JPH03120501A - Manufacture of optical diffraction grating and forming die of the same, and focusing ion beam working device used therefor - Google Patents

Manufacture of optical diffraction grating and forming die of the same, and focusing ion beam working device used therefor

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JPH03120501A
JPH03120501A JP25766789A JP25766789A JPH03120501A JP H03120501 A JPH03120501 A JP H03120501A JP 25766789 A JP25766789 A JP 25766789A JP 25766789 A JP25766789 A JP 25766789A JP H03120501 A JPH03120501 A JP H03120501A
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JP
Japan
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ion beam
optical diffraction
machining
groove
workpiece
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JP25766789A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumikazu Ito
伊藤 文和
Yasuo Hiyoshi
日良 康夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To perform work with high accuracy in a short time by performing groove working with high curvature out of the groove working of an optical diffraction grating with a focusing ion beam. CONSTITUTION:The manufacturing of a Fresnel lens 1 is performed by working a circular arc groove 4 making a blade 2 abut on the surface of a workpiece 1 while rotating the workpiece 1 around an axis Z-Z with a well-known machining tool, however, working is performed for only the range of the groove 4 with low curvature to which machining can be applied. Next, two grooves 4 are worked by sputtering in circular shape concentrical to the above groove 4 by the machining on the inner peripheral side of the workpiece 1 with an ion beam 3 by using a well-known focusing ion beam working device, and the working by the ion beam 3 is performed by forming the bottom shape of the groove 4 by a well-known method. In such a way, by machining together with focusing ion beam working, it is possible to perform the work with high working accuracy and efficiently and in a short time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体レーザの集光用の小形フレネル
レンズなどの光回折素子の製造方法、および上述のフレ
ネルレンズなどの光回折素子を成形するための成形型の
製造方法、およびその製造方法に使用する集束イオンビ
ーム加工装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing an optical diffraction element such as a small Fresnel lens for focusing light of a semiconductor laser, and a method for molding an optical diffraction element such as the above-mentioned Fresnel lens. The present invention relates to a method of manufacturing a mold for manufacturing a mold, and a focused ion beam processing device used in the manufacturing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光の回折を用いた光素子、例えば半導体レーザの集光用
の7レネルレンズは、近年小形化および性能向上が要求
されている。このために、光回折素子や光回折素子を成
形する型などの被加工物において、ピッチが細かく、か
つ形状が規定された溝を、指定された曲率で加工する必
要がある。
2. Description of the Related Art Optical elements that use light diffraction, such as 7-resnel lenses for condensing semiconductor lasers, have recently been required to be made smaller and have improved performance. For this reason, in a workpiece such as an optical diffraction element or a mold for molding the optical diffraction element, it is necessary to process grooves with a fine pitch and a defined shape with a specified curvature.

従来、上述の被加工物、例えば第1図に示すような溝4
を有するフレネルレンズ1において、その溝4を加工す
る手段としては、 1、機械加工 2 リソグラフィとドライエツチング & 集束イオンビームによる加工 などがある。
Conventionally, the above-mentioned workpiece, for example, a groove 4 as shown in FIG.
In the Fresnel lens 1 having the above structure, the grooves 4 can be processed by the following methods: 1. Machining 2. Lithography, dry etching, and focused ion beam processing.

上記1の機械加工は、第5図および第6図に示すようK
、厚さtおよび逃げ角αを有する刃物2で、フレネルレ
ンズなどの被加工物1の加工11iAおよびBK溝4を
加工する。
The machining process in 1 above is performed using K as shown in Figures 5 and 6.
, a cutter 2 having a thickness t and a clearance angle α is used to process the machining 11iA and BK groove 4 of a workpiece 1 such as a Fresnel lens.

上記2のリングラフィとドライエツチングは、任意の曲
線パターンを描くことができる。
The above-mentioned phosphorography and dry etching can draw any curved pattern.

