JPH08318386A - Method and device for machining by energy beam - Google Patents

Method and device for machining by energy beam

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JPH08318386A
JPH08318386A JP8082077A JP8207796A JPH08318386A JP H08318386 A JPH08318386 A JP H08318386A JP 8082077 A JP8082077 A JP 8082077A JP 8207796 A JP8207796 A JP 8207796A JP H08318386 A JPH08318386 A JP H08318386A
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energy beam
shield
processing
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pattern
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雅規 畠山
Katsunori Ichiki
克則 一木
Takao Kato
隆男 加藤
Yotaro Hatamura
洋太郎 畑村
Masayuki Nakao
政之 中尾
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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Abstract

PURPOSE: To provide the method and device that has a high degree of freedom in making patterns and that is capable of freely and precisely machining a curved or slant face of an arbitrary pattern with a simple structure and also to provide an element thus manufactured with excellent performance. CONSTITUTION: The machining method by an energy beam is such that an object 2 to be machined is irradiated, through a shield 4... having a prescribed pattern, by an energy beam emitted from an energy beam source 1, and that projecting and recessing parts are formed on the surface by emitting the energy beam while at least one among the energy beam source 1, shield 4 and object 2 is relatively moved against the others and thereby controlling the beam irradiation time on the surface of the object to be machined.

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、被加工物表面に、
エネルギービームを用いて加工を行うための加工方法及
び加工装置に関し、特に、作製された被加工物が、量子
効果素子・光学レンズ・摩擦軽減機構・流体シール機構
等に応用できるような超微細加工に好適な加工方法、加
工装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface of a workpiece,
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a processing method and a processing apparatus for performing processing using an energy beam, and in particular, an ultrafine processing in which a manufactured workpiece can be applied to a quantum effect element, an optical lens, a friction reducing mechanism, a fluid sealing mechanism, etc. The present invention relates to a suitable processing method and processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体プロセスにおいてフォトリ
ソグラフィ技術を利用して加工する場合、図47に示す
ように、加工を行わない部分をフォトレジストマスクで
覆い、覆われていない部分に、紫外線ビームや、プラズ
マプロセスの場合はエネルギーイオンを照射して加工す
る。加工深さは加工時間を制御することにより制御され
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the case of processing using a photolithography technique in a semiconductor process, as shown in FIG. 47, an unprocessed portion is covered with a photoresist mask, and an uncovered portion is exposed to an ultraviolet beam or In the case of the plasma process, energetic ions are irradiated for processing. The working depth is controlled by controlling the working time.

【0003】この工程に用いるフォトリソグラフィを用
いたフォトレジスト作製及び加工処理工程についてさら
に説明する。まず、始めに被処理基板201にレジスト
材202をコーティングする(工程1)。次に、フォト
マスク203を介在させて紫外線204を照射し、フォ
トマスク203に形成したパターン穴203aをレジス
ト材202に転写する(工程2)。次に、これを現像す
る事により、パターン穴203aを通して紫外線204
が照射された部分のレジスト材202を除去して、被処
理基板1の表面を露出させる(工程3)。
Photoresist manufacturing and processing steps using photolithography used in this step will be further described. First, the substrate 202 to be processed is coated with the resist material 202 (step 1). Next, ultraviolet rays 204 are irradiated through the photomask 203, and the pattern holes 203a formed in the photomask 203 are transferred to the resist material 202 (step 2). Next, by developing this, ultraviolet rays 204 are passed through the pattern holes 203a.
The resist material 202 in the portion irradiated with is removed to expose the surface of the substrate 1 to be processed (step 3).

【0004】次に、プラズマ中のイオンやラジカル種を
この被処理基板201の露出面に作用させて異方性エッ
チングを行い(工程4)、最後にレジスト材202を除
去する(工程5)。以上の工程を経て、被処理基板20
1の表面にフォトマスクのパターン穴203aと同形の
穴201cを形成するという微細加工処理が行われる。
半導体デバイスの作製過程ではこの工程が繰り返し行わ
れる。
Next, ions or radicals in the plasma are applied to the exposed surface of the substrate 201 to be processed for anisotropic etching (step 4), and finally the resist material 202 is removed (step 5). Through the above steps, the substrate 20 to be processed
A microfabrication process of forming a hole 201c having the same shape as the pattern hole 203a of the photomask on the surface of No. 1 is performed.
This step is repeated in the process of manufacturing the semiconductor device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のフォ
トリソグラフィ技術を用いたフォトレジストパターン作
製プロセスによる方法においては、単純な凹凸を形成す
るような加工を行うことはできるが、曲面や斜面を加工
する場合には複数のパターンを用意して順次これを交換
して照射を行い、段階的に曲面を形成するなどしなけれ
ばならず、手間が掛かるとともに、微細な量子効果素子
の作製などに利用できる精度のよい加工は困難であっ
た。
In the method of the photoresist pattern forming process using such a conventional photolithography technique, it is possible to perform processing such as forming a simple unevenness, but it is possible to form a curved surface or a sloped surface. In the case of processing, it is necessary to prepare a plurality of patterns, exchange them sequentially and perform irradiation to form curved surfaces in stages, which is time-consuming, and it is difficult to fabricate a minute quantum effect element. It was difficult to process with high precision that could be used.

【0006】また、上述したように、被加工物へレジス
ト塗布・洗浄・露光・ベーキング及び現像という工程に
よりレジストパターン作製し、このパターンを通して被
加工物にエネルギー粒子を作用させて加工を行い、さら
にレジストを除去するという大変煩雑で手間のかかる工
程が必要で、製造コストが高いという不具合もある。し
かも、表面の粗さや平坦度により、均一なレジスト膜の
作製が困難な場合もあった。
Further, as described above, a resist pattern is prepared by the steps of resist coating, cleaning, exposure, baking and development on a workpiece, and energy particles are caused to act on the workpiece through this pattern to perform processing. There is also a problem that the manufacturing cost is high because a very complicated and laborious process of removing the resist is required. Moreover, it may be difficult to form a uniform resist film due to the roughness and flatness of the surface.

【0007】さらに、フォトリソグラフィ技術では、加
工プロセスの後、残留フォトレジストを除去する際に、
たとえばアッシングを用いると、加工表面にダメージを
与えてしまい、また、溶液による除去でも加工表面のコ
ンタミネーションや加工形状の悪化を招くなど、表面に
影響を与えてしまう欠点があった。
Further, in the photolithography technique, when the residual photoresist is removed after the processing process,
For example, when ashing is used, the processed surface is damaged, and even if removed by a solution, contamination of the processed surface and deterioration of the processed shape are caused, which has a drawback that the surface is affected.

【0008】また、プラズマプロセスを用いた加工にお
いては、イオンの入射方向がばらついており、また超微
小領域に電荷がたまるためために荷電粒子の入射方向の
ばらつきを増大させ、特に、超微細領域では等法的加工
特性が顕著となる。これらの理由により、加工底面の平
坦加工や加工側壁の垂直性が悪い加工となる。特に、1
μm以下の超微細加工では、精度の良い加工が困難とな
る。
Further, in the processing using the plasma process, the incident directions of the ions are varied, and since the charges are accumulated in the ultra-fine region, the variation of the incident directions of the charged particles is increased. In areas, the legal processing characteristics are remarkable. For these reasons, the processing bottom surface becomes flat and the processing sidewall has poor verticality. Especially 1
With ultra-fine processing of μm or less, accurate processing becomes difficult.

【0009】本発明は、パターン作製の自由度が高く、
簡単な構成で任意のパターンの曲面や斜面を自由にかつ
精度良く加工することができる方法と装置を提供し、さ
らに、これにより作製された性能の優れた素子を提供す
ることを目的とする。
The present invention has a high degree of freedom in pattern formation,
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus capable of freely and accurately processing a curved surface or an inclined surface having an arbitrary pattern with a simple configuration, and further to provide an element having excellent performance manufactured by the method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、エネルギービーム源より放射されたエネルギービー
ムを所定のパターンを持つ遮蔽物を介して被加工物に照
射し、該被加工物を加工するエネルギービームによる加
工方法であって、エネルギービーム源、遮蔽物及び被加
工物の少なくとも1つを他者に対して移動させながらエ
ネルギービームを照射して、被加工物表面の被加工部の
ビーム照射時間を制御することにより該表面に凹凸を形
成することを特徴とするエネルギービームによる加工方
法である。
According to a first aspect of the present invention, an energy beam emitted from an energy beam source is applied to a workpiece through a shield having a predetermined pattern, and the workpiece is irradiated with the energy beam. A method of processing with an energy beam, which comprises irradiating an energy beam while moving at least one of an energy beam source, a shield, and a workpiece with respect to another person, It is a processing method using an energy beam characterized by forming irregularities on the surface by controlling the beam irradiation time.

【0011】エネルギービーム源、遮蔽物及び被加工物
の少なくとも1つを他者に対して相対移動させながらエ
ネルギービームを照射して、被加工物表面の被加工部の
ビーム照射時間を制御するので、遮蔽物のパターンにと
らわれない加工パターンが得られ、場所により凹凸の深
さや出っ張り高さの異なった加工などが可能となる。ま
た、遮蔽物を別体としているので、パターン自体の加工
が容易であり、微細で複雑なパターン形成ができるとと
もに、被加工物の表面に付着させないので表面の性状や
形状に拘束されることなく容易にパターン形状を転写す
る処理を行なうことができる。
Since the energy beam is irradiated while moving at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece relative to the other, the beam irradiation time of the workpiece on the surface of the workpiece is controlled. As a result, it is possible to obtain a processing pattern that is not restricted by the pattern of the shielding material, and it is possible to perform processing in which the depth of the unevenness and the protruding height are different depending on the location. In addition, since the shield is a separate body, the pattern itself can be easily processed, fine and complex patterns can be formed, and since it is not attached to the surface of the workpiece, it is not restricted by the surface properties or shape. It is possible to easily perform the process of transferring the pattern shape.

【0012】請求項2に記載の発明は、上記相対移動を
連続的に行って、上記凹凸を滑らかな曲面とすることを
特徴とする請求項1に記載のエネルギービームによる加
工方法である。相対移動を連続的に行うことで、単純な
凹凸面でなく、傾斜面や曲面を持つ複雑な凹凸の加工が
簡単な工程と装置を用いて行われる。
The invention according to claim 2 is the method of processing with an energy beam according to claim 1, characterized in that the relative movement is continuously performed to form the unevenness into a smooth curved surface. By continuously performing the relative movement, not only a simple uneven surface but also a complicated uneven surface having an inclined surface or a curved surface can be processed using a simple process and apparatus.

【0013】請求項3に記載の発明は、遮蔽物が移動す
る方向に沿って上記凹凸を形成することを特徴とする請
求項1又は2に記載のエネルギービームによる加工方法
である。請求項4に記載の発明は、上記遮蔽物の移動速
度を凹凸断面形状の傾斜に対応して制御することを特徴
とする請求項3に記載のエネルギービームによる加工方
法である。
The invention according to claim 3 is the method for processing with an energy beam according to claim 1 or 2, characterized in that the unevenness is formed along the direction in which the shield moves. The invention according to claim 4 is the method for processing with an energy beam according to claim 3, wherein the moving speed of the shield is controlled in accordance with the inclination of the uneven cross-sectional shape.

【0014】例えば、ビームを照射しつつ遮蔽物を被加
工物に対してある方向に移動させると、この移動方向に
沿って移動速度の変化に対応する傾斜を持つ凹凸が形成
される。従って、単純な形状の遮蔽物によって複雑な3
次元的な凹凸を形成することができる。このような移動
速度のパターンは、従来の数値制御機械と同様にコンピ
ュータに記憶させておくことにより、正確かつ自動化さ
れた加工作業がなされる。
For example, when the shield is moved in a certain direction with respect to the workpiece while irradiating the beam, unevenness having an inclination corresponding to the change in the moving speed is formed along the moving direction. Therefore, the complicated shape of the shield 3
It is possible to form dimensional unevenness. By storing such a movement speed pattern in a computer as in a conventional numerical control machine, an accurate and automated machining operation can be performed.

【0015】請求項5に記載の発明は、上記遮蔽物の1
つのエッジの移動により照射時間を制御することを特徴
とする請求項1ないし4のいずれかに記載のエネルギー
ビームによる加工方法である。請求項6に記載の発明
は、上記遮蔽物の対向する2つのエッジの移動により照
射時間を制御することを特徴とする請求項1ないし4の
いずれかに記載のエネルギービームによる加工方法であ
る。請求項7に記載の発明は、上記移動は、ビームに交
差する方向に対する並進移動であることを特徴とする請
求項1ないし6のいずれかに記載のエネルギービームに
よる加工方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, the shield 1
5. The method of processing with an energy beam according to claim 1, wherein the irradiation time is controlled by moving one edge. The invention according to claim 6 is the processing method with an energy beam according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the irradiation time is controlled by moving two opposing edges of the shield. The invention according to claim 7 is the processing method with an energy beam according to any one of claims 1 to 6, wherein the movement is a translational movement in a direction intersecting the beam.

