JPH08264511A - 微細加工方法および微細加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ｎｍオーダの加工深さ又は高さが精度よく制
御でき、その結果、設計通りの滑らかな任意の加工表面
形状を得ることができ、しかも、その形状を、同時に多
数、製作することができる微細加工方法及び微細加工装
置を提供する。 【構成】 エネルギービーム源１２が発するエネルギー
ビームを、マスク１３面内に開けられた所定形状パター
ンのビーム透過孔１５に通過させて、被加工物１１に照
射するとともに、エネルギービーム源１２と被加工物１
１との相対角度関係を周期的に回転運動させる、又はマ
スク１３と被加工物１１との相対並進位置関係を周期的
に並進運動させることにより、被加工物１１の特定領域
をエネルギービームの照射量に応じた加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギービーム源が
発生するエネルギービームを、マスク面内に規則的に開
けられた多数の同一もしくは異種所定形状パターンのビ
ーム透過孔を通過させて被加工物に照射することによ
り、被加工物の特定領域をエネルギービームの照射量に
応じた深さ又は高さに加工する三次元的な微細加工に関
するものである。特に、被加工物に加工された形状の最
小寸法が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、もしくは１０ｎｍ〜
１００ｎｍ、もくしは１００ｎｍ〜１０μｍ程度のｎｍ
（ナノメートル）オーダの加工に好適なものである。

【０００２】従って、被加工物、もしくは被加工物から
更に転写により製作された被加工物は、ｎｍオーダのサ
イズを必要とする量子効果素子、マイクロ光学用の各種
素子等の製作に適用できるばかりでなく、例えば光磁気
ディスクの読取装置、或いは精密回転機器の軸受等の接
触機構、又ラビリンスシール等の流体シール機構にも利
用が可能であり摩擦抵抗の低減、コンダクタンスの低減
等の効果を生じる。

【０００３】

【従来の技術】従来、任意の形状のパターンを基板表面
に多数配置するｎｍオーダの加工を行う方法としては、
半導体プロセスに用いられるフォトリソグラフィ技術が
知られている。図４２は、フォトリソグラフィ技術によ
る半導体基板加工方法のフロー図を示すものである。第
１工程（Ａ）では、加工基板１の表面にレジスト材２が
コーティングされる。続いて、第２工程（Ｂ）におい
て、所定パターン形状の透過孔が形成されたフォトマス
ク３を、レジスト材２の表面から若干浮かした状態で対
向配置し、マスクパターンの透過孔３ａを介してレジス
ト材２の表面に紫外線４を照射する。これにより、フォ
トマスクに形成された透過孔３ａと同じパターンがレジ
スト材２ａに転写される。次に第３工程（ｃ）におい
て、レジスト材２を現像し、透過孔３ａを介して紫外線
を照射した部分のレジスト材２ａを除去する。さらに、
第４工程（Ｄ）において、プラズマ中のイオンやラジカ
ル種を利用して加工基板１上のレジスト材が無い部分に
異方性エッチングを施し、穴を形成する。最後に、第５
工程（Ｅ）において、レジスト材２を完全に除去して基
板への加工が完了する。

【０００４】こうして、第１（Ａ）〜第５（Ｅ）工程か
らなる基板加工により、加工基板の表面にフォトマスク
の透過孔と同じパターンの穴が形成される。次に、加工
基板上に深さが異なる穴を形成するためには、第２段階
の基板加工のフォトリソグラフィ工程に着手する。すな
わち、表面に穴が形成された加工基板の表面に再びレジ
スト材２をコーティングし、加工しない部分を前回とは
異なるパターンのフォトマスクにて覆い、フォトマスク
にて覆われていない部分に前回と同様の加工を施す。こ
の場合、加工深さは、加工時間を制御することにより調
節でき、こうした数段階の基板加工を繰り返し行うこと
により、加工基板に深さの異なる穴が形成された半導体
デバイスが出来上がる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のフォトリソグラフィ技術を用いた加工法では、次の
ような問題が生じる。表面形状を任意の三次元的な曲面
形状に加工することは、上述の一回のフォトリソグラフ
ィ工程では不可能である。敢えてフォトリソグラフィ技
術で行う場合には、複数枚のマスクが必要になり、繰り
返すフォトリソグラフィ工程の数も増える。特に、フォ
トリソグラフィ技術ではレジスト工程は大気中で、エッ
チング工程は真空中で行われるため、その往復をする度
に、真空排気・リークを繰り返さなければならず、時間
がかかる。また、原理的に、曲面に近似した階段状の形
状にしかならず、完全に任意の滑らかな三次元的な表面
形状を得ることはできない。また、表面が元々から高低
差の大きな曲面である被加工物に対しては、レジスト材
を均一に塗布することは困難であり、できたとしても、
マスクを密着できない。このため、微細なパターンを作
ろうとすると縮小レンズを用いた露光装置が必要になる
が焦点深度が浅いためマスクパターンのピントを基板表
面全面に合わせられない。このような訳で、フォトリソ
グラフィ工程の繰返しでは、三次元的なｎｍオーダの任
意の曲面を形成する加工は、実質的に不可能である。

【０００６】本発明は前述の点に鑑みて為されたもの
で、ｎｍオーダの加工深さ又は高さが精度よく制御で
き、その結果、設計通りの滑らかな任意の加工表面形状
を得ることができ、しかも、その形状を、同時に多数、
製作することができる微細加工方法及び微細加工装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の微細加工方法
は、エネルギービーム源が発するエネルギービームを、
マスク面内に開けられた所定形状パターンのビーム透過
孔に通過させて、被加工物に照射するとともに、前記エ
ネルギービーム源と前記被加工物との相対角度関係を周
期的に回転運動させる、又は前記マスクと前記被加工物
との相対並進位置関係を周期的に並進運動させることに
より、前記被加工物の特定領域を前記エネルギービーム
の照射量に応じた加工を行うことを特徴とする。

【０００８】また、前記マスク面内には、規則的に開け
られた多数の同一もしくは異種所定形状パターンのビー
ム透過孔を備えているものであることを特徴とする。

【０００９】また、前記エネルギービームとして、高速
原子線、イオンビーム、電子線、レーザー、放射線、Ｘ
線、又はラジカルビームを用いることを特徴とする。

【００１０】また、前記被加工物が、シリコン、二酸化
珪素などの半導体材料、ガリウム砒素、アルミガリウム
砒素、インジウムガリウム砒素などの量子素子材料、ア
ルミ、ステンレス材などの構造材料、タングステン、チ
タン、タングステンカーバイド、ボロンナイトライド、
４窒化チタン、セラミックスなどの難削材料もしくは高
硬度材料、プラスチック、ポリイミド、ガラス、石英ガ
ラス、光学ガラス、ルビー、サファイア、フッ化マグネ
シュウム、ジンクセレン、ジンクテルルなどの光学材料
のいずれかであることを特徴とする。

