e=2.71828・・・)になる位置
は、球Aの直径に等しい距離だけ離れた位置である。従
って、近接場光は球Aの表面に滲み出した光の薄い膜と
いえる。
Light is an electromagnetic field oscillating at a very high frequency, and some of the lines of electric force near the surface of the sphere A and representing the interaction between the oscillating electric dipoles fly out of the surface of the sphere A. The near-field light is obtained by adding all the lines of electric force that have jumped out in this manner. However, the end of each line of electric force is connected to an internal electric dipole and is near the surface of the sphere A, and the energy of the near-field light decreases rapidly as the distance from the surface of the sphere A increases. For example, a position where the energy value on the surface becomes e −2 (e = 2.771828...) Is a position separated by a distance equal to the diameter of the sphere A. Therefore, it can be said that the near-field light is a thin film of light oozing on the surface of the sphere A.

【0012】つまり、近接場光は、そのエネルギーは球
Aの表面に沿ってのみ伝搬し、球A表面から遠ざかる方
向には伝搬しない。即ち、球Aの表面に近接したところ
にエネルギーが集中した光なので「近接場光」と呼ばれ
ている。
That is, the energy of the near-field light propagates only along the surface of the sphere A, and does not propagate in a direction away from the surface of the sphere A. That is, it is called “near-field light” because it is light in which energy is concentrated near the surface of the sphere A.

【0013】ところで、近接場光は、球Aの表面にのみ
伝搬する光であり、球Aの遠方に試料をおいても相互作
用せず、光検出器を置いても測定することができない。
従って、近接場光を測定するためには、球Aの表面から
近接場光のエネルギーが集中している直径程度以内の距
離に、図示は省略するが第2の球(直径は球Aと同程度
が望ましい。)を置き、第2の球により近接場光を散乱
させ、この散乱光を検出することにより近接場光を測定
する。
By the way, the near-field light is light that propagates only on the surface of the sphere A, does not interact even if a sample is placed far from the sphere A, and cannot be measured even if a photodetector is placed.
Therefore, in order to measure the near-field light, a second sphere (having the same diameter as the sphere A) is omitted from the surface of the sphere A within a distance of about the diameter at which the energy of the near-field light is concentrated, although not shown. The near-field light is scattered by the second sphere, and the scattered light is detected to measure the near-field light.

【0014】一方、この第2の球の電気双極子の分布が
変わるほど近接場光を強く乱せば、この第2の球の一部
が凹んだり、その構造や組成を変化させることも可能で
ある。即ち、後述する近接場光プローブの先端に形成し
た開口部に近接場光を発生させ、これを被加工物である
ワークに近づけてその表面を凹ませ、構造を変化させた
り、近接場光を利用して反応ガスを励起し、反応性ラジ
カルを生成し、エッチング加工が可能であることを示し
ている。
On the other hand, if the near-field light is strongly disturbed so that the distribution of the electric dipoles of the second sphere changes, a part of the second sphere can be dented or its structure or composition can be changed. It is. That is, a near-field light is generated in an opening formed at the tip of a near-field light probe described later, and the near-field light is brought close to a workpiece, which is a workpiece, so that the surface thereof is depressed to change the structure or change the near-field light. Utilizing this to excite a reactive gas to generate reactive radicals, indicating that etching is possible.

【0015】次に、近接場光を発生させる近接場光プロ
ーブについて、図4を用いて説明する。図4は、近接場
光プローブ100の構造を示す縦断側面図である。図4
に示すように、近接場光プローブ100は、近接場光を
発生するための光を伝搬するための光ファイバ110、
近接場光を発生するための開口部120、光ファイバ1
10と開口部120との高い結合効率を達成する光導波
路部130から構成される。なお、図4に示すように、
開口部120は近接場光プローブ100の先端に形成さ
れ、一方、光導波路部130の周囲130aは、アルミ
ニウム等の光反射率の高い金属膜で覆われている。
Next, a near-field light probe for generating near-field light will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a vertical sectional side view showing the structure of the near-field optical probe 100. FIG.
As shown in FIG. 2, the near-field optical probe 100 includes an optical fiber 110 for transmitting light for generating near-field light,
Opening 120 for generating near-field light, optical fiber 1
The optical waveguide section 130 achieves high coupling efficiency between the optical waveguide 10 and the opening 120. As shown in FIG.
The opening 120 is formed at the tip of the near-field optical probe 100, while the periphery 130a of the optical waveguide 130 is covered with a metal film having a high light reflectance such as aluminum.

【0016】以上の構成で、近接場光は、図示しないレ
ーザ発振器からのレーザ光等の光が近接場光プローブ1
00の光ファイバ110、光導波路部130を経由し
て、開口部120において発生する。近接場光は上述し
たように空間を伝搬しない光であるため回折限界を有さ
ず、開口部120で発生した近接場光と、直接、被加工
物の表面分子や原子と相互作用をするので、その加工精
度は開口部120の径と同程度である。従って、原理的
には開口部120の径を小さくすることにより、加工精
度を際限なく向上させることができる。近年では、開口
部120が、2〜3nm程度から数μmオーダーの径の
近接場光プローブ100が製作されるようになってい
る。
In the above configuration, the near-field light is a light such as a laser light from a laser oscillator (not shown).
The light is generated in the opening 120 via the optical fiber 110 and the optical waveguide unit 130. As described above, the near-field light has no diffraction limit because it is light that does not propagate through space, and interacts with the near-field light generated in the opening 120 directly with surface molecules and atoms of the workpiece. The processing accuracy is almost the same as the diameter of the opening 120. Therefore, in principle, by reducing the diameter of the opening 120, the processing accuracy can be improved without limit. In recent years, the near-field optical probe 100 in which the opening 120 has a diameter of about 2 to 3 nm to several μm order has been manufactured.

【0017】以上の予備的な説明を踏まえて、次に、従
来の近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング
加工装置(以下、簡単に「エッチング加工装置」という
場合がある。)について、図5及び図6を用いて説明す
る。図5は、従来のエッチング加工装置200の基本構
成を示す側面図である。また、図6は、近接場光プロー
ブ100の開口部120に発生した近接場光によるエッ
チング加工を説明するための一部裁断して示した拡大斜
視図である。
Based on the above preliminary description, FIG. 5 shows a conventional laser-excited etching apparatus using a near-field optical probe (hereinafter, may be simply referred to as an "etching apparatus"). This will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a side view showing a basic configuration of a conventional etching apparatus 200. FIG. 6 is an enlarged perspective view of a partially cut-away view for explaining the etching process by the near-field light generated in the opening 120 of the near-field light probe 100.

【0018】従来のエッチング加工装置200は、主要
構成として、図5に示すように、レーザ発振器210、
近接場光プローブ100、レーザ発振器210からのレ
ーザ光Lを集光して近接場光プローブ100に入射させ
る集光レンズ230を備えている。
As shown in FIG. 5, a conventional etching apparatus 200 mainly includes a laser oscillator 210,
A near-field optical probe 100 and a condenser lens 230 for condensing laser light L from a laser oscillator 210 and making the laser light L incident on the near-field optical probe 100 are provided.

【0019】また、図5において、240は被加工物で
あるワーク、250はワーク240を3次元的に移動さ
せるステージ装置、260は反応槽、270は排気用チ
ューブ、272はレーザ光Lを集光レンズ230に反射
する反射ミラーである。反応槽260には、集光レンズ
230で集光されたレーザ光Lを透過させる石英ガラス
製のプロセスウィンドウ262と、反応ガスを供給する
供給口264、ワーク240の原子・分子と反応ガスと
が反応して発生した揮発性の物質を排気する排気口26
6が設けられている。
In FIG. 5, reference numeral 240 denotes a workpiece which is a workpiece, 250 denotes a stage device for moving the workpiece 240 three-dimensionally, 260 denotes a reaction tank, 270 denotes an exhaust tube, and 272 collects a laser beam L. This is a reflection mirror that reflects light to the optical lens 230. In the reaction tank 260, a process window 262 made of quartz glass through which the laser light L condensed by the condenser lens 230 is transmitted, a supply port 264 for supplying a reaction gas, and atoms and molecules of the work 240 and the reaction gas are formed. Exhaust port 26 for exhausting volatile substances generated by the reaction
6 are provided.

【0020】近接場光プローブ100と、ワーク240
及びステージ装置250は、反応槽260内に収容さ
れ、反応槽260内は、反応ガスが反応ガス供給口26
4から随時供給され、ほぼ一定の圧力で反応ガスが充填
されている。
The near-field optical probe 100 and the work 240
The stage device 250 is accommodated in a reaction tank 260, and the reaction gas is supplied to the reaction gas supply port 26 in the reaction tank 260.
The reaction gas is supplied from 4 as needed and filled with a reaction gas at a substantially constant pressure.

【0021】また、280は、ワーク240と近接場光
プローブ100の開口部120との距離を検出するオン
ライン検出器である。このオンライン検出器280は、
検出器用集光レンズ284と光検出器286、計測用レ
ーザ発振器287、ビームスプリッタ290、ダイクロ
イックミラー292とを備え、検出器用集光レンズ28
4と、光検出器286及び計測用レーザ発振器287は
反応槽260外に設置された構成である。
An on-line detector 280 detects the distance between the work 240 and the opening 120 of the near-field light probe 100. This online detector 280
A condenser lens for detector 28 is provided with a condenser lens for detector 284, a photodetector 286, a laser oscillator for measurement 287, a beam splitter 290, and a dichroic mirror 292.
4, the photodetector 286 and the measuring laser oscillator 287 are installed outside the reaction tank 260.