【0016】請求項8に記載の発明は、上記移動は、ビ
ームに交差する方向に対する回転運動であることを特徴
とする請求項1ないし6のいずれかに記載のエネルギー
ビームによる加工方法である。請求項9に記載の発明
は、上記相対移動に加え、被加工物を自転させることを
特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のエネル
ギービームによる加工方法である。請求項10に記載の
発明は、エネルギービームで加工すべき最大範囲を規定
する固定遮蔽物を用いることを特徴とする請求項1ない
し9のいずれかに記載のエネルギービームによる加工方
法である。
The invention according to claim 8 is the processing method with an energy beam according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the movement is a rotational movement in a direction intersecting with the beam. The invention according to claim 9 is the method for processing with an energy beam according to any one of claims 1 to 8, characterized in that, in addition to the relative movement, the workpiece is rotated. The invention according to claim 10 is the method for processing with an energy beam according to any one of claims 1 to 9, wherein a fixed shield that defines a maximum range to be processed with the energy beam is used.

【0017】請求項11に記載の発明は、複数の上記遮
蔽物を用いることを特徴とする請求項1ないし10のい
ずれかに記載のエネルギービームによる加工方法であ
る。請求項12に記載の発明は、上記加工を繰り返して
行なうことにより、遮蔽物に所定の凹凸形状を形成する
ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載
のエネルギービームによる加工方法である。請求項13
に記載の発明は、上記相対移動は、被加工物に対するエ
ネルギービームの角度を変化させるものであることを特
徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載のエネル
ギービームによる加工方法である。請求項14に記載の
発明は、上記相対移動は、エネルギービーム源、遮蔽物
及び被加工物の少なくとも1つの回転運動によってなさ
れることを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに
記載のエネルギービームによる加工方法である。
An eleventh aspect of the present invention is the energy beam processing method according to any one of the first to tenth aspects, wherein a plurality of the shields are used. The invention according to claim 12 is a method for processing with an energy beam according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a predetermined uneven shape is formed on the shield by repeating the processing. is there. Claim 13
The invention according to claim 1 is the method of processing with an energy beam according to any one of claims 1 to 12, wherein the relative movement changes an angle of the energy beam with respect to the workpiece. The invention according to claim 14 is characterized in that the relative movement is performed by rotational movement of at least one of an energy beam source, a shield, and a workpiece. This is a beam processing method.

【0018】請求項15に記載の発明は、遮蔽物に形成
されたパターンの開口面積分布を利用してビーム照射量
を制御することを特徴とする請求項1ないし14のいず
れかに記載のエネルギービームによる加工方法である。
請求項16に記載の発明は、遮蔽物のパターンの開口部
面積が移動方向幅方向に分布することを特徴とする請求
項15に記載のエネルギービームによる加工方法であ
る。遮蔽物のパターンを、その開口面積が移動方向に交
差する方向に異なるようにしておくと、移動の幅方向に
照射量の分布ができ、凹凸が形成される。このパターン
による幅方向の照射量分布と、速度変化による移動方向
の照射量分布を組合わせて用いることにより、さらに複
雑な凹凸パターンが形成される。
According to a fifteenth aspect of the present invention, the beam irradiation amount is controlled by utilizing the opening area distribution of the pattern formed on the shield, and the energy according to any one of the first to fourteenth aspects. This is a beam processing method.
According to a sixteenth aspect of the present invention, the energy beam processing method according to the fifteenth aspect is characterized in that the opening area of the pattern of the shield is distributed in the moving direction and the width direction. When the pattern of the shield is made different in the opening area in the direction crossing the moving direction, the irradiation amount can be distributed in the width direction of the moving and unevenness is formed. By using the irradiation amount distribution in the width direction by this pattern and the irradiation amount distribution in the moving direction by the speed change in combination, a more complicated uneven pattern is formed.

【0019】請求項17に記載の発明は、上記遮蔽物の
材料として、被加工物と反応性が異なるものを選択する
ことを特徴とする請求項1ないし16のいずれかに記載
のエネルギービームによる加工方法であり、これによ
り、被加工物のみが選択的に反応して遮蔽物は形状が維
持されるように加工が行われ、遮蔽物の寿命が延びると
ともに遮蔽物に起因する汚染が防止される。遮蔽物の表
面のみをそのような材質で覆ってもよい。
According to a seventeenth aspect of the present invention, the material of the shield is selected from materials having different reactivities to the workpiece, and the energy beam according to any one of the first to sixteenth aspects. This is a processing method, in which only the work piece reacts selectively to maintain the shape of the shield, which extends the life of the shield and prevents contamination caused by the shield. It Only the surface of the shield may be covered with such a material.

【0020】請求項18に記載の発明は、上記遮蔽物の
最小部形状の寸法が、0.1nm〜10nmもしくは1
0nm〜100nmもしくは100nm〜10μmであ
ることを特徴とする請求項1ないし17のいずれかに記
載のエネルギービームによる処理方法である。請求項1
9に記載の発明は、遮蔽物が複数の同一形状の繰り返し
パターンを有することを特徴とする請求項1ないし13
のいずれかに記載のエネルギービームによる加工方法で
ある。これにより複数のパターンが同時に形成され、加
工されるパターンの設計の柔軟性及び作製の自由度を高
め、より効率的な超微細加工パターンが実現される。
In the eighteenth aspect of the present invention, the size of the minimum part shape of the shield is 0.1 nm to 10 nm or 1.
The energy beam treatment method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that it is 0 nm to 100 nm or 100 nm to 10 µm. Claim 1
The invention according to claim 9 is characterized in that the shield has a plurality of repeating patterns of the same shape.
The method for processing with an energy beam according to any one of 1. As a result, a plurality of patterns are formed at the same time, the flexibility of design of the pattern to be processed and the degree of freedom of production are increased, and a more efficient ultrafine pattern is realized.

【0021】請求項20に記載の発明は、エネルギービ
ーム源と、このエネルギービーム源より放射されたエネ
ルギービームの照射位置に配置された被加工物支持台
と、所定の開口パターンを有する遮蔽物と、エネルギー
ビーム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つを他者
に対して相対移動させて被加工物の表面に凹凸を形成す
る相対移動機構とを有することを特徴とするエネルギー
ビームによる加工装置である。請求項21に記載の発明
は、上記相対移動機構が、上記エネルギービーム源、遮
蔽物及び被加工物の少なくとも1つを他者に対して連続
的に相対移動させて、上記凹凸を滑らかな曲面又は斜面
に形成することが可能となっていることを特徴とする請
求項20に記載のエネルギービームによる加工装置であ
る。
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided an energy beam source, a workpiece support placed at an irradiation position of the energy beam emitted from the energy beam source, and a shield having a predetermined opening pattern. And a relative movement mechanism that moves at least one of an energy beam source, a shield, and a workpiece relative to another person to form irregularities on the surface of the workpiece. It is a device. According to a twenty-first aspect of the present invention, the relative movement mechanism continuously moves at least one of the energy beam source, the shield, and the work piece relative to another person to form a smooth curved surface on the uneven surface. 21. The energy beam processing apparatus according to claim 20, wherein the processing apparatus can be formed on an inclined surface.

【0022】請求項22に記載の発明は、上記相対移動
機構は、エネルギービーム源、遮蔽物及び被加工物の少
なくとも1つを他者に対してビームの流れに直交する方
向へ相対移動させる移動機構を含むことを特徴とする請
求項20又は21に記載のエネルギービームによる加工
装置である。請求項23に記載の発明は、上記相対移動
機構は、エネルギービーム源、遮蔽物及び被加工物の少
なくとも1つを他者に対してビームの流れに沿う方向へ
相対移動させる移動機構を含むことを特徴とする請求項
20又は21に記載のエネルギービームによる加工装置
である。粗動及び微動機構部により、被加工物とエネル
ギービームの位置関係が任意に制御される。
According to a twenty-second aspect of the present invention, the relative movement mechanism moves the at least one of the energy beam source, the shield, and the work piece relative to another in a direction orthogonal to the beam flow. 22. The energy beam processing apparatus according to claim 20, further comprising a mechanism. In the invention according to claim 23, the relative movement mechanism includes a movement mechanism that relatively moves at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece in a direction along the beam flow with respect to another person. An apparatus for processing with an energy beam according to claim 20 or 21. The positional relationship between the workpiece and the energy beam is arbitrarily controlled by the coarse movement and fine movement mechanisms.

【0023】請求項24に記載の発明は、上記相対移動
機構は、上記エネルギービーム源、遮蔽物及び被加工物
の少なくとも1つを並進運動させる移動機構を含むこと
を特徴とする請求項20ないし23のいずれかに記載の
エネルギービームによる加工装置である。請求項25に
記載の発明は、上記相対移動機構は、上記エネルギービ
ーム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つを回転運
動させる移動機構を含むことを特徴とする請求項20な
いし23のいずれかに記載のエネルギービームによる加
工装置である。請求項26に記載の発明は、上記遮蔽物
には、エネルギービームに対する反応性を低くするため
のコーテイングがなされていることを特徴とする請求項
20ないし25のいずれかに記載のエネルギービームに
よる加工装置である。
The invention according to claim 24 is characterized in that the relative movement mechanism includes a movement mechanism for translating at least one of the energy beam source, the shield and the workpiece. 23 is a processing apparatus using the energy beam according to any one of 23. The invention according to claim 25 is characterized in that the relative movement mechanism includes a movement mechanism for rotating at least one of the energy beam source, the shield and the workpiece. It is a processing device by the energy beam described in. The invention according to claim 26 is characterized in that the shield is provided with a coating for lowering the reactivity with respect to the energy beam, thereby processing with the energy beam according to any one of claims 20 to 25. It is a device.

【0024】請求項27に記載の発明は、上記遮蔽物に
は、複数の同一パターンが繰り返して形成されているこ
とを特徴とする請求項20ないし26のいずれかに記載
のエネルギービームによる加工装置である。請求項28
に記載の発明は、上記移動機構は、粗動及び微動機構部
を有することを特徴とする請求項20ないし27のいず
れかに記載のエネルギービームによる加工装置である。
請求項29に記載の発明は、上記微動機構部には、圧電
素子(ピエゾ素子)駆動機構、磁歪素子駆動機構、熱変
形素子駆動機構もしくはそれらとテコ機構との組み合わ
せによる機構が使用されていることを特徴とする請求項
28に記載のエネルギービームによる加工装置である。
圧電素子(ピエゾ素子)駆動機構、磁歪素子駆動機構、
熱変形素子駆動機構もしくはそれらのテコ機構との組み
合わせによる機構が使用され、それぞれの目的や条件に
適合したものが選択されてその性能を発揮する。
The invention according to claim 27 is characterized in that a plurality of identical patterns are repeatedly formed on the shield, and the energy beam processing apparatus according to any one of claims 20 to 26. Is. Claim 28
The invention according to claim 22 is the energy beam machining apparatus according to any one of claims 20 to 27, characterized in that the moving mechanism has a coarse movement and fine movement mechanism portion.
According to a twenty-ninth aspect of the present invention, a piezoelectric element (piezo element) drive mechanism, a magnetostrictive element drive mechanism, a thermal deformation element drive mechanism, or a combination of these and a lever mechanism is used in the fine movement mechanism section. 29. The energy beam processing apparatus according to claim 28.
Piezoelectric element (piezo element) drive mechanism, magnetostrictive element drive mechanism,
A thermal deformation element drive mechanism or a mechanism in combination with a lever mechanism thereof is used, and the one that meets each purpose and condition is selected to exert its performance.

【0025】請求項30に記載の発明は、上記遮蔽物に
は、炭素ファイバー・ガラス・石英ファイバー・ポリエ
チレンなどの非金属材質、タングステン・SUS・白金
等の金属を用いることを特徴とする請求項20ないし2
9のいずれかに記載のエネルギービームによる加工装置
である。これにより、遮蔽物に製造に用いられる素材
が、使用するエネルギービームや、必要なパターンの寸
法などに応じて選択される。素材としては、ガラス・石
英・炭素ファイバー、タングステン・SUS・白金・銀
・アルミ等の金属ワイヤー・針、電鋳によるNiパター
ン、ウエットエッチングによる金属パターン、ビーム加
工による金属やSi・SiO2・GaAs等の半導体材
料やセラミック・樹脂・プラスチック等の絶縁材料やそ
れらの複合・傾斜材料のパターン、ポリエチレン・ビニ
ール等の熱収縮パターン、超微粒子の分散・付着を用い
た遮蔽物などがある。
The invention according to claim 30 is characterized in that a non-metallic material such as carbon fiber, glass, quartz fiber or polyethylene, or a metal such as tungsten, SUS or platinum is used for the shield. 20 to 2
9. A processing apparatus using the energy beam according to any one of 9 above. As a result, the material used for manufacturing the shield is selected according to the energy beam to be used, the required pattern size, and the like. Materials include glass, quartz, carbon fiber, metal wires and needles such as tungsten, SUS, platinum, silver, aluminum, Ni pattern by electroforming, metal pattern by wet etching, metal by beam processing, Si, SiO2, GaAs, etc. These include semiconductor materials, insulating materials such as ceramics, resins, and plastics, patterns of composite / graded materials thereof, heat shrink patterns of polyethylene / vinyl, and shields using dispersion / adhesion of ultrafine particles.