【００１１】また、前記マスクが複数枚、前記エネルギ
ービーム軸方向に重なって配置されており、かつ、前記
エネルギービーム軸上に固定された固定マスクと、前記
エネルギービーム軸に対して相対位置関係が可変である
可動マスクとから構成され、前記エネルギービームは、
前記固定マスクに開けられたビーム透過孔と、可動マス
クに開けられたビーム透過孔を通過したもののみが前記
被加工物に照射されることを特徴とする。

【００１２】また、加工途中で前記いずれかのマスクを
交換することを特徴とする。

【００１３】また、前記エネルギービーム源と前記被加
工物との相対回転運動もしくは、前記マスクと前記被加
工物との相対並進位置移動が、速度変化を伴う周期的運
動であることを特徴とする。

【００１４】また、前記マスクと前記被加工物との相対
並進位置移動が、半径一定の、もしくは半径が可変の水
平円運動であることを特徴とする。

【００１５】また、前記マスクと前記被加工物との相対
並進位置移動が、直線往復運動であることを特徴とす
る。

【００１６】また、前記マスクと前記被加工物との相対
並進位置移動が、その軌道が四角形を描くものであるこ
とを特徴とする。

【００１７】また、前記マスクのビーム透過孔形状もし
くは前記被加工物に加工された形状の最小寸法が０．１
ｎｍから１０ｎｍであることを特徴とする。

【００１８】また、前記マスクのビーム透過孔形状もし
くは前記被加工物に加工された形状の最小寸法が１０ｎ
ｍから１００ｎｍであることを特徴とする。

【００１９】また、前記マスクのビーム透過孔形状もし
くは前記被加工物に加工された形状の最小寸法が１００
ｎｍから１０μｍであることを特徴とする。

【００２０】また、請求項１乃至１２のいずれか１項記
載の微細加工方法により製作した前記被加工物を金型と
して、電鋳もしくは射出成形などの転写技術により、前
記被加工物と鏡像関係の転写物を製作することを特徴と
する。

【００２１】また、請求項１３記載の微細加工方法によ
り製作した前記転写物を金型として、更に電鋳もしくは
射出成形などの転写技術により、前記転写物と鏡像関係
の転写物を製作することを特徴とする。

【００２２】また、前記方法によって製作された被加工
物が、光学、又は波長選択効果を有することを特徴とす
る。

【００２３】また、前記方法によって製作された被加工
物が、量子効果素子、又はフィールドエミッタ素子とし
ての機能を有するものであることを特徴とする。

【００２４】また、前記方法によって製作された被加工
物が、低摩擦表面を有し、又、コンダクタンスの軽減効
果を有し、接触機構、又は流体シール機構としての機能
を有するものであることを特徴とする。

【００２５】本発明の微細加工装置は、エネルギービー
ムを発するエネルギービーム源と、１つ以上の同一もし
くは異種の所定形状パターンのビーム透過孔を配置し、
前記ビーム透過孔を介して前記エネルギービームを透過
させるマスクと、前記マスクを透過した前記エネルギー
ビームを照射されて加工される被加工物と、前記マスク
と前記被加工物との相対並進位置関係を周期的に可変す
る並進運動機構と、前記被加工物の特定領域を前記エネ
ルギービームの照射量に応じて加工する制御手段とを具
備したことを特徴とする。

【００２６】また、前記並進運動機構に代えて、又はと
共に、前記エネルギービームに対して前記マスクと被加
工物との相対角度関係を周期的に可変する回転機構を備
えたことを特徴とする。

【００２７】また、前記被加工物の加工後の形状をあら
かじめ設定すると、ビームの照射時間、前記マスクの透
過孔形状、前記相対並進位置移動経路及び速度、前記相
対回転運動経路及び速度等を前記被加工物とシミュレー
ションにより解析できる支援装置を更に具備したことを
特徴とする。

【００２８】また、前記並進位置移動機構に、粗動およ
び微細移動機構部があり、前記微細移動機構部には、圧
電素子（ピエゾ素子）もしくは、磁歪素子もしくは、熱
変形を利用した素子駆動機構を使用し、前記微細移動の
位置移動制御が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、もくしは１０
ｎｍ〜１００ｎｍ、もしくは１００ｎｍ〜１０μｍの範
囲で可動であることを特徴とする。

【００２９】また、前記並進位置移動機構の微細移動機
構部の移動方向を１自由度に拘束するガイド機構に、平
行平板構造もしくは片持ち梁構造の弾性ヒンジ、もしく
は予圧をかけた摺動ガイドを用いたことを特徴とする。

【００３０】また、前記エネルギービーム源と前記マス
クと前記被加工物とは、光学顕微鏡又は走査型二次電子
顕微鏡（ＳＥＭ）又はレーザ顕微鏡等の顕微鏡を用い、
真空中で位置合せさせる手段を備えたことを特徴とす
る。

【００３１】

【作用】本発明によれば、マスクに形成されたビーム透
過孔を透過させてエネルギービームを被加工物に照射
し、その際に、相対回転運動によりエネルギービーム源
とマスクとの相対角度関係、或いは、相対並進運動によ
りマスクと被加工物との相対並進位置関係を周期的に可
変にして、被加工物の特定領域をエネルギービームの照
射量に応じた深さ又は高さに加工する。例えば、エネル
ギービームとして直進性の高い高速原子線を用い被加工
物をエッチングする際に、円形の透過孔を有するマスク
と被加工物とを、エネルギービーム軸に対し垂直な平面
内で円軌道を描く相対並進運動をすることにより、微細
な円錐状の突状物、又は放物線状の曲面を有する円形の
穴等を任意に形成することができる。

【００３２】そして、ｎｍオーダの相対並進位置移動を
行うことから、ｎｍオーダの三次元的な曲面等の加工面
を任意に形成することができる。又、高速原子線等のエ
ネルギービームを用いて加工するので、各種の絶縁物、
難削性の金属等にも、微細な三次元的な加工を行うこと
ができる。更にマスクに多数の規則的に開けられた同一
形状のビーム透過孔を設けることにより、例えばｎｍオ
ーダのレンズを規則的に多数配列したホモジナイザ、レ
ンチキュラ等のマルチレンズを容易に作ることができ
る。更に又、本発明の微細加工方法で製作された被加工
物を金型として、プラスチックモールド等を行うことに
より、ｎｍオーダの微細加工物を転写により大量生産す
ることができる。

【００３３】尚、最小寸法サイズが、０．１ｎｍ〜１０
ｎｍの被加工物は、量子効果素子に、１０ｎｍ〜１００
ｎｍの被加工物は、Ｘ線用のレンズ等に、１００ｎｍ〜
１０μｍの被加工物は可視光用のレンズ等にそれぞれ好
適である。

【００３４】更にまた、ｎｍオーダの微細な溝等の加工
が、任意の曲面に行えることから、例えば光磁気ディス
クの読取り装置、或いは高精度軸受等の接触機構に微細
な溝を設けることにより、接触面間の距離を狭くしなが
ら、且つ低摩擦抵抗とすることができる。同様にラビリ
ンスシール等に用いることにより、低摩擦抵抗でありな
がら流体のコンダクタンスを低減したシール機構が提供
される。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の各実施例について、図１乃至
図４１を参照して説明する。尚、各図中同一符号は同一
又は相当部分を示す。

