JPH09306876A - Method and apparatus for forming optically assisted pattern - Google Patents

Method and apparatus for forming optically assisted pattern

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JPH09306876A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a pattern having a fineness below the light diffraction limit. SOLUTION: An optical fiber 10 has a double substrate composed of a core 11 and clad 12. The core center is a hollow 13. The three-dimensional position of the optical fiber 10 is controlled by control of a voltage applied to a piezoelectric element 15. A chamber 20 is connected to the other end of the fiber 10. A laser light source 25 controllable by a laser controller 26 is disposed outside the chamber 20. The optical output from the laser light source 25 is collected by a lens 24 and applied to one end of the fiber 10. The incident light 14 generates an evanescent light wave 18 at the top end of the fiber 10. An etching gas or deposition material gas is fed from a gas store bomb 21 into the chamber 20 and transported via the hollow part of the fiber 10 to the top end to react at a substrate 16.

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、量子効果半導体デ
バイスなど極めて寸法の小さい半導体構造を形成するた
めに使用する、光の回折限界以下の寸法の微細パターン
を形成する光アシストパターン形成方法およびそれを実
現する光アシストパターン形成装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a light-assisted pattern for forming a fine pattern having a size smaller than a diffraction limit of light, which is used for forming a semiconductor structure having a very small size such as a quantum effect semiconductor device. The present invention relates to an optically assisted pattern forming apparatus for realizing the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板上にパターンを形成す
る際には以下の方法が一般的に用いられる。まず半導体
基板上に主に有機材料からなるレジストを回転塗布法な
どにより塗布する。レジストに所望のパターン状に制御
されたエネルギー線を照射して、レジスト内で化学変化
を誘起しパターンの潜像を形成する。この化学変化は引
き続く現像処理工程における現像液に対するレジストの
溶解性の差異を生じさせる。エネルギー線が照射された
部分が溶解しやすくなる場合には「ポジ型」、逆の場合
は「ネガ型」と呼ばれる。この溶解性の差異を利用して
現像を行いレジストパターンを形成する。このレジスト
パターンをマスクとしてウェットエッチングやドライエ
ッチングなどのエッチングが行われることにより基板に
加工が加えられパターンが形成される。ここで、照射す
るエネルギー線としては所望のパターン形状があらかじ
め記録されたマスクを透過しレンズ系により縮小された
紫外線やX線などの電磁波、あるいは電子線やイオン線
などの走査可能な粒子線が用いられる。この方法で形成
可能な半導体パターンの最小寸法(加工精度)は、主に
レジストの感光寸法精度によって決まり、サブミクロン
のオーダである。
2. Description of the Related Art Conventionally, the following method is generally used for forming a pattern on a semiconductor substrate. First, a resist mainly made of an organic material is applied onto a semiconductor substrate by a spin coating method or the like. The resist is irradiated with a controlled energy beam in a desired pattern to induce a chemical change in the resist to form a latent image of the pattern. This chemical change causes a difference in the solubility of the resist in the developing solution in the subsequent developing process. When the part irradiated with the energy ray is easily dissolved, it is called “positive type”, and when the part is opposite, it is called “negative type”. Development is performed utilizing this difference in solubility to form a resist pattern. By performing etching such as wet etching or dry etching using the resist pattern as a mask, the substrate is processed to form a pattern. Here, as the energy rays to be irradiated, electromagnetic waves such as ultraviolet rays and X-rays transmitted through a mask in which a desired pattern shape is recorded in advance and reduced by a lens system, or scannable particle beams such as electron beams and ion beams are used. Used. The minimum dimension (processing accuracy) of a semiconductor pattern that can be formed by this method is mainly determined by the photosensitive dimension accuracy of the resist, and is on the order of submicrons.