【0022】計測用レーザ発振器287から発振された
計測用レーザ光L′は、ビームスプリッタ290で、ダ
イクイックミラー292と光検出器286方向に分割さ
れ、ダイクロイックミラー292と光励起用レーザ光L
と重ね合わされ、近接場光プローブ100の開口部12
0で近接場光を生成する。この計測用レーザ光L′で形
成される近接場光とワーク240との相互作用でで発生
する散乱光の強度を検知することにより、ワーク240
と近接場光プローブ100の開口部120との距離を検
出する。
The measuring laser beam L 'oscillated from the measuring laser oscillator 287 is split by the beam splitter 290 in the direction of the dichroic mirror 292 and the photodetector 286, and the dichroic mirror 292 and the light pumping laser beam L
And the opening 12 of the near-field optical probe 100
Zero generates near-field light. By detecting the intensity of scattered light generated by the interaction between the near-field light formed by the measurement laser light L ′ and the work 240, the work 240
And the distance between the opening 120 and the near-field optical probe 100 are detected.

【0023】以上の構成で、従来の近接場光プローブを
用いたレーザ光励起エッチング加工装置200の基本動
作を図5及び図6を用いて説明する。レーザ発振器21
0から発振されたレーザ光Lは、反射ミラー272、集
光レンズ230を経て近接場光プローブ100に入射す
る。
The basic operation of the conventional laser-light-excited etching apparatus 200 using the near-field optical probe will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. Laser oscillator 21
The laser light L oscillated from 0 enters the near-field optical probe 100 via the reflection mirror 272 and the condenser lens 230.

【0024】近接場光プローブ100に入射したレーザ
光Lは、上述したように、図4に示す光ファイバ11
0、光導波路部130を経由して、開口部120におい
て近接場光を発生する。
As described above, the laser light L incident on the near-field optical probe 100 is transmitted to the optical fiber 11 shown in FIG.
0, near-field light is generated in the opening 120 via the optical waveguide unit 130.

【0025】一方、ワーク240の加工面を近接場光が
発生している近接場光プローブ100の開口部120
に、ステージ装置250を制御して近づけると、図6に
示すように、この近接場光Kは、開口部120近傍の反
応ガスGを光励起し、反応ラジカルG´を生成して、反
応ラジカルG´とワーク240の原子・分子240aと
が反応して揮発性の物質Bが発生する。
On the other hand, an opening 120 of the near-field light probe 100 in which near-field light is generated
When the stage device 250 is controlled to approach the vicinity, as shown in FIG. 6, the near-field light K optically excites the reaction gas G near the opening 120 to generate a reaction radical G ′, and the reaction radical G ′ 'Reacts with the atoms / molecules 240a of the work 240 to generate a volatile substance B.

【0026】この揮発性物質Bは排気用チューブ270
に接続された真空ポンプ(図示せず)により反応槽26
0外に排出される。このように、ワーク240の原子・
分子240aが揮発性物質Bとなって除去されることに
より加工が進み、ワーク240表面を所望の形状にエッ
チングすることができる。
The volatile substance B is supplied to the exhaust tube 270
Tank 26 by a vacuum pump (not shown) connected to
It is discharged outside zero. Thus, the atoms of the work 240
The processing proceeds by the removal of the molecules 240a as volatile substances B, and the surface of the work 240 can be etched into a desired shape.

【0027】このとき、上述したように、近接場光は空
間を伝搬しない光であり、反応ラジカル生成時には集光
レンズを用いずに、近接場光で直接反応ガスを光励起す
るので回折限界の問題は存在しない。即ち、エッチング
加工の加工精度は、近接場光プローブ100の開口部1
20の径と同程度である。従って、近接場光プローブ1
00の開口部120の径を小さく形成することにより、
エッチング加工装置200の加工精度を飛躍的に向上さ
せることができる。また、オンライン検出器280によ
り、近接場光プローブ100の開口部120とワーク2
40表面との距離をオンライン検出しながらエッチング
加工するので、加工精度を一層向上させることができ
る。
At this time, as described above, the near-field light is light that does not propagate in space, and the reaction gas is directly excited by the near-field light without using a condenser lens when a reaction radical is generated. Does not exist. In other words, the processing accuracy of the etching process depends on the opening 1 of the near-field optical probe 100.
It is about the same as the diameter of 20. Therefore, the near-field optical probe 1
By making the diameter of the opening 120 of the 00 small,
The processing accuracy of the etching processing apparatus 200 can be dramatically improved. Also, the opening 120 of the near-field optical probe 100 and the work 2
Since the etching process is performed while detecting the distance to the surface 40 online, the processing accuracy can be further improved.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング
加工装置では、加工用の近接場光プローブを単数用いた
構成である。これは、被加工物を比較的狭いエリアで微
細加工するのには好適である。
The above-described conventional laser-light-excited etching processing apparatus using a near-field optical probe has a configuration using a single near-field optical probe for processing. This is suitable for finely processing a workpiece in a relatively small area.

【0029】しかし、被加工物のエッチング加工では、
広いエリアで同じ形状の加工を多数施す場合、或いは、
広いエリアで、異なる形状の加工を多数施す場合があ
り、単数の近接場光プローブでこれらの加工を行うと、
加工効率が悪く、大量生産には不向きであるという問題
がある。
However, in the etching of the workpiece,
When performing many processes of the same shape in a large area, or
In a large area, there are cases where a large number of processings of different shapes are performed, and if these processings are performed with a single near-field optical probe,
There is a problem that the processing efficiency is poor and it is not suitable for mass production.

【0030】本発明は、上記課題(問題点)を解決し、
加工効率を向上させ、実用性を高めた、近接場光を用い
たレーザ光励起エッチング加工装置及びその加工方法を
提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems (problems),
It is an object of the present invention to provide a laser beam excitation etching apparatus using near-field light and a processing method thereof, which improve processing efficiency and enhance practicality.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明の近接場光を用い
たレーザ光励起エッチング加工装置は、請求項1に記載
のものでは、反応槽内の反応ガスを光励起して、被加工
物にエッチング加工を施す光励起エッチング加工装置に
おいて、上記光励起手段として、複数の各々制御可能な
近接場光プローブを用いた構成とした。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a laser beam excitation etching apparatus using near-field light, wherein a reaction gas in a reaction tank is optically excited to etch a workpiece. In the photoexcitation processing apparatus for performing the processing, a plurality of controllable near-field optical probes are used as the photoexcitation means.

【0032】このように構成すると、被加工物の広いエ
リアのエッチング加工に好適で加工効率を向上させたエ
ッチング加工装置とすることができる。
With this configuration, it is possible to provide an etching apparatus suitable for etching a wide area of a workpiece and improving the processing efficiency.

【0033】請求項2に記載の近接場光を用いたレーザ
光励起エッチング加工装置では、反応槽内の反応ガスを
光励起して、被加工物にエッチング加工を施す光励起エ
ッチング加工装置において、各々独立に位置制御可能な
複数の近接場光プローブと、前記各近接場光プローブが
発生する近接場光の光源となるレーザ発振器と、前記反
応槽に設けられるウィンドウを介して、前記レーザ発振
器のレーザを集光して前記各近接場光プローブに入射さ
せる集光レンズとを備えた構成とした。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser-excited etching apparatus using near-field light, wherein the reaction gas in the reaction tank is optically excited to etch the workpiece. A plurality of near-field light probes whose position can be controlled, a laser oscillator serving as a light source of near-field light generated by each of the near-field light probes, and a laser of the laser oscillator are collected through a window provided in the reaction tank. And a condenser lens that emits light and enters each of the near-field optical probes.

【0034】このように構成すると、複数の近接場光プ
ローブで各々独立にエッチング加工が可能となるので、
被加工物の広いエリアのエッチング加工に好適で加工効
率を向上させることができると共に、広いエリアで同じ
形状の加工を多数施す場合、或いは、広いエリアで、異
なる形状の加工を多数施す場合にも対応可能で、実用性
を高めたエッチング加工装置とすることができる。
With this configuration, it is possible to perform etching independently with a plurality of near-field optical probes.
Suitable for etching of a wide area of the workpiece and improving the processing efficiency, and when performing a large number of processings of the same shape in a wide area, or even in a case where a large number of processings of different shapes are performed. It is possible to provide an etching apparatus capable of handling and improving practicality.

【0035】請求項3に記載の近接場光を用いたレーザ
光励起エッチング加工装置では、上記近接場光プローブ
を各々独立に位置制御可能とする手段として、近接場光
プローブの1次元的乃至3次元的な位置を制御するステ
ージ装置を用いた構成とした。
According to a third aspect of the present invention, in the laser beam excitation etching apparatus using near-field light, one-dimensional to three-dimensional of the near-field optical probe is used as means for controlling the positions of the near-field optical probes independently. The configuration uses a stage device that controls the dynamic position.

【0036】このように構成すると、各近接場光プロー
ブを各々独立に位置制御可能とする好適な手段を備えた
エッチング加工装置とすることができる。
With this configuration, it is possible to provide an etching apparatus provided with suitable means for enabling the position control of each near-field optical probe independently.

【0037】請求項4に記載の近接場光を用いたレーザ
光励起エッチング加工装置では、上記近接場光プローブ
として、ファイバプローブを用いた構成とした。
In the laser beam excitation etching apparatus using near-field light according to a fourth aspect, a fiber probe is used as the near-field light probe.

【0038】このように構成すると、近接場光の発生効
率に優れた近接場光プローブを備えた好適なエッチング
加工装置とすることができる。
With this configuration, it is possible to provide a suitable etching apparatus equipped with a near-field light probe having excellent near-field light generation efficiency.

【0039】請求項5に記載の近接場光プローブを用い
たレーザ光励起エッチング加工装置では、上記近接場光
プローブの光導波路部の金属被膜をアルミニウム等の光
高反射材で構成し、開口部近傍を金等の耐腐食性金属で
コーティングした構成とした。
In the laser beam excitation etching apparatus using the near-field optical probe according to the fifth aspect, the metal coating of the optical waveguide portion of the near-field optical probe is made of a high-reflection material such as aluminum, and the vicinity of the opening is formed. Was coated with a corrosion-resistant metal such as gold.

【0040】このように構成すると、開口部以外からの
光のしみ出しを防ぐことができると共に、反応ガスとの
反応による近接場光プローブの開口部の腐食や劣化を防
ぐことができる。
With this configuration, it is possible to prevent light seeping out of the portion other than the opening and to prevent corrosion and deterioration of the opening of the near-field optical probe due to reaction with the reaction gas.