【００３６】図１は、本発明の微細加工装置の一構造例
を示すもので、マスクと被加工物とを相対運動させるた
めの並進位置移動機構に圧電素子を、移動ガイド機構に
平行平板構造の弾性ヒンジを用いた例を示す。

【００３７】エネルギービーム源１２、マスク１３と被
加工物１１とを搭載した試料ステージ２６、及び試料ス
テージ２６を搭載したゴニオステージ２７，２８とが図
示しない真空容器中に配置されている。エネルギービー
ム源１２は、高速原子線、イオンビーム、電子線、レー
ザ光、放射線、Ｘ線、又はラジカルビーム等のエネルギ
ービーム１４をマスク１３に設けられた透過孔を介し
て、被加工物１１に照射する。被加工物１１は、エネル
ギービーム１４の照射により、エッチング加工もしくは
気相成長加工が行われる。

【００３８】マスク１３は、圧電素子微細移動機構２
３，２４によって駆動される。また、１つの圧電素子に
よる位置移動を、圧電素子の伸び・縮み方向だけに抑制
させるために、圧電素子の動きを平行平板構造を用いた
弾性ヒンジ機構２５の動ける方向だけに拘束し、その動
きによって、マスクホルダに固定されたマスク１３を駆
動している。このような構成の微細移動機構２３，２４
を直交２軸である水平面に配置してマスク１３が水平方
向に並進運動することができるようにしている。

【００３９】又、圧電素子微細移動機構２３，２４をそ
れぞれ正弦波状及び余弦波状に駆動することにより、マ
スク１３を例えば半径１０ｎｍ程度の円運動をさせるこ
とができる。これにより、ｎｍオーダの精度で並進位置
移動が行えるため、最小寸法がｎｍオーダの構造物が製
作でき、量子効果を伴う素子等の微小サイズのデバイス
を製作することができるようになる。

【００４０】尚、マスクの並進位置移動機構は、磁歪素
子もしくは熱変形を利用した素子駆動機構を用いてもよ
い。又、微細移動機構部の移動方向を１自由度に拘束す
るガイド機構に片持ち梁構造の弾性ヒンジ、もしくは予
圧をかけた擢動ガイドを用いてもよい。更にまた、この
ような微細移動機構で、被加工物又はエネルギービーム
源を駆動して、逆にマスクを固定するようにしてもよ
い。

【００４１】試料ステージ２６は、α軸とβ軸の２軸の
ゴニオステージ２７，２８の上に固定されている。ゴニ
オステージ２７，２８はそのモータ３０をセットするこ
とにより、試料ステージ２６をα軸及びβ軸にそって任
意にエネルギービーム軸に対するマスク１３及び被加工
物１１の角度を変える運動を行うことができる。

【００４２】被加工物とマスクとの位置合せは、真空容
器中に配置された顕微鏡を用いて行なわれる。顕微鏡
は、光学顕微鏡、又は走査型二次電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）、又はレーザ顕微鏡等が用いられる。位置合せ機構
は、粗動は通常の半導体製造装置等に用いられているス
テージ移動機構等が用いられる。

【００４３】微細移動機構によるマスクの並進位置移動
の軌跡は、装置附属のシミュレーション装置によって算
定され、算定結果によって圧電素子駆動機構によりマス
クがＸ方向、Ｙ方向に駆動される。装置附属の支援装置
は被加工物の加工曲面をあらかじめ設定すると、マスク
の透過孔形状、マスクの並進移動位置経路、ビームの必
要照射量等をシミュレーションにより解析する。

【００４４】エッチングは、例えば被加工物の材料が石
英ガラスである場合には、六弗化硅素（ＳＦ₆ ）の高速
原子線を照射することにより行われる。特に、高速原子
線は、電荷を含まないことから、大口径の直進性の高い
高密度のエネルギービームを形成するのが容易であり、
絶縁物の微細加工に最適である。被加工物としては、金
属、半導体、又は絶縁体の加工が可能であり、照射する
エネルギービームの種類に応じて、適当な原料ガスを組
み合わせて行うようにしてもよい。尚、エネルギービー
ムとしては、高速原子線、イオンビーム、電子線、レー
ザ、放射線、Ｘ線、又はラジカルビームが用いられる。
又、被加工物材料としては、シリコン、二酸化珪素など
の半導体材料、ガリウム砒素、アルミガリウム砒素、イ
ンジウムガリウム砒素などの量子素子材料、アルミ、ス
テンレス材などの構造材料、タングステン、チタン、タ
ングステンカーバイド、ボロンナイトライド、４窒化チ
タン、セラミックスなどの難削材料もしくは高硬度材
料、プラスチック、ポリイミド、ガラス、石英ガラス、
光学ガラス、ルビー、サファイア、フッ化マグネシュウ
ム、ジンクセレン、ジンクテルルなどの光学材料が用い
られる。

【００４５】図２に示す本発明の第１実施例の微細加工
方法は、金属材料やガラス材料からなる板状の被加工物
１１の表面にエッチング加工を行い、多数のｎｍサイズ
の円錐状の針状突起物を形成する微細加工を行うもので
ある。エネルギービームは、エネルギービーム源１２よ
り照射される均一密度のビームであり、直進性の高い高
速原子線が下方に照射される。被加工物１１は、円形ス
ポット状に照射されるエネルギービームのスポット中心
を通るビーム軸に対し同軸上に配置され、固定されてい
る。また、エネルギービーム源１２と被加工物１１との
間には、被加工物に照射されるエネルギービームの透過
孔を周期的に可変制御するためのマスク１３が介在して
おり、このマスクに形成した多数の、円形に開口するビ
ーム透過孔１５が並進位置移動することにより、被加工
物の特定領域に対するビーム照射量の制御がなされる。

【００４６】本実施例では、マスクは１０μｍ厚のニッ
ケル箔であり、電鋳技術により透過孔がパターニングさ
れている。透過孔形状は、直径１０μｍの円形であり、
ピッチ２５μｍで格子状に配置されている。このマスク
を被加工物に対して平行に、且つ若干間隔をあけて水平
の等速円運動をさせる。この水平円運動の軌道半径は、
一例として６μｍである。

【００４７】図３（Ａ）に示すマスク１３のビーム透過
孔である円孔１５の円の半径ｒ₀ よりも大きい半径ｒ₁
の点Ｃを中心とした円軌道を描く並進位置移動を行わせ
る。これにより、単位時間当たりのエネルギービームの
照射量が、場所により分布を生じる。図３（Ｂ）は、透
過孔１５の円運動の軌跡を示す。並進円運動の中心点Ｃ
から少し離れた所で最も照射量が多く、それから径方向
に対して、距離が長くなるにしたがって、照射量が少な
くなる。中心点Ｃでは、全くビームは照射されない。被
加工物の加工深さは、ビーム照射量に比例する。よっ
て、被加工物１１は、図３（Ｃ）に示したように、１つ
の透過孔１５から中央部に細長い針状突起を有する凹部
１６が形成される。マスク１３には、透過孔１５が多数
規則的に配列されているので、結果として、針状突起を
中心に備えた凹部が多数規則的に配列された被加工物１
１が得られる。