【0003】以上のような方法とは別に、半導体基板上
にパターンを形成する方法として、エッチングガスまた
は原料ガス雰囲気中で集束したエネルギー線を基板上に
直接照射することによってパターンを形成する、ビーム
アシスト直接描画法がある。照射するエネルギー線とし
ては集束レーザ光線や集束した電子線、イオン線などの
粒子線が用いられる。この方法で形成可能な半導体パタ
ーンの最小寸法(加工精度)は、レーザ光線を用いる場
合回折による光の集束限界である光波長程度となる。一
方、粒子線を用いる場合レーザ光の場合に比べて集束で
きる寸法はかなり小さくでき、たとえば電子線の場合1
00オングストロームのオーダまで集束することが可能
である。しかしながら粒子線を用いる直接描画法では、
粒子線源の維持のために高真空下で工程を行う必要があ
り、そのためエッチングガスや堆積原料ガスの圧力を高
くとることはできず、工程のスループットは極めて低い
ものになってしまう。
[0003] Apart from the above methods, as a method of forming a pattern on a semiconductor substrate, a beam is formed by directly irradiating the substrate with an energy beam focused in an etching gas or source gas atmosphere. There is an assist direct drawing method. As the energy beam to be irradiated, a focused laser beam, a focused electron beam, an ion beam, or another particle beam is used. The minimum dimension (processing accuracy) of a semiconductor pattern that can be formed by this method is about the light wavelength that is the convergence limit of light due to diffraction when a laser beam is used. On the other hand, when a particle beam is used, the size that can be focused can be considerably reduced as compared with the case of using a laser beam.
Focusing to the order of 00 Å is possible. However, in the direct drawing method using particle beams,
In order to maintain the particle beam source, it is necessary to perform the process under a high vacuum, so that the pressure of the etching gas or the deposition source gas cannot be increased, and the throughput of the process becomes extremely low.

【0004】レーザ光を用いた直接描画法において加工
精度を制限している原因である、回折による光の集束限
界を打破するためにエバネッセント光波を用いる方法が
考案され、近年実験的にもその有効性が確かめられてき
ている。このような技術は近接場光学効果技術と呼ばれ
ている。例えば応用物理 第65巻 2頁から12頁
(1996年)において大津により「フォトン走査トン
ネル顕微鏡技術」と題された総合報告がなされている。
エバネッセント波は伝播しない波であり、物質表面近傍
から光波長程度の領域内に局在する。光ファイバーの先
端部を光波長よりも十分に小さい寸法になるよう加工し
て、試料表面に発生したエバネッセント光波をこの光フ
ァイバーの先端で検知したり(Collection
mode:C モードと呼ばれる)、この光ファイバー
の先端部に発生するエバネッセント光波を試料表面に照
射したときの散乱光や発光を検知することにより(Il
lumination mode:I モードと呼ばれ
る)、光の回所限界を超える分解能で試料表面の微細な
表面構造を観察することが可能になる。
[0004] A method using an evanescent light wave has been devised to overcome the convergence limit of light due to diffraction, which is a cause of limiting processing accuracy in a direct drawing method using a laser beam, and the method has been experimentally effective in recent years. Sex has been confirmed. Such a technique is called a near-field optical effect technique. For example, a comprehensive report entitled "Photon Scanning Tunneling Microscope Technology" is provided by Otsu in Applied Physics, Vol. 65, pp. 2-12 (1996).
An evanescent wave is a wave that does not propagate, and is localized in the region from the vicinity of the material surface to about the light wavelength. The tip of the optical fiber is processed so as to have a size sufficiently smaller than the light wavelength, and an evanescent light wave generated on the sample surface is detected at the tip of the optical fiber (collection).
(referred to as mode: C mode) by detecting scattered light and light emission when the surface of the sample is irradiated with an evanescent light wave generated at the tip of the optical fiber.
Lumination mode (referred to as I-mode)), which makes it possible to observe a fine surface structure of the sample surface with a resolution exceeding the limit of the light spot.