【0041】請求項6に記載の近接場光プローブを用い
たレーザ光励起エッチング加工装置では、上記光励起用
光源としては、紫外線領域の波長領域の光源を用いるよ
うに構成した。
In a laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to a sixth aspect, a light source in the ultraviolet region is used as the light source for light excitation.

【0042】このように構成すると、Cl2やフッ素化
合物を反応ガスとした場合に、電子励起による反応ラジ
カルの生成が好適な光源を備えたレーザ光励起エッチン
グ加工装置とすることができる。
With this configuration, when Cl 2 or a fluorine compound is used as a reaction gas, a laser beam excited etching apparatus equipped with a light source suitable for generating reaction radicals by electronic excitation can be provided.

【0043】請求項7に記載の近接場光プローブを用い
たレーザ光励起エッチング加工装置では、上記光励起用
光源としては、赤外線領域の波長領域の光源を用いるよ
うに構成した。
In a laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to a seventh aspect, a light source in a wavelength region of an infrared region is used as the light source for light excitation.

【0044】このように構成すると、分子の共振励起に
より反応ラジカルを生成するのに好適な光源を備えたレ
ーザ光励起エッチング加工装置とすることができる。
With this configuration, it is possible to provide a laser beam excited etching apparatus equipped with a light source suitable for generating reaction radicals by resonance excitation of molecules.

【0045】請求項8に記載の近接場光プローブを用い
たレーザ光励起エッチング加工装置では、上記光励起用
光源としては、反応ガスの熱分解吸収特性に優れた波長
領域の光源を用いるように構成した。
In the laser beam excitation etching apparatus using the near-field optical probe according to the present invention, the light source for light excitation is configured to use a light source in a wavelength region excellent in the thermal decomposition and absorption characteristics of the reaction gas. .

【0046】このように構成すると、SF6のような紫
外線を吸収しない反応ガスを用いた場合に、反応ラジカ
ルを生成するのに好適な光源を備えたレーザ光励起エッ
チング加工装置とすることができる。
With this configuration, it is possible to provide a laser beam excited etching apparatus equipped with a light source suitable for generating reaction radicals when a reaction gas which does not absorb ultraviolet rays, such as SF 6 , is used.

【0047】請求項9に記載の近接場光プローブを用い
たレーザ光励起エッチング加工装置では、上記近接場光
プローブと上記被加工物との距離を検出するオンライン
検出器を備えた構成とした。
According to a ninth aspect of the present invention, in the laser beam excited etching apparatus using a near-field optical probe, an on-line detector for detecting a distance between the near-field optical probe and the workpiece is provided.

【0048】このように構成すると、近接場光プローブ
と被加工物との距離を検出しながらエッチング加工がで
きるので、加工精度を一層向上させることができる。
With this configuration, since the etching can be performed while detecting the distance between the near-field optical probe and the workpiece, the processing accuracy can be further improved.

【0049】請求項10に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工装置では、上記オンラ
イン検出器としては、被加工物に照射する計測用レーザ
光を発生する計測用レーザ発振器と、計測用レーザで形
成される近接場光が、前記被加工物との相互作用で発生
する散乱光を検知して、近接場光プローブの開口部と被
加工物との距離を検出する光検出器とを備えたオンライ
ン検出器とした構成とした。
[0049] In the laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to the present invention, the on-line detector includes a measuring laser oscillator for generating a measuring laser beam for irradiating a workpiece, and a measuring laser oscillator. A near-field light formed by a laser for use, a scattered light generated by interaction with the workpiece, and a photodetector that detects a distance between the opening of the near-field optical probe and the workpiece. And an on-line detector equipped with.

【0050】このように構成すると、反応ガスを光励起
するレーザ発振器のレーザ光を、距離計測用に利用でき
ない場合、或いは利用しにくい場合に、距離計測の有効
なオンライン検出器を備えたエッチング加工装置とする
ことができる。
With this configuration, when the laser light from the laser oscillator that optically excites the reaction gas cannot be used for distance measurement, or when it is difficult to use the laser light, an etching apparatus equipped with an effective online distance detector for distance measurement. It can be.

【0051】請求項11に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工装置では、上記オンラ
イン検出器としては、近接場光と被加工物との作用によ
る散乱光を検知して近接場光プローブと被加工物との距
離を検出する光検出器を備えたオンライン検出器とした
構成とした。
In the laser beam excitation etching apparatus using a near-field light probe according to the eleventh aspect, the on-line detector detects near-field light by detecting scattered light caused by the action of the near-field light and the workpiece. An on-line detector provided with a photodetector for detecting the distance between the probe and the workpiece was used.

【0052】このように構成すると、散乱光で上記距離
が検出でき、被加工物に照射する計測用レーザを発生さ
せる計測用レーザ発振器を別途用いないですむので、オ
ンライン検出器の構成が簡単になり、製造コスト、メン
テナンスコストを削減したエッチング加工装置とするこ
とができる。
With this configuration, the distance can be detected by the scattered light, and a measuring laser oscillator for generating a measuring laser for irradiating the workpiece is not required, so that the configuration of the online detector can be simplified. Thus, it is possible to provide an etching apparatus in which manufacturing costs and maintenance costs are reduced.

【0053】請求項12に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工装置では、上記計測用
レーザ発振器を反応槽内に設置した構成とした。
In a laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to a twelfth aspect, the measurement laser oscillator is provided in a reaction tank.

【0054】このように構成すると、被加工物近傍に計
測用レーザ発振器を取り付けられ、近接場光プローブの
開口部に到達する光の量を増大させることができるの
で、近接場光プローブと被加工物との距離を検出する精
度が向上し、エッチング加工の加工精度が更に向上す
る。
With this configuration, the laser oscillator for measurement can be attached near the workpiece and the amount of light reaching the opening of the near-field optical probe can be increased. The accuracy of detecting the distance to the object is improved, and the processing accuracy of the etching process is further improved.

【0055】請求項13に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工装置では、上記計測用
レーザ発振器を反応槽外に設置した構成とした。
In a laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to a thirteenth aspect, the measurement laser oscillator is provided outside the reaction tank.

【0056】このように構成すると、反応ガスが充填さ
れた反応槽外で計測用レーザ発振器の操作やメンテナン
スが可能になり、これらの労力が軽減される。
With such a configuration, the operation and maintenance of the measuring laser oscillator can be performed outside the reaction tank filled with the reaction gas, and these labors can be reduced.

【0057】請求項14に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工装置では、上記光検出
器を反応槽内に設置した構成とした。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the laser beam excited etching apparatus using a near-field optical probe, the photodetector is provided in a reaction tank.

【0058】このように構成すると、被加工物近傍に光
検出器を取り付けられるので、検出光の集光効率が上が
り、近接場光プローブと被加工物との距離を検出する精
度が向上し、エッチング加工の加工精度が更に向上す
る。
With this configuration, since the photodetector can be mounted near the workpiece, the light collection efficiency of the detection light is increased, and the accuracy of detecting the distance between the near-field optical probe and the workpiece is improved. The processing accuracy of the etching processing is further improved.

【0059】請求項15に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工装置では、上記光検出
器を反応槽外に設置した構成とした。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the laser beam excitation etching apparatus using the near-field optical probe, the photodetector is provided outside the reaction tank.

【0060】このように構成すると、反応ガスが充填さ
れた反応槽外で光検出器の操作やメンテナンスが可能に
なり、これらの労力が軽減される。
With this configuration, the operation and maintenance of the photodetector can be performed outside the reaction vessel filled with the reaction gas, and the labor required for the operation can be reduced.

【0061】請求項16に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工方法では、請求項1乃
至8のいずれかに記載の近接場光プローブを用いたレー
ザ光励起エッチング加工装置を用いて、複数の近接場光
プローブを操作して、被加工物表面に所望の微細加工を
施すようにした。
According to the laser beam excitation etching processing method using the near-field optical probe according to claim 16, the laser light excitation etching processing apparatus using the near-field optical probe according to any one of claims 1 to 8 is used. By operating a plurality of near-field optical probes, desired fine processing is performed on the surface of the workpiece.

【0062】このようにすると、被加工物の広いエリア
のエッチング加工に好適で加工効率を向上させたエッチ
ング加工方法とすることができる。
This makes it possible to provide an etching method suitable for etching a wide area of a workpiece and improving the processing efficiency.

【0063】請求項17に記載の近接場光プローブを用
いたレーザ光励起エッチング加工方法では、請求項9乃
至15のいずれかに記載の近接場光プローブを用いたレ
ーザ光励起エッチング加工装置を用い、近接場光プロー
ブの開口部と被加工物との距離をオンライン検出しなが
ら、複数の近接場光プローブを操作して、被加工物表面
に所望の微細加工を施すようにした。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a laser light excited etching processing method using a near-field optical probe, wherein the near-field optical probe is provided with a laser light excited etching apparatus using the near-field optical probe. While detecting the distance between the opening of the field light probe and the workpiece online, a plurality of near-field optical probes were operated to perform desired fine processing on the surface of the workpiece.

【0064】このようにすると、被加工物の広いエリア
のエッチング加工に好適で加工効率を向上させることが
できると共に、近接場光プローブの開口部と被加工物と
の距離をオンライン検出しながら加工できるので、加工
精度を一層向上させることができる。
This makes it possible to improve the processing efficiency, which is suitable for the etching of a wide area of the workpiece, and to perform online processing while detecting the distance between the opening of the near-field optical probe and the workpiece. Therefore, the processing accuracy can be further improved.