上記5の集束イオンビームによる加工は、例えば、文献
「J、Vao、Sol、Teohnol、B6(5)*
 5eP10at198 B (’l’h@use o
f veotor soanning forprod
uoing arbitrar75urfaoe oo
ntours witha foousad ion 
b@am)P 16G5〜PI 607 J K示され
ているように、底面が斜面である溝加工を行なうことが
できる。
Processing using a focused ion beam as described in 5 above is described, for example, in the document “J, Vao, Sol, Teohnol, B6(5)*
5eP10at198 B ('l'h@use o
f veotor soanning forprod
uoing arbitrar75urfaoe oo
Tours with fousadion
b@am) P 16G5 to PI 607 J K As shown, it is possible to process a groove whose bottom surface is a slope.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、上記1の機械加工は、第5図に示すような直
線の加工面Aの場合には問題がないが、第6図に示すよ
うな曲率が大きい(半径rが小さい)加工面Bの場合に
は、逃げ角αが負となるので、第1図中のフレネルレン
ズ1の溝4の内、曲率の大きい(半径の小さい)溝4の
加工は不可能に近い。
However, with the machining described in 1 above, there is no problem in the case of a straight machined surface A as shown in Fig. 5, but when the machined surface B has a large curvature (small radius r) as shown in Fig. 6. In this case, since the relief angle α becomes negative, it is almost impossible to process the groove 4 having a large curvature (small radius) among the grooves 4 of the Fresnel lens 1 shown in FIG.

また、上記2のリソグラフィとドライエツチングは、ド
ラ・fエツチングによって精度良い溝の斜面の底面を得
るのが困難である。
In addition, in the lithography and dry etching described in 2 above, it is difficult to obtain the bottom surface of the slope of the groove with high precision due to the drag/f etching.

さらに、上記3の集束イオンビームによる加工は、加工
速度が遅い0例えば、イオンビーム電流が1nAのとき
、また被加工物が810□の場合における加工速度は、
03μ−/seaである。このために、例えば7レネル
レンズ1の直径を5−とし、また1本の溝4の長さ1は
下式1とし、さらに加工する溝4の断面積Aを下式2と
したときの、加工体積Vは下式3となり、そのときの加
工時間tは下式4となり、非常に長く実用的な製造には
側底使用することができない。
Furthermore, processing using the focused ion beam described in 3 above has a slow processing speed. For example, when the ion beam current is 1 nA and the workpiece is 810 square meters, the processing speed is as follows:
03μ-/sea. For this purpose, for example, when the diameter of the 7-Renel lens 1 is 5-, the length 1 of one groove 4 is given by the following formula 1, and the cross-sectional area A of the groove 4 to be machined is given by the following formula 2, the processing The volume V is given by the following formula 3, and the processing time t at that time is given by the following formula 4, which is extremely long and cannot be used for practical manufacturing.

1−50GOμm(直径)×π  ・・・1A−12,
5μビ         ・・・2V−Al−1962
50pd     、5を冨Vμ−÷13μ−/sea #180Hr                −,4
このように、1本の溝4を加工するのく約180時間も
かかることとなる。
1-50GOμm (diameter) x π...1A-12,
5μ Bi...2V-Al-1962
50pd, 5 to the value Vμ-÷13μ-/sea #180Hr-,4
In this way, it takes approximately 180 hours to process one groove 4.

本発明の目的は、光回折素子を、効率良く、短時間に、
しかも加工精度良く製造することができる製造方法を提
供することKある。
An object of the present invention is to efficiently and quickly produce an optical diffraction element.
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method that allows manufacturing with high processing accuracy.

また、本発明の他の目的は、光回折素子を成形する徴を
、効率良く、短時間に1しかも加工精度良く製造するこ
とができる製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of efficiently manufacturing features for molding an optical diffraction element in a short time and with high processing accuracy.

さらに1本発明の他の目的は、光回折素子や光回折素子
成形機な製造する上述の製造方法において、複雑なイオ
ンビームの偏向制御装置を用いずに、イオンビームの偏
向制御を容易に行なうことができる集束イオンビーム加
工装置を提供することKある。
Another object of the present invention is to easily control the deflection of an ion beam without using a complicated ion beam deflection control device in the above-mentioned manufacturing method for producing an optical diffraction element or an optical diffraction element molding machine. It is an object of the present invention to provide a focused ion beam processing apparatus capable of processing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

錆求項IK記載の本発明(以下、第1の発明と称する。 The present invention as described in rust claim IK (hereinafter referred to as the first invention).