【0026】請求項31に記載の発明は、上記遮蔽物
は、細線又は微細粒子であることを特徴とする請求項2
0ないし30のいずれかに記載のエネルギービームによ
る加工装置である。これらの遮蔽物は簡単な製法で作製
でき、所要の性能を発揮する。これらの遮蔽物は、通常
の大きさは、超微粒子を除いて1μm径程度であるの
で、さらに、微小形状パターンにするために、電界研磨
・溶液による表面溶解・熱収縮効果等を用いた処理を施
し、任意の超微小寸法パターンの遮蔽物として用いる。
請求項32に記載の発明は、上記遮蔽物は、電鋳によっ
て製造されたパターンマスクであることを特徴とする請
求項20ないし30のいずれかに記載のエネルギービー
ムによる加工装置である。
According to a thirty-first aspect of the present invention, the shield is a fine wire or fine particles.
A processing apparatus using the energy beam according to any one of 0 to 30. These shields can be manufactured by a simple manufacturing method and exhibit the required performance. Since these shields usually have a size of about 1 μm except for ultrafine particles, in order to form a fine shape pattern, a treatment using electric field polishing, surface dissolution by solution, heat shrinkage effect, etc. And used as a shield for any ultra-small size pattern.
The invention of claim 32 is the energy beam processing apparatus according to any one of claims 20 to 30, wherein the shield is a pattern mask manufactured by electroforming.

【0027】請求項33に記載の発明は、エネルギービ
ーム源として、高速原子線・イオンビーム・電子線・レ
ーザー・放射線・X線・原子ビーム・分子ビームのいず
れか又はこれらのうちのいくつかの組み合わせを用いる
ことを特徴とする請求項20ないし32のいずれかに記
載のエネルギービームによる加工装置である。
In the invention described in Item 33, as an energy beam source, any one of high-speed atomic beam, ion beam, electron beam, laser, radiation, X-ray, atomic beam, molecular beam, or some of them are used. 33. The energy beam processing apparatus according to claim 20, wherein a combination is used.

【0028】前処理により、良好な直進性・指向性を持
たせたエネルギービームを用いることにより、選択的に
加工が進行し、遮蔽物の位置と移動速度の制御のパター
ン通りの超微細加工が可能となる。このように指向性の
よいエネルギービームを利用することで、狭い加工場所
にもビームが到達し、プラズマプロセスでは困難であっ
た超微細でアスペクト比の高い加工が可能となる。
By using an energy beam having good straightness and directivity by the pretreatment, the processing is selectively advanced, and the ultrafine processing according to the pattern of controlling the position and the moving speed of the shield can be performed. It will be possible. By using an energy beam with good directivity in this way, the beam can reach a narrow processing location, and ultra-fine processing with a high aspect ratio, which was difficult with a plasma process, can be performed.

【0029】高速原子線は中性のエネルギー粒子ビーム
であり、指向性が非常に優れたビームであるため、あら
ゆる材料に対して適用でき、超微細パターンの作製の
時、超微小の穴や隙間にもビームが難なく到達できるた
め、非常に精度の良い、かつ、平坦度の良い加工底面や
垂直な加工壁の作製が実現できる。
The fast atom beam is a neutral energetic particle beam and has a very excellent directivity, so it can be applied to any material. Since the beam can reach the gap without difficulty, it is possible to manufacture a machined bottom surface and a vertical machined wall with extremely high accuracy and good flatness.

【0030】また、イオンビームは、金属など導電性の
材料の加工時に有効となる。電子線を用いた加工では、
電子線自体が、シャワー状に放射されるビームの場合と
一本の微小ビーム径のビームの場合があり、双方とも、
反応性ガスを導入し、被加工物に電子線が照射され反応
性ガスが励起し、表面の加工が進行する機構を有してお
り、電子線照射制御性が優れている。レーザー及び放射
線及びX線は、エネルギーや波長が異なり、表面との相
互作用効果が異なるが、超微細加工を行うときには、レ
ーザー・放射線・X線の照射のみによる表面脱離加工が
行われる場合と、反応性ガスを用いて、表面吸着してい
るガス粒子にレーザーや放射線やXを照射し、それによ
って励起された表面吸着ガス粒子による表面脱離加工が
行われる。
Further, the ion beam is effective when processing a conductive material such as metal. In processing using electron beams,
The electron beam itself may be a beam emitted in the shape of a shower or a beam with a single small beam diameter.
It has a mechanism of introducing a reactive gas, irradiating an electron beam to the work piece to excite the reactive gas, and progressing the surface processing, and the electron beam irradiation controllability is excellent. Laser, radiation, and X-ray have different energy and wavelength, and the interaction effect with the surface is different, but when performing ultra-fine processing, surface desorption processing by only laser, radiation, and X-ray irradiation is performed. By using a reactive gas, the gas particles adsorbed on the surface are irradiated with laser, radiation or X, and the surface desorption processing is performed by the surface adsorbed gas particles excited by the irradiation.

【0031】レーザー・放射線・X線の使い分けは、加
工パターンの寸法や加工表面や反応性ガス粒子との吸収
励起作用効果の違いがあるので、効率の良い物を使用す
る。寸法が超微細パターンになると、例えば、レーザー
の波長より小さなパターン形状の加工は困難となるた
め、より波長の短いX線や放射線を利用する。また、原
子や分子線は低エネルギーの粒子ビームであり、加工表
面における低ダメージで、ソフトな加工が達成される。
この様に、加工目的に応じ、適するエネルギービーム源
を選択して用いる。請求項34に記載の発明は、エネル
ギービームが収束性ビームであることを特徴とする請求
項20ないし33のいずれかに記載のエネルギービーム
による加工装置である。遮蔽物もしくは遮蔽物のパター
ンが被加工物表面に照射されるビームパターンが縮小投
影されるため、遮蔽物もしくは遮蔽物のパターン自体の
寸法よりも小さな寸法の加工が可能となる。その縮小率
を制御するため、ビームの収束角度や被加工物と遮蔽物
との距離を制御する。この様な方法により縮小率が数分
の1〜数万分の1の縮小パターンの加工が可能となる。
The laser, the radiation and the X-ray are used properly because there is a difference in the size of the processing pattern and the effect of the absorption excitation action on the processing surface and the reactive gas particles, and therefore, an efficient one is used. If the size is an ultrafine pattern, for example, it becomes difficult to process a pattern shape smaller than the laser wavelength, so X-rays or radiation having shorter wavelengths are used. Atoms and molecular beams are low-energy particle beams, and soft processing is achieved with low damage on the processed surface.
Thus, an appropriate energy beam source is selected and used according to the processing purpose. The invention described in Item 34 is the processing apparatus by the energy beam according to any one of Items 20 to 33, wherein the energy beam is a convergent beam. Since the beam pattern in which the shield or the pattern of the shield is irradiated on the surface of the object to be processed is reduced and projected, it is possible to process a size smaller than the size of the shield or the pattern of the shield itself. In order to control the reduction ratio, the beam convergence angle and the distance between the workpiece and the shield are controlled. With such a method, it is possible to process a reduced pattern having a reduction ratio of several tenths to one tens of thousands.

【0032】この方法は、特に、遮蔽物もしくは遮蔽物
のパターン寸法が、加工に要求されるパターン寸法を実
現するには困難な場合、例えば、0.1nmの加工線幅
を実現したいが、10nmの棒状遮蔽物しか存在しない
ときに、現存する遮蔽物より微小なパターン加工を行う
ために利用される。
According to this method, particularly when the shield or the pattern size of the shield is difficult to realize the pattern size required for processing, for example, a processing line width of 0.1 nm is desired. It is used to perform finer pattern processing than existing shields when only the rod-shaped shields of No. 1 exist.

【0033】請求項35に記載の発明は、上記請求項1
ないし19のいずれかに記載の方法及び/又は請求項2
0ないし34のいずれかに記載の装置を用いて作製され
たことを特徴とする光学及び/又は量子効果レンズであ
る。これにより、被加工物の形状や被加工物の局所にお
ける曲面を作製した微小な光学レンズ等の作製が可能と
なる。レンズの大きさで波長の選択性やエネルギーの選
択性を持たせたレンズでは、レンズサイズより長波長で
レンズ効果を失って、波長の短い光・レーザーでのみレ
ンズ効果が発生するような従来にない効果をもたらす光
学レンズの作製が可能となる。
The invention described in Item 35 is the above Item 1.
20. A method and / or claim 2 according to claim
An optical and / or quantum effect lens manufactured by using the device according to any one of 0 to 34. As a result, it becomes possible to manufacture a minute optical lens or the like in which the shape of the work piece or the curved surface in the local part of the work piece is formed. With lenses that have wavelength selectivity and energy selectivity depending on the size of the lens, the lens effect is lost at wavelengths longer than the lens size, and the lens effect occurs only with light or laser with a short wavelength. It is possible to manufacture an optical lens that brings about a non-effective effect.

【0034】また、材料が量子効果を示すような物であ
ると、超微細な導波路やレンズ形状素子に光やレーザー
を入射し、導波路の超微細形状変化を行う事やレンズ形
状に変化や素子に磁界をかけることにより、量子効果を
伴ったレンズ効果や波長シフト効果を伴った現象を発生
する。レンズ形状としては、例えば、レンズ先端に超微
細突起が作製されており、光が超微細突起部に達したと
き波長シフトなどの量子効果が発生する。従来、例え
ば、この様な曲面において、その先端に超微細な突起構
造の作製を行う事は不可能であったが、本発明によりそ
れが可能となり、上述したような効果素子の実現が可能
となる。
Further, when the material is a material exhibiting a quantum effect, light or laser is incident on the ultrafine waveguide or lens-shaped element to change the ultrafine shape of the waveguide or change the lens shape. By applying a magnetic field to the element and the element, a phenomenon with a lens effect accompanied by a quantum effect and a wavelength shift effect occurs. As the lens shape, for example, an ultrafine protrusion is formed at the tip of the lens, and when light reaches the ultrafine protrusion, a quantum effect such as wavelength shift occurs. Conventionally, for example, in such a curved surface, it was impossible to manufacture an ultrafine projection structure at the tip, but the present invention makes it possible to realize the effect element as described above. Become.

【0035】[0035]

【実施例】図1は、この発明の加工装置の一実施例を示
すもので、これには、平行なエネルギービームBを発生
させるエネルギービーム源1と、これに対向する位置に
被加工物2を支持する支持装置3と、このエネルギービ
ーム源1と被加工物2の間の位置に遮蔽物4を把持する
把持装置5とを備えている。支持装置3には、被加工物
2を微動あるいは粗動させる被加工物移動装置6が設け
られ、把持装置5には遮蔽物4を微動あるいは粗動させ
る遮蔽物移動装置7が設けられている。
FIG. 1 shows an embodiment of a processing apparatus according to the present invention, in which an energy beam source 1 for generating a parallel energy beam B and a workpiece 2 at a position facing the energy beam source 1 are provided. And a gripping device 5 for gripping the shield 4 at a position between the energy beam source 1 and the workpiece 2. The support device 3 is provided with a workpiece moving device 6 for finely or roughly moving the workpiece 2, and the gripping device 5 is provided with a shield moving device 7 for finely or coarsely moving the shield 4. .

【0036】被加工物移動装置6は回転・並進移動ステ
ージであり、これにはX,Y,Z方向の3軸の並進移動
機構8,9,10と、Z軸を中心とする回転移動機構1
1とが順次積み重ねられて用いられている。遮蔽物移動
装置7には、X,Y,Z方向の並進3軸移動機構12,
13,14と、被加工物2表面と遮蔽物4との平行度を
調整するために用いられる2軸の平行度調整機構15が
備えられている。
The workpiece moving device 6 is a rotary / translational moving stage, and includes three-axis translational moving mechanisms 8, 9, 10 in the X, Y, and Z directions and a rotary moving mechanism about the Z axis. 1
1 and 1 are sequentially stacked and used. The shield moving device 7 includes a translational three-axis moving mechanism 12 in X, Y, and Z directions,
13 and 14, and a biaxial parallelism adjusting mechanism 15 used for adjusting the parallelism between the surface of the workpiece 2 and the shield 4.

【0037】遮蔽物の設置部には、図2に示すように、
圧電素子16を用いた超精密移動機構17が設置されて
おり、ここでは圧電素子16と、縮小もしくは拡大移動
機構を用いて、並進方向における微動の移動速度の制御
が0.1nm〜50nmのオーダーで可能となってい
る。この圧電素子16を用いた超精密微動移動機構17
の例を図3及び図4に示す。圧電素子を用いた微動移動
方向は、1ないし3軸を持つものが用いられるが、図3
では1軸の場合を、図4では、2軸の場合の例を示す。
As shown in FIG. 2, the shield installation portion is
An ultra-precision moving mechanism 17 using the piezoelectric element 16 is installed. Here, the piezoelectric element 16 and the reducing or enlarging moving mechanism are used to control the moving speed of the fine movement in the translation direction on the order of 0.1 nm to 50 nm. It is possible in. Ultra-precision fine movement mechanism 17 using this piezoelectric element 16
An example of is shown in FIG. 3 and FIG. As the fine movement direction using the piezoelectric element, one having 1 to 3 axes is used.
Then, the case of one axis is shown, and FIG. 4 shows an example of the case of two axes.