【0005】近接場光学効果技術をレーザ光を用いたパ
ターン直接描画技術に適用することによりパターン形成
時の回折による光の集束限界を打破することができる。
特開平7−106229号公報に開示された「光リソグ
ラフィ方法及び装置」には、近接場光学効果技術をリソ
グラフィ工程に適用した例が示されている。この例にお
いては、先端を細く加工した光ファイバーの先端に発生
するエバネッセント光波をレジストに照射することによ
り光の回折限界を超える分解能でレジスト感光工程を行
うことが提案されている。レジスト感光工程においては
光に感応するレジスト材料は基板表面上に固定されてい
るので、近接場光学効果技術による光の局所的照射を有
効に活用するとが可能である。
[0005] By applying the near-field optical effect technique to the pattern direct drawing technique using laser light, the convergence limit of light due to diffraction at the time of pattern formation can be overcome.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-106229 discloses an example in which a near-field optical effect technique is applied to a lithography process. In this example, it has been proposed to irradiate a resist with an evanescent light wave generated at the tip of an optical fiber whose tip is thinned to perform a resist exposure step with a resolution exceeding the diffraction limit of light. In the resist exposure step, since the light-sensitive resist material is fixed on the substrate surface, it is possible to effectively use local light irradiation by the near-field optical effect technology.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように近接場光
学効果は光を局所的に照射するという面においては有効
であるが、レーザ光直接描画法によるエッチングや薄膜
堆積においてはエッチングガスや堆積原料ガスが気相よ
り供給されるため、レーザ光照射による化学反応過程が
局所的に生じたとしてもガスのランダムな熱運動の影響
により加工寸法に拡がりが生じてしまう。この拡がりの
大きさはガスの平均自由行程程度であるが、これを小さ
くするためにはバッファガスを加えるなどしてかなりガ
ス庄を高めにするか装置を低温に保つかしなくてはなら
ず、レーザ光直接描画法によりサブミクロン以下の加工
精度を達成することは、一般的には困難であった。近接
場光学効果技術の効果を十分に発揮させるためにはガス
のランダムな熱運動を抑制することが必要となる。
As described above, the near-field optical effect is effective in locally irradiating light. However, in the etching or thin film deposition by the laser beam direct writing method, an etching gas or a deposition gas is used. Since the raw material gas is supplied from the gaseous phase, even if a chemical reaction process due to laser beam irradiation occurs locally, the processing dimension is expanded due to the random thermal motion of the gas. The extent of this spread is about the mean free path of the gas, but in order to make it smaller, it is necessary to add a buffer gas, etc., to raise the gas pressure considerably or to keep the device at a low temperature. In general, it has been difficult to achieve a processing accuracy of submicron or less by a laser beam direct writing method. In order to fully bring out the effect of the near-field optical effect technique, it is necessary to suppress the random thermal motion of gas.

【0007】したがって、本発明の解決すべき課題は、
上記のようなレーザ光直接描画法によるエッチングや薄
膜堆積を行うに当たって、ガスのランダムな熱運動の問
題を克服しつつ近接場光学効果技術を適用し得るように
し、これにより、回折による光の集束限界を超える寸法
精度を有する微細なパターン構造を作製しうるようにす
ることにある。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is:
In performing the etching or thin film deposition by the laser beam direct writing method as described above, it is possible to apply the near-field optical effect technology while overcoming the problem of random thermal motion of gas, thereby focusing light by diffraction. An object of the present invention is to make it possible to manufacture a fine pattern structure having dimensional accuracy exceeding a limit.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の光アシストパターン形成方法は、基板上の
所望の位置にエバネッセント光波を照射し同時にエバネ
ッセント光波照射位置に集束エッチングガス流または集
束堆積原料ガス流を照射して当該エバネッセント光波照
射位置にてエッチングまたは膜堆積を起こらせることを
特徴とするものである。そして、好ましくは、上記の光
アシストパターン形成方法は、中空の光ファイバーの終
端部を基板上に対向させ該光ファイバーの他端より光を
入射伝播させて、該光ファイバーの終端部において発生
するエバネッセント光波を基板上に照射し、同時に前記
中空の光ファイバーの内部を通じてエッチングガスまた
は堆積原料ガスをエバネッセント光波の照射部に輸送す
ることによって行われる。
According to the present invention, there is provided a method for forming an optically assisted pattern according to the present invention, which irradiates a desired position on a substrate with an evanescent light wave and simultaneously focuses an etching gas flow or a light beam on the evanescent light wave irradiation position. The method is characterized in that a focused deposition material gas stream is irradiated to cause etching or film deposition at the evanescent light wave irradiation position. And, preferably, in the above-mentioned optical assist pattern forming method, the end portion of the hollow optical fiber is made to face the substrate, the light is incident and propagated from the other end of the optical fiber, and the evanescent light wave generated at the end portion of the optical fiber is generated. The irradiation is performed on the substrate, and at the same time, the etching gas or the deposition source gas is transported to the irradiation part of the evanescent light wave through the inside of the hollow optical fiber.