)は、上記の問題を解決するために、光回折素子の溝加
工の内、機械加工では不可能に近い曲率の大きい溝加工
を集束イオンビームにより行ない、機械加工で可能な曲
率の小さい溝加工を機械加工により行なうことを特徴と
する請求項2に記載の本発明(以下、第2の発明と称す
る。)は、上記の問題を解決するために、光回折素子成
形皺の溝加工の内、機械加工では不可能に近い曲率の大
きい溝加工を集束イオンビームにより行ない、機械加工
で可能な曲率の小さい溝加工を機械加工により行なうこ
とを特徴とする請求項3に記載の本発明(以下、第3の
発明と称する。)は、上記の問題を解決するために、被
加工物を載置するステージにイオンビーム軸とほぼ一致
する軸回りに回転する回転機構を備えたことを特徴とす
る。
) uses a focused ion beam to process grooves with large curvatures, which are almost impossible with machining, in optical diffraction elements, in order to solve the above problems. In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 2 (hereinafter referred to as the second invention) is characterized in that the process is carried out by machining. The present invention according to claim 3 (hereinafter referred to as the present invention), characterized in that grooves with a large curvature, which is almost impossible to machine, are processed by a focused ion beam, and grooves with a small curvature, which are possible by machining, are processed by machining. , referred to as the third invention) is characterized in that, in order to solve the above problem, the stage on which the workpiece is placed is equipped with a rotation mechanism that rotates around an axis that substantially coincides with the ion beam axis. do.

〔作用〕[Effect]

第1の発明は、光回折素子の溝加工の内、機械加工では
不可能に近い曲率の大きい溝加工を集束イオンビームで
行なうので、機械加工で行なうものより加工精度が良い
、しかも、機械加工で可能な曲率の小さい溝加工を機械
加工で行なうので。
The first invention uses a focused ion beam to process grooves with large curvature, which is almost impossible to do with machining, in the optical diffraction element. Grooving with small curvature, which is possible with machining, is done by machining.

集束イオンビームで行なうものより効率良くかつ短時間
に加工を行なうことができる。
Processing can be performed more efficiently and in a shorter time than with a focused ion beam.

第2の発明は、光回折素子成形型の溝加工の内、機械加
工では不可11に近い曲率の大きい溝加工を集束イオン
ビームで行なうので1機械加工で行なうものより加工精
度が良い、しかも、機械加工で可能な曲率の小さい溝加
工を機械加工で行なうので、集束イオンビームで行なう
ものより効率良くかつ短時間に加工を行なうことができ
る。
The second invention uses a focused ion beam to process grooves with a large curvature close to 11, which cannot be achieved by mechanical processing, in the groove processing of the optical diffraction element mold, so that the processing accuracy is better than that performed by one mechanical processing. Since a groove with a small curvature that can be machined is machined, the process can be performed more efficiently and in a shorter time than when using a focused ion beam.

第3の発明は、イオンビーム軸とほぼ一致する軸回り忙
回転する回転機構を備えたステージにより、被加工物を
イオンビーム軸回りに回転させることができるので、イ
オンビームの偏向制御が一軸方向のみで嵐い、従って、
イオンビームの偏向制御が多軸方向く亘る構造が複雑な
イオンビームの偏向制御装置を用いずに1イオンビーム
の偏向制御を容易に行なうことができる。
The third invention is that the workpiece can be rotated around the ion beam axis by a stage equipped with a rotating mechanism that rotates around an axis that almost coincides with the ion beam axis, so that the deflection of the ion beam can be controlled in one axis direction. It's only a storm, so
Deflection control of one ion beam can be easily performed without using an ion beam deflection control device having a complicated structure in which the deflection control of the ion beam is performed in multiple axial directions.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1の発明の光回折素子の製造方法および第2の
発明の光回折素子成形製の製造方法の一実施例を第1図
乃至第5図を参照して説明する。
Hereinafter, one embodiment of the method for manufacturing an optical diffraction element according to the first invention and the method for manufacturing an optical diffraction element molding according to the second invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

また、第5の発明の集束イオンビーム加工装置の一実施
例を第4因を参照して説明する。
Further, an embodiment of the focused ion beam processing apparatus of the fifth invention will be described with reference to the fourth factor.

第1図乃至第S図は第1の発明の大回折素子の製造方法
の一実施例を示し、Is1図は第1の発明の光回折素子
の製造方法により製造したフレネルレンズの断面図、第
2図は第1の発明の光回折素子の製造方法における機械
加工の状態を示す断面図、第5図は第1の発明の光回折
素子の製造方法における集束イオンビーム加工の状態を
示す断面図である。
FIGS. 1 to S show an embodiment of the method for manufacturing a large diffraction element of the first invention, and FIG. FIG. 2 is a sectional view showing the state of machining in the method of manufacturing an optical diffraction element of the first invention, and FIG. 5 is a sectional view showing the state of focused ion beam processing in the method of manufacturing an optical diffraction element of the first invention. It is.