【００４８】更に、図３（Ｃ）に示す構造を等方性エッ
チングすることにより、針状突起の高さを低減し、且つ
針状突起の周囲に放物線状の面を有する凹面鏡を製作す
ることができる。図４（Ａ）に示す中央部分に針状突起
を有する凹部１６を等方性エッチングすることにより、
図４（Ｂ）に示すような針状突起の高さを低減した形状
にすることができる。つまり、突起の高さをエッチング
時間に応じて任意に変えることができる。この凹部形状
を二次曲面、即ち放物線の包絡線曲面に近似し、その焦
点と突起の先端とが一致するように等方性エッチングを
行う。更に等方性エッチングを進めることにより、図４
（Ｃ）に示すように、突起のない放物線曲面に近似した
凹面鏡を形成することもできる。

【００４９】なお、図４（Ｄ）に示すように、突起の高
さを凹面鏡の焦点部分に合わせることにより、この素子
の裏側に光源を置くと、微小突起は導波路として働き、
光は微小突起の先端から四方八方に放射され、この光は
放物曲面で反射し、指向性を有する光として放射され
る。この素子により、ＥＬなどの面発光光源からのラン
ダムな方向の放射光を、指向性を有する光に変換するこ
とができる。

【００５０】また、前記第１実施例では、マスクの並進
運動の円軌道半径を一定にしたが、マスクの円軌道半径
を加工時間とともに変えていくこともできる。図５に示
す第２実施例の微細加工方法において、マスク１３と被
加工物１１とをエネルギービームの軸上に固定していた
ならば、被加工物１１には、マスクの透過孔１５の形状
と同じ形状を持つ真っ直ぐな断面形状を有する円形の穴
が開くはずである。また、マスクと被加工物とをある半
径の並進円運動をさせたならば、被加工物は、マスクの
透過孔が描く外周の包落線形状の半径を有する穴が開け
られる。マスク透過孔１５の形状が円形であるから、そ
のマスク透過孔の円よりも大きな半径の円形に穴が開く
ことになる。例えば、マスク透過孔の形状が直径１０μ
ｍの円であるとすれば、マスクを固定したままであると
被加工物には直径１０μｍの穴が形成される。マスクの
穴の中心から６μｍだけ偏心させた位置を中心として等
速円運動をさせると、直径２２μｍのドーナツ状の穴が
形成される。そこで、マスクの透過孔の描く並進円運動
の公転半径を最初、ある値にしておいて、エッチング加
工の進行とともに、徐々に小さくしていくことにより、
図６のような放物線状の断面形状の開孔１６を有する被
加工物１１を製作することができる。

【００５１】図７は本発明の第３実施例の微細加工方法
を示し、凹レンズ形状に加工する例についてのものであ
る。図８（Ａ）に示すように、マスクの水平円運動の軌
道半径ｒ₁ を透過孔１５の円の半径ｒ₀ と比較して小さ
くする。そして、並進円運動の中心位置をマスクの透過
孔の中心位置から比較的近接した位置に置く。そして、
並進円運動の半径ｒ₁ を徐々に小さくしながらエッチン
グ加工を行うことにより、図８（Ｂ）に示すような凹レ
ンズ形状を製作することができる。

【００５２】この被加工物は、マルチ反射形レンズアレ
イとして機能する。マスクの透過孔１５のサイズをｎｍ
オーダとすることにより、ｎｍオーダの直径を有するマ
ルチ反射レンズアレイを製作することができる。尚、ｎ
ｍオーダの開口を有するマスクは、平面的な加工である
ので、フォトリングラフィ技術、或いは集束イオンビー
ムを用いた加工技術等により製作が可能である。このレ
ンズの寸法を光の波長より小さくすれば、それ以上の波
長は、散乱され、波長選択性を持つようになる。尚、波
長選択性は、半球状の凸レンズが格子状に多数配列され
たマイクロ凸レンズアレイにおいて、１個のレンズの直
径がその波長以下であるとそれ以上の長波長の光は散乱
されることによって生じるものである。例えば５００ｎ
ｍの直径の凸レンズが多数配列されたマイクロ凸レンズ
アレイにおいては、青色以下の光のみを透過させること
になる。

【００５３】図９は、本発明の第４実施例の微細加工方
法を示し、マスクの水平円運動の軌道半径が、マスクの
透過孔１５の半径よりも十分に大きくした場合である。
例えば、本実施例の場合、マスク１５の透過孔の円の半
径が５μｍ、水平円運動の最大軌道半径が５０μｍであ
る。この場合は、ちょうど筆で絵を描くようにマスク透
過孔を通過したエネルギービームが、被加工物を同心円
上にリング状にエッチング加工していく。マスクの水平
並進円軌道の軌道半径を、徐々に連続的に変化させ、し
かもその半径の変化速度を変えることにより、被加工物
のエッチング加工深さを、その半径でのビーム照射量に
応じて連続的に変化させることができる。

【００５４】マスク１３には、図９に示すように、一定
間隔をおいて、微細な円形状をしたビーム透過孔１５が
比較的間隔を離して並べてある。マスク１３が、ある固
定された半径をもつ並進円運動をすると、被加工物１１
は、前述した各実施例に示すように加工される。よっ
て、図１０に示すようにマスクの描く並進円運動の軌道
半径を徐々に連続的に変化させ、しかも、その半径の変
化速度を変えることにより、被加工物の加工深さを連続
的に変えることが出来る。マスク１３の並進円運動の軌
道半径と速度とを、適当に制御することにより、たとえ
ば、図１１のような断面形状１６を作ることもできる。
これは、フレネルレンズで、光の集光作用がある。この
ようにして、図９に示す微細加工方法において、マスク
１３には、多数の透過孔１５が規則的に配列されている
ことから、図１１に示す縦断面形状を持つマルチフレネ
ルレンズアレイを有する被加工物１１が得られる。

【００５５】図１２に示す本発明の第５実施例では、並
進位置移動可能な可動マスク１３Ｂ，１３Ｃと共に、被
加工物と共にビーム軸上に固定された固定マスク１３Ａ
を設けている。この装置によれば、前記各実施例に示す
ような加工において、可動マスク１３Ｂ，１３Ｃの透過
孔１５を通過したエネルギービームは、さらに、固定マ
スク１３Ａの透過孔１５Ａも通過しなければならない。
よって、可動マスク１３Ｂ，Ｃを前記各実施例と同様に
動かしながら、加工を行うと、被加工物に加工されるレ
ンズの外径は、固定マスク１３Ａの円孔１５Ａの大きさ
と同じとなり、レンズのエッジは、シャープになる。こ
れにより、一例として図１４に示す縦断面形状を有する
マルチ凸レンズアレイが得られる。