【0009】また、上記の課題を解決するための本発明
の光アシストパターン形成装置は、光を発生する光源手
段と、光を伝搬しその先端部にその伝搬光のエバネッセ
ント光波を発生する中空光ファイバーと、前記光源手段
の発生する光を前記中空光ファイバーに導入する手段
と、前記中空光ファイバーの中空部にエッチングガスま
たは堆積原料ガスを導入する手段と、前記中空光ファイ
バーの先端部近傍に被加工基板を保持する基板保持手段
と、前記中空光ファイバーの先端部と前記基板の相対位
置を制御する位置制御手段と、を具備することを特徴と
している。そして、好ましくは、前記光源手段が発生す
る光の強度を制御する光源制御手段および/または前記
中空光ファイバーに導入されるガスのオン/オフを制御
するガス制御手段が更に備えられる。また、前記中空光
ファイバーは、複数個2次元的に周期性をもって配置さ
れている。また、前記光源手段は、エッチングガスまた
は堆積原料ガスを光化学分解しうる波長域の光源、およ
び、エッチングガスまたは堆積原料ガスの共鳴吸収波長
より長波長の光源を有し、両光源から同時に光を発生さ
せ得るように構成されている。また、前記中空光ファイ
バーが前記基板よりも高温となるように温度を制御する
温度制御機構が設けられている。
According to another aspect of the present invention, there is provided an optically-assisted pattern forming apparatus, comprising: a light source means for generating light; and a hollow optical fiber for transmitting light and generating an evanescent light wave of the propagated light at its tip. A means for introducing light generated by the light source means into the hollow optical fiber, a means for introducing an etching gas or a deposition source gas into a hollow portion of the hollow optical fiber, and a substrate to be processed near a tip of the hollow optical fiber. It is characterized by comprising substrate holding means for holding, and position control means for controlling a relative position between the tip of the hollow optical fiber and the substrate. Preferably, the apparatus further includes a light source control means for controlling the intensity of light generated by the light source means and / or a gas control means for controlling on / off of a gas introduced into the hollow optical fiber. A plurality of the hollow optical fibers are arranged two-dimensionally and periodically. Further, the light source means includes a light source having a wavelength range capable of photochemically decomposing the etching gas or the deposition source gas, and a light source having a wavelength longer than the resonance absorption wavelength of the etching gas or the deposition source gas. It is configured to be able to generate. Further, a temperature control mechanism for controlling the temperature of the hollow optical fiber so as to be higher than the substrate is provided.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態を説
明するための要部断面図である。本発明の実施例におい
ては、中空なコア1およびクラッド2からなる光ファイ
バーが用いられる。先に述べたように光波長の大きさよ
り小さい寸法に加工した光ファイバーの先端から発生す
るエバネッセント光波を基板上に照射することができ、
これにより光の回折限界を超えて局所領域に光照射する
ことが可能である。これにエッチングガスや堆積原料ガ
スを加えればエッチング加工や薄膜堆積が可能になる
が、加工寸法精度を高めるためには供給ガスの熱運動、
特に光ファイバーの径方向への熱運動を抑制する必要が
ある。本発明の実施例においては、これを解決するため
光ファイバーとして中空な光ファイバーを用い、エッチ
ングガスや堆積原料ガスをこの中空光ファイバーの中空
部を利用して光ファイバーに共軸に輸送し、エバネッセ
ント光波の存在する光ファイバー先端近傍にのみガスを
供給する方法を採る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a sectional view of an essential part for explaining an embodiment of the present invention. In the embodiment of the present invention, an optical fiber including a hollow core 1 and a clad 2 is used. As described above, it is possible to irradiate the substrate with an evanescent light wave generated from the tip of the optical fiber processed to a size smaller than the size of the light wavelength,
This makes it possible to irradiate a local region with light beyond the diffraction limit of light. If an etching gas or deposition source gas is added to this, etching and thin film deposition can be performed.
In particular, it is necessary to suppress the thermal motion of the optical fiber in the radial direction. In the embodiment of the present invention, in order to solve this, a hollow optical fiber is used as the optical fiber, and the etching gas and the deposition material gas are concentrically transported to the optical fiber using the hollow portion of the hollow optical fiber, and the presence of the evanescent light wave A method of supplying gas only to the vicinity of the optical fiber tip is adopted.

