JPH06114577A - 微細加工装置 - Google Patents

微細加工装置

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JPH06114577A
JPH06114577A JP4266156A JP26615692A JPH06114577A JP H06114577 A JPH06114577 A JP H06114577A JP 4266156 A JP4266156 A JP 4266156A JP 26615692 A JP26615692 A JP 26615692A JP H06114577 A JPH06114577 A JP H06114577A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
wavelength
beams
dry plate
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP4266156A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumihiro Tawa
文博 田和
Shinya Hasegawa
信也 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06114577A publication Critical patent/JPH06114577A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工部材にビームを照射し、照射ビームに
より被加工部材表面を食刻することにより被加工部材表
面に凹凸を形成する微細加工装置に関し、ブレーズ形状
などの鋭利な底面形状を有する凹凸を短時間で作製可能
な微細加工装置を提供することを目的とする。 【構成】 レーザ発振器21a,21bより波長の異な
るレーザ光La,Lbを出力し、ハーフミラー21cで
重畳した後、レンズ22を介して乾板23に照射する。
レーザ光La,Lbは波長が異なるため、レンズ22に
よる集光時の焦点距離が夫々異なる。この焦点距離の違
いによりレーザ光La,Lbを同時に乾板23に照射す
ることにより乾板23上に底面形状が鋭利な食刻孔24
cを形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微細加工装置に係り、特
に被加工部材にビームを照射し、表面を食刻することに
より凹凸を形成する微細加工装置に関する。
【0002】ホログラムを作製する場合、描画表面の回
折格子の形状は一般にブレーズ(のこぎり波)状に形成
される。これは、描画表面の回折格子の形状をブレーズ
状に形成することにより理論的には100 %の光利用効率
が得られるためで、光利用効率が高い、つまり、光の損
失の少ないホログラムが得られる。
【0003】微細なブレーズ状の回折格子を形成するた
めの微細加工装置としては従来よりレーザビーム描画法
が用いられている。
【0004】
【従来の技術】図7は従来の微細加工装置の描画法を説
明するための図を示す。同図中、11はレーザ光発生装
置を示すレーザ光発生装置11からは単一の波長λ11
レーザ光L11が出射される。レーザ光発生装置11から
出射されたレーザ光L11は乾板12に照射される。
【0005】乾板12はレーザ光L11に反応して、レー
ザ光L11により食刻される。
【0006】従来、乾板12上にブレーズドホログラム
を形成しようとする場合、照射位置を位置P1 〜PN
分割し、各位置P1 〜PN 毎にレーザ光L11の強度を変
えながらレーザ光L11を照射し、順次乾板12を食刻し
て1つのブレーズ形状を形成していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のこの
種の加工を行なう微細加工装置では1つのブレーズを形
成するのに出力ビームの強度を順次変えながらビーム照
射位置を変えることによりブレーズ状に形成していたた
め、パターン形成に時間がかかってしまい、高だか数セ
ンチメートル四方のパターンしか作製できない等の問題
点があった。
【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、ブレーズ形状等の鋭利な底面形状を有する凹凸を短
時間で作製可能な微細加工装置を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理図を
示す。本発明は上記課題を解決するために被加工部材1
にビームを照射し、ビームにより被加工部材1表面を食
刻することにより被加工部材1表面を凹凸状に加工する
微細加工装置において、前記被加工部材1に焦点位置の
異なる複数のビームL1 〜LN を出射するビーム照射手
段2を有してなる。
【0010】
【作用】焦点位置の異なる複数のビームをビーム照射手
段より出射し、被加工部材に照射する。
【0011】複数のビームは夫々焦点位置が異なり、焦
点距離の短いものは被加工部材の表面位置を食刻し、焦
点距離が長いものは、被加工部材の深部まで食刻する。