【００５６】この実施例はマイクロ凸レンズアレイを製
作するためのものである。エネルギービーム源１２はレ
ーザである。マスクは固定マスク１枚１３Ａ、可動マス
ク２枚１３Ｂ，１３Ｃで構成されている。このマスク
は、石英ガラス板にクロムをパターン蒸着したものであ
る。１枚目のマスク１３Ａは、円形の透過孔（直径１０
μｍ）がピッチ２０μｍで格子状に配置されている。逆
に２枚目のマスク１３Ｂ、３枚目のマスク１３Ｃは、図
１３（Ａ）に示すように直径１０μｍの円形のクロム状
着でできた遮蔽部がピッチ２０μｍで格子状に配置され
ている。つまり、マスク１３Ｂ，１３Ｃにおいては円形
以外の所はレーザビームが通過できる。この３枚のマス
クのうち、１枚目のマスク１３Ａは固定されているが、
マスク１３Ｂ，１３Ｃは、図１３（Ｂ）に示すように位
相が１８０°ずれた水平円運動を行う。これにより、マ
スク１３Ｂ，１３Ｃの遮蔽部１５Ｂ，１５Ｃとマスク１
３Ａの透過部１５Ａによって形成される銀杏の葉状の部
分Ｙが並進円運動により図示するように回転する。従っ
て図１４（Ａ）に示すような凸レンズ形状に加工するこ
とができる。

【００５７】図１５は本発明の第６実施例を示すもの
で、加工途中の一連の操作の中で、途中で、マスク形状
が異なるものに交換する場合を示す。すなわち、前記実
施例の要領で製作された図１５（Ａ）に示す凸レンズに
対し、その加工が終了した時点で、マスクを（Ｂ）に示
すものに交換する。そのマスクの形状は、（Ａ）に示す
凸レンズ形成に使用した固定マスクの透過孔２１と直径
の異なる円孔を有している。この凸レンズ（Ａ）の直径
よりも小さい円孔を持つマスク（Ｂ）を用いてエネルギ
ービームを照射することにより、その（Ｂ）のマスクの
円孔が開いた部分だけが加工され、（Ｃ）に示す断面形
状になる。さらに同様の加工を繰り返すことにより、
（Ｄ）に示すマスクを用いて（Ｅ）に示す形状のレンズ
が製作できる。この方法によれば、きわめて精度のよい
フレネルレンズが製作できる。

【００５８】図１６は本発明の第７実施例を示す。本実
施例は３枚のマスクを用い、マスク１３Ａを固定し、マ
スク１３Ｂ，１３Ｃを並進位置移動させることは前述の
実施例と同様である。本実施例は、エネルギービーム源
１２として、高速原子線を用いた場合である。本実施例
においてはビーム透過孔が貫通部になった金属箔マスク
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを用いている。固定したマスク
１３Ａは、円形の透過孔１５Ａを有する。２枚目及び３
枚目のマスク１３Ｂ，１３Ｃはそれぞれ図１７に示すよ
うな鉄アレイ状の遮蔽部１５Ｂ，１５Ｃが形成されてい
る。本実施例においてもマスク１３Ｂと１３Ｃの遮蔽部
１５Ｂ，１５Ｃと、マスク１３Ａの貫通孔１５Ａとによ
って形成される銀杏の葉部分Ｙがマスク１３Ｂ，１３Ｃ
の並進円運動により回転して、図１８に示すような凸レ
ンズアレイが形成される。本実施例においては、銀杏の
葉状の部分Ｙを、半周させた後で、マスク１３Ｂ，１３
Ｃを鉄アレイの長さ部分Ａだけ移動させて、下側の鉄ア
レイ状の遮蔽部分１５Ｂ，１５Ｃと透過孔１５Ａによっ
て形成される銀杏の葉部分Ｙを半周させる。即ち、図１
６の矢印で示すような半周の円運動と直線運動とを組み
合わせた運動を行う。そしてこの運動を高速原子線を被
加工物１１に照射しながら繰返し行う。このようにマス
ク１３Ｂ，１３Ｃの運動はやや複雑になるが、高精度に
加工できる。

【００５９】図１９は、本発明の第８実施例を示す。本
発明は、マスクを直線的に並進位置移動させる例につい
てのものである。図１９において、マスク１３は、一定
間隔をおいて開けられた微細なスリット状のビーム透過
孔１５を有している。一例として、スリットの寸法は１
０ｎｍｘ１００ｎｍで、間隔は１０ｎｍである。エネル
ギービーム源１２から照射されたエネルギービームは、
このビーム透過孔１５を通過して被加工物１１に照射さ
れる。マスク１３を圧電素子などにより、例えば１０ｎ
ｍ間隔で、一定時間ごとにステップ送りする。この移動
量ｘと時間ｔとの関係を図２０（Ａ）に示す。また、こ
の一定時間におけるエネルギービームエッチング量を１
０ｎｍとなるようにビーム量等を適当に制御することに
より、図２０に示す断面形状を有するピッチ２ａの微細
構造が製作される。

【００６０】この構造は、光を透過する材料で製作する
ことにより、正弦波状回折格子として機能する。例え
ば、ＣＣＤビデオカメラにおいて、ＣＣＤ（団体撮像素
子）の前面に配置することにより空間周波数の高い像に
よる似信号を除去するローパス・フィルタとして利用す
ることができる。

【００６１】同様なスリットを有するマスク１３を用い
て、図２１に示す時間軸上で正弦波状に直線運動を行う
と、図２２に示す尖った先端部を有する周期構造物が得
られる。この結果製作された１０ｎｍピッチの階段状構
造は、電子の波動よりも小さいため、電子は、階段一段
の段上に閉じこめられ、他のステップには移動すること
ができない。この効果により、量子効果素子として機能
させることができる。

【００６２】また、同様なスリットを有するマスク１３
を用いて、図２３に示す時間軸上で直線的に並進位置移
動を行うと、図２４に示す台形の断面形状が得られる。
このピッチを光の波長程度とすることにより、台形の回
折格子が得られ、たとえば入射レーザ光の高次の回折光
を遮断することができる。従って、例えばＣＤプレーヤ
用のレーザビームピックアップ前面に置くことにより、
高次回折光除去フィルタ等に利用できる。

【００６３】図２５乃至図２７は、本発明の第１０実施
例を示すもので、本実施例においても、マスクと被加工
物との相対並進位置移動が直線的に、且つ可変速度で行
なわれる。すなわち、マスク１３は、図２５に示すよう
にビーム透過孔１５を有している。このマスク１３は、
その直線状の透過孔と垂直な水平方向（矢印方向）に並
進直線運動を行う。このとき等速で並進位置移動を行う
と、図２６に示すような蒲鉾状の曲面が形成される。更
に、この直線運動の速度が、徐々に加速し、再び徐々に
減速をして、停止し、今度は、逆方向に、同様の動作を
行う正弦波状の移動を周期的に繰り返す。このような動
きをすることによって、被加工物に当たる単位時間あた
りのビーム照射量に空間的な正弦波状の分布が発生し、
図２７に示す長方形状の底辺を有する凸レンズ形状に加
工される。

【００６４】図２６に示す構造は、透明な材料を用いる
ことにより、マルチシリンドリカルレンズとして機能す
る。このレンズは、入射光を直線状に絞ることができる
ことから、レンチキュラとして用いるのに好適であり、
例えば高速駒撮り写真の回転鏡に代えて利用できる。