【0011】コア1の先端は選択化学エツチングなどの
方法により細く加工されており、空気中に露出してい
る。図示されてはいないが、コアのホーン状に細くなさ
れたコアの外表面にはAuコートが施されている。コア
1の屈折率はクラツド2の屈折率に比較して大きく、コ
ア内を入射光4は全反射しながら伝播する。このとき、
クラツド2の屈折率が小きくかつ中空部の径があまり大
きくなければ光ファイバー内の入射光強度の空間分布は
7に示したごとく光ファイバーの中心で強度が最大とな
る分布になる。コア1とクラツド2の界面領域にはエバ
ネッセント光波8が発生する。コア1の屈折率は空気の
屈折率(〜1)よりも大きく、光ファイバーの先端部に
おいても図に示すようにエバネッセント光波8が発生す
る。エッチングまたは薄膜堆積工程に必要なエッチング
ガスまたは堆積原料ガス5は光ファイバーの中空部3を
通じて入射光4の伝播と共軸で光ファイバーの先端部ま
で輸送される。ここで基板6を入射光4の波長に比べて
短い距離まで光ファイバーの先端部に接近させると、エ
バネッセント光波8が基板6上に照射されるようにな
り、エッチングガスあるいは堆積原料ガスが光反応を起
こしてエッチングまたは薄膜堆積が起こる。コア1の先
端曲率半径が微小な場合には、光照射領域はコア1の先
端曲率半径の大きさ程度となる(なお、ここでいう曲率
半径とは、コアの先端部と滑らかな曲線で結ばれる中空
部3を覆う仮想的球面の曲率半径をいう。)。
The tip of the core 1 is finely processed by a method such as selective chemical etching and is exposed to the air. Although not shown, an Au coat is applied to the outer surface of the core horn-shaped core. The refractive index of the core 1 is larger than the refractive index of the clad 2, and the incident light 4 propagates in the core while being totally reflected. At this time,
If the refractive index of the cladding 2 is small and the diameter of the hollow portion is not too large, the spatial distribution of the intensity of the incident light in the optical fiber becomes the distribution in which the intensity is maximum at the center of the optical fiber as shown in 7. An evanescent light wave 8 is generated in the interface region between the core 1 and the clad 2. The refractive index of the core 1 is larger than the refractive index (〜1) of air, and an evanescent light wave 8 is also generated at the tip of the optical fiber as shown in FIG. An etching gas or deposition source gas 5 required for the etching or thin film deposition process is transported to the tip of the optical fiber through the hollow portion 3 of the optical fiber coaxially with the propagation of the incident light 4. Here, when the substrate 6 is brought closer to the tip of the optical fiber to a distance shorter than the wavelength of the incident light 4, the evanescent light wave 8 is irradiated onto the substrate 6, and the etching gas or the deposition source gas causes a photoreaction. Causing etching or thin film deposition. When the radius of curvature of the tip of the core 1 is very small, the light irradiation area is about the size of the radius of curvature of the tip of the core 1 (the radius of curvature here is connected to the tip of the core by a smooth curve). The radius of curvature of a virtual spherical surface that covers the hollow portion 3 to be formed.)