【0065】[0065]

【発明の実施の形態】本発明の近接場光プローブを用い
たレーザ光励起エッチング加工装置(以下、簡単に「エ
ッチング加工装置」という場合がある。)及び近接場光
プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工方法(以
下、簡単に「エッチング加工方法」という場合があ
る。)の第1及び第2の各実施の形態について図1及び
図2を用い、図5及び図6を参照して説明する。なお、
図1、図2において、図5と同一の構成については同一
の符号を付し、説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A laser-light-excited etching apparatus using a near-field optical probe of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as an "etching apparatus") and a laser-light-excited etching processing using a near-field optical probe. First and second embodiments of the method (hereinafter may be simply referred to as “etching method”) will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and FIGS. 5 and 6. In addition,
1 and 2, the same components as those of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0066】第1の実施の形態:先ず、本発明のエッチ
ング加工装置10の第1の実施の形態を、図1を用いて
説明する。図1は、本実施の形態のエッチング加工装置
10Aの基本構成を示す側面図である。
First Embodiment First, a first embodiment of an etching apparatus 10 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side view showing a basic configuration of an etching apparatus 10A according to the present embodiment.

【0067】本実施の形態のエッチング加工装置10A
は、主要構成として、図1に示すように、レーザ発振器
210、複数(図示のものでは3)の近接場光プローブ
100A〜100C、レーザ発振器210からのレーザ
光Lを集光して、各近接場光プローブ100〜100C
に入射させる集光レンズ群30A〜30Cを備えてい
る。なお、集光レンズ群30A〜30Cの替わりにフラ
イアイのようなアレイレンズを用いるようにしても良
い。
[0067] Etching apparatus 10A of the present embodiment
As a main configuration, as shown in FIG. 1, a laser oscillator 210, a plurality (three in FIG. 3) of near-field optical probes 100A to 100C, and a laser beam L from the laser oscillator 210 are condensed to form Field light probe 100-100C
Are provided. Note that an array lens such as a fly-eye may be used instead of the condenser lens groups 30A to 30C.

【0068】本実施の形態のオンライン検出器80は、
検出器用集光レンズ84A〜84C、光検出器86A〜
86C、計測用レーザ発振器87を備えている。また、
このオンライン検出器80は、後にその機能を説明する
が、合計5つのビームスプリッタ90A〜90Eとダイ
クロイックミラー92、計測用レーザ光L′以外の光を
遮断するフィルタ88A〜88Cとを備え、ワーク24
0と近接場光プローブ100A〜100Cの開口部12
0A〜120Cとの距離を検出する、図1に示すよう
に、オンライン検出器80の検出器用集光レンズ84A
〜84Cと、光検出器86A〜86C及び計測用レーザ
発振器87は反応槽260外に設置されている。
The on-line detector 80 of the present embodiment
Detector condenser lenses 84A-84C, photodetectors 86A-
86C and a measurement laser oscillator 87. Also,
The function of the online detector 80 will be described later. The on-line detector 80 includes a total of five beam splitters 90A to 90E, a dichroic mirror 92, and filters 88A to 88C for blocking light other than the measurement laser light L '.
0 and the opening 12 of the near-field optical probes 100A to 100C
As shown in FIG. 1, a detector condenser lens 84 </ b> A of the online detector 80 detects a distance from the on-line detector 80 </ b> A to 120 </ b> C.
84C, the photodetectors 86A to 86C, and the measurement laser oscillator 87 are installed outside the reaction tank 260.

【0069】なお、2つのビームスプリッタ90D、9
0Eは、加工用のレーザ発振器210からのレーザ光L
の波長領域の光に対しては、ビームスプリッタとしての
機能を果たし、計測用レーザ発振器87のレーザ光L′
の波長領域の光に対しては透過の機能を果たす。また、
3つのビームスプリッタ90A〜90Cは、計測用レー
ザ発振器87のレーザ光L′の波長領域の光に対して
は、ビームスプリッタとしての機能を果たす。ダイクロ
イックミラー92は、加工用のレーザ発振器210から
のレーザ光Lの波長領域の光に対しては反射の機能を果
たし、計測用レーザ発振器87のレーザ光L′波長領域
の光に対しては透過の機能を果たす。
The two beam splitters 90D, 9
0E is a laser beam L from the processing laser oscillator 210.
Functions as a beam splitter for the light in the wavelength range of
Function of transmitting light in the wavelength range of Also,
The three beam splitters 90A to 90C function as beam splitters for light in the wavelength region of the laser light L 'of the measurement laser oscillator 87. The dichroic mirror 92 has a function of reflecting the light in the wavelength region of the laser light L from the processing laser oscillator 210 and transmits the light in the wavelength region of the laser light L ′ of the measurement laser oscillator 87. Perform the function of

【0070】計測用レーザ発振器87から発振された計
測用レーザ光L′は、ビームスプリッタ90A〜90C
で、ビームスプリッタ90D、90E、ダイクロイック
ミラー92と光検出器86A〜86C方向に分割され
る。その後、ビームスプリッタ90D、90E、ダイク
ロイックミラー92で、光励起用レーザ光Lと重ね合わ
され、近接場光プローブ100A〜100Cに入射し、
従来技術で説明したものと同様に、開口部120A〜1
20Cで近接場光を発生し、ワーク240との相互作用
で散乱光を生成する。
The measuring laser beam L 'oscillated from the measuring laser oscillator 87 is applied to the beam splitters 90A to 90C.
, The beam splitters 90D and 90E, the dichroic mirror 92, and the photodetectors 86A to 86C. Thereafter, the beams are superimposed on the laser beam L for optical excitation by the beam splitters 90D and 90E and the dichroic mirror 92, and are incident on the near-field optical probes 100A to 100C.
The openings 120A-1A are similar to those described in the prior art.
At 20C, near-field light is generated, and interaction with the work 240 generates scattered light.

【0071】ワーク240との相互作用で生成された計
測用レーザ光L′の散乱光は、開口部120A〜120
Cから近接場光プローブ100A〜100Cに再入射
し、近接場光プローブ100A〜100Cを逆送し、ビ
ームスプリッタ90D、90E、ダイクロイックミラー
92を透過し、光検出器86A〜86Cに入射する。こ
の光検出器86A〜86Cでその強度を検知することに
より、ワーク240と近接場光プローブ100A〜10
0Cの開口部120A〜120Cとの距離を検出する。
なお、計測用レーザ発振器87は、例えば、HeNeレ
ーザ発振器とすれば、633nmの量子エネルギーが小
さく、加工用には影響の無い好適な計測用レーザ光L′
を発生することができる。
The scattered light of the measuring laser light L ′ generated by the interaction with the work 240 is transmitted to the openings 120A to 120A.
C reenters the near-field optical probes 100A to 100C, sends the near-field optical probes 100A to 100C backward, transmits through the beam splitters 90D and 90E, and the dichroic mirror 92, and enters the photodetectors 86A to 86C. By detecting the intensity with the photodetectors 86A to 86C, the work 240 and the near-field optical probes 100A to 100A are detected.
The distance from the openings 120A to 120C at 0C is detected.
In addition, if the measurement laser oscillator 87 is, for example, a HeNe laser oscillator, the quantum energy of 633 nm is small, and a suitable measurement laser beam L ′ having no influence on processing is used.
Can occur.

【0072】図1において、図5に示した従来のエッチ
ング加工装置200と同様に、250はワーク240を
3次元的に移動させるステージ装置、260は反応槽、
270は排気用チューブである。反応槽260には、集
光レンズ30A〜30Cで集光されたレーザ光Lを透過
させる石英ガラス製のプロセスウィンドウ262と、反
応ガスを供給する供給口264、ワーク240の原子・
分子と反応ガスとが反応して発生した揮発性の物質を排
気する排気口266が設けられている。各複数の近接場
光プローブ100A〜100C、ワーク240、ステー
ジ装置250は、反応槽260内に収容され、反応槽2
60内は、反応ガスが反応ガス供給口264から随時供
給され、ほぼ一定の圧力で反応ガスが充填されている。
In FIG. 1, similarly to the conventional etching apparatus 200 shown in FIG. 5, reference numeral 250 denotes a stage device for moving a work 240 three-dimensionally, reference numeral 260 denotes a reaction tank,
270 is an exhaust tube. In the reaction tank 260, a process window 262 made of quartz glass through which the laser light L condensed by the condenser lenses 30A to 30C is transmitted, a supply port 264 for supplying a reaction gas,
An exhaust port 266 for exhausting a volatile substance generated by the reaction between the molecule and the reaction gas is provided. Each of the plurality of near-field optical probes 100A to 100C, the work 240, and the stage device 250 are housed in the reaction tank 260,
The reaction gas is supplied from the reaction gas supply port 264 at any time into the inside 60, and is filled with the reaction gas at a substantially constant pressure.

【0073】以上の構成で、本実施の形態のエッチング
加工装置10Aの基本動作及びエッチング加工方法を図
1を用い、図4及び図6を参照して説明する。レーザ発
振器210から発振されたレーザ光Lは、ビームスプリ
ッタ90D、90E、ダイクロイックミラー92、集光
レンズ30A〜30Cを経て、各々複数の近接場光プロ
ーブ100A〜100Cに入射する。
With the above structure, the basic operation and the etching method of the etching apparatus 10A of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and with reference to FIGS. The laser light L oscillated from the laser oscillator 210 passes through the beam splitters 90D and 90E, the dichroic mirror 92, and the condenser lenses 30A to 30C, and enters the plurality of near-field optical probes 100A to 100C, respectively.

【0074】近接場光プローブ100A〜100Cに入
射したレーザ光Lは、上述したように、図4に示す光フ
ァイバ110、光導波路部130を経由して、開口部1
20A〜120Cにおいて近接場光を発生する。
The laser beam L incident on the near-field optical probes 100A to 100C passes through the optical fiber 110 and the optical waveguide 130 shown in FIG.
Near-field light is generated at 20A to 120C.