【0038】図5は、図1と同様の装置であるが、被加
工物2を支持する支持装置6が異なっている。すなわ
ち、3軸の並進移動機構8,9,10と水平な1軸回り
の回転機構18を備えており、ビームBの軸に対して垂
直な軸もしくは斜めの軸回りの被加工物2の回転が可能
となっている。遮蔽物4の把持装置7は、図1と同様で
あり、圧電素子を用いた微動移動機構も、1ないし3軸
の場合がある点も同様である。圧電素子駆動のほかに、
磁歪効果や変動効果を用いた微動移動機構も使用され、
必要とされる移動距離の大小に応じて、テコ作用を用い
た移動距離制御機構を用いる。
FIG. 5 shows an apparatus similar to that shown in FIG. 1, but the supporting apparatus 6 for supporting the workpiece 2 is different. That is, it is provided with three-axis translational moving mechanisms 8, 9 and 10 and a horizontal rotating mechanism 18 around one axis to rotate the workpiece 2 around an axis perpendicular to the axis of the beam B or an oblique axis. Is possible. The gripping device 7 for the shield 4 is the same as that in FIG. 1, and the fine movement mechanism using a piezoelectric element may also have one to three axes. In addition to piezoelectric element drive,
A fine movement mechanism using the magnetostriction effect and the fluctuation effect is also used,
A moving distance control mechanism using a lever action is used according to the magnitude of the required moving distance.

【0039】上記のような装置によって、遮蔽物4もし
くは被加工物2、もしくはそれらの双方を粗動・微動移
動機構に設置し、遮蔽物の並進移動や被加工物の回転運
動を制御することにより、以下に具体的に示すような超
微小の構造物を作製することができる。
The shield 4 or the workpiece 2 or both of them are installed in the coarse / fine movement mechanism by the above-mentioned device to control the translational movement of the shield and the rotational movement of the workpiece. Thus, an ultra-fine structure as specifically shown below can be manufactured.

【0040】ここでは、エネルギービーム源1として平
行平板型の高速原子線源を用い、遮蔽物4としてNi製
の電鋳マスク19の角穴パターンの中心部にファイバー
もしくはタングステン等の細線20を接着した物を用い
ている。接着には、局所的なラジカルビーム成膜やスパ
ッタ成膜を用いる。図では、電鋳マスク19の下面に超
微小線が接着されているが、上面にして用いても良い。
また、この細線20は断面円形に形成しているが、その
製造の便宜に応じて任意の断面形状としてよい。
Here, a parallel plate type high-speed atom beam source is used as the energy beam source 1, and a thin wire 20 such as a fiber or tungsten is bonded to the central portion of the square hole pattern of the Ni electroformed mask 19 as the shield 4. I use the one that I did. For the adhesion, local radical beam film formation or sputter film formation is used. In the figure, the ultrafine wire is bonded to the lower surface of the electroformed mask 19, but it may be used as the upper surface.
Further, although the thin wire 20 is formed to have a circular cross section, it may have an arbitrary cross sectional shape depending on the convenience of manufacture.

【0041】この例では、高速原子線を用いているの
で、被加工物2の材料は金属・半導体・絶縁体・傾斜材
等任意の材料を使用できる。原子線を形成する原子の種
類は、被加工物2に対して反応性が高く、遮蔽物4に対
しては反応性が低いものを選ぶのが好ましい。またその
ような反応性に差異が出るように、被加工物2に対して
遮蔽物4の材料を選ぶのが好ましい。エネルギービーム
源1においては、そのようなガスを導入して高速原子線
を発生させる。遮蔽物4のガス反応性を低くするため
に、遮蔽物4に金や銀の薄膜コーテイングを行うのも有
効である。
In this example, since the high-speed atomic beam is used, the material of the workpiece 2 can be any material such as metal, semiconductor, insulator, and gradient material. It is preferable to select the type of atoms forming the atomic beam that have high reactivity with the workpiece 2 and low reactivity with the shield 4. Moreover, it is preferable to select the material of the shield 4 with respect to the workpiece 2 so that such a difference in reactivity appears. In the energy beam source 1, such a gas is introduced to generate a fast atom beam. In order to reduce the gas reactivity of the shield 4, it is effective to coat the shield 4 with a thin film of gold or silver.

【0042】ここで、高速原子線源1からビームを照射
しつつ、遮蔽物移動装置7のXステージ12を駆動して
遮蔽物4又は被加工物2をx方向に微動させると、被加
工表面の各部分でのビーム照射時間は、遮蔽物4の移動
の軌跡と移動速度によって制御される。照射を受けた部
分は照射時間に応じてエッチング加工がされ、遮蔽物に
覆われた部分はその時間だけ照射を受けずに凸部として
残る。
Here, when the X stage 12 of the shield moving device 7 is driven to finely move the shield 4 or the workpiece 2 in the x direction while irradiating the beam from the high-speed atomic beam source 1, the surface to be processed is moved. The irradiation time of the beam in each part is controlled by the movement trajectory and the movement speed of the shield 4. The irradiated portion is etched according to the irradiation time, and the portion covered with the shield remains as a convex portion without being irradiated for that time.

【0043】図6は、被加工物Wに断面が任意の関数y
=f(x)で表される曲面を持つような幅wの溝を形成
する場合である。これは、平行なエネルギービームと、
幅wのスリット41aを持つ固定マスク41と、スリッ
トに平行なエッジ42aを持つ移動マスク42を用いて
行なう。すなわち、エネルギービームを照射した状態
で、移動マスク42をエッジに直交する方向(x方向)
に移動させ、エネルギービームを順次遮蔽する。
In FIG. 6, the workpiece W has a cross section of an arbitrary function y.
This is a case of forming a groove having a width w having a curved surface represented by = f (x). This is a parallel energy beam,
A fixed mask 41 having a slit 41a having a width w and a moving mask 42 having an edge 42a parallel to the slit are used. That is, in the state where the moving beam is irradiated with the energy beam, the moving mask 42 is in the direction (x direction) orthogonal to the edge
To block the energy beam in sequence.

【0044】この場合、ビームによる加工量は照射時間
に比例するから、y=atである。つまり、時間atの
時に移動マスク先端はf(x)の位置にあればよい。従
って、at=f(x)となり、f(x)の逆関数をfi
とすれば、x=fi(at)となるように移動マスク4
2を動かせば良い。また、1回の工程で大きな加工量を
得ようとすると表面が滑らかでなくなる場合には、同じ
工程を複数回繰り返せばよい。この場合、同じx=fi
(at)の曲線に乗るように移動するならば、逆方向か
ら移動してもよく、つまり往復移動させてもよい。
In this case, since the amount of processing by the beam is proportional to the irradiation time, y = at. That is, it is sufficient that the tip of the moving mask is at the position f (x) at the time at. Therefore, at = f (x), and the inverse function of f (x) is calculated as f i
Then, the moving mask 4 is set so that x = f i (at).
You can move 2. If the surface is not smooth when trying to obtain a large amount of processing in one step, the same step may be repeated a plurality of times. In this case, the same x = f i
If it moves along the curve of (at), it may move from the opposite direction, that is, it may move back and forth.

【0045】図7は、断面が直線である場合、すなわ
ち、f(x)=bxとして表される場合である。この場
合x=(a/b)tであり、移動マスク42を一定速度
で移動又は往復させることにより斜面21aを有する溝
21が形成される。また、この操作を、移動マスク42
のエッジ42aを逆向きとし、位置をずらせて行えば、
図8に示すようなV字状の溝22や、図9に示すような
逆V字状の突条23を形成することができる。なお、V
字状の溝をより短い工程で作成するには、図10に示す
ように、2つの移動マスク42を左右から同期させて移
動又は往復させてもよい。
FIG. 7 shows the case where the cross section is a straight line, that is, the case where f (x) = bx is expressed. In this case, x = (a / b) t, and the groove 21 having the slope 21a is formed by moving or reciprocating the moving mask 42 at a constant speed. In addition, this operation is performed by the moving mask 42.
If the edge 42a of is reversed and the position is shifted,
A V-shaped groove 22 as shown in FIG. 8 and an inverted V-shaped protrusion 23 as shown in FIG. 9 can be formed. In addition, V
In order to form the character-shaped groove in a shorter step, the two moving masks 42 may be moved or reciprocated in synchronization from the left and right as shown in FIG.

【0046】なお、上記の実施例においては、移動マス
ク42を一枚又は一組設けた構成としたが、図11に示
すように、これを2又はそれ以上多段に設けてもよい。
図示例は、互いに直交する方向に移動させる構造である
が、各段の移動マスク42の移動の方向は任意である。
Although the moving mask 42 is provided in one or one set in the above embodiment, it may be provided in two or more stages as shown in FIG.
The illustrated example has a structure in which the moving masks 42 are moved in directions orthogonal to each other, but the moving direction of the moving mask 42 in each stage is arbitrary.

【0047】V字状溝22をさらに簡便に形成する方法
として、図12に示すような方法がある。これは、溝の
幅の半分の幅のスリット43aを持つ移動マスク43
を、そのスリット43aの幅だけ幅方向に往復運動させ
る。この場合は固定マスクが不要なので、図7の場合に
比べて装置や工程が大幅に簡略化される。移動マスク4
3が反転するところでは速度が変わるが、通常は加工速
度が遅いので形状に影響を与える程ではない。
As a method for forming the V-shaped groove 22 more simply, there is a method shown in FIG. This is a moving mask 43 having a slit 43a having a width half the width of the groove.
Are reciprocated in the width direction by the width of the slit 43a. In this case, since a fixed mask is unnecessary, the device and process are greatly simplified as compared with the case of FIG. Moving mask 4
Although the speed changes at the point where 3 is reversed, the processing speed is usually low, so that it does not affect the shape.

【0048】また、この方法で、図11に対応するよう
な2方向の凹凸を形成するには、図13に示すように、
マスクと被加工物をそれぞれ2方向に移動する。これに
より、2つの溝が交差する形状の凹所が形成される。こ
の場合、遮蔽物44と被加工物Wのいずれか一方に、両
者の相対運動のベクトル和として楕円又は円に沿った回
転(スクロール)運動を与えるだけでも同様の加工を行
なうことができる。
Further, in order to form unevenness in two directions corresponding to FIG. 11 by this method, as shown in FIG.
The mask and the workpiece are each moved in two directions. As a result, a recess having a shape in which the two grooves intersect is formed. In this case, the same processing can be performed by only giving a rotating (scrolling) motion along an ellipse or a circle to one of the shield 44 and the workpiece W as the vector sum of the relative motions of the shield 44 and the workpiece W.

【0049】また、底部や頂部に平坦な面を持つ溝24
や突条25を形成するには、図14に示すように、スリ
ット幅w’を移動ピッチwより大きくすればよい。ここ
では斜面を形成する場合を示したが、図15に示すよう
に、速度を制御することにより湾曲面26aを持つ溝2
6を形成することができることは容易に理解できる。
Further, the groove 24 having a flat surface at the bottom and the top.
In order to form the protrusions 25, the slit width w ′ may be made larger than the movement pitch w as shown in FIG. Although the case where the slope is formed is shown here, as shown in FIG. 15, the groove 2 having the curved surface 26a is controlled by controlling the speed.
It is easy to see that 6 can be formed.

【0050】他の部分より突出した突条を形成するとき
は、図9の突条23の両側の平面を削る加工を行なうこ
とになるが、図16に示すように細線状の移動マスク4
6をその幅だけ移動又は往復させることにより、一つの
工程で平面から突出した突条27を形成することができ
る。また、図15の場合と同様に、移動マスク46の速
度を制御することにより、図17に示すように、湾曲面
28aを持つ突条28を形成することができる。
When forming a protrusion protruding from other portions, the flat surfaces on both sides of the protrusion 23 shown in FIG. 9 are to be machined, but as shown in FIG.
By moving or reciprocating 6 by that width, it is possible to form the protrusion 27 protruding from the plane in one step. Further, as in the case of FIG. 15, by controlling the speed of the moving mask 46, it is possible to form the ridge 28 having the curved surface 28a as shown in FIG.

【0051】図18は、特定のパターン形状を有する遮
蔽物47を用いた例を示すものである。同図(a)に示
すように、この例のパターン形状は幅が3段階に異なる
ものである。この遮蔽物は電気鋳造によって作製された
ものである。つまり、フォトリソグラフィ技術により平
坦なガラス表面上にフォトレジストパターンを形成し、
その上にニッケルの電気鋳造を行った後、フォトレジス
トを溶解液で溶かしてニッケルのパターン膜を剥離する
ことにより作製している。
FIG. 18 shows an example using a shield 47 having a specific pattern shape. As shown in FIG. 4A, the pattern shape of this example has three different widths. This shield is made by electroforming. That is, a photoresist pattern is formed on a flat glass surface by photolithography,
After electroforming nickel on it, the photoresist is dissolved in a solution to remove the nickel pattern film.

【0052】これによって、1〜10μmの厚さのニッ
ケル材質の箔状遮蔽物47を形成し、これに、最小幅寸
法が1μm〜5μmのパターンを形成した。箔状遮蔽物
の別の例として、犠牲層を利用したSi・GaAsなど
の半導体薄膜なども使用できる。フォトレジスト膜パタ
ーンの作製には、電子線描画方式や電子線描画によるフ
ォトマスクが用いられ、双方とも、電子線描画形状制御
ができるために、任意のパターン形状を実現できる。
As a result, a foil-like shield 47 made of nickel having a thickness of 1 to 10 μm was formed, and a pattern having a minimum width dimension of 1 μm to 5 μm was formed on it. As another example of the foil-like shield, a semiconductor thin film such as Si / GaAs using a sacrificial layer can be used. An electron beam drawing method or a photomask by electron beam drawing is used for the production of the photoresist film pattern. Since both can control the electron beam drawing shape, any pattern shape can be realized.