【0012】そこで先端曲率半径を微小化し、コア1と
基板6の表面を接近させることによって、照射領域の拡
がりを入射光4の波長に比べて極めて微小化できる。光
照射領域の寸法は概ね0.1μm以下が達成できる。こ
の方法によれば、光照射領域に局所選択的にガス供給が
なされ、かつ供給されるガスの速度ベクトルはある程度
光ファイバー軸方向にそろったビーム状に近いものにな
って光ファイバーの径方向への熱運動が抑制された望ま
しいガス供給が可能である。従って、ガスの熱運動によ
るパターン加工寸法拡がりは起こりにくく、近接場効果
による局所的光照射の効果との相乗効果により微細パタ
ーンの加工が可能になる。
Therefore, the radius of curvature of the tip is made smaller and the surface of the core 1 and the surface of the substrate 6 are made closer to each other, so that the spread of the irradiation area can be made extremely smaller than the wavelength of the incident light 4. The dimensions of the light irradiation area can be at most 0.1 μm or less. According to this method, the gas is locally and selectively supplied to the light irradiation region, and the velocity vector of the supplied gas becomes somewhat close to a beam aligned in the optical fiber axial direction to a certain extent, so that the heat in the radial direction of the optical fiber is A desirable gas supply with reduced movement is possible. Therefore, the pattern processing dimension is unlikely to expand due to the thermal motion of the gas, and a fine pattern can be processed by a synergistic effect with the effect of local light irradiation by the near-field effect.

【0013】さらに、この中空光ファイバーにエッチン
グガスまたは堆積原料ガスの共鳴吸収波長より長波長の
光を共軸に伝搬させると、双極子力によりガス分子は光
強度の大きい部分、すなわち光ファイバーの中心軸付近
に引き寄せられる。このことは、原理的にロシアのレト
コフらのグループによりオプティックス・コミュニケー
ションズ誌 第98巻 77頁から79頁(Optic
s comm.vol.98,pp.77−79(19
93))において指摘され、レンらによってフィジカル
・レビュー・レターズ誌 第75巻 3253頁から3
256頁(Phys.Rev.Lett.vol.7
5,pp.3253−3256(1995))において
実証されている。この効果を利用すると中空光ファイバ
ー中にエッチングガスや堆積原料ガスを効率よく輸送す
ることができる。また、ガス分子は基板上の光照射領域
の光強度の大きい部分へと引き寄せられるので、より微
細なパターン加工が可能になる。
Further, when light having a wavelength longer than the resonance absorption wavelength of the etching gas or the deposition source gas is coaxially propagated to the hollow optical fiber, the gas molecules have a large light intensity due to the dipole force, that is, the central axis of the optical fiber. Attracted to nearby. This is, in principle, made possible by the group of Russia's Letkov and others in Optics Communications, Vol. 98, pp. 77-79 (Optic).
s comm. vol. 98 pp. 77-79 (19
93)), and by Ren et al. In Physical Review Letters, Vol. 75, pages 3253-3.
Page 256 (Phys. Rev. Lett. Vol. 7)
5, pp. 3253-3256 (1995)). By utilizing this effect, the etching gas and the deposition source gas can be efficiently transported into the hollow optical fiber. Further, the gas molecules are attracted to a portion of the light irradiation area on the substrate where the light intensity is high, so that a finer pattern can be processed.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図2は、本発明による光アシストパタ
ーン形成装置の第1の実施例を示す概略構成図である。
光ファイバー10はコア11とクラッド12の二重構造
になっており、コアの中心部は中空部13となってい
る。クラッド12の直径は50μm、コア11の直径は
10μmで、中空部13の直径は0.1μm以下であ
る。コア11は二酸化ケイ素と二酸化ゲルマニウムの混
合体、クラッド12はフッ素添加の二酸化ケイ素によっ
て作られている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 2 is a schematic structural view showing a first embodiment of an optically assisted pattern forming apparatus according to the present invention.
The optical fiber 10 has a double structure of a core 11 and a clad 12, and a central portion of the core is a hollow portion 13. The diameter of the clad 12 is 50 μm, the diameter of the core 11 is 10 μm, and the diameter of the hollow portion 13 is 0.1 μm or less. The core 11 is made of a mixture of silicon dioxide and germanium dioxide, and the cladding 12 is made of fluorine-doped silicon dioxide.