【００６５】尚、図２６に示す蒲鉾形状に加工した後
に、この後、マスクを９０°回転し、等速の直線並進運
動を行うことにより、同様に図３４のような球面レンズ
が製作できる。この平面上に多数並んだｎｍオーダの超
微小レンズ列は、次のような機能を持つ。即ち、入射レ
ーザ光線を均一に分散させ、その後レンズによって再び
平行レーザ光線にするホモジナイザーとしての機能を有
する。従来のホモジナイザーよりも、微小なレンズを多
数配列できるため、ビーム強度の均一化性能は著しく向
上する。

【００６６】図２８は本発明の第１１実施例を示す。本
実施例においてはマスク１３の円形の透過孔１５を市松
模様に配置したものである。マスク１３を等速で直線的
な並進位置移動を行うことにより、断面形状が図２９に
示す形状にエッチング加工を行うことができる。このよ
うに円弧状の凹部を連続的に形成するには、マスク１３
に円形の透過孔を連続的に直線状に並べて配置しても良
いが、本実施例のように市松模様に配置することによ
り、マスクを容易に製作することができる。特に、溝部
分のピッチがｎｍオーダと微細である場合には、マスク
１３に透過孔１５を直線的に配置するよりもはるかに容
易に微細な縦長凹レンズ列を形成することができる。

【００６７】図３０は、本発明の第１２実施例を示し、
マスク１３に円形の透過孔１５を市松模様状にマトリク
ス的に配置したものである。このマスク１３を、図３１
に示すように、その運動が四角形状を描くように等速で
直線状の並進位置移動を行うことにより、図３２に示す
ような微細球面凹レンズアレイが得られる。

【００６８】図３３は、マイクロ球面凸レンズアレイを
形成するためのマスクである。これは、前述の実施例と
は反対に、円形部分が遮蔽部となり、その遮蔽部間に十
字状の透過孔１５が形成されている。透過孔部分１５は
平面上に格子状に多数配列されている。そして、このマ
スク１３を図３１に示すのと同様な四角形状の軌跡を描
くように等速直線位置移動することにより、図３４に示
すようなマイクロ球面凸レンズアレイが得られる。この
凸レンズアレイは、ピッチが光の波長程度に製作するこ
とにより、Gaussian分布のレーザ光を強度が均一な分布
を有するレーザ光に変換するホモジナイザ等の用途に好
適である。

【００６９】図３５は、本発明の第１３実施例であり、
マスクと被加工物とは図１に示すように若干の隙間を保
ち、平行に試料台に固定されている。一方、エネルギー
ビーム源１２は固定されているが、試料台に搭載された
マスク１３及び被加工物１１をゴニオステージ２７，２
８により円弧の矢印方向に揺動（回転）運動させるもの
である。これにより図３６に示すような皿形の形状を有
するマイクロ凹レンズアレイが製作できる。なお、ここ
で揺動運動はα軸まわりに揺動する揺動運動からはじま
り、その揺動軸を徐々にエネルギービーム軸の回りに回
転させていくものである。これらのゴニオステージの運
動は、コンピュータ制御のゴニオステージ駆動装置によ
り容易に行うことができる。

【００７０】図３７は本発明の第１４実施例を示す。本
実施例ではゴニオステージ２７，２８により試料ステー
ジをエネルギービーム軸に対してα軸及びβ軸を同周期
で、時間軸上で正弦波と余弦波の関係で揺動（回転）す
る。試料台の面は、一定の角度だけ傾いて、あたかもビ
ーム軸を中心としてその回りに回転するように見える。
マスクの中心部分を回転中心とした図３３の矢印方向の
マスク及び試料面の回転運動により図３８に示すような
マイクロ微小突起アレイが製作できる。この素子に電極
を作り込めばマルチフィールドエミッタアレイとして機
能する。

【００７１】図３９は、本発明の第１６実施例を示す。
本実施例においては、前述と同様にゴニオステージによ
り試料台の面をエネルギービーム軸に対して傾けて、ゴ
ニオステージにより試料台の面を白い矢印で示すように
見かけ上の回転運動を行う。これと同時に、黒い矢印で
示すように直線並進運動を行う。これにより図３６に示
すように被加工物１３の上面と下面が開いた曲面状の開
口が得られる。これは光ファイバを接続するフェルール
として用いることができる。このフェルールは高精度で
しかも先が太いので光ファイバを容易に挿入することが
できる。

【００７２】前記各実施例は、すべて出来上がる完成品
は、直接、エネルギービームで前述した材料を加工した
ものであった。しかし、被加工物によっては、加工に時
間やコストがかかりすぎる、または、歩留りが悪い、ま
たは、機能を果たす材料がエッチングできない、また
は、作りたい形状と鏡像関係の形状は、容易に製作でき
るが、直接は作れない。などの問題が生じる場合があ
る。そこで、一旦、エネルギービームにより加工した加
工物を金型として転写により複製品を作る場合を示す。

【００７３】その原理を示したのが図４１である。図４
１（ａ）は、エネルギービームにより加工した被加工物
１１で、これを型として（ｂ）の射出成形や電鋳の工程
により、鏡像関係の加工品２５を作る。（ｃ）の工程
で、加工品２５を取り外し、鏡像関係の加工品２５が出
来上がる。これが機能を果たすものならば、これをその
まま製品としてもよいが、（ａ）に示す形状の加工品が
作りたい場合には、更にこの（ｃ）の加工品２５を型と
して、（ｄ）のように射出成形または電鋳を行い、
（ｅ）の工程で取除して加工品２６とする。これにより
プラスチックモールド品等の大量生産が可能となる。

【００７４】尚、電鋳で鏡像関係の加工品を製作する一
例を次に述べる。まず、被加工材料としてガリウム砒素
（ＧａＡｓ）単結晶を用い、前述した各種の実施例に従
って塩素ガス雰囲気中での高速原子線のエッチングによ
りマイクロ凸面鏡アレイを製作する。次にマイクロ凸面
鏡アレイに金（Ａｕ）をスパッタして導電層を形成す
る。そしてＮｉ−Ｃｏ合金浴に入れ、ニッケルメッキ
（Ｎｉ電鋳）を施す。そして、メッキ部分を剥離するこ
とにより、ニッケル（Ｎｉ）基体上に、金（Ａｕ）の面
を有するマイクロ凹面鏡アレイが製作される。

【００７５】また、本発明の各実施例では、被加工物が
高低差の大きな曲面形状の表面を有し、マスクとの間隔
が十分に大きくなってもその表面に加工することができ
る。高速原子線のようにエネルギービームの直進性が高
い場合には、マスク１３と被加工物１１との間に十分広
い間隔をあけることができる。従って、例えば曲面形状
を持つ軸受け構造の被加工物に対してマスクを離隔し
て、配置して加工を行うことにより、曲面上に直接、微
細な溝加工を施せる。