【0075】一方、従来のエッチング加工装置200で
の説明と重複するが、ワーク240の加工面を近接場光
が発生している近接場光プローブ100A〜100Cの
開口部120A〜120Cに、ステージ装置250を制
御して近づけると、図6に示すように、開口部120近
傍に発生した近接場光Kとワーク240の表面原子・分
子240aと相互作用を起こし、この近接場光Kは開口
部120A〜120C近傍の反応ガスGを光励起し、反
応ラジカルG´を生成して、反応ラジカルG´とワーク
240の原子・分子240aとが反応して揮発性の物質
Bが発生する。
On the other hand, although overlapping with the description of the conventional etching apparatus 200, the processing surface of the work 240 is connected to the openings 120A to 120C of the near-field light probes 100A to 100C where the near-field light is generated by the stage device. When the near-field light 250 is controlled to approach, as shown in FIG. 6, the near-field light K generated near the opening 120 interacts with the surface atoms / molecules 240a of the work 240, and this near-field light K is generated by the opening 120A. A reaction gas G in the vicinity of ~ 120C is photoexcited to generate a reaction radical G ', and the reaction radical G' reacts with the atom / molecule 240a of the work 240 to generate a volatile substance B.

【0076】この揮発性物質Bは排気用チューブ270
に接続された真空ポンプ(図示せず)により反応槽26
0外に排出される。このように、ワーク240の原子・
分子240aが揮発性物質Bとなって除去されることに
より加工が進み、ワーク240表面を所望の形状にエッ
チングすることができる。このとき、上述したように、
複数の近接場光プローブ100A〜100Cでエッチン
グ加工が並行して行えるので、比較的広いエリアをエッ
チング加工する際の加工効率が向上する。また、オンラ
イン検出器80により、各複数の近接場光プローブ10
0A〜100Cの開口部120A〜120Cとワーク2
40表面との距離をオンライン検出しながらエッチング
加工するので、加工精度を一層向上させることができ
る。
The volatile substance B is supplied to the exhaust tube 270
Tank 26 by a vacuum pump (not shown) connected to
It is discharged outside zero. Thus, the atoms of the work 240
The processing proceeds by the removal of the molecules 240a as volatile substances B, and the surface of the work 240 can be etched into a desired shape. At this time, as described above,
Since the etching can be performed in parallel by the plurality of near-field optical probes 100A to 100C, the processing efficiency when etching a relatively large area is improved. In addition, each of the plurality of near-field optical probes 10 is
Openings 120A to 120C of 0A to 100C and work 2
Since the etching process is performed while detecting the distance to the surface 40 online, the processing accuracy can be further improved.

【0077】本実施の形態のエッチング加工装置10の
近接場光プローブ100A〜100Cについて補足説明
する。図4において、本実施の形態に用いる各近接場光
プローブ100A〜100Cの光導光路部130の周囲
130aの金属被膜としては、光のしみ出しの小さいア
ルミニウム等で構成する。これにより、開口部120A
〜120C以外からの光のしみ出しを防ぐことができ
る。
The supplementary explanation of the near-field optical probes 100A to 100C of the etching apparatus 10 of the present embodiment will be given. In FIG. 4, the metal film around the light guide path 130 of each of the near-field optical probes 100A to 100C used in the present embodiment is made of aluminum or the like from which light does not seep. Thereby, the opening 120A
The exudation of light from other than ~ 120C can be prevented.

【0078】また、近接場光プローブ100A〜100
Cの開口部120A〜120Cの近傍は、近接場光やそ
の散乱光により生成された反応ガスの反応ラジカルに晒
されるので、開口部120A〜120Cの腐食や劣化を
防止するために、耐腐食金属である金で金属コーティン
グをする。更に、各近接場光プローブ100A〜100
Cは、光ファイバ型の近接場光プローブとする。
The near-field optical probes 100A to 100A
Since the vicinity of the openings 120A to 120C of C is exposed to the reaction radicals of the reaction gas generated by the near-field light and the scattered light thereof, in order to prevent corrosion and deterioration of the openings 120A to 120C, a corrosion-resistant metal is used. Metal coating with gold. Furthermore, each of the near-field optical probes 100A to 100A
C is an optical fiber type near-field optical probe.

【0079】なお、近接場光は空間を伝搬しないので波
長を定義することはできない。しかし、ワーク240の
表面原子・分子と反応した散乱光は空間を伝搬する光で
あり、その波長は近接場光プローブ100A〜100C
に入射したレーザ光Lの波長と同一であるという性質を
有している。従って、レーザ光Lの波長を反応ラジカル
を生成するのに好適な領域、例えば、紫外線領域、赤外
線領域、或いは熱分解吸収特性に優れた波長領域を反応
ガスの種類に対応して適宜選択することにより、所望の
反応ガスの反応ラジカルを容易に発生させることがで
き、エッチング加工効率を向上させることができる。
Since the near-field light does not propagate in space, the wavelength cannot be defined. However, the scattered light that has reacted with the surface atoms and molecules of the work 240 is light that propagates in space, and the wavelength of the scattered light is near-field optical probes 100A to 100C.
Has the property of being the same as the wavelength of the laser light L incident on the laser beam L. Therefore, the wavelength of the laser beam L is appropriately selected in accordance with the type of the reaction gas, for example, a region suitable for generating reaction radicals, for example, an ultraviolet region, an infrared region, or a wavelength region having excellent thermal decomposition absorption characteristics. Thereby, a reaction radical of a desired reaction gas can be easily generated, and the etching efficiency can be improved.

【0080】更に、本実施の形態のエッチング加工装置
10Aでは、オンライン検出器80の計測用レーザ発振
器87及び光検出器86は、反応槽260の外側に設置
した構成としている。このように構成すると、反応ガス
が充填された反応槽260外で、計測用レーザ発振器8
7及び光検出器86の操作やメンテナンスが可能にな
り、これらに対する労力が軽減されるようになってい
る。
Further, in the etching apparatus 10A of this embodiment, the measuring laser oscillator 87 and the photodetector 86 of the online detector 80 are arranged outside the reaction tank 260. With this configuration, the measurement laser oscillator 8 is provided outside the reaction tank 260 filled with the reaction gas.
The operation and maintenance of the photodetector 7 and the photodetector 86 become possible, and the labor for these operations is reduced.

【0081】第2の実施の形態:次に、本発明の近接場
光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置1
0の第2の実施の形態を図2を用いて簡単に説明する。
図2は、本実施の形態のエッチング加工装置10Bの要
部構成を示す斜視図である。
Second Embodiment: Next, a laser beam excitation etching apparatus 1 using the near-field optical probe of the present invention.
The second embodiment will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 2 is a perspective view showing a main configuration of the etching apparatus 10B of the present embodiment.

【0082】本実施の形態のエッチング加工装置10B
は、基本構成は上記第1の実施の形態で示したものとほ
ぼ同一であるが、図2に示すように、複数(図示のもの
では5)の近接場光プローブ100A〜100Eの各々
に、この近接場光プローブ100A〜100Eをそれぞ
れ独立に1次元的乃至3次元的な位置制御可能な手段と
して、PZTステージ装置50A〜50Eを取り付けた
構成である。なお、図示のPZTステージ装置50A〜
50Eでは、垂直方向(Z方向)の位置制御を行うよう
に想定されている。
The etching apparatus 10 B of the present embodiment
Has substantially the same basic configuration as that shown in the first embodiment, but as shown in FIG. 2, each of a plurality (five in the drawing) of near-field optical probes 100A to 100E has: PZT stage devices 50A to 50E are attached as means for controlling the near-field optical probes 100A to 100E independently and one-dimensionally to three-dimensionally. In addition, the illustrated PZT stage devices 50A-
In 50E, it is assumed that the position control in the vertical direction (Z direction) is performed.

【0083】このように構成すると、ワーク240の広
いエリアのエッチング加工に好適で加工効率を向上させ
ることができると共に、広いエリアで同じ形状の加工を
その進捗状況に対応して多数施す場合、或いは、広いエ
リアで、異なる形状の加工を多数施す場合にも対応可能
で、実用性を高めたエッチング加工装置10Bとするこ
とができる。
With this configuration, it is suitable for etching of a wide area of the work 240 and the processing efficiency can be improved. In addition, when a large number of processings of the same shape are performed in a wide area in accordance with the progress, or In addition, it is possible to cope with a case where a large number of processings of different shapes are performed in a wide area, and it is possible to provide the etching processing apparatus 10B having improved practicability.

【0084】次に、上記各実施の形態で示したエッチン
グ加工装置10A、10Bを用いて被加工物をエッチン
グ加工した場合の具体的なサンプル例を示す。 サンプル1 被加工物:Si基板 反応ガス:Cl2 光源:エキシマレーザ発振器(XeCl:波長λ=30
8nm)
Next, a specific sample example in which a workpiece is etched using the etching apparatuses 10A and 10B described in the above embodiments will be described. Sample 1 Workpiece: Si substrate Reactive gas: Cl 2 Light source: Excimer laser oscillator (XeCl: wavelength λ = 30)
8 nm)

【0085】サンプル1では、反応槽内に反応ガスとし
てCl2を充填し、上記各実施の形態で示したエッチン
グ加工装置10A、10Bを用いて被加工物であるSi
基板をエッチング加工するものである。近接場光の量子
エネルギーは、波長λ=308nmにより一義的に定ま
り、92kcal/molである。一方、Cl2の解離
エネルギーは58kcal/molで、分子の解離吸収
端は330nmであるので、反応ラジカルClを生成す
るのに十分である。
In sample 1, the reaction tank was filled with Cl 2 as a reaction gas, and the etching was performed using the etching apparatus 10A or 10B described in each of the above embodiments.
The substrate is etched. The quantum energy of the near-field light is uniquely determined by the wavelength λ = 308 nm, and is 92 kcal / mol. On the other hand, the dissociation energy of Cl 2 is 58 kcal / mol and the dissociation absorption edge of the molecule is 330 nm, which is sufficient to generate the reaction radical Cl.