【0015】光ファイバー10の一端は、フッ化アンモ
ニウムとフッ酸の混合溶液を用いてウェットエッチング
によって加工されている。このとき、コア11とクラッ
ド12のそれぞれに含まれる二酸化ゲルマニウムの量の
差によってエッチング速度が異なり、クラッド12部分
がコア11部分よりも速やかにエッチングされるため、
コア11部分の先端が細くなった形状が得られる。混合
溶液の濃度比やエッチング時間の制御により、先端部分
の曲率半径の制御ができる。この実施例では曲率半径が
0.1μm以下となるように設定した。本実施例に用い
た光ファイバーの先端部の作製方法は、外径が均一な中
空光ファイバーの一端を選択的ウェットエッチングによ
り先鋭化するものであった。これに対し、あらかじめ溶
炎加工などにより中空光ファイバーの一端が先端部に近
づくに従ってホーン状にとがった形状に加工されたもの
を用いると、中空部も先端部にいくに従って細くなって
いくため、上記同様の選択的ウェットエッチング後の中
空部13の直径を0.01μm程度まで細くすることが
可能である。光フアイバー10はピエゾ素子15に接続
されており、ピエゾ素子15に印加する電圧の制御によ
り光ファイバー10の水平および垂直の3次元的位置が
高精度に制御できる機構になっている。光ファイバー1
0の他端には、窓23を有するチャンバー20が接続さ
れている。
One end of the optical fiber 10 is processed by wet etching using a mixed solution of ammonium fluoride and hydrofluoric acid. At this time, the etching rate varies depending on the difference in the amount of germanium dioxide contained in each of the core 11 and the clad 12, and the clad 12 is etched faster than the core 11,
A shape in which the tip of the core 11 becomes thinner is obtained. By controlling the concentration ratio of the mixed solution and the etching time, the radius of curvature at the tip can be controlled. In this embodiment, the radius of curvature is set to be 0.1 μm or less. In the method of manufacturing the tip of the optical fiber used in this example, one end of a hollow optical fiber having a uniform outer diameter was sharpened by selective wet etching. On the other hand, if the hollow optical fiber is processed in advance into a horn-shaped shape as one end of the hollow optical fiber approaches the tip by flame processing, etc., the hollow part also becomes thinner toward the tip, so the above The diameter of the hollow portion 13 after the same selective wet etching can be reduced to about 0.01 μm. The optical fiber 10 is connected to the piezo element 15, and has a mechanism capable of controlling the horizontal and vertical three-dimensional positions of the optical fiber 10 with high accuracy by controlling the voltage applied to the piezo element 15. Optical fiber 1
A chamber 20 having a window 23 is connected to the other end of the zero.

【0016】チャンバー20の外部には例えば波長40
0nmのGaN系半導体レーザからなるレーザ光源25
が配置されている。レーザ光源25はレーザ制御装置2
6に接続されており、これによりレーザ出力強度やオン
・オフなどが制御される。レーザ光源25からの光出力
はレンズ24によって集光され、窓23を通ってチャン
バー20内にある光ファイバー10の一端に導入され、
入射光14が供給される。入射光14はコア11内を全
反射しながら細く加工された光ファイバー10の先端部
へと伝搬する。光ファイバー10の先端部においてエバ
ネッセント光波18が発生する。
Outside the chamber 20, for example, a wavelength 40
Laser light source 25 made of 0 nm GaN-based semiconductor laser
Is arranged. The laser light source 25 is the laser control device 2
6 to control the laser output intensity, on / off, and the like. The light output from the laser light source 25 is collected by the lens 24, introduced through the window 23 into one end of the optical fiber 10 in the chamber 20,
Incident light 14 is supplied. The incident light 14 propagates to the tip of the optical fiber 10 which has been thinly processed while totally reflecting inside the core 11. An evanescent light wave 18 is generated at the tip of the optical fiber 10.