【0053】パターンの幅をa:1μm,b:10μ
m,c:20μmの3段階に幅が異なるパターン形状遮
蔽物を用いる。同図(b)に示すように、このパターン
形状遮蔽物を移動幅10μmとして、パターンの幅bと
同じにする。これにより、パターン形状の幅の異なる
a,b,cのそれぞれの場所において、ビーム照射分布
が変化するため、同図(b)に示すように、高さの異な
る断面形状の突条28a,28b,28cを同時に作製
することが可能となる。
The width of the pattern is a: 1 μm, b: 10 μ
m, c: pattern-shaped shields having different widths are used in three steps of 20 μm. As shown in FIG. 7B, this pattern-shaped shield is set to have a movement width of 10 μm, and has the same width b as the pattern. As a result, the beam irradiation distribution changes at the respective positions of a, b, and c having different widths of the pattern shape, and therefore, as shown in FIG. , 28c can be manufactured at the same time.

【0054】この様に、パターン形状遮蔽物と被加工物
の相対運動制御を行う本発明の加工方法によると、マイ
クロな3次元構造の作製が可能となり、パターン形状に
応じて加工量の異なる構造の作製が一度にできる。ま
た、この様な加工は、マイクロ電気回路やマイクロ光回
路などで用いられる。
As described above, according to the processing method of the present invention in which the relative movement of the pattern-shaped shield and the workpiece is controlled, it becomes possible to fabricate a micro three-dimensional structure, and a structure in which the processing amount varies depending on the pattern shape. Can be made at once. Further, such processing is used in a micro electric circuit, a micro optical circuit, or the like.

【0055】図19以下は、この発明のさらに別の実施
例を示すもので、遮蔽物と被加工物Wを2つの方向に相
対移動させるものである。2つの方向は、典型的には直
交する方向である。第1の方向への移動は上記と同じ移
動方向に沿った凹凸を形成するものであり、第2の方向
への移動は、そのような凹凸断面形状をより広い範囲に
形成するためである。基本的には、第1の方向の特定位
置において第2の方向へ走査し、この過程を順次第1の
方向へずらして繰り返すものである。
FIG. 19 and subsequent figures show still another embodiment of the present invention, in which the shield and the workpiece W are relatively moved in two directions. The two directions are typically orthogonal. The movement in the first direction forms irregularities along the same movement direction as described above, and the movement in the second direction forms such irregularities in a wider range. Basically, scanning is performed in a second direction at a specific position in the first direction, and this process is sequentially shifted in the first direction and repeated.

【0056】図19は、円柱状の被加工物Wの端部を尖
らせる加工を行なうもので、被加工物Wの軸をビームに
直交して配置し、板状の遮蔽物48と被加工物Wの軸方
向への相対移動を行なうとともに、被加工物Wを軸線回
りに回転する。この場合、軸線方向への移動に対して回
転を高速で行えばほぼ回転対称の円錐面29が作成され
る。
FIG. 19 shows a process for sharpening the end of a cylindrical work W, in which the axis of the work W is arranged orthogonal to the beam, and the plate-shaped shield 48 and the work are processed. The workpiece W is relatively moved in the axial direction, and the workpiece W is rotated around the axis. In this case, if the rotation is performed at a high speed with respect to the movement in the axial direction, a conical surface 29 having substantially rotational symmetry is created.

【0057】図20ないし図22は、円板などの表面に
所定の断面形状を持つ周方向溝30を形成する工程を示
すもので、図12の方法を応用している。すなわち、円
板状の被加工物Wを軸線回りに回転自在に支持し、か
つ、穴状開口部49aを持つ遮蔽物49を被加工物の1
つの径の方向に開口部49aの幅だけ往復移動させる。
往復移動の速度パターン及び開口部49aの形状を変え
ることにより、湾曲面溝30(図20)、V字状溝31
(図21)などの形状を得ることができる。また、回転
速度などを調整することにより、溝30、31の深さを
変えることができる(図21、図22)。
20 to 22 show a step of forming a circumferential groove 30 having a predetermined sectional shape on the surface of a disk or the like, and the method of FIG. 12 is applied. That is, a shield 49 that rotatably supports a disk-shaped workpiece W around an axis and that has a hole-shaped opening 49a is attached to the workpiece 1.
It is reciprocated by the width of the opening 49a in the direction of one diameter.
By changing the reciprocating speed pattern and the shape of the opening 49a, the curved surface groove 30 (FIG. 20) and the V-shaped groove 31 are formed.
(FIG. 21) and the like can be obtained. Further, the depths of the grooves 30 and 31 can be changed by adjusting the rotation speed and the like (FIGS. 21 and 22).

【0058】図23以下は、遮蔽物49と被加工物Wと
の間でさらに複雑な相対運動を行わせる実施例である。
図23の例は、図13の手法を応用したもので、すなわ
ち、円柱状の被加工物Wの先端に形成した球面の上に、
さらに小さい凸部30を複数形成するものである。この
場合は、穴状の開口部49aを持つ遮蔽物49を軸線方
向に往復移動させるとともに、被加工物Wを軸線回りに
同じ幅程度揺動させることにより、凸部30の間の凹部
を形成する。この過程を順次繰り返すことにより、図示
するような多数の凸部30を形成する。
FIG. 23 and subsequent figures show an embodiment in which a more complicated relative motion is performed between the shield 49 and the workpiece W.
The example of FIG. 23 is an application of the method of FIG. 13, that is, on the spherical surface formed at the tip of the cylindrical workpiece W,
A plurality of smaller convex portions 30 are formed. In this case, the shield 49 having the hole-shaped opening 49a is reciprocally moved in the axial direction, and the workpiece W is swung about the same width around the axis to form the recesses between the protrusions 30. To do. By repeating this process sequentially, a large number of convex portions 30 as shown in the drawing are formed.

【0059】図24は、細線50aと枠50bからなる
遮蔽物50を回転運動させるもので、これにより、図2
5に示すような平坦な頂部となだらかな斜面を持つ突起
31が形成される。スリット付きのマスクでは、逆に凹
所が形成されるのは、図13において説明した。
FIG. 24 shows a structure in which the shield 50 composed of the thin wire 50a and the frame 50b is rotated.
A protrusion 31 having a flat top and a gentle slope is formed as shown in FIG. In the mask with slits, the concavity is formed conversely, as described in FIG.

【0060】図26ないし図32は、遮蔽物を介して被
加工物に入射するエネルギービームの方向を変化させ、
それとともに相対運動をも適宜加えて種々のパターンの
凹凸を形成する実施例である。図26は、図24と同じ
装置構成で、基板Wを角度θ傾斜させた状態で回転運動
を行うもので、これにより、3次元の超微細レンズ状構
造のような楕円や円形の突起32や、逆の形状の凹所が
作製される。
26 to 32, the direction of the energy beam incident on the workpiece through the shield is changed,
In this embodiment, relative motion is also appropriately added to form irregularities of various patterns. FIG. 26 shows the same device configuration as that of FIG. 24, in which the substrate W is rotated while being inclined by an angle θ, and as a result, an elliptical or circular protrusion 32 such as a three-dimensional ultrafine lens-like structure or , An inverse shaped recess is created.

【0061】図27は、円形穴51aを有する遮蔽物と
被加工物Wを設置し、ビーム源を揺動させることにより
ビームの入射方向を変化させる。すると、(a)又は
(b)に示すような側面32aが傾斜した中広がりの凹
所32を形成することができる。このとき、揺動の際の
回転速度を適当に制御することによって、(a)のよう
に底面を平坦面32bとしたり、凹面32cとすること
ができる。図28は、スリット穴52aのパターンを持
つ遮蔽物52を用いたもので、これにより側面32が傾
斜した蟻溝33が形成される。この被加工物Wを用いて
微細なレール・スライダー構造を作成することができ
る。
In FIG. 27, a shield having a circular hole 51a and a workpiece W are installed, and the beam source is swung to change the incident direction of the beam. Then, as shown in (a) or (b), it is possible to form a concave portion 32 having a side surface 32a inclined and having a middle width. At this time, by appropriately controlling the rotation speed during swinging, the bottom surface can be made a flat surface 32b or a concave surface 32c as shown in (a). In FIG. 28, a shield 52 having a pattern of slit holes 52a is used to form a dovetail groove 33 whose side surface 32 is inclined. A fine rail-slider structure can be created using this workpiece W.

【0062】図29では、ビームBが遮蔽物51の円形
の穴51aの軸線回りにスリコギ状の円運動を行う例で
ある。このような加工を行なうと、(b)に示すよう
に、内側と外側が同じ傾斜の側壁を有する環状の溝34
が形成される。図30は、角穴53aが開けられた遮蔽
物53を用いた例であり、ビームBを2方向に振り、そ
の移動速度の制御を行うと、加工底面が平らな十字溝3
5が形成される。
FIG. 29 shows an example in which the beam B makes a circular movement in a saw-tooth shape around the axis of the circular hole 51a of the shield 51. When such processing is performed, as shown in (b), the annular groove 34 having side walls with the same inclination inside and outside is formed.
Is formed. FIG. 30 shows an example in which the shield 53 having the square holes 53a is used. When the beam B is swung in two directions and the moving speed thereof is controlled, the cross groove 3 having a flat bottom surface is formed.
5 is formed.

【0063】図31と図32は、複数の微細な穴を有す
る遮蔽物53,54を用い、ビームを多方向に振った
り、あるいは、スリコギ状の円運動を行った場合であ
る。形成された穴が被加工物Wを貫通するまで、あるい
は途中まで行って、多方向の3次元的な、微細な穴36
や溝37を加工する。
31 and 32 show the case where the shields 53 and 54 having a plurality of fine holes are used and the beam is swayed in multiple directions, or a saw-tooth circular motion is performed. The formed hole penetrates through the workpiece W, or is performed halfway to form a multi-directional, three-dimensional, minute hole 36.
The groove 37 is processed.

【0064】図32のような周期的な微細構造をGaA
sなどの試料に作製すると、単一波長の光のみを通過さ
せることができるフォトニック・バンドギャップ構造を
有する素子の作製が可能となり、これは波長フィルター
やエネルギーフィルター素子として用いることができ
る。また、この様な構造を半導体レーザーに用いると、
単一波長・単モード・量子効率100%のレーザー素子
を作製することができる。
A periodic fine structure as shown in FIG.
When prepared for a sample such as s, it becomes possible to prepare an element having a photonic bandgap structure capable of passing only light of a single wavelength, which can be used as a wavelength filter or an energy filter element. Moreover, when such a structure is used for a semiconductor laser,
A laser device having a single wavelength, a single mode, and a quantum efficiency of 100% can be manufactured.

【0065】これらの例のように、被加工物Wと遮蔽物
4・・・の相対位置移動が可能であるので、超微細加工
における設計・制作の自由度・柔軟性・制御性が著しく
向上し、従来では不可能であった超微細加工領域での3
次元加工や曲面形状の加工が可能となる。この制御は、
一般的には、被加工物Wに形成することが必要な形状に
対して、遮蔽物4・・・のパターンを設定し、移動及び
速度のパターンを決めることによりなされる。1つの遮
蔽パターンでは得られる形状に制約がある場合は、別の
パターンを用いて繰り返し加工を行ってもよく、別の加
工方法を組み合わせて用いても良い。また、ビームの照
射方向自体を変えて加工を行なうようにしてもよい。
As in these examples, the relative positions of the workpiece W and the shield 4 can be moved, so that the degree of freedom in designing / manufacturing, the flexibility, and the controllability in ultrafine machining are significantly improved. However, 3 in the ultra-fine processing area, which was impossible in the past
Dimensional processing and curved surface processing are possible. This control is
Generally, this is done by setting the pattern of the shields 4 ... For the shape required to be formed on the workpiece W and determining the movement and speed patterns. When the shape obtained by one shielding pattern is restricted, another pattern may be used for repeated processing, or another processing method may be used in combination. Further, the beam irradiation direction itself may be changed to perform the processing.

【0066】これまでは、エネルギービームが平行ビー
ムであることを前提とした実施例を説明してきたが、図
33ないし図35では、収束性を有するエネルギービー
ムBを用いて超微細加工を行う場合の実施例を示す。図
33は、細線50aをビームBに沿った方向、すなわち
Z方向に移動させることにより滑らかな曲面を持つ突起
38を形成するものである。通常のエネルギービームは
完全に平行度が保たれてはおらず、ある程度の散乱角度
を有するので、遮蔽物50aと被加工物Wとの距離を大
きくすると連続的なエネルギービーム照射量分布が出来
ることを利用している。
So far, the embodiments have been described on the premise that the energy beam is a parallel beam. However, in FIGS. 33 to 35, when the energy beam B having the converging property is used to perform ultrafine processing. An example of is shown. In FIG. 33, the fine line 50a is moved in the direction along the beam B, that is, in the Z direction to form the protrusion 38 having a smooth curved surface. A normal energy beam is not perfectly parallel and has a scattering angle to some extent. Therefore, if the distance between the shield 50a and the workpiece W is increased, a continuous energy beam irradiation distribution can be obtained. We are using.