【００７６】この微細な溝を有する曲面形状は、軸受け
部の摩擦力軽減化が可能となる。従来の溝に比べｎｍオ
ーダと大幅に微小な寸法の溝と、そのピッチが達成でき
るため、従来より多段の溝を、短ピッチで実現でき、軸
とのクリアランスもｎｍオーダの微小距離とすることが
可能となる。よって、各種の接触機構、例えば光磁気デ
ィスクの読取り／書込ヘッド部分に用いることにより、
摩擦力低減を行え、且つクリアランスが小さくできるこ
とから、記憶密度を高めることができる。又、回転軸シ
ールの場合でも、ラビリンスシール等に用いることによ
り、摩擦力の低減と共に、コンダクタンスの低減が可能
となる。また、磁性流体シール機構に用いることによ
り、多段の溝と微小クリアランスにより、磁性流体の蒸
気のリーク量を減少させることが可能となる。

【００７７】尚、上述した各実施例においては、エネル
ギービームとして、高速原子線、イオンビーム、電子
線、レーザ光、放射線、Ｘ線、ラジアルビーム等を用い
ることが好適であるが、これに限定されるものでない。
また、被加工物としては、シリコン、二酸化珪素などの
半導体材料、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミガリウ
ム砒素（ＡｌＧａＡｓ）、インジウムガリウム砒素（Ｉ
ｎＧａＡｓ）などの量子素子材料、アルミ、ステンレス
材などの構造材料、タングステン、チタン、タングステ
ンカーバイド（ＷＣ）、ボロンナイトライド（ＢＮ）、
４窒化チタン（ＴｉＮ₄ ）、セラミックスなどの難削材
料もしくは高硬度材料、プラスチック、ポリイミド、ガ
ラス、石英ガラス、光学ガラス、ルビー、サファイア、
フッ化マグネシュウム、ジンクセレン（ＺｎＳｅ）、ジ
ンクテルル（ＺｎＴｅ）などの光学材料等の加工が例示
されているが、これに限定されるものではない。

【００７８】

【発明の効果】従来のフォトソグラフィ技術を用いたフ
ォトレジストパターン製作プロセスによる方法では、基
本的に二次元的な微細加工であり、１μｍ以下の三次元
的な任意曲面の加工は困難であった。本発明では、以上
に詳細に説明したように、エネルギービームとマスクと
の組み合わせにより、ｎｍオーダの同一形状を多数同時
に作ることができ、また、三次元的な任意曲面を容易に
ｎｍオーダのサイズで加工することが出来る。このため
従来では、製作困難であった構造や機能を有する、量子
効果素子又は光学レンズ素子等の製作を可能とする。更
に、摩擦面に微細な溝を設けることにより、摩擦力が軽
減するため、光磁気ディスク用ヘッド、磁気テープ用ヘ
ッド、回転・スラスト軸受け機構、流体シール機構等に
おいても、従来よりも高性能でコンパクトな機構が実現
できる。本発明の学術的・産業的意義は大変大きく、有
意義である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の微細加工装置の説明図。

【図２】本発明の第１実施例の微細加工方法の説明図。

【図３】（Ａ）マスクの並進円運動による透過孔の運動
を示す説明図、（Ｂ）マスクの並進円運動による透過孔
の軌跡を示す説明図、（Ｃ）被加工物の縦断面の説明
図。

【図４】図３（Ｃ）に示す被加工物に等方性エッチング
を施す説明図。

【図５】本発明の第２実施例の微細加工方法の説明図。

【図６】被加工物の縦断面の説明図。

【図７】本発明の第３実施例の微細加工方法の説明図。

【図８】（Ａ）透過孔の運動を示す説明図、（Ｂ）被加
工物の縦断面の説明図。

【図９】本発明の第４実施例の微細加工方法の説明図。

【図１０】透過孔の運動を示す説明図。

【図１１】被加工物の縦断面の説明図。

【図１２】本発明の第５実施例の微細加工方法の説明
図。

【図１３】（Ａ）マスクの遮蔽部分の形状を示す説明
図、（Ｂ）マスクの並進円運動による透過孔の運動を示
す説明図。

【図１４】被加工物の縦断面の説明図。

【図１５】本発明の第６実施例の微細加工方法の説明
図。

【図１６】本発明の第７実施例の微細加工方法の説明
図。

【図１７】マスクの透過孔及び遮蔽部の説明図。

【図１８】被加工物の縦断面の説明図。

【図１９】本発明の第８実施例の微細加工方法の説明
図。

【図２０】（Ａ）マスクの運動を示す説明図、（Ｂ）被
加工物の縦断面の説明図。

【図２１】前記第８実施例の他の微細加工方法の説明
図。

【図２２】被加工物の縦断面の説明図。

【図２３】前記第８実施例の更に他の微細加工方法の説
明図。

【図２４】被加工物の縦断面の説明図。

【図２５】本発明の第１０実施例の微細加工方法の説明
図。

【図２６】被加工物の斜視図。

【図２７】被加工物の斜視図。

【図２８】本発明の第１１実施例の微細加工方法の説明
図。

【図２９】被加工物の縦断面の説明図。

【図３０】本発明の第１２実施例のマスクの透過孔の形
状を示す説明図。

【図３１】マスクの運動の軌跡を示す説明図。

【図３２】被加工物の斜視図。

【図３３】マスクの透過孔の形状を示す説明図。

【図３４】被加工物の斜視図。

【図３５】本発明の第１３実施例のマスクの透過孔の形
状を示す説明図。

【図３６】被加工物の縦断面の説明図。

【図３７】本発明の第１４実施例のマスクの透過孔の形
状を示す説明図。

【図３８】被加工物の縦断面の説明図。

【図３９】本発明の第１５実施例のマスクの透過孔の形
状を示す説明図。

【図４０】被加工物の縦断面の説明図。

【図４１】被加工物から鏡像関係の転写を行う方法の説
明図。

【図４２】フォトリソグラフィ技術の工程のフロー図。

【符号の説明】

１１ 被加工物 １２ エネルギービーム源 １３ マスク １５ 透過孔（遮蔽部） １６ 被加工部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 26/00 ３３０ Ｂ２３Ｋ 26/00 ３３０ 26/06 26/06 Ｊ 26/08 26/08 Ｄ Ｂ２９Ｃ 33/38 9543−4Ｆ Ｂ２９Ｃ 33/38 45/00 9543−4Ｆ 45/00 Ｃ０４Ｂ 41/91 Ｃ０４Ｂ 41/91 Ｅ Ｃ２３Ｆ 4/02 Ｃ２３Ｆ 4/02 Ｃ３０Ｂ 33/04 7202−4Ｇ Ｃ３０Ｂ 33/04 Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｚ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｍ 27/14 Ｈ０５Ｋ 3/08 Ｄ Ｈ０５Ｋ 3/08 Ｃ Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ (72)発明者 加藤 隆男 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 畑村 洋太郎 東京都文京区小日向２−12−11 (72)発明者 中尾 政之 千葉県松戸市新松戸５−１ 新松戸中央パ ークハウス Ｃ−908