【0086】Cl2のガス圧が20mbar、照射エネ
ルギー密度が440mJ/cm2での被加工物であるシ
リコン基板のエッチングレートは、レーザ照射1パルス
当たり約0.3Åである。近接場光プローブのエネルギ
ー効率は、開口部の径100nmのもので、光励起用レ
ーザ光の波長によって相違するが、赤外光〜紫外光領域
で、10-3〜10 -7で、波長が短くなるほど透過率は低
下する。従って、1パルス当たり10mJ/cm2程度
以上のエネルギー密度供給能力のあるレーザ発振器を用
いれば、近接場光プローブを3本用いた場合はそれぞれ
3mJ/cm2程度以上、10本用いた場合はそれぞれ
1mJ/cm2程度以上のエネルギー密度となり十分実
用に耐えうる。更に多数の近接場光プローブを用いてエ
ネルギー密度が不足する場合は、よりハイパワーの光源
を用いればよい。
ClTwoGas pressure of 20 mbar, irradiation energy
Lugie density is 440mJ / cmTwoThe workpiece
Recon substrate etching rate is 1 pulse of laser irradiation
Approximately 0.3 mm. Energy of near-field optical probe
-Efficiency is based on an aperture diameter of 100 nm
Laser light wavelength, but it varies from infrared light to ultraviolet light.
And 10-3-10 -7The shorter the wavelength, the lower the transmittance
Down. Therefore, 10 mJ / cm per pulseTwodegree
Use a laser oscillator capable of supplying the above energy density
If three near-field optical probes are used,
3mJ / cmTwoIf more than 10
1mJ / cmTwoEnergy density higher than
Can withstand. Using more near-field optical probes,
If the energy density is insufficient, a higher power light source
May be used.

【0087】上記のような条件で、Si基板に近接場光
プローブでエッチング加工すると、近接場光プローブの
開口部近傍のみに反応ラジカルClが生成され、Si基
板の表面原子Siと結合して、SiCl4として、反応
槽内の気相中に離脱して行く。また、SiCl4は、排
気用チューブで吸引され真空ポンプにより反応槽外に排
気され、このようにエッチング加工は進展する。
When etching is performed on the Si substrate with the near-field optical probe under the above conditions, a reactive radical Cl is generated only near the opening of the near-field optical probe, and is bonded to the surface atom Si of the Si substrate. The SiCl 4 is released into the gas phase in the reaction tank. Further, SiCl 4 is sucked by the exhaust tube and exhausted out of the reaction tank by the vacuum pump, and thus the etching process proceeds.

【0088】サンプル2 被加工物:SiO2ガラス 反応ガス:Cl2(ガス圧133mbar) 光源:Ar+レーザ発振器(波長λ=457.9n
m):連続運転
Sample 2 Workpiece: SiO 2 glass Reactive gas: Cl 2 ( gas pressure: 133 mbar) Light source: Ar + laser oscillator (wavelength λ = 457.9 n)
m): Continuous operation

【0089】サンプル2では、反応槽内に反応ガスとし
てCl2を充填し、上記各実施の形態で示したエッチン
グ加工装置10A、10Bを用いて被加工物であるSi
2ガラスをエッチング加工するものとする。このとき
のエッチングレートは、約3Å/sである。
In the sample 2, the reaction tank was filled with Cl 2 as a reaction gas, and the etching was performed using the etching apparatuses 10A and 10B described in the above embodiments.
It is assumed that O 2 glass is etched. The etching rate at this time is about 3 ° / s.

【0090】サンプル3 被加工物:Pyrexガラス(絶縁体) 反応ガス:Cl2(ガス圧266mbar) 光源:エキシマレーザ発振器(ArF:波長λ=193
nm)
Sample 3 Workpiece: Pyrex glass (insulator) Reactive gas: Cl 2 (gas pressure: 266 mbar) Light source: excimer laser oscillator (ArF: wavelength λ = 193)
nm)

【0091】サンプル3では、反応槽内に反応ガスとし
てCl2を充填し、上記各実施の形態で示したエッチン
グ加工装置10A、10Bを用いて被加工物であるPy
rexガラスをエッチング加工するものとする。このと
きのエッチングレートは、レーザ発振器のエネルギー密
度、0.5J/cm2で約0.15μm/pulseで
ある。
In sample 3, the reaction vessel was filled with Cl 2 as a reaction gas, and Py was used as a workpiece by using the etching apparatuses 10A and 10B described in the above embodiments.
It is assumed that the rex glass is etched. The etching rate at this time is about 0.15 μm / pulse at 0.5 J / cm 2 , the energy density of the laser oscillator.

【0092】サンプル4 被加工物:Al(金属) 反応ガス:Cl2(ガス圧1.3mbar) 光源:エキシマレーザ発振器(XeCl:波長λ=30
8nm)
Sample 4 Workpiece: Al (metal) Reactive gas: Cl 2 (gas pressure: 1.3 mbar) Light source: Excimer laser oscillator (XeCl: wavelength λ = 30)
8 nm)

【0093】サンプル4では、反応槽内に反応ガスとし
てCl2を充填し、上記各実施の形態で示したエッチン
グ加工装置10A、10Bを用いて被加工物であるAl
(金属)をエッチング加工するものとする。このときの
エッチングレートは、レーザ発振器のエネルギー密度、
0.3J/cm2で約30Å/sである。
In sample 4, the reaction vessel was filled with Cl 2 as a reaction gas, and the etching was performed using the etching apparatus 10A or 10B described in each of the above embodiments.
(Metal) is etched. The etching rate at this time is the energy density of the laser oscillator,
It is about 30 ° / s at 0.3 J / cm 2 .

【0094】本発明の近接場光プローブを用いたレーザ
光励起エッチング加工装置及び加工方法は、上記各実施
の形態や各サンプルに限定されず種々の変更が可能であ
る。例えば、近接場光の光源、光伝達手段或いはオンラ
イン検出器については、上記各実施の形態に示した構成
例に限定されないのは勿論のことである。上記実施の形
態では、オンライン検出器の計測用レーザ発振器及び光
検出器を反応槽外に設置した構成で説明したが、距離検
出精度を向上するために反応槽内に設置する構成として
も良い。
The laser beam-excited etching processing apparatus and processing method using the near-field optical probe of the present invention are not limited to the above embodiments and samples, and various modifications can be made. For example, the light source of near-field light, the light transmission means, or the online detector is not limited to the configuration examples shown in the above embodiments. In the above embodiment, the configuration in which the measuring laser oscillator and the photodetector of the on-line detector are installed outside the reaction tank has been described.

【0095】また、上記オンライン検出器では、別途計
測用レーザ発振器を設け、反射レーザ光を光検出器で検
出する構成であるが、近接場光とワークの表面原子・分
子との相互作用で発生した散乱光を検出する構成として
も良い。また、上記各サンプルに示した反応ガスや被加
工物の種類に本発明のエッチング加工装置及びエッチン
グ加工方法が限定されないのは言うまでもないことであ
る。
In the above-mentioned on-line detector, a laser oscillator for measurement is separately provided, and the reflected laser light is detected by the light detector. However, the laser light is generated by the interaction between the near-field light and the surface atoms and molecules of the work. It may be configured to detect the scattered light. It goes without saying that the etching apparatus and the etching method of the present invention are not limited to the types of the reaction gas and the workpiece shown in each of the above samples.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明の近接場光プローブを用いたレー
ザ光励起エッチング加工装置及び加工方法は、上記のよ
うに構成したために、以下のような優れた効果を有す
る。 (1)本発明のエッチング加工装置は、請求項1に記載
したように、反応槽内の反応ガスを光励起して、被加工
物にエッチング加工を施す光励起エッチング加工装置に
おいて、光励起手段として、複数の各々制御可能な近接
場光プローブを用いた構成とすると、被加工物の広いエ
リアのエッチング加工に好適で加工効率を向上させたエ
ッチング加工装置とすることができる。
The laser beam excitation etching apparatus and method using the near-field optical probe of the present invention have the following excellent effects because they are configured as described above. (1) As described in claim 1, the etching apparatus according to the present invention is a photo-excited etching apparatus that optically excites a reaction gas in a reaction tank and performs an etching process on a workpiece. With the configuration using the near-field optical probe which can be controlled in each of the above, an etching apparatus suitable for etching a wide area of the workpiece and having improved processing efficiency can be obtained.

【0097】(2)請求項2に記載したように、反応槽
内の反応ガスを光励起して、被加工物にエッチング加工
を施す光励起エッチング加工装置において、各々独立に
位置制御可能な複数の近接場光プローブと、各近接場光
プローブが発生する近接場光の光源となるレーザ発振器
と、反応槽に設けられるウィンドウを介して、レーザ発
振器のレーザを集光して各近接場光プローブに入射させ
る集光レンズとを備えた構成とすると、複数の近接場光
プローブで各々独立にエッチング加工が可能となるの
で、被加工物の広いエリアのエッチング加工に好適で加
工効率を向上させることができると共に、広いエリアで
同じ形状の加工を多数施す場合、或いは、広いエリア
で、異なる形状の加工を多数施す場合にも対応可能で、
実用性を高めたエッチング加工装置とすることができ
る。
(2) In a photo-excited etching apparatus for etching a workpiece by photo-exciting a reaction gas in a reaction tank as described in claim 2, a plurality of proximity-controllable devices each of which can be independently position-controlled. A field light probe, a laser oscillator serving as a light source of the near field light generated by each near field light probe, and a laser of the laser oscillator are condensed and incident on each near field light probe through a window provided in the reaction tank. When a configuration including a condensing lens is provided, etching can be performed independently by a plurality of near-field optical probes, so that it is suitable for etching of a wide area of a workpiece and processing efficiency can be improved. Also, it is possible to cope with a case where a large number of processings of the same shape are performed in a wide area, or a case where a large number of processings of different shapes are performed in a wide area,
An etching apparatus with improved practicability can be provided.

【0098】(3)請求項3に記載したように、近接場
光プローブを各々独立に位置制御可能とする手段とし
て、近接場光プローブの1次元的乃至3次元的な位置を
制御するステージ装置を用いた構成とすると、各近接場
光プローブを各々独立に位置制御可能とする好適な手段
を備えたエッチング加工装置とすることができる。
(3) As described in claim 3, a stage device for controlling the one-dimensional to three-dimensional position of the near-field optical probe as means for enabling the position control of the near-field optical probe independently. With such a configuration, it is possible to provide an etching apparatus provided with suitable means capable of controlling the position of each near-field optical probe independently.