この光回折素子の製造方法において、第1図に示すよう
なフレネルレンズ(以下、被加工物とも称する。)1を
製造する場合は、まず第2図に示すように゛、公知の機
械加工装置(図示せず)により、被加工物1を軸2−2
回りに回転させながら、その被加工物1の表面に刃物2
を轟てて、円弧の溝4を加工する。この溝加工は、被加
工物1の外側から4本目の溝4まで、すなわち機械加工
が可能な曲率の小さい溝4まで行なう、ここで、円弧の
#14の曲率かさらに小さくなり、第6図に示すように
、逃げ角が負となると、機械加工による溝加工が不可能
となる。
In this method of manufacturing an optical diffraction element, when manufacturing a Fresnel lens (hereinafter also referred to as a workpiece) 1 as shown in FIG. 1, first, as shown in FIG. (not shown) to move the workpiece 1 to the axis 2-2
While rotating the workpiece 1, the cutter 2 is placed on the surface of the workpiece 1.
Then, process the arc groove 4. This groove machining is performed from the outside of the workpiece 1 to the fourth groove 4, that is, to the groove 4 with a small curvature that can be machined.Here, the curvature of #14 of the circular arc is even smaller. As shown in , when the clearance angle becomes negative, it becomes impossible to form grooves by machining.

そこで、次に第3図に示すように、公知の集束イオンビ
ーム加工装置(rIA示せず)のイオンビーム6により
、上述の機械加工の完了した被加工物1の内周側に、2
本の溝4を先の機械加工による溝4と同心円状にスパッ
タ加工する。なお、この集束イオンビーム加工による溝
4の底面の形状は、上記の文献に記載された方法(ドー
ズ分布)で制御することができる。
Next, as shown in FIG. 3, the ion beam 6 of a known focused ion beam machining apparatus (rIA not shown) is used to apply two
The groove 4 of the book is sputtered to be concentric with the groove 4 formed by the previous machining process. Note that the shape of the bottom surface of the groove 4 formed by this focused ion beam processing can be controlled by the method (dose distribution) described in the above-mentioned literature.

この上うに、第1の発明の光回折素子の製造方法は、被
加工物(7レネルレンズ)1の溝加工の内、機械加工で
可能な曲率の小さい溝加工を機械加工で行なうので、集
束イオンビームで行なうものより効率良くかつ短時間に
加工を行なうことができる。また、機械加工では不可能
に近い曲率の大きい溝加工を集束イオンビームで行なう
ので、機械加工で行なうものより加工精度が良い。
In addition, in the method for manufacturing an optical diffraction element of the first invention, among the grooves on the workpiece (7-Renel lens) 1, grooves with a small curvature that can be machined are processed by machining, so that the focused ion Machining can be performed more efficiently and in a shorter time than with a beam. Furthermore, since grooves with large curvatures, which are nearly impossible to machine, are processed using a focused ion beam, the processing accuracy is better than that achieved by mechanical processing.

次に、第2の発明の光回折素子成形製の製造方法、例え
ば第1図に示す7レネルレンズ1を成形する雌聾の製造
方法は、上述の第1の発明の光回折素子の製造方法にお
いて、凹凸が逆になるように、溝加工を行なうだけであ
り、その他の加工方法の本質は何尋変らない、従りて、
上述の第1の発明の光回折素子の製造方法と、同様の作
用効果を達成することができる。
Next, the manufacturing method of the optical diffraction element molding of the second invention, for example, the manufacturing method of the female deaf for molding the 7 Renel lens 1 shown in FIG. , the grooves are simply machined so that the unevenness is reversed, and the essence of the other processing methods remains the same. Therefore,
The same effects as those of the method for manufacturing an optical diffraction element according to the first aspect of the invention described above can be achieved.

第4図は第3の発明の集束イオンビーム加工装置の一実
施例を示した慨略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of a focused ion beam processing apparatus according to the third invention.

図において、6は真空加工室を形成するチャンバ壁であ
る。    ′ 20は被加工物1を載置するステージで、このステージ
20は後述するイオンビーム5軸とほぼ一致する軸回り
に回転する回転機構(図示せず)を備えた回転ステージ
40と、その回転ステージ40上に配設したXステージ
41と、そのXステージ41上に配役し、被加工物1を
載置するXステージ42とから構成されている。
In the figure, 6 is a chamber wall forming a vacuum processing chamber. ' 20 is a stage on which the workpiece 1 is placed, and this stage 20 includes a rotation stage 40 equipped with a rotation mechanism (not shown) that rotates around an axis that substantially coincides with the 5 axes of the ion beam, which will be described later. It is composed of an X stage 41 arranged on a stage 40, and an X stage 42 arranged on the X stage 41 and on which the workpiece 1 is placed.