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エネルギービーム源が発するエネルギー
   ビームを、マスク面内に開けられた所定形状パターンの
   ビーム透過孔に通過させて、被加工物に照射するととも
   に、前記エネルギービーム源と前記被加工物との相対角
   度関係を周期的に回転運動させる、又は前記マスクと前
   記被加工物との相対並進位置関係を周期的に並進運動さ
   せることにより、前記被加工物の特定領域を前記エネル
   ギービームの照射量に応じた加工を行うことを特徴とす
   る微細加工方法。
2. 【請求項２】 前記マスク面内には、規則的に開けられ
   た多数の同一もしくは異種所定形状パターンのビーム透
   過孔を備えているものであることを特徴とする請求項１
   記載の微細加工方法。
3. 【請求項３】 前記エネルギービームとして、高速原子
   線、イオンビーム、電子線、レーザ、放射線、Ｘ線、又
   はラジカルビームを用いることを特徴とする請求項１又
   は２記載の微細加工方法。
4. 【請求項４】 前記被加工物が、シリコン、二酸化珪素
   などの半導体材料、ガリウム砒素、アルミガリウム砒
   素、インジウムガリウム砒素などの量子素子材料、アル
   ミ、ステンレス材などの構造材料、タングステン、チタ
   ン、タングステンカーバイド、ボロンナイトライド、四
   窒化チタン、セラミックスなどの難削材料もしくは高硬
   度材料、プラスチック、ポリイミド、ガラス、石英ガラ
   ス、光学ガラス、ルビー、サファイア、フッ化マグネシ
   ュウム、ジンクセレン、ジンクテルルなどの光学材料の
   いずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れか１項記載の微細加工方法。
5. 【請求項５】 前記マスクが複数枚、前記エネルギービ
   ーム軸方向に重なって配置されており、かつ、前記エネ
   ルギービーム軸上に固定された固定マスクと、前記エネ
   ルギービーム軸に対して相対位置関係が可変である可動
   マスクとから構成され、前記エネルギービームは、前記
   固定マスクに開けられたビーム透過孔と、可動マスクに
   開けられたビーム透過孔を通過したもののみが前記被加
   工物に照射されることを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれか１項記載の微細加工方法。
6. 【請求項６】 加工途中で前記いずれかのマスクを交換
   することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記
   載の微細加工方法。
7. 【請求項７】 前記エネルギービーム源と前記被加工物
   との相対回転運動もしくは、前記マスクと前記被加工物
   との相対並進位置移動が、速度変化を伴う周期的運動で
   あることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記
   載の微細加工方法。
8. 【請求項８】 前記マスクと前記被加工物との相対並進
   位置移動が、半径一定の、もしくは半径が可変の水平円
   運動であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
   １項記載の微細加工方法。
9. 【請求項９】 前記マスクと前記被加工物との相対並進
   位置移動が、直線往復運動であることを特徴とする請求
   項１乃至７のいずれか１項記載の微細加工方法。
10. 【請求項１０】 前記マスクと前記被加工物との相対並
    進位置移動が、その軌道が四角形を描くものであること
    を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の微細
    加工方法。
11. 【請求項１１】 前記マスクのビーム透過孔形状もしく
    は前記被加工物に加工された形状の最小寸法が０．１ｎ
    ｍから１０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至１
    ０のいずれか１項記載の微細加工方法。
12. 【請求項１２】 前記マスクのビーム透過孔形状もしく
    は前記被加工物に加工された形状の最小寸法が１０ｎｍ
    から１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至１
    ０のいずれか１項記載の微細加工方法。
13. 【請求項１３】 前記マスクのビーム透過孔形状もしく
    は前記被加工物に加工された形状の最小寸法が１００ｎ
    ｍから１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至１
    ０のいずれか１項記載の微細加工方法。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいずれか１項記載
    の微細加工方法により製作した前記被加工物を金型とし
    て、電鋳もしくは射出成形などの転写技術により、前記
    被加工物と鏡像関係の転写物を製作することを特徴とす
    る微細加工方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の微細加工方法により
    製作した前記転写物を金型として、更に電鋳もしくは射
    出成形などの転写技術により、前記転写物と鏡像関係の
    転写物を製作することを特徴とする微細加工方法。
16. 【請求項１６】 前記方法によって製作された被加工物
    が、光学、又は波長選択効果を有することを特徴とする
    請求項１乃至１５のいずれか１項記載の微細加工方法。
17. 【請求項１７】 前記方法によって製作された被加工物
    が、量子効果素子、又はフィールドエミッタ素子として
    の機能を有するものであることを特徴とする請求項１乃
    至１５のいずれか１項記載の微細加工方法。
18. 【請求項１８】 前記方法によって製作された被加工物
    が、低摩擦表面を有し、又、コンダクタンスの軽減効果
    を有し、接触機構、又は流体シール機構としての機能を
    有するものであることを特徴とする請求項１乃至１５の
    いずれか１項記載の微細加工方法。
19. 【請求項１９】 エネルギービームを発するエネルギー
    ビーム源と、１つ以上の同一もしくは異種の所定形状パ
    ターンのビーム透過孔を配置し、前記ビーム透過孔を介
    して前記エネルギービームを透過させるマスクと、前記
    マスクを透過した前記エネルギービームが照射されて加
    工される被加工物と、前記マスクと前記被加工物との相
    対並進位置関係を周期的に可変する並進運動機構と、前
    記被加工物の特定領域を前記エネルギービームの照射量
    に応じて加工する制御手段とを具備したことを特徴とす
    る微細加工装置。
20. 【請求項２０】 前記並進運動機構に代えて、又はと共
    に、前記エネルギービームに対して前記マスクと被加工
    物との相対角度関係を周期的に可変する回転機構を備え
    たことを特徴とする請求項１９記載の微細加工装置。
21. 【請求項２１】 前記被加工物の加工後の形状をあらか
    じめ設定すると、ビームの照射時間、前記マスクの透過
    孔形状、前記相対並進位置移動経路及び速度、前記相対
    回転運動経路及び速度等をシミュレーションにより解析
    できる支援装置を更に具備したことを特徴とする請求項
    １９又は２０記載の微細加工装置。
22. 【請求項２２】 前記並進位置移動機構に、粗動および
    微細移動機構部があり、前記微細移動機構部には、圧電
    素子（ピエゾ素子）もしくは、磁歪素子もしくは、熱変
    形を利用した素子駆動機構を使用し、前記微細移動の位
    置移動制御が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、もくしは１０ｎ
    ｍ〜１００ｎｍ、もしくは１００ｎｍ〜１０μｍの範囲
    で可動であることを特徴とする請求項１９乃至２１のい
    ずれか１項記載の微細加工装置。
23. 【請求項２３】 前記並進位置移動機構の微細移動機構
    部の移動方向を１自由度に拘束するガイド機構に、平行
    平板構造もしくは片持ち梁構造の弾性ヒンジ、もしくは
    予圧をかけた摺動ガイドを用いたことを特徴とする請求
    項１９乃至２２のいずれか１項記載の微細加工装置。
24. 【請求項２４】 前記エネルギービーム源と前記マスク
    と前記被加工物とは、光学顕微鏡又は走査型二次電子顕
    微鏡（ＳＥＭ）又はレーザ顕微鏡等の顕微鏡を用い、真
    空中で位置合せさせる手段を備えたことを特徴とする請
    求項１９乃至２３のいずれか１項記載の微細加工装置。