【0099】(4)請求項4に記載したように、近接場
光プローブとして、ファイバプローブを用いた構成とす
ると、近接場光の発生効率に優れた近接場光プローブを
備えた好適なエッチング加工装置とすることができる。
(4) As described in claim 4, when a fiber probe is used as the near-field light probe, a suitable etching process provided with a near-field light probe excellent in near-field light generation efficiency is provided. It can be a device.

【0100】(5)請求項5に記載したように、近接場
光プローブの光導波路部の金属被膜をアルミニウム等の
光高反射材で構成し、開口部近傍を金等の耐腐食性金属
でコーティングした構成とすると、開口部以外からの光
のしみ出しを防ぐことができると共に、反応ガスとの反
応による近接場光プローブの開口部の腐食や劣化を防ぐ
ことができる。
(5) As described in claim 5, the metal coating of the optical waveguide portion of the near-field optical probe is made of a highly reflective material such as aluminum, and the vicinity of the opening is made of a corrosion-resistant metal such as gold. With the coated configuration, it is possible to prevent seepage of light from portions other than the opening and to prevent corrosion and deterioration of the opening of the near-field optical probe due to reaction with the reaction gas.

【0101】(6)請求項6に記載したように、光励起
用光源としては、紫外線領域の波長領域の光源を用いる
ように構成すると、Cl2やフッ素化合物を反応ガスと
した場合に、電子励起による反応ラジカルの生成が好適
な光源を備えたレーザ光励起エッチング加工装置とする
ことができる。
(6) As described in claim 6, when the light source for photoexcitation is configured to use a light source in a wavelength region of an ultraviolet region, when Cl 2 or a fluorine compound is used as a reaction gas, electronic excitation is performed. And a laser light excitation etching apparatus equipped with a light source suitable for generating reaction radicals.

【0102】(7)請求項7に記載したように、光励起
用光源としては、赤外線領域の波長領域の光源を用いる
ように構成すると、分子の共振励起により反応ラジカル
を生成するのに好適な光源を備えたレーザ光励起エッチ
ング加工装置とすることができる。
(7) As described in claim 7, when the light source for photoexcitation is configured to use a light source in the wavelength region of the infrared region, a light source suitable for generating reaction radicals by resonance excitation of molecules. And a laser beam excitation etching apparatus provided with:

【0103】(8)請求項8に記載したように、光励起
用光源としては、反応ガスの熱分解吸収特性に優れた波
長領域の光源を用いるように構成すると、SF6のよう
な紫外線を吸収しない反応ガスを用いた場合に、反応ラ
ジカルを生成するのに好適な光源を備えたレーザ光励起
エッチング加工装置とすることができる。
(8) As described in claim 8, when the light source for photoexcitation is configured to use a light source in a wavelength region excellent in the thermal decomposition and absorption characteristics of the reaction gas, it absorbs ultraviolet rays such as SF 6. In the case of using a reaction gas that is not used, it is possible to provide a laser beam excited etching apparatus provided with a light source suitable for generating a reaction radical.

【0104】(9)請求項9に記載したように、近接場
光プローブと上記被加工物との距離を検出するオンライ
ン検出器を備えた構成とすると、近接場光プローブと被
加工物との距離を検出しながらエッチング加工ができる
ので、加工精度を一層向上させることができる。
(9) According to a ninth aspect of the present invention, when an on-line detector for detecting the distance between the near-field optical probe and the workpiece is provided, the distance between the near-field optical probe and the workpiece can be reduced. Since the etching can be performed while detecting the distance, the processing accuracy can be further improved.

【0105】(10)請求項10に記載したように、オ
ンライン検出器としては、被加工物に照射する計測用レ
ーザ光を発生する計測用レーザ発振器と、計測用レーザ
で形成される近接場光が、被加工物との相互作用で発生
する散乱光を検知して、近接場光プローブの開口部と被
加工物との距離を検出する光検出器とを備えたオンライ
ン検出器とした構成とすると、反応ガスを光励起するレ
ーザ発振器のレーザ光を、距離計測用に利用できない場
合、或いは利用しにくい場合に、距離計測の有効なオン
ライン検出器を備えたエッチング加工装置とすることが
できる。
(10) As described in claim 10, the on-line detector includes a measuring laser oscillator for generating a measuring laser beam for irradiating a workpiece, and a near-field light formed by the measuring laser. However, it is configured as an online detector having a photodetector that detects a distance between the opening of the near-field optical probe and the workpiece by detecting scattered light generated by an interaction with the workpiece. Then, when the laser light from the laser oscillator that optically excites the reaction gas cannot be used for distance measurement or is difficult to use, it is possible to provide an etching apparatus equipped with an online detector effective for distance measurement.

【0106】(11)請求項11に記載したように、オ
ンライン検出器としては、近接場光と被加工物との作用
による散乱光を検知して近接場光プローブと被加工物と
の距離を検出する光検出器を備えたオンライン検出器と
した構成とすると、散乱光で上記距離が検出でき、被加
工物に照射する計測用レーザを発生させる計測用レーザ
発振器を別途用いないですむので、オンライン検出器の
構成が簡単になり、製造コスト、メンテナンスコストを
削減したエッチング加工装置とすることができる。
(11) As described in the eleventh aspect, the on-line detector detects the scattered light due to the action of the near-field light and the workpiece to determine the distance between the near-field light probe and the workpiece. If it is configured as an online detector equipped with a photodetector to detect, the above distance can be detected by scattered light, and there is no need to use a separate measurement laser oscillator to generate a measurement laser to irradiate the workpiece. The structure of the online detector is simplified, and an etching apparatus with reduced manufacturing costs and maintenance costs can be provided.

【0107】(12)請求項12に記載したように、計
測用レーザ発振器を反応槽内に設置した構成とすると、
被加工物近傍に計測用レーザ発振器を取り付けられ、近
接場光プローブの開口部に到達する光の量を増大させる
ことができるので、近接場光プローブと被加工物との距
離を検出する精度が向上し、エッチング加工の加工精度
が更に向上する。
(12) As described in the twelfth aspect, when the measuring laser oscillator is provided in the reaction tank,
A laser oscillator for measurement is attached near the workpiece to increase the amount of light reaching the opening of the near-field optical probe, so the accuracy of detecting the distance between the near-field optical probe and the workpiece is improved. And the processing accuracy of the etching processing is further improved.

【0108】(13)請求項13に記載したように、計
測用レーザ発振器を反応槽外に設置した構成とすると、
反応ガスが充填された反応槽外で計測用レーザ発振器の
操作やメンテナンスが可能になり、これらの労力が軽減
される。
(13) As described in claim 13, when the laser oscillator for measurement is arranged outside the reaction tank,
The operation and maintenance of the measurement laser oscillator can be performed outside the reaction tank filled with the reaction gas, and these efforts are reduced.

【0109】(14)請求項14に記載したように、光
検出器を反応槽内に設置した構成とすると、被加工物近
傍に光検出器を取り付けられるので、検出光の集光効率
が上がり、近接場光プローブと被加工物との距離を検出
する精度が向上し、エッチング加工の加工精度が更に向
上する。
(14) When the photodetector is installed in the reaction tank as described in claim 14, the photodetector can be mounted near the workpiece, so that the light collection efficiency of the detection light increases. In addition, the accuracy of detecting the distance between the near-field optical probe and the workpiece is improved, and the processing accuracy of the etching process is further improved.

【0110】(15)請求項15に記載したように、光
検出器を反応槽外に設置した構成とすると、反応ガスが
充填された反応槽外で光検出器の操作やメンテナンスが
可能になり、これらの労力が軽減される。
(15) When the photodetector is installed outside the reaction tank, the operation and maintenance of the photodetector can be performed outside the reaction tank filled with the reaction gas. , These efforts are reduced.

【0111】(16)本発明のエッチング加工方法で
は、請求項16に記載したように、請求項1乃至8のい
ずれかに記載の近接場光プローブを用いたレーザ光励起
エッチング加工装置を用いて、複数の近接場光プローブ
を操作して、被加工物表面に所望の微細加工を施すよう
にすると、被加工物の広いエリアのエッチング加工に好
適で加工効率を向上させたエッチング加工方法とするこ
とができる。
(16) In the etching method according to the present invention, as described in claim 16, a laser beam-excited etching apparatus using the near-field optical probe according to any one of claims 1 to 8 is used. By operating a plurality of near-field optical probes to perform desired fine processing on the surface of the workpiece, an etching method suitable for etching a wide area of the workpiece and improving the processing efficiency is provided. Can be.

【0112】(17)請求項17に記載したように、請
求項9乃至15のいずれかに記載の近接場光プローブを
用いたレーザ光励起エッチング加工装置を用い、近接場
光プローブの開口部と被加工物との距離をオンライン検
出しながら、複数の近接場光プローブを操作して、被加
工物表面に所望の微細加工を施すようにすると、被加工
物の広いエリアのエッチング加工に好適で加工効率を向
上させることができると共に、近接場光プローブの開口
部と被加工物との距離をオンライン検出しながら加工で
きるので、加工精度を一層向上させることができる。
(17) As described in claim 17, the laser light excitation etching apparatus using the near-field optical probe according to any one of claims 9 to 15 is used to form an opening of the near-field optical probe and cover the same. By operating a plurality of near-field optical probes and performing desired micro-processing on the surface of the workpiece while online detecting the distance to the workpiece, it is suitable for etching of a wide area of the workpiece. Efficiency can be improved, and processing can be performed while online detecting the distance between the opening of the near-field optical probe and the workpiece, so that processing accuracy can be further improved.

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

【図1】本発明の近接場光プローブを用いたレーザ光励
起エッチング加工装置の第1の実施の形態の基本構成を
示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a basic configuration of a first embodiment of a laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe of the present invention.