ビームは焦点距離が長いほどビームの集束角度が小さく
なり、被加工部材に形成される食刻孔の形状が深部に向
かって鋭利な形状に食刻することができる。
【0012】
【実施例】図2は本発明の第1実施例の概略構成図を示
す。同図中、2はビーム出射手段を示し、ビーム出射手
段2はレーザ発振器21a,21b,ハーフミラー21
cよりなる。レーザ発振器21a,21bは互いに異な
る波長のレーザ光La,Lbを出射する。レーザ発振器
21aから出射されるレーザ光Laの波長をλaとする
と、レーザ発振器21bから出射されるレーザ光Lbの
波長λbは(λa/2)となるようにレーザ発振器21
a,21bは設計されている。
【0013】レーザ発振器21aとレーザ発振器21b
とはレーザ発振器21aの出射レーザ光Laの光軸とレ
ーザ発振器21bの出射レーザ光Lbの光軸とが互いに
直交するように配置されている。レーザ光Laとレーザ
光Lbとの交点にはレーザ光Laを透過させ、レーザ光
Lbをレーザ光LbをLaの進行方向に反射させるよう
にハーフミラー21cが設けられている。ハーフミラー
21cによりレーザ光Laとレーザ光Lbとが重畳され
た、レーザ光La+b がハーフミラー21cより出射され
る。
【0014】レーザ光La+b は集光手段3となるレンズ
22に入射される。レンズ22は例えばガラス製のレン
ズよりなる。レンズ22には一般に入射光の波長により
焦点距離が異なり、波長が短かいほど焦点距離が長くな
るという特性を持つ。
【0015】このため、レーザ光La+b が、レンズ22
を透過すると、レーザ光Laの波長λaに比べてレーザ
光Lbの波長λbは短い(λa>λb)ため、レーザ光
Laの焦点距離ha はレーザ光Lbの焦点距離hb に比
べて短くなる(ha <hb )。
【0016】レンズ22は被加工部材1である乾板23
の表面にレーザ光Laの焦点が位置するように乾板23
までの距離が調整されている。
【0017】乾板23はレーザ光に反応し、食刻される
材料により構成されており、レンズ22により集光され
たレーザ光La,Lbにより食刻され、ホログラム等を
構成する凹凸が形成される。
【0018】次に、図3と共に乾板23のレーザ光L
a,Lbによる食刻について説明する。まず、レーザ光
Lbのみによる乾板23の食刻について図3(A)と共
に説明する。レンズ22により乾板23の表面を焦点と
して集光されたレーザ光Lbによる食刻では図3(A)
に示すようにレーザ光Lbはレーザ光Laに比べ焦点距
離が長く、レーザ光Lbの挟む角度は小さくなるため、
レーザ光Lbの先端が鋭くなり、したがって、乾板23
の表面には鋭角度で径の小さい食刻孔23aが形成され
る。
【0019】次にレーザ光Laのみによる乾板23の食
刻について図3(B)と共に説明する。乾板23の表面
を焦点として集光されたレーザ光Laによる食刻では図
3(B)に示すようにレーザ光Lbに比べレーザ光La
は焦点距離が短く、レーザ光Laの挟む角度が大きいた
め、レーザ光Laの先端は鈍く、乾板23の表面には鈍
い角度で、径の大きい食刻孔23bが形成される。
【0020】次にレンズ22をレーザ光Laの焦点が乾
板23の表面上となるよう調整し、レーザ光La及びレ
ーザ光Lbを同時に照射した場合に形成される食刻孔2
3について図3(C)と共に説明する。この場合、乾板
23の表面はレーザ光Laの焦点となるため、乾板23
の表面には図3(A)に示すような食刻孔23bが形成
される。また、レーザ光Lbは焦点距離がレーザ光La
より長く、焦点が食刻孔23aの底面付近となり、従っ
て、食刻孔23bの底面に図3(A)に示すような食刻
孔23aが形成される。このため、図3(C)に示すよ
うに、径が大きく、かつ、その底面形状が鋭利な矩形状
の食刻孔23cが形成される。以上のように本実施例に
よれば1回の露光で鋭利な矩形状の食刻孔23cを形成
できる。従って、深くて底面形状が鋭利な形状の食刻孔
を短時間で形成できる。
【0021】なお、本実施例ではレーザ光La,Lbを
同時に乾板23に対して照射しているが、レーザ光La
の照射後、レーザ光Lbを照射してもよい。この場合、
食刻孔23cの形成に露光は2回となるが焦点距離を調
整する必要はないため、従来に比べ短時間で深くて底面
形状が鋭利な食刻孔が形成できる。
【0022】図4は本発明の第2実施例の概略構成図を
示す。同図中、図2と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。
【0023】本実施例ではレーザ光La+b の光軸を乾板
23の食刻面に対して角度θとしてレーザ光La,Lb
を乾板23の食刻面に角度θで入射する。図5に本発明
の第2実施例の食刻動作を説明するための図を示す。本
実施例ではレーザ光La,Lbが乾板23に対して角度
θをもって入射されるため、図3(a),(b)により
説明した食刻孔23a,23bが角度θをもって食刻さ
れることになり図5(a),(b)に示すような食刻孔
23a’,23b’が形成される。したがって、レーザ
光La,Lbが角度θで同時に入射された場合、図5
(c)に示すように底面形状が鋭利なブレーズ状の食刻
孔23c’を一度の照射で形成することができる。この