前記回転ステージ40は、その回転ステージ40の底と
、前記チャンバ壁6外に配設した回転機構の回転軸45
であって、その軸がイオンビーム5軸とほぼ一致する回
転軸43とが連結されていて、イオンビーム3軸とほぼ
一致する軸回りに回転するように構成されている。
The rotation stage 40 is connected to the bottom of the rotation stage 40 and a rotation shaft 45 of a rotation mechanism disposed outside the chamber wall 6.
It is connected to a rotating shaft 43 whose axis substantially coincides with the five axes of the ion beam, and is configured to rotate around an axis substantially coincident with the three axes of the ion beam.

前記Xステージ41は、このXステージ414CX方向
iイクロメータヘツド(図示せず)を装備し、そのX方
向マイクロメータヘッドに係合可能なX方向操作ノブ(
図示せず)を前記チャンバ壁6に装備したものであり、
とのX方向操作ノブをチャンバ壁6外から操作すること
により、イオンビーム5軸に対して垂直方向のX方向に
移動することができる。
The X stage 41 is equipped with this X stage 414CX direction i micrometer head (not shown), and has an X direction operation knob (not shown) that can be engaged with the X direction micrometer head.
(not shown) is installed on the chamber wall 6,
By operating the X-direction operating knob from outside the chamber wall 6, the ion beam can be moved in the X-direction perpendicular to the 5-axis of the ion beam.

前記Xステージ42は、このXステージ42にx方向マ
イクロメータヘッド34を装備し、そのx方向マイクロ
メータヘッド34に係合可能なX方向操作ノブ44を前
記チャンバ壁6に装備したものであり、このX方向操作
ノブ44をチャンバ壁6外から操作することにより、イ
オンビーム5軸および前記Xステージ41の移動方向に
対して垂直方向のX方向く移動することができる。
The X-stage 42 is equipped with an x-direction micrometer head 34, and an X-direction operation knob 44 that can be engaged with the x-direction micrometer head 34 is equipped on the chamber wall 6. By operating this X-direction operating knob 44 from outside the chamber wall 6, it is possible to move in the X-direction perpendicular to the 5-axis ion beam and the moving direction of the X stage 41.

なお、上述のXステージ42およびXステージ41の移
動操作手段は、上述のもの以外に、チャンバ壁6内にモ
ーターを配設し、そのモーターを前記Xステージ42お
よびXステージ41にそれぞれ連係し、そのチャンバ壁
6にスリップリングなどの給電装置を配設し、その給電
装置と前記モーターとを電気的に接続したものでも良い
In addition to the above-mentioned moving operation means for the X stage 42 and the X stage 41, the means for moving the X stage 42 and the X stage 41 includes a motor disposed within the chamber wall 6, and the motor is linked to the X stage 42 and the X stage 41, respectively. A power supply device such as a slip ring may be disposed on the chamber wall 6, and the power supply device and the motor may be electrically connected.

7はイオンビーム源(またはイオン銃)で、このイオン
ビーム源7はイオン発生器1゛1と、そのイオン発生器
11から放出されたイオンビーム5を引出す引出し電極
31と、制限アパチャ13と、その制限アパチャ15を
通ったイオンビーム3を集束する集束静電レンズ14と
、ブランキング電源15に接続されているブランキング
電極16と、ブランキング・アパチャ17と、偏向コン
トロー224に接続されている偏向電極18とを備える
Reference numeral 7 denotes an ion beam source (or ion gun), and the ion beam source 7 includes an ion generator 1'1, an extraction electrode 31 for extracting the ion beam 5 emitted from the ion generator 11, and a limiting aperture 13. A focusing electrostatic lens 14 that focuses the ion beam 3 passing through the limiting aperture 15, a blanking electrode 16 connected to a blanking power source 15, a blanking aperture 17, and a deflection controller 224. and a deflection electrode 18.