【図2】本発明の近接場光プローブを用いたレーザ光励
起エッチング加工装置の第2の実施の形態の主要構成を
示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a main configuration of a second embodiment of a laser beam excited etching apparatus using a near-field optical probe according to the present invention.

【図3】近接場光の発生の原理及び近接場光の特徴を説
明する概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the principle of generation of near-field light and characteristics of near-field light.

【図4】近接場光プローブの構造を示す縦断側面図であ
る。
FIG. 4 is a vertical sectional side view showing a structure of a near-field optical probe.

【図5】従来の近接場光プローブを用いたレーザ光励起
エッチング加工装置の基本構成を示す側面図である。
FIG. 5 is a side view showing a basic configuration of a conventional laser beam excited etching apparatus using a near-field optical probe.

【図6】近接場光プローブの開口部に発生した近接場光
によるエッチング加工を説明するための一部裁断斜視図
である。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view for explaining an etching process using near-field light generated in an opening of the near-field light probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10A、10B:エッチング加工装置 30A〜30C:集光レンズ 50A〜50E:PZTステージ装置 80:オンライン検出器 86A〜86C:光検出器 87:計測用レーザ発振器 100A〜100C:近接場光プローブ 210:レーザ発振器 240:ワーク(被加工物) 260:反応槽 262:プロセスウィンドウ(ウィンドウ) L:レーザ光 L′:計測用レーザ光 10, 10A, 10B: Etching processing apparatus 30A to 30C: Condensing lens 50A to 50E: PZT stage apparatus 80: Online detector 86A to 86C: Photodetector 87: Laser oscillator for measurement 100A to 100C: Near-field optical probe 210 : Laser oscillator 240: work (workpiece) 260: reaction tank 262: process window (window) L: laser beam L ': laser beam for measurement

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 BB01 CC19 DD06 FF00 GG04 GG05 HH13 JJ01 JJ09 LL04 LL20 LL46 NN20 PP12 4K057 DA11 DB05 DB06 DB20 DD06 DE01 DE06 DM40 DN01 DN03 DN10 5F004 AA16 BA20 BB03 BC08 DA04 DA18 DB01 DB03 DB09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA06 BB01 CC19 DD06 FF00 GG04 GG05 HH13 JJ01 JJ09 LL04 LL20 LL46 NN20 PP12 4K057 DA11 DB05 DB06 DB20 DD06 DE01 DE06 DM40 DN01 DN03 DN10 5F004 AA16 DA04 DB03 DB01

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応槽内の反応ガスを光励起して、被加
工物にエッチング加工を施す光励起エッチング加工装置
において、 上記光励起手段として、複数の各々制御可能な近接場光
プローブを用いたことを特徴とする近接場光プローブを
用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
1. A photo-excited etching apparatus for photo-exciting a reaction gas in a reaction tank to perform etching on a workpiece, wherein a plurality of controllable near-field optical probes are used as the photo-excitation means. Laser beam excitation etching apparatus using near-field optical probe.
【請求項2】 反応槽内の反応ガスを光励起して、被加
工物にエッチング加工を施す光励起エッチング加工装置
において、 各々独立に位置制御可能な複数の近接場光プローブと、 前記各近接場光プローブが発生する近接場光の光源とな
るレーザ発振器と、 前記反応槽に設けられるウィンドウを介して、前記レー
ザ発振器のレーザを集光して前記各近接場光プローブに
入射させる集光レンズとを備えたことを特徴とする近接
場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装
置。
2. A photo-excited etching apparatus for photo-exciting a reaction gas in a reaction tank to perform etching on an object to be processed, comprising: a plurality of near-field light probes each capable of independently controlling the position; A laser oscillator serving as a light source of a near-field light generated by a probe, and a condensing lens for condensing a laser of the laser oscillator and entering each of the near-field light probes through a window provided in the reaction tank. A laser light-excited etching apparatus using a near-field optical probe, comprising:
【請求項3】 上記近接場光プローブを各々独立に位置
制御可能とする手段として、近接場光プローブの1次元
的乃至3次元的な位置を制御するステージ装置を用いた
ことを特徴とする請求項2に記載の近接場光プローブを
用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
3. A stage device for controlling one-dimensional to three-dimensional positions of the near-field optical probe as means for independently controlling the position of the near-field optical probe. Item 3. A laser beam excitation etching apparatus using the near-field optical probe according to Item 2.
【請求項4】 上記近接場光プローブとして、ファイバ
プローブを用いたことを特徴とする請求項1乃至3のい
ずれかに記載の近接場光プローブを用いたレーザ光励起
エッチング加工装置。
4. The laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to claim 1, wherein a fiber probe is used as the near-field optical probe.
【請求項5】 上記近接場光プローブの光導波路部の金
属被膜をアルミニウム等の光高反射材で構成し、開口部
近傍を金等の耐腐食性金属でコーティングしたことを特
徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の近接場光プ
ローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
5. A metal film of an optical waveguide portion of the near-field optical probe is formed of a high-reflection material such as aluminum, and the vicinity of the opening is coated with a corrosion-resistant metal such as gold. A laser beam excitation etching apparatus using the near-field optical probe according to any one of 1 to 4.
【請求項6】 上記光励起用光源としては、紫外線領域
の波長領域の光源を用いるようにしたことを特徴とする
請求項1乃至5のいずれかに記載の近接場光プローブを
用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
6. The laser light excitation etching using a near-field light probe according to claim 1, wherein a light source in a wavelength region of an ultraviolet region is used as the light source for light excitation. Processing equipment.
【請求項7】 上記光励起用光源としては、赤外線領域
の波長領域の光源を用いるようにしたことを特徴とする
請求項1乃至5のいずれかに記載の近接場光プローブを
用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
7. The laser light excitation etching using a near-field light probe according to claim 1, wherein a light source in a wavelength region of an infrared region is used as the light excitation light source. Processing equipment.
【請求項8】 上記光励起用光源としては、反応ガスの
熱分解吸収特性に優れた波長領域の光源を用いるように
したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載
の近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加
工装置。
8. The near-field light according to claim 1, wherein the light source for light excitation is a light source in a wavelength region excellent in thermal decomposition absorption characteristics of a reaction gas. Laser beam excitation etching equipment using a probe.
【請求項9】 上記各々の近接場光プローブの開口部と
上記被加工物との距離を検出するオンライン検出器を備
えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載
の近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加
工装置。
9. The near-field according to claim 1, further comprising an on-line detector for detecting a distance between an opening of each of the near-field optical probes and the workpiece. Laser light excitation etching equipment using optical probe.
【請求項10】 上記オンライン検出器としては、被加
工物に照射する計測用レーザ光を発生する計測用レーザ
発振器と、計測用レーザで形成される近接場光が、前記
被加工物との相互作用で発生する散乱光を検知して、近
接場光プローブの開口部と被加工物との距離を検出する
光検出器とを備えたオンライン検出器としたことを特徴
とする請求項9に記載の近接場光プローブを用いたレー
ザ光励起エッチング加工装置。
10. An on-line detector, comprising: a measuring laser oscillator for generating a measuring laser beam for irradiating a workpiece; 10. An on-line detector comprising a light detector for detecting a distance between an opening of a near-field light probe and a workpiece by detecting scattered light generated by the action. Laser-excited etching equipment using near-field optical probes.
【請求項11】 上記オンライン検出器としては、近接
場光と被加工物との作用による散乱光を検知して近接場
光プローブの開口部と被加工物との距離を検出する光検
出器を備えたオンライン検出器としたことを特徴とする
請求項9に記載の近接場光プローブを用いたレーザ光励
起エッチング加工装置。
11. The on-line detector includes a photodetector that detects a distance between an opening of a near-field optical probe and a workpiece by detecting scattered light caused by the action of the near-field light and the workpiece. The laser beam excitation etching apparatus using the near-field optical probe according to claim 9, wherein the apparatus is an on-line detector provided.
【請求項12】 上記計測用レーザ発振器を反応槽内に
設置したことを特徴とする請求項10に記載の近接場光
プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
12. The laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to claim 10, wherein said measurement laser oscillator is provided in a reaction tank.
【請求項13】 上記計測用レーザ発振器を反応槽外に
設置したことを特徴とする請求項10に記載の近接場光
プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
13. The laser beam-excited etching apparatus using a near-field optical probe according to claim 10, wherein the measurement laser oscillator is provided outside the reaction tank.
【請求項14】 上記光検出器を反応槽内に設置したこ
とを特徴とする請求項10乃至13に記載の近接場光プ
ローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
14. The laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to claim 10, wherein the photodetector is provided in a reaction tank.
【請求項15】 上記光検出器を反応槽外に設置したこ
とを特徴とする請求項10乃至13に記載の近接場光プ
ローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装置。
15. The laser beam excitation etching apparatus using a near-field optical probe according to claim 10, wherein the photodetector is provided outside the reaction tank.
【請求項16】 請求項1乃至8のいずれかに記載の近
接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工装
置を用いて、複数の近接場光プローブを操作して、被加
工物表面に所望の微細加工を施すようにしたことを特徴
とする近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチン
グ加工方法。
16. A plurality of near-field optical probes are operated using the laser-light-excited etching processing apparatus using the near-field optical probe according to claim 1, so that a desired surface is formed on the surface of the workpiece. A laser beam-excited etching method using a near-field optical probe, characterized in that micromachining is performed.
【請求項17】 請求項9乃至15のいずれかに記載の
近接場光プローブを用いたレーザ光励起エッチング加工
装置を用い、近接場光プローブの開口部と被加工物との
距離をオンライン検出しながら、複数の近接場光プロー
ブを操作して、被加工物表面に所望の微細加工を施すよ
うにしたことを特徴とする近接場光プローブを用いたレ
ーザ光励起エッチング加工方法。
17. A method for laser-excited etching using the near-field optical probe according to claim 9, wherein the distance between the opening of the near-field optical probe and the workpiece is detected online. A laser light-excited etching method using a near-field optical probe, wherein a plurality of near-field optical probes are operated to perform desired fine processing on the surface of the workpiece.
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Cited By (5)

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