【0067】図34及び図35は、意図的に収束するエ
ネルギービームを用いるもので、これは、遮蔽物もしく
は遮蔽物のパターンが必要とされる微小寸法を満足しな
い場合に大変有効となる。収束ビームを用いることで、
遮蔽物のパターンが縮小されて、被加工物Wの表面上に
投影される。従って、遮蔽物の形状が縮小されて転写さ
れて超微細加工が実行できる。被加工物Wの表面と遮蔽
物との距離を制御することにより、遮蔽物パターンの投
影縮小率が制御できる。
FIGS. 34 and 35 use an energy beam which is intentionally converged, which is very effective when the shield or the pattern of the shield does not satisfy the required minute dimension. By using a convergent beam,
The pattern of the shield is reduced and projected onto the surface of the workpiece W. Therefore, the shape of the shield is reduced and transferred, and ultrafine processing can be performed. By controlling the distance between the surface of the workpiece W and the shield, the projection reduction ratio of the shield pattern can be controlled.

【0068】図34は、収束性エネルギービームを用い
て、遮蔽物50aと被加工物Wの相対位置関係の制御を
行って超微細加工を行う例である。この例では、1本の
細線状遮蔽物50aと被加工物Wの相対位置移動を制御
し、例えば、x方向への並進移動の時に2カ所で静止時
間を作り、被加工物Wの表面を照射するビーム量を制御
する。これにより、なめらかな曲面と平坦な上面を持つ
2つの微細な突条39が縮小投影されて形成される。こ
のとき、遮蔽物50aと被加工物Wとの距離の制御をz
方向に同時に行うと、縮小率の制御も同時にでき、2カ
所で同一寸法の加工や異なった寸法の加工が可能とな
る。
FIG. 34 shows an example of performing ultrafine processing by controlling the relative positional relationship between the shield 50a and the workpiece W by using the convergent energy beam. In this example, the relative position movement of one thin line-shaped shield 50a and the workpiece W is controlled, and, for example, a stationary time is created at two locations during translational movement in the x direction, and the surface of the workpiece W is Controls the amount of beam emitted. As a result, two fine ridges 39 having a smooth curved surface and a flat upper surface are reduced and projected to be formed. At this time, the distance between the shield 50a and the workpiece W is controlled by z
If they are simultaneously performed in the same direction, the reduction ratio can be controlled at the same time, and processing of the same size or processing of different sizes can be performed at two locations.

【0069】図35では、球状物体54aに針部54b
が4方向に延びて設けられた構造の遮蔽物54を用いて
いる。このとき、ビーム飛翔方向の中心軸上に球状物体
54aの中心と被加工物Wの回転中心がある。この様な
条件でエネルギービーム加工を行うと、球状物54aの
縮小投影が行われて突起40が形成される。針部54b
は回転しているために、被加工物表面上で均一なエネル
ギービーム照射量となり、最終的に、球状物形状のみの
縮小投影加工が行われることになる。このとき、被加工
物Wの回転運動の制御を行って周期的に静止時間状態を
形成すれば、針部54bの縮小加工部が形成される。
In FIG. 35, the needle 54b is attached to the spherical object 54a.
Is used as a shield 54 having a structure that extends in four directions. At this time, the center of the spherical object 54a and the center of rotation of the workpiece W are located on the central axis of the beam flying direction. When the energy beam processing is performed under such conditions, the projection 40 is formed by reducing the projection of the spherical object 54a. Needle part 54b
Since is rotating, the irradiation amount of the energy beam is uniform on the surface of the object to be processed, and finally, reduction projection processing is performed only on the shape of the spherical object. At this time, if the rotational movement of the workpiece W is controlled to periodically form the stationary time state, the reduced machining portion of the needle portion 54b is formed.

【0070】次に、微小な遮蔽物の構造と作製方法につ
いていくつかの例を説明する。これまで説明したよう
に、この発明の方法は超微細なパターン加工を行なうも
のであり、遮蔽物にも超微細で精度の高い構造が必要と
なる。
Next, some examples of the structure and manufacturing method of the minute shield will be described. As described above, the method of the present invention performs ultra-fine pattern processing, and thus the shield also needs to have an ultra-fine and highly accurate structure.

【0071】図36は、パターンを微細化する工程の一
例であり、同図(a)に示すように、予め電解研磨や電
鋳により作製したある程度微小なパターン構造物121
を密閉室122に収容し、この中を排気して真空とした
後、該構造物121に対して反応性を持つガスGを導入
する。これにより、構造物表面とガス粒子との反応によ
り、表面付近の原子・分子が脱離して、等方的に加工処
理され、徐々に、構造物の寸法が減少する。
FIG. 36 shows an example of a step of making a pattern finer. As shown in FIG. 36A, a pattern structure 121 having a certain degree of fineness, which is produced in advance by electrolytic polishing or electroforming.
Is housed in a closed chamber 122, and the inside is evacuated to form a vacuum, and then a gas G having reactivity with the structure 121 is introduced. As a result, due to the reaction between the surface of the structure and the gas particles, the atoms and molecules near the surface are desorbed and processed isotropically, and the size of the structure is gradually reduced.

【0072】このとき、化学反応性を制御するため、ラ
ンプ123による光の照射によって反応性ガスの励起状
態を制御したり、構造物121の温度制御を行い、反応
性を制御する。構造物121の温度制御を行うときは、
ランプ123の他にヒータ124を用いても良い。この
様に、表面に反応性ガスを供給して、徐々に、等方的加
工処理を行う方法は、処理量を時間によって制御するこ
とで0.1nm〜10nmオーダーの微小化を行うこと
ができる。これは、他の方法、例えば反応溶液中に遮蔽
物を浸す方法では、加工処理速度が速いために困難であ
る。
At this time, in order to control the chemical reactivity, the excited state of the reactive gas is controlled by irradiation of light from the lamp 123 and the temperature of the structure 121 is controlled to control the reactivity. When controlling the temperature of the structure 121,
A heater 124 may be used instead of the lamp 123. As described above, in the method of supplying the reactive gas to the surface and gradually performing the isotropic processing, it is possible to achieve the miniaturization on the order of 0.1 nm to 10 nm by controlling the processing amount with time. . This is difficult with other methods, such as immersing the shield in the reaction solution, due to the high processing speed.

【0073】図36(b)では、基部125を有する棒
状のパターン部126を持つ遮蔽物154の作製例を示
す。これは、遮蔽物パターンとして使用する部分(パタ
ーン部126)とハンドリングを行うための適度な大き
さの部分(基部125)を兼ね備えて作製され、作製時
及びその後もハンドリングを容易に行うことができる。
基部125は1mm程度の角材でよい。
FIG. 36B shows an example of manufacturing a shield 154 having a rod-shaped pattern portion 126 having a base 125. This is manufactured by combining a portion used as a shield pattern (pattern portion 126) and a portion having an appropriate size for performing handling (base portion 125), and the handling can be easily performed during and after the production. .
The base 125 may be a square member having a size of about 1 mm.

【0074】電解研磨等により、50nm〜100nm
径に微小化された微小棒状遮蔽物原型150aが、上述
の方法により、(c)に示すように、0.1nm〜10
nm径の超微小棒状パターンとなる。例えば、微小パタ
ーンの材料が、GaAsやSiの場合であると、塩素や
フッ素系の反応性ガスを用い、また、タングステンの場
合ではフッ素系の反応性ガスを用いる。また、反応性ガ
スの導入の代わりに、反応性ラジカル粒子の導入を行う
こともできる。反応性ラジカル粒子を用いた場合では、
反応性ガス粒子を用いた場合よりも、速い等方的処理が
行われるので、遮蔽物の微小化の際の処理量が多い時に
有効となる。
50 nm to 100 nm by electrolytic polishing or the like
The micro rod-shaped shield prototype 150a whose diameter is miniaturized is 0.1 nm to 10 nm as shown in (c) by the above method.
An ultrafine rod-shaped pattern with a diameter of nm is obtained. For example, when the material of the fine pattern is GaAs or Si, chlorine or fluorine-based reactive gas is used, and when it is tungsten, fluorine-based reactive gas is used. Further, instead of introducing the reactive gas, reactive radical particles can be introduced. When reactive radical particles are used,
Since the isotropic treatment is performed faster than the case where the reactive gas particles are used, it is effective when the amount of treatment for miniaturizing the shield is large.

【0075】図37は、Ni等を素材として電鋳により
作製したものを図36の方法で処理して、最微小寸法部
をさらに超微小化したものである。Ni製の遮蔽物15
7aの場合では、反応性ガスもしくは反応性ラジカルと
して、塩素系のガスを用いる。また、ヒータ124やラ
ンプ123などの加熱により、500゜Kから1000
゜Kに遮蔽物157aの温度を制御して行う。全体とし
て均一に、約1μm〜10μmほど微小化を行う。
In FIG. 37, a material manufactured by electroforming using Ni or the like as a material is processed by the method of FIG. 36 to further miniaturize the smallest dimension portion. Shield 15 made of Ni
In the case of 7a, a chlorine-based gas is used as the reactive gas or the reactive radical. Also, by heating the heater 124 and the lamp 123, the temperature can be increased from 500 ° K to 1000
The temperature of the shield 157a is controlled to K. As a whole, the size is reduced to about 1 μm to 10 μm.

【0076】図38及び図39は、棒状のパターンを持
つ遮蔽物の作製の別の方法を示すもので、枠部A、中央
部B、軸Cからなり、軸Cが回転体に精度よく取り付け
られるようになっている治具131を用いる。枠部Aに
は穴が開いており、この部分に、線幅約1μm径の線材
132a、例えば炭素線や石英ファイバーを、例えば、
5μmピッチの等間隔で巻き付ける。等間隔ピッチで巻
くために、回転体をNC旋盤等に取り付け、回転と同時
に並進移動させてそのピッチを制御する。その後、A部
の周辺部に線材132aを接着し、A部とC部を分離し
て、図39に示すような遮蔽物原型158aとする。
38 and 39 show another method of producing a shield having a rod-shaped pattern, which is composed of a frame portion A, a central portion B, and a shaft C, and the shaft C is attached to a rotating body with high accuracy. A jig 131 designed to be used is used. A hole is formed in the frame portion A, and a wire rod 132a having a wire width of about 1 μm, for example, a carbon wire or a quartz fiber is provided in this portion, for example,
Wrap at regular intervals of 5 μm pitch. In order to wind at an equal pitch, the rotating body is attached to an NC lathe or the like, and the pitch is controlled by translational movement simultaneously with rotation. Then, the wire 132a is adhered to the peripheral portion of the A portion, and the A portion and the C portion are separated to obtain a shield prototype 158a as shown in FIG.

【0077】次に、このようにして作製された遮蔽物原
型158aを、図36(a)の装置により、反応性ガス
もしくは反応性ラジカル粒子を導入した真空容器122
中にて、遮蔽物の温度もしくは反応性ガスもしくは反応
性ラジカル粒子の励起度・活性度を制御して、遮蔽物の
表面脱離反応を行って、1μm径の線材132aを0.
1nm〜100nm径のパターン部132へと微小化を
行う。
Next, the shielding prototype 158a thus produced is subjected to a vacuum container 122 into which reactive gas or reactive radical particles have been introduced by the apparatus shown in FIG. 36 (a).
In the inside, the temperature of the shield or the degree of excitation / activity of the reactive gas or the reactive radical particles is controlled to cause the surface desorption reaction of the shield, and the wire rod 132a having a diameter of 1 μm is adjusted to 0.
The pattern portion 132 having a diameter of 1 nm to 100 nm is miniaturized.

【0078】図40は、平板状の遮蔽物83の一部に薄
肉部84を形成し、この薄肉部84にパターン状開口部
85を形成した例である。このような薄肉部84は、ア
ルミニウムやステンレスの場合は、薄くしたい部分以外
にフォトレジスト膜などの保護膜をパターン状に形成
し、化学反応溶液に浸して、ウエットエッチングを行
い、該薄肉部の厚みを10μmにする。また、Siの場
合では、前記ウエットエッチングでも可能であるが、高
速原子線加工やプラズマプロセスなどのエネルギー粒子
の照射によっても薄肉部84の加工ができる。
FIG. 40 shows an example in which a thin-walled portion 84 is formed in a part of the flat plate-shaped shield 83, and a patterned opening 85 is formed in this thin-walled portion 84. In the case of aluminum or stainless steel, such a thin portion 84 is formed by patterning a protective film such as a photoresist film other than the portion to be thinned, immersing it in a chemical reaction solution, and performing wet etching to remove the thin portion. The thickness is 10 μm. Further, in the case of Si, although the wet etching is possible, the thin portion 84 can be processed also by irradiation of energetic particles such as high speed atom beam processing or plasma process.

【0079】この様に作製した薄肉部84に、さらにリ
ソグラフィ技術によるフォトレジスト膜パターンを形成
し、また、ウエットエッチングやプラズマプロセスや高
速原子線加工を用いて、10μm以下のパターンやパタ
ーン穴の作製を行う。この例では、10mmx10mm
の板状構造物83に500μmx500μmの領域を薄
肉部84に加工した後、微細パターン穴85として、複
数のスリット幅が5μmで5μmピッチの微小スリット
アレイを形成した。
A photoresist film pattern is further formed on the thin portion 84 thus manufactured by a lithographic technique, and a pattern or a pattern hole of 10 μm or less is formed by wet etching, plasma process or high speed atom beam processing. I do. In this example, 10 mm x 10 mm
After the area of 500 μm × 500 μm was processed into the thin portion 84 in the plate-like structure 83, a plurality of fine slit arrays having a slit width of 5 μm and a pitch of 5 μm were formed as fine pattern holes 85.