このイオンビーム源7は、イオン発生器11から放出さ
れたイオンが、引出し電極31で引出されて制限アパチ
ャ13を通って集束静電レンズ14で集束され、かつブ
ランキング電極16およびブランキング・アパチャ17
を通って偏向電極18でイオンビーム5軸に対して垂直
方向く偏向されてXステージ42上の被加工物1に照射
される。
In this ion beam source 7, ions emitted from an ion generator 11 are extracted by an extraction electrode 31, passed through a limiting aperture 13, and focused by a focusing electrostatic lens 14, and a blanking electrode 16 and a blanking aperture. 17
The ion beam is deflected by the deflection electrode 18 in a direction perpendicular to the 5-axis of the ion beam, and is irradiated onto the workpiece 1 on the X stage 42 .

52は前記イオン発生器11と、引出し電極51と、集
束静電レンズ14とを制御する制御電源である。
52 is a control power source that controls the ion generator 11, the extraction electrode 51, and the focusing electrostatic lens 14.

25は制御部としてのコンピュータで、このコンビエー
タ25は前記偏向コントローラ24およびブランキング
電源15にそれぞれ接続したものである。このコンビ瓢
−夕25は、フレネルレンズ1の設計データをインプッ
トする手段504Cより作動し、前記偏向コントローラ
24に指令を出力し、その偏向コントローラ24が作動
して前配備向電極18に偏向電圧を印加し、その結果イ
オンビーム5が偏向されてステージ20上の被加工物1
に照射される。
Reference numeral 25 denotes a computer as a control section, and this combiator 25 is connected to the deflection controller 24 and the blanking power supply 15, respectively. This combination gourd 25 is operated by means 504C for inputting design data of the Fresnel lens 1, outputs a command to the deflection controller 24, and the deflection controller 24 is operated to apply a deflection voltage to the front-disposed deflection electrode 18. As a result, the ion beam 5 is deflected to the workpiece 1 on the stage 20.
is irradiated.

8はモニタ装置で、このモニタ装置8はイオンビーム5
の照射により被加工物1から飛出した二次イオンを増幅
させて大きな電子電流となすマイクロチャネルプレート
(MCP)5と、そのMCP5からのおおきな電子電流
を流入して二次イオン信号となすアノード25と、その
アノード23および前記偏向コントローラ24とそれぞ
れ接続した走査二次粒子像モニタ26と、MCP用の加
速電源27と、二次イオン収集用のバイアス電源28と
、MCP5を二次電子検出器として働かせる場合のバイ
アス電源29とを備える。このモニタ装置8は、前記走
査二次粒子像モニタ26に前記アノード23から二次イ
オン信号と、前記偏向コントローラ24から偏向信号と
がそれぞれ入力され、この走査二次粒子像モニタ26に
おいて通常良く知られた方法で走査二次イオン像が映し
出される。
8 is a monitor device, and this monitor device 8 is the ion beam 5.
A microchannel plate (MCP) 5 that amplifies the secondary ions ejected from the workpiece 1 by irradiation to produce a large electron current, and an anode that receives the large electron current from the MCP 5 and produces a secondary ion signal. 25, a scanning secondary particle image monitor 26 connected to the anode 23 and the deflection controller 24, respectively, an accelerating power source 27 for the MCP, a bias power source 28 for collecting secondary ions, and the MCP 5 as a secondary electron detector. A bias power supply 29 is provided for use as a bias power source 29. In this monitoring device 8, a secondary ion signal from the anode 23 and a deflection signal from the deflection controller 24 are respectively inputted to the scanning secondary particle image monitor 26. A scanned secondary ion image is projected using the same method.

ここで、被加工物1が8102等の絶縁物の場合のとき
は、イオンビーム3によるチャージアップを防ぐために
、電子銃(図示せず)によりチヤ−ジを中和することが
望ましい、このために、上述のように二次イオン像を検
出する必要がある。
Here, when the workpiece 1 is an insulator such as 8102, it is desirable to neutralize the charge with an electron gun (not shown) in order to prevent charge-up due to the ion beam 3. First, it is necessary to detect a secondary ion image as described above.

また、被加工物1が光回折素子成形型のように導電体の
場合のときは、電子供給が必要ないので、前記二次イオ
ン収集用のバイアス電源28の極性を変えるととくより
、二次電子を検出して二次電子像を得ることもできる。
Furthermore, when the workpiece 1 is a conductor such as a mold for an optical diffraction element, since electron supply is not necessary, changing the polarity of the bias power supply 28 for collecting the secondary ions, etc. A secondary electron image can also be obtained by detecting electrons.

この実施例における第3の発明の集束イオンと一ム加工
装置は、以上の如き構成よりなり、以下その操作および
作動について説明する。
The focused ion and one beam processing apparatus of the third invention in this embodiment has the above-mentioned configuration, and its operation and operation will be explained below.