ように、一度の照射でブレーズ状の食刻を形成できるた
め、本実施例の装置をホログラムの作製に用いれば、ブ
レーズドホログラムを短時間で効率良く製作できる。
【0024】図6は本発明の第3実施例の概略構成図を
示す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。
【0025】本実施例は図2,図4の互いに異なる波長
λa,λbのレーザ光La,Lbを発生する2つのレー
ザ発振器21a,21bを波長λaの1つのレーザ光L
aのみを発生するレーザ発振器24だけの構成とし、1
つのレーザ発振器24より波長λa’,λb’の2つの
レーザ光La’,Lb’を発生する構成とする。
【0026】このため、本実施例ではレーザ発振器25
とレンズ22との間にハーフミラー21cに換えて第2
高調波発生器(SHG)25を配置する。SHG25は
入射光の波長を(1/2)の波長の光に変換して出力す
る光学素子で、レーザ発振器24の出力レーザ光La’
を波長がレーザ光La’の1/2(λa’/2)の波長
λb’のレーザ光Lb’に変換する。SHG25は電気
信号によりオン、オフでき、レーザ光La’が必要なと
きにはSHG25をオフとし、レーザ光Lb’が必要な
ときにはSHG25をオンとすることにより1つのレー
ザ発振器24により波長の異なるレーザ光La’,L
b’を得、乾板24に照射する。乾板24にレーザ光L
a’,Lb’をレンズ22等の移動なしに照射でき、こ
れにより、乾板24に図3(C),図5(C)に示すよ
うな底面形状が鋭利な食刻孔24cを得ることができ
る。本実施例では1つの食刻孔24cを形成するのに2
回のレーザ光の照射が必要となるが、レーザ発振器24
が1つで済むため、安価に構成できる。
【0027】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、レンズ等
を移動させることなく底部が鋭利な形状に食刻すること
ができるため、被加工部材上にブレーズ形状等の凹凸を
容易に短時間で形成できる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明の第1実施例の概略構成図である。
【図3】本発明の第1実施例の動作説明図である。
【図4】本発明の第2実施例の概略構成図である。
【図5】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図6】本発明の第3実施例の概略構成図である。
【図7】従来の一例の説明図である。
【符号の説明】
1 被加工部材 2 ビーム出射手段 3 集光手段 21a,21b レーザ発振器 21c ハーフミラー 22 レンズ 23 乾板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工部材(1)にビーム(L1
    N )を照射し、該ビーム(L)により該被加工部材
    (1)表面を食刻することにより該被加工部材(1)表
    面を凹凸状に加工する微細加工装置において、 前記被加工部材(1)に焦点位置の異なる複数のビーム
    (L1 〜LN )を照射するビーム照射手段(2)を有す
    ることを特徴とする微細加工装置。
  2. 【請求項2】 前記ビーム照射手段(2)は波長の異な
    る複数のビーム(L 1 ’〜LN ’)を出射するビーム出
    射手段(2a)と、 前記ビーム出射手段(2a)の複数の出射ビーム
    (L1 ’〜LN ’)を各ビームの波長に応じて焦点距離
    が異なる焦点位置に集光させ、前記被加工部材(1)に
    照射する集光手段(2b)とを有することを特徴とする
    微細加工装置。
  3. 【請求項3】 前記ビーム出射手段(2a)は前記複数
    のビーム(L1 ’〜LN ’)を別に、発生する複数のビ
    ーム発生手段(21a,21b)と、前記複数のビーム
    発生手段(21a,21b)で発生した前記複数のビー
    ム(L1 ’〜LN ’)を重畳する重畳手段(21c)と
    を有することを特徴とする請求項1記載の微細加工装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ビーム出射手段(2a)は単一の波
    長のビームを発生する単一ビーム発生手段(24)と、
    前記ビーム発生手段(24)により発生した単一のビー
    ムの波長を他の波長に変換する波長変換手段(25)と
    を有することを特徴とする請求項1記載の微細加工装
    置。
JP4266156A 1992-10-05 1992-10-05 微細加工装置 Pending JPH06114577A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6324195B1 (en) 1999-01-13 2001-11-27 Kaneka Corporation Laser processing of a thin film
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