【0080】このように一部を薄肉部とすることで、一
定の剛性をもって取扱いが簡単でありながら、しかも、
パターンのエッジ部でビームの散乱を防ぐことが可能な
遮蔽物を作製することができる。
By making a part of the thin-walled portion in this way, it is easy to handle with a certain rigidity, and
A shield that can prevent beam scattering at the edge of the pattern can be manufactured.

【0081】図41は、遮蔽物86のパターン87をそ
のエッジ88に向かうに従い薄くなるように形成したも
のである。これにより、パターンのエッジ88が尖って
いるので、この部分での散乱が抑えられ、鮮明な転写処
理を行なうことができる。
In FIG. 41, the pattern 87 of the shield 86 is formed so as to become thinner toward the edge 88 thereof. As a result, since the edge 88 of the pattern is sharp, scattering at this portion is suppressed, and clear transfer processing can be performed.

【0082】図42は、箔状遮蔽物の実施例である。こ
こでは、電気鋳造(エレクトロ・フォーミング)を用い
ている。すなわち、フォトリソグラフィ技術により、平
坦なガラス表面上にフォトレジストパターンを形成し、
その上にニッケルの電気鋳造を行った後、フォトレジス
トを溶解液で溶かして、ニッケルのパターン膜89を剥
離する。これによって、1〜10μmの厚さのニッケル
材質の箔状遮蔽物を形成し、これに、最小幅寸法が1μ
m〜5μmのパターンを形成した。薄膜としては、上記
の他に、Si・GaAsなどの薄厚の半導体材料も用い
られる。
FIG. 42 shows an embodiment of a foil-like shield. Here, electroforming is used. That is, a photolithography technique is used to form a photoresist pattern on a flat glass surface,
After nickel electroforming is performed thereon, the photoresist is melted with a solution to remove the nickel pattern film 89. As a result, a foil-like shield made of a nickel material having a thickness of 1 to 10 μm is formed, and the minimum width dimension thereof is 1 μm.
A pattern of m to 5 μm was formed. In addition to the above, a thin semiconductor material such as Si / GaAs is also used as the thin film.

【0083】このような超薄型の遮蔽物であれば、数1
0μm以下のパターン形状を作るような場合でも、ビー
ムの側壁による散乱によってビームの指向性が悪化する
のを防止することができる。
If such an ultra-thin shield is used,
Even when a pattern shape of 0 μm or less is formed, it is possible to prevent the directivity of the beam from being deteriorated due to the scattering by the side wall of the beam.

【0084】上記のような箔状遮蔽物は、図43に示す
ように用いることができる。すなわち、(a)に示すよ
うにSiO2材質の板の表面に、断面が曲線である突条
90が形成された被加工物Wに対して、この突条90の
表面に穴や溝91を形成する加工を行なう場合に、
(b)に示すように、突条90に沿った形状の固定具
(図示略)に箔状遮蔽物を接着し、遮蔽物下表面と被加
工物表面との距離が100μm以下の一定になるように
設定し、ビームを照射する。
The foil-like shield as described above can be used as shown in FIG. That is, as shown in (a), with respect to the workpiece W in which the ridge 90 having a curved cross section is formed on the surface of the SiO 2 material plate, a hole or groove 91 is formed on the surface of the ridge 90. When performing the forming process,
As shown in (b), a foil-like shield is adhered to a fixture (not shown) having a shape along the ridge 90, and the distance between the lower surface of the shield and the surface of the workpiece is constant at 100 μm or less. So that the beam is emitted.

【0085】この例は、遮蔽物のパターンとして大きさ
の異なる複数の円形穴92を形成したもので、静止状態
でビームを照射すれば、異なる径の穴を曲面上に作製で
きる。この場合、円形穴92の径が、5μm、10μm
及び15μmである。また、被加工物Wを、一定方向に
運動させることにより、移動領域において、マイクロ溝
構造を作製できる。
In this example, a plurality of circular holes 92 having different sizes are formed as a pattern of a shield, and holes having different diameters can be formed on a curved surface by irradiating a beam in a stationary state. In this case, the diameter of the circular hole 92 is 5 μm, 10 μm
And 15 μm. Further, by moving the workpiece W in a fixed direction, a micro groove structure can be produced in the moving region.

【0086】これまで、超微細加工物の作製方法を示し
てきたが、この方法を用いて、被加工物の材料としてG
aAs・AlGaAs・InGaAs等の3−5属系の
半導体やSi系半導体を用い、量子効果を発生する量子
効果素子を作製することができる。
Up to now, a method of manufacturing an ultrafine work piece has been shown. By using this method, G is used as a material of the work piece.
A quantum effect element that generates a quantum effect can be manufactured by using a semiconductor of 3-5 family such as aAs / AlGaAs / InGaAs or a Si-based semiconductor.

【0087】さらに、本発明の方法によると、滑らかな
曲面の加工が出来るため、微小な光学レンズの作製が可
能となる。図44では、微小な光学レンズ構造を作製
し、光の波長オーダーの光学レンズ70を作製した例で
ある。このレンズ70を用いると、従来の光学レンズ作
用と同時にレンズ径よりも長波長の光は、従来のレンズ
作用が行われないために、散乱が起こるので、光の波長
選択性を持つ光学レンズを実現できる。例えば、レンズ
径が、500nm程度であると、長波長である赤色光等
は、散乱され、短波長の青色光等がレンズ効果を受け
て、集光される。また、この様な効果を利用して、レー
ザー光の回折素子として、波長選別機器やエネルギーフ
ィルターとして、使用できる。
Further, according to the method of the present invention, since a smooth curved surface can be processed, it becomes possible to manufacture a minute optical lens. FIG. 44 shows an example in which a minute optical lens structure is manufactured and an optical lens 70 having a wavelength order of light is manufactured. When this lens 70 is used, light having a wavelength longer than the lens diameter is scattered at the same time as the conventional optical lens function is not performed, so that an optical lens having wavelength selectivity of light is used. realizable. For example, when the lens diameter is about 500 nm, long wavelength red light or the like is scattered, and short wavelength blue light or the like receives the lens effect and is condensed. Further, by utilizing such an effect, it can be used as a diffraction element for laser light, a wavelength selection device or an energy filter.

【0088】図45は、光学レンズ71の表面上に、超
微細構造の突起72が形成されており、その突起72に
おいて量子効果が生じるとき、レンズ71に入射する光
Lの波長と量子効果によって発生する光の波長を共鳴状
態にしておき、入射光がレンズ71の表面の突起72に
到達したときに誘導放射を行い、光が集光されると同時
に光強度の増強が起こるようになっている。
In FIG. 45, a projection 72 having an ultrafine structure is formed on the surface of the optical lens 71, and when a quantum effect occurs in the projection 72, the wavelength of the light L incident on the lens 71 and the quantum effect cause the projection. The wavelength of the generated light is set to a resonance state, and when the incident light reaches the protrusion 72 on the surface of the lens 71, stimulated emission is performed, and the light is condensed and the light intensity is increased at the same time. There is.

【0089】図46は、平板73上に多数の超微小レン
ズ形状74を形成し、入射光・レーザーを均一に分散さ
せ、その後レンズ75によって再び平行光・レーザーに
するホモジナイザー76として用いている例である。従
来よりも、微小なレンズを多数配列できるため、ビーム
強度の均一化性能が著しく向上する。
In FIG. 46, a large number of ultra-fine lens shapes 74 are formed on a flat plate 73, which is used as a homogenizer 76 to uniformly disperse incident light / laser and then again collimate the light / laser by a lens 75. Here is an example. Since a large number of minute lenses can be arranged, the beam intensity homogenizing performance is significantly improved.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パターン作製の自由度が高く、任意のパターンの曲面や
斜面を自由にかつ精度良く加工することができ、これま
で製造が困難であった量子効果を用いたレーザーや発光
素子・光学レンズ素子の作製を可能となる。そして、装
置や工程が簡単な構成であるので、装置コストや製造コ
ストも大いに軽減できる。また、被加工物の表面形状に
とらわれることなく、加工ができ、加工の後に表面に悪
影響を与える処理も必要がないので、実用性が高い加工
手段を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
High degree of freedom in pattern fabrication, enabling free and accurate processing of curved and sloped surfaces of arbitrary patterns, and fabrication of lasers, light-emitting elements, and optical lens elements using quantum effects, which has been difficult to manufacture until now. Will be possible. Since the device and the process are simple, the device cost and the manufacturing cost can be greatly reduced. In addition, the processing can be performed without being restricted by the surface shape of the workpiece, and there is no need to perform a treatment that has a bad influence on the surface after the processing. Therefore, it is possible to provide a highly practical processing means.

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

【図1】この発明の実施例のエネルギービームによる加
工装置の全体構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a processing apparatus using an energy beam according to an embodiment of the present invention.

【図2】超微動機構を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an ultrafine movement mechanism.

【図3】超微動機構をさらに詳細に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the ultrafine movement mechanism in more detail.

【図4】他の超微動機構の例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example of another ultrafine movement mechanism.

【図5】この発明の他の実施例のエネルギービームによ
る加工装置の全体構成を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an overall configuration of a processing apparatus using an energy beam according to another embodiment of the present invention.

【図6】この発明の加工方法の実施例を示す模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing an embodiment of the processing method of the present invention.

【図7】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式図
である。
FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図8】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式図
である。
FIG. 8 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図9】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式図
である。
FIG. 9 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図10】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 10 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図11】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 11 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図12】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 12 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図13】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 13 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図14】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 14 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図15】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 15 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図16】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 16 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図17】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 17 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図18】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 18 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図19】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 19 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図20】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 20 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図21】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 21 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図22】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 22 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図23】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 23 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図24】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 24 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図25】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 25 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図26】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 26 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図27】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 27 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図28】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 28 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図29】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 29 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図30】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 30 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図31】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 31 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図32】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 32 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図33】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 33 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図34】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 34 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図35】この発明の加工方法の他の実施例を示す模式
図である。
FIG. 35 is a schematic view showing another embodiment of the processing method of the present invention.

【図36】この発明の加工方法に用いる遮蔽物の構成及
び作製方法を示す図である。
FIG. 36 is a diagram showing a structure and a manufacturing method of a shield used in the processing method of the present invention.

【図37】この発明の加工方法に用いる他の実施例の遮
蔽物の構成及び作製方法を示す図である。
FIG. 37 is a diagram showing a structure and a manufacturing method of a shield of another embodiment used in the processing method of the present invention.

【図38】この発明の加工方法に用いる他の遮蔽物の構
成及び作製方法を示す図である。
FIG. 38 is a diagram showing the configuration and manufacturing method of another shield used in the processing method of the present invention.

【図39】図38の後の工程を示す図である。FIG. 39 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 38.

【図40】この発明の加工方法に用いる他の遮蔽物の構
成を示す図である。
FIG. 40 is a diagram showing a configuration of another shield used in the processing method of the present invention.

【図41】この発明の加工方法に用いる他の遮蔽物の構
成を示す図である。
FIG. 41 is a diagram showing the configuration of another shield used in the processing method of the present invention.

【図42】この発明の加工方法に用いる他の遮蔽物の構
成を示す図である。
FIG. 42 is a diagram showing a configuration of another shield used in the processing method of the present invention.

【図43】この発明の加工方法に用いる他の遮蔽物の構
成と用い方を示す図である。
FIG. 43 is a diagram showing the configuration and usage of another shield used in the processing method of the present invention.

【図44】この発明の加工方法により形成されるレンズ
の例を示す図である。
FIG. 44 is a diagram showing an example of a lens formed by the processing method of the present invention.

【図45】この発明の加工方法により形成されるレンズ
の他の例を示す図である。
FIG. 45 is a diagram showing another example of a lens formed by the processing method of the present invention.

【図46】この発明の加工方法により形成されるレンズ
のさらに他の例を示す図である。
FIG. 46 is a diagram showing still another example of the lens formed by the processing method of the present invention.