まず、第2図に示す機械加工が完了した被加工物1をス
テージ20上、に載置し、この被加工物1の加工した円
弧溝4の走査二次粒子像を取込み、この円弧溝4の中心
が回転ステージ40を回転させてもモニタ画面26にて
観察して動かないように、ステージ20のXステージ4
2およびXステージ41によりX方向およびX方向に移
動させてそのステージ20の位置を調整する。
First, the workpiece 1 that has been machined as shown in FIG. The center of the X stage 4 of the stage 20 can be observed on the monitor screen 26 so that the
2 and the X stage 41 to adjust the position of the stage 20 by moving it in the X direction and the X direction.

以上のようKして、被加工物10円弧の中心と回転ステ
ージ40の軸との芯合わせが完了した後、第3図に示す
集束イオンビーム5IfCよる円弧溝4の加工を行なう
After completing the alignment of the center of the arc of the workpiece 10 and the axis of the rotary stage 40 as described above, the arc groove 4 is processed using the focused ion beam 5IfC shown in FIG.

このとき、ステージ20の回転ステージ40を介して被
加工物1を回転させることができる。この結果、イオン
ビーム5の偏向は一軸方向のみで良い。従って、構造が
複雑なイオンビームの偏向制御装置(すなわち、イオン
ビーム5の偏向を多軸方向に行なう装置、)を用いずに
、イオンビームの偏向制御を容易に行なうことができる
At this time, the workpiece 1 can be rotated via the rotation stage 40 of the stage 20. As a result, the ion beam 5 only needs to be deflected in one axis direction. Therefore, the deflection of the ion beam can be easily controlled without using an ion beam deflection control device with a complicated structure (that is, a device that deflects the ion beam 5 in multiple axis directions).

なお、以上の実施例においては、円弧溝4を施した7レ
ネルレンズIKついて説明したが、第1の発明の光回折
素子の製造方法および第2の発明の光回折素子成形型の
製造方法および第3の発明の集束イオンビーム加工装置
は、円弧溝4以外に楕円溝、双曲線溝、その他任意の曲
線の溝をも加工することができる。また、フレネルレン
ズ1以外にその他の光回折素子およびその成形型をも製
造することができる。
In the above embodiments, a 7-Renel lens IK provided with circular arc grooves 4 has been described, but the method for manufacturing an optical diffraction element according to the first invention, the method for manufacturing an optical diffraction element mold according to the second invention, and the method for manufacturing an optical diffraction element mold according to the second invention are also described. The focused ion beam processing apparatus according to the third invention can also process elliptical grooves, hyperbolic grooves, and other arbitrary curved grooves in addition to the circular arc grooves 4. In addition to the Fresnel lens 1, other optical diffraction elements and their molds can also be manufactured.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上から明らかなように、第1の発明の光回折素子の製
造方法および第2の発明の光回折素子成形型の製造方法
は、光回折素子の溝加工および光回折素子成形型の溝加
工の内、機械加工では不可能に近い曲率の大きい溝加工
を集束イオンビームで行なうので、機械加工で行なうも
のより加工精度が良い、しかも、機械加工で可能な曲率
の小さい溝加工を機械加工で行なうので、集束イオンビ
ームで行なうものより効率良くかつ短時間に加工を行な
うことができる。
As is clear from the above, the method for manufacturing an optical diffraction element according to the first invention and the method for manufacturing an optical diffraction element mold according to the second invention are suitable for processing grooves on an optical diffraction element and grooves on an optical diffraction element mold. Among these, grooves with large curvatures, which are almost impossible to machine, are processed using a focused ion beam, so the processing accuracy is better than that achieved by machining.Moreover, grooves with small curvatures, which are possible with machining, can be processed by machining. Therefore, processing can be performed more efficiently and in a shorter time than with a focused ion beam.

第5の発明の集束イオンビーム加工装置は、被加工物を
載置するステージにイオンビーム軸とほぼ一致する軸回
りに回転す、る回転機構を装備したものであるから、被
加工物を上述のステージにより、イオンビーム軸回りに
回転させることができるので、イオンビームの偏向制御
が一軸方向のみで良い、従って、イオンビームの偏向制
御が多軸方向に亘る構造が複雑なイオンビームの偏向制
御装置を用いずに、イオンビームの偏向制御を容易に行
なうことができる。
The focused ion beam processing apparatus of the fifth invention is equipped with a rotation mechanism that rotates the stage on which the workpiece is placed about an axis that substantially coincides with the ion beam axis. Since the ion beam stage can be rotated around the ion beam axis, the ion beam can be deflected only in one axis. Therefore, the ion beam can be deflected in multiple axes. Deflection control of the ion beam can be easily performed without using any equipment.

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

第1図乃至第3図は第1の発明の光回折素子の製造方法
の一実施例を示し、第1図は第1の発明の光回折素子の
製造方法により製造した7レネルレンズめ断面図、第2
図は第1の発明の光回折素子の製造方法における機械加
工の状態を示す断面図、第S図は第1の発明の光回折素
子の製造方法における集束イオンビーム加工の状態を示
す断面図である。 第4図は第5の発明の集束イオンビーム加工装置の一実
施例を示した慨略図である。 第5図は機械加工による直線の加工面の加工状態を示し
た説明図、第6図は機械加工による曲率の大きい加工面
の加工状態を示した説明図である。 1・・・フレネルレンズ(被加工物)、2・・・刃物、
5・・・イオンビーム、4・・・溝、7・・・イオンビ
ーム源、8・・・モニタ装置、20・・・ステージ、2
5・・・コンピュータ(制御部)。 第 1 図 第 0 第 0 第 0 菓 0
1 to 3 show an embodiment of the method for manufacturing an optical diffraction element according to the first invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view of a 7-Renel lens manufactured by the method for manufacturing an optical diffraction element according to the first invention, Second
The figure is a sectional view showing the state of machining in the method of manufacturing an optical diffraction element of the first invention, and Figure S is a sectional view showing the state of focused ion beam processing in the method of manufacturing an optical diffraction element of the first invention. be. FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of a focused ion beam processing apparatus according to the fifth invention. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the machining state of a straight-line machined surface, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the machining state of a machined surface with a large curvature. 1...Fresnel lens (workpiece), 2...Blade,
5... Ion beam, 4... Groove, 7... Ion beam source, 8... Monitor device, 20... Stage, 2
5... Computer (control unit). Figure 1 Figure 0 0 0 cake 0

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光回折素子の溝加工の内、機械加工では不可能に近
い曲率の大きい溝加工は集束イオンビームにより行ない
、機械加工で可能な曲率の小さい溝加工は機械加工によ
り行なうことを特徴とする光回折素子の製造方法。 2、光回折素子成形型の溝加工の内、機械加工では不可
能に近い曲率の大きい溝加工は集束イオンビームにより
行ない、機械加工で可能な曲率の小さい溝加工は機械加
工により行なうことを特徴とする光回折素子成形型の製
造方法。 3、光回折素子や光回折素子成形型などの被加工物を載
置し、かつイオンビーム軸に対して垂直方向に調整可能
なステージと、そのステージ上の被加工物にイオンを照
射するイオンビーム源と、そのイオンビーム源などを制
御する制御部とを備えた集束イオンビーム加工装置にお
いて、前記ステージはイオンビーム軸とほぼ一致する軸
回りに回転する回転機構を備えたことを特徴とする集束
イオンビーム加工装置。
[Claims] 1. Among the grooves of the optical diffraction element, grooves with a large curvature that are almost impossible to machine are processed by a focused ion beam, and grooves with a small curvature that can be processed by machining are processed by machining. 1. A method of manufacturing an optical diffraction element, characterized in that: 2. Among the grooves of the optical diffraction element mold, grooves with a large curvature, which is almost impossible to machine, are processed using a focused ion beam, and grooves with a small curvature, which are possible with machining, are processed by machining. A method for manufacturing an optical diffraction element mold. 3. A stage on which a workpiece such as an optical diffraction element or an optical diffraction element mold is placed and adjustable in the direction perpendicular to the ion beam axis, and ions that irradiate the workpiece on the stage with ions. A focused ion beam processing device comprising a beam source and a control section for controlling the ion beam source, etc., characterized in that the stage is equipped with a rotation mechanism that rotates around an axis that substantially coincides with the ion beam axis. Focused ion beam processing equipment.
JP25766789A 1989-10-04 1989-10-04 Manufacture of optical diffraction grating and forming die of the same, and focusing ion beam working device used therefor Pending JPH03120501A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5843321A (en) * 1993-04-19 1998-12-01 Olympus Optical Company, Ltd. Method of manufacturing optical element
CN1292867C (en) * 2003-01-10 2007-01-03 日本电产三协株式会社 Method for manufacturing optical element

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