【図47】従来のビームによる加工方法を示す図であ
る。
FIG. 47 is a diagram showing a conventional beam processing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エネルギービーム源 2 被加工物 3 支持装置 4,41〜54,83,86,89,155,157,
158 遮蔽物 5 把持装置 6 被加工物移動装置 7 遮蔽物移動装置 8,9 並進ステージ 11 回転ステージ 12,13,14 並進ステージ 17 微動機構 18 回転支持装置 21,22,24,26,37 溝 23,25,27,28,39 突条 26a 湾曲 29 円錐面 30 凸部 31,38,40,73 突起 32 凹所 32a 側面 33 蟻溝 34 環状溝 35 十字溝 36 穴 71,72 レンズ
1 Energy Beam Source 2 Workpiece 3 Support Device 4, 41-54, 83, 86, 89, 155, 157,
158 Shield 5 Grasping device 6 Workpiece moving device 7 Shield moving device 8,9 Translational stage 11 Rotational stage 12, 13, 14 Translational stage 17 Fine movement mechanism 18 Rotational support device 21, 22, 24, 26, 37 Groove 23 , 25, 27, 28, 39 Ridge 26a Curve 29 Conical surface 30 Convex portion 31, 38, 40, 73 Protrusion 32 Recess 32a Side surface 33 Dovetail groove 34 Annular groove 35 Cross groove 36 Hole 71, 72 Lens

───────────────────────────────────────────────────── 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 H05H 3/02 H05H 3/02 (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4−272 D−805─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technology display location H05H 3/02 H05H 3/02 (72) Inventor Takao Kato 4-chome, Fujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa No. 1 Incorporated EBARA Research Institute (72) Inventor Yotaro Hatamura 2-12-11 Kohinata, Bunkyo-ku, Tokyo (72) Inventor Masayuki Nakao 4-272 Shin-Matsudo, Matsudo-shi, Chiba D-805

Claims (35)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エネルギービーム源より放射されたエネ
ルギービームを所定のパターンを持つ遮蔽物を介して被
加工物に照射し、該被加工物を加工するエネルギービー
ムによる加工方法であって、 エネルギービーム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも
1つを他者に対して相対移動させながらエネルギービー
ムを照射して、被加工物表面の被加工部のビーム照射時
間を制御することにより該表面に凹凸を形成することを
特徴とするエネルギービームによる加工方法。
1. A processing method using an energy beam, which comprises irradiating an object to be processed with an energy beam emitted from an energy beam source through a shield having a predetermined pattern, and processing the object. Irradiating an energy beam while moving at least one of the source, the shield, and the work piece relative to another person, and controlling the beam irradiation time of the work part of the work piece surface to make the surface uneven. A method of processing with an energy beam, which comprises forming a.
【請求項2】 上記エネルギービーム源、遮蔽物及び被
加工物の少なくとも1つの相対移動を連続的に行って、
上記凹凸を滑らかな曲面又は斜面とすることを特徴とす
る請求項1に記載のエネルギービームによる加工方法。
2. The relative movement of at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece is continuously performed,
The method for processing with an energy beam according to claim 1, wherein the unevenness is a smooth curved surface or an inclined surface.
【請求項3】 遮蔽物が移動する特定方向に沿って上記
凹凸が形成されることを特徴とする請求項1又は2に記
載のエネルギービームによる加工方法。
3. The energy beam processing method according to claim 1, wherein the unevenness is formed along a specific direction in which the shield moves.
【請求項4】 上記遮蔽物の移動速度を凹凸断面形状の
傾斜に対応して制御することを特徴とする請求項3に記
載のエネルギービームによる加工方法。
4. The method of processing with an energy beam according to claim 3, wherein the moving speed of the shield is controlled in accordance with the inclination of the uneven cross-sectional shape.
【請求項5】 上記遮蔽物の1つのエッジの移動により
照射時間を制御することを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載のエネルギービームによる加工方法。
5. The irradiation time is controlled by moving one edge of the shield.
A processing method using an energy beam according to any one of 1.
【請求項6】 上記遮蔽物の対向する2つのエッジの移
動により照射時間を制御することを特徴とする請求項1
ないし4のいずれかに記載のエネルギービームによる加
工方法。
6. The irradiation time is controlled by moving two opposing edges of the shield.
5. A processing method using an energy beam according to any one of 4 to 4.
【請求項7】 上記移動は、ビームに交差する方向に対
する並進移動であることを特徴とする請求項1ないし6
のいずれかに記載のエネルギービームによる加工方法。
7. The movement according to claim 1, wherein the movement is a translational movement with respect to a direction intersecting the beam.
A processing method using an energy beam according to any one of 1.
【請求項8】 上記移動は、ビームに交差する方向に対
する回転運動であることを特徴とする請求項1ないし6
のいずれかに記載のエネルギービームによる加工方法。
8. The method according to claim 1, wherein the movement is a rotational movement in a direction intersecting the beam.
A processing method using an energy beam according to any one of 1.
【請求項9】 上記相対移動に加え、被加工物を自転さ
せることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記
載のエネルギービームによる加工方法。
9. The method of processing with an energy beam according to claim 1, wherein the workpiece is rotated in addition to the relative movement.
【請求項10】 エネルギービームで加工すべき最大範
囲を規定する固定遮蔽物を用いることを特徴とする請求
項1ないし9のいずれかに記載のエネルギービームによ
る加工方法。
10. The method for processing with an energy beam according to claim 1, wherein a fixed shield that defines a maximum range to be processed with the energy beam is used.
【請求項11】 複数の上記遮蔽物を用いることを特徴
とする請求項1ないし10のいずれかに記載のエネルギ
ービームによる加工方法。
11. The method of processing with an energy beam according to claim 1, wherein a plurality of the shields are used.
【請求項12】 上記加工を繰り返して行なうことによ
り、遮蔽物に所定の凹凸形状を形成することを特徴とす
る請求項1ないし11のいずれかに記載のエネルギービ
ームによる加工方法。
12. The method of processing with an energy beam according to claim 1, wherein a predetermined uneven shape is formed on the shield by repeating the processing.
【請求項13】 上記相対移動は、被加工物に対するエ
ネルギービームの角度を変化させるものであることを特
徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載のエネル
ギービームによる加工方法。
13. The method according to claim 1, wherein the relative movement changes an angle of the energy beam with respect to the workpiece.
【請求項14】 上記相対移動は、エネルギービーム
源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つの回転運動に
よってなされることを特徴とする請求項1ないし13の
いずれかに記載のエネルギービームによる加工方法。
14. The method of processing with an energy beam according to claim 1, wherein the relative movement is performed by a rotational movement of at least one of an energy beam source, a shield, and a workpiece. .
【請求項15】 上記遮蔽物に形成されたパターンの開
口面積分布を利用してビーム照射量を制御することを特
徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載のエネル
ギービームによる加工方法。
15. The method according to claim 1, wherein the beam irradiation amount is controlled by utilizing the opening area distribution of the pattern formed on the shield.
【請求項16】 上記遮蔽物のパターンの開口部面積が
移動方向幅方向に分布することを特徴とする請求項15
に記載のエネルギービームによる加工方法。
16. The area of the openings of the pattern of the shield is distributed in the width direction of the moving direction.
A method of processing with an energy beam according to.
【請求項17】 上記遮蔽物の材料として、被加工物と
反応性が異なるものを選択することを特徴とする請求項
1ないし16のいずれかに記載のエネルギービームによ
る加工方法。
17. The energy beam processing method according to claim 1, wherein a material having a different reactivity with the workpiece is selected as the material of the shield.
【請求項18】 上記遮蔽物の最小部形状の寸法が、
0.1nm〜10nmもしくは10nm〜100nmも
しくは100nm〜10μmであることを特徴とする請
求項1ないし17のいずれかに記載のエネルギービーム
による処理方法。
18. The dimension of the minimum shape of the shield is
The energy beam treatment method according to claim 1, wherein the energy beam has a thickness of 0.1 nm to 10 nm, 10 nm to 100 nm, or 100 nm to 10 μm.
【請求項19】 遮蔽物が複数の同一形状の繰り返しパ
ターンを有することを特徴とする請求項1ないし13の
いずれかに記載のエネルギービームによる加工方法。
19. The method according to claim 1, wherein the shield has a plurality of repeating patterns of the same shape.
【請求項20】 エネルギービーム源と、 このエネルギービーム源より放射されたエネルギービー
ムの照射位置に配置された被加工物支持台と、 所定の開口パターンを有する遮蔽物と、 エネルギービーム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも
1つを他者に対して相対移動させて被加工物の表面に凹
凸を形成する相対移動機構とを有することを特徴とする
エネルギービームによる加工装置。
20. An energy beam source, a workpiece support placed at an irradiation position of an energy beam emitted from the energy beam source, a shield having a predetermined opening pattern, an energy beam source, and a shield And a relative movement mechanism that relatively moves at least one of the workpieces with respect to another person to form irregularities on the surface of the workpiece.
【請求項21】 上記相対移動機構は、上記エネルギー
ビーム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つを他者
に対して連続的に相対移動させて、上記凹凸を滑らかな
曲面又は斜面に形成することが可能となっていることを
特徴とする請求項20に記載のエネルギービームによる
加工装置。
21. The relative movement mechanism continuously moves at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece relative to another person to form the unevenness on a smooth curved surface or slope. 21. The energy beam processing apparatus according to claim 20, which is capable of
【請求項22】 上記相対移動機構は、エネルギービー
ム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つを他者に対
してビームの流れに直交する方向へ相対移動させる移動
機構を含むことを特徴とする請求項20又は21に記載
のエネルギービームによる加工装置。
22. The relative movement mechanism includes a movement mechanism that relatively moves at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece in a direction orthogonal to the beam flow with respect to another person. 22. The energy beam processing apparatus according to claim 20.
【請求項23】 上記相対移動機構は、エネルギービー
ム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つを他者に対
してビームの流れに沿う方向へ相対移動させる移動機構
を含むことを特徴とする請求項20又は21に記載のエ
ネルギービームによる加工装置。
23. The relative movement mechanism includes a movement mechanism that relatively moves at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece in a direction along the beam flow with respect to another person. A processing apparatus using the energy beam according to claim 20 or 21.
【請求項24】 上記相対移動機構は、上記エネルギー
ビーム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つを並進
運動させる移動機構を含むことを特徴とする請求項20
ないし23のいずれかに記載のエネルギービームによる
加工装置。
24. The relative movement mechanism includes a movement mechanism that translates at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece.
24. A processing apparatus using the energy beam according to any one of 23 to 23.
【請求項25】 上記相対移動機構は、上記エネルギー
ビーム源、遮蔽物及び被加工物の少なくとも1つを回転
運動させる移動機構を含むことを特徴とする請求項20
ないし23のいずれかに記載のエネルギービームによる
加工装置。
25. The relative movement mechanism includes a movement mechanism for rotating at least one of the energy beam source, the shield, and the workpiece.
24. A processing apparatus using the energy beam according to any one of 23 to 23.
【請求項26】 上記遮蔽物には、エネルギービームに
対する反応性を低くするためのコーテイングがなされて
いることを特徴とする請求項20ないし25のいずれか
に記載のエネルギービームによる加工装置。
26. The energy beam processing apparatus according to claim 20, wherein the shield is coated to reduce the reactivity to the energy beam.
【請求項27】 上記遮蔽物には、複数の同一パターン
が繰り返して形成されていることを特徴とする請求項2
0ないし26のいずれかに記載のエネルギービームによ
る加工装置。
27. The shield is formed with a plurality of identical patterns repeatedly.
27. The energy beam processing apparatus according to any one of 0 to 26.
【請求項28】 上記移動機構は、粗動及び微動機構部
を有することを特徴とする請求項20ないし27のいず
れかに記載のエネルギービームによる加工装置。
28. The energy beam machining apparatus according to claim 20, wherein the moving mechanism has a coarse movement mechanism and a fine movement mechanism portion.
【請求項29】 上記微動機構部には、圧電素子(ピエ
ゾ素子)駆動機構、磁歪素子駆動機構、熱変形素子駆動
機構もしくはそれらとテコ機構との組み合わせによる機
構が使用されていることを特徴とする請求項28に記載
のエネルギービームによる加工装置。
29. A piezoelectric element (piezo element) drive mechanism, a magnetostrictive element drive mechanism, a thermal deformation element drive mechanism, or a combination of these and a lever mechanism is used for the fine movement mechanism section. 29. The energy beam processing apparatus according to claim 28.
【請求項30】 上記遮蔽物には、炭素ファイバー・ガ
ラス・石英ファイバー・ポリエチレンなどの非金属材
質、タングステン・SUS・白金等の金属を用いること
を特徴とする請求項20ないし29のいずれかに記載の
エネルギービームによる加工装置。
30. The non-metal material such as carbon fiber / glass / quartz fiber / polyethylene or the metal such as tungsten / SUS / platinum is used for the shield. A processing device using the described energy beam.
【請求項31】 上記遮蔽物は、細線又は微細粒子であ
ることを特徴とする請求項20ないし30のいずれかに
記載のエネルギービームによる加工装置。
31. The energy beam processing apparatus according to claim 20, wherein the shield is a fine wire or a fine particle.
【請求項32】 上記遮蔽物は、電鋳によって製造され
たパターンマスクであることを特徴とする請求項20な
いし30のいずれかに記載のエネルギービームによる加
工装置。
32. The energy beam processing apparatus according to claim 20, wherein the shield is a pattern mask manufactured by electroforming.
【請求項33】 エネルギービーム源として、高速原子
線・イオンビーム・電子線・レーザー・放射線・X線・
原子ビーム・分子ビームのいずれか又はこれらのうちの
いくつかの組み合わせを用いることを特徴とする請求項
20ないし32のいずれかに記載のエネルギービームに
よる加工装置。
33. A high-speed atomic beam, ion beam, electron beam, laser, radiation, X-ray, or the like as an energy beam source.
33. The energy beam processing apparatus according to claim 20, wherein any one of an atomic beam and a molecular beam, or some combination thereof is used.
【請求項34】 エネルギービームが収束性ビームであ
ることを特徴とする請求項20ないし33のいずれかに
記載のエネルギービームによる加工装置。
34. The energy beam processing apparatus according to claim 20, wherein the energy beam is a convergent beam.
【請求項35】 上記請求項1ないし19のいずれかに
記載の方法及び/又は請求項20ないし34のいずれか
に記載の装置を用いて作製されたことを特徴とする光学
及び/又は量子効果レンズ。
35. An optical and / or quantum effect produced by using the method according to any one of claims 1 to 19 and / or the device according to any one of claims 20 to 34. lens.
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