【0017】チャンバー20にはガス流量調節弁22を
通じてガス貯蔵ボンベ21からエッチングガスまたは堆
積原料ガスが導入され、ガスは光ファイバー10の一端
から光ファイバーの中空部を通って先端部まで輸送され
る。本実施例では、エッチングガスとしては塩素ガス、
堆積原料ガスとしてはW(CO)6 ガスを用いた。一
方、ステージ17上には加工すべき基板16が載置され
ている。ここで基板16は、シリコンやゲルマニウムな
どのIV族半導体やガリウム砒素などの化合物半導体、
二酸化シリコンやサファイアなどの誘電体、もしくはこ
れらの積層体を用いることができる。本実施例ではガリ
ウム砒素基板を用いた。
An etching gas or a deposition source gas is introduced into the chamber 20 from a gas storage cylinder 21 through a gas flow control valve 22, and the gas is transported from one end of the optical fiber 10 through the hollow portion of the optical fiber to the tip. In the present embodiment, chlorine gas,
W (CO) 6 gas was used as a deposition source gas. On the other hand, a substrate 16 to be processed is placed on the stage 17. Here, the substrate 16 is a group IV semiconductor such as silicon or germanium or a compound semiconductor such as gallium arsenide,
A dielectric such as silicon dioxide or sapphire, or a laminate thereof can be used. In this example, a gallium arsenide substrate was used.

【0018】ステージ17は機械的にその位置を3次元
的に移動させることができ、これにより基板16とコア
11の先端との位置関係を粗調する。ステージ17とピ
エゾ素子15、ガス流量調節弁22、レーザ制御装置2
6は制御装置19に電気的に接続され、それぞれは制御
装置19により有機的に制御される。予め、コア11の
先端と基板16の表面との間隔は3μmとなるようにス
テージ17を粗調し、ピエゾ素子15に電圧を印加する
ことによりコア11の先端を基板16に接近させる。エ
バネッセント光波18の強度はコア11の先端からの距
離に依存して大きく変化する。ここでは、先端部と基板
表面間を10nmの距離まで接近させる。
The stage 17 can mechanically move its position three-dimensionally, thereby coarsely adjusting the positional relationship between the substrate 16 and the tip of the core 11. Stage 17, piezo element 15, gas flow control valve 22, laser controller 2
6 are electrically connected to a control device 19, and each is organically controlled by the control device 19. The stage 17 is coarsely adjusted in advance so that the distance between the tip of the core 11 and the surface of the substrate 16 is 3 μm, and the tip of the core 11 is made to approach the substrate 16 by applying a voltage to the piezo element 15. The intensity of the evanescent light wave 18 changes greatly depending on the distance from the tip of the core 11. Here, the distance between the tip and the substrate surface is reduced to a distance of 10 nm.

【0019】制御装置19からレーザ制御装置26に指
令を与えて、レーザ光源25から光ファイバー10に入
射光14を供給し、コア11の先端にエバネッセント光
波を発生させる。次に制御装置19からガス流量調節弁
22に指令を与えてエッチングガスまたは堆積原料ガス
をチャンバー20に導入する。ガスは、光ファイバー1
0の中空部13を通してコア11の先端部へ輸送され基
板16上に放射される。そして基板上で光化学反応が生
じる。光照射領域およびガス供給領域の拡がりはコア先
端部の曲率半径程度であり、0.1μm以下である。ピ
エゾ素子15またはステージ17を制御することによっ
て基板16上をパターン状にエッチング加工または基板
16上に薄膜を形成できる。本実施例では幅約10nm
のパターンが形成できることを確認した。このように本
実施例の方法および装置を用いると、光の回折限界を超
えた微細なパターンを直接基板上に作製することが可能
になる。また、パターンの寸法はコア11の先端と基板
表面との距離を調整することにより制御可能である。
The control device 19 gives a command to the laser control device 26 to supply the incident light 14 from the laser light source 25 to the optical fiber 10 and generate an evanescent light wave at the tip of the core 11. Next, a command is given from the control device 19 to the gas flow control valve 22 to introduce the etching gas or the deposition source gas into the chamber 20. Gas is optical fiber 1
The light is conveyed to the tip of the core 11 through the hollow portion 13 and radiated onto the substrate 16. Then, a photochemical reaction occurs on the substrate. The spread of the light irradiation region and the gas supply region is about the radius of curvature of the core tip, and is 0.1 μm or less. By controlling the piezo element 15 or the stage 17, the substrate 16 can be etched in a pattern or a thin film can be formed on the substrate 16. In this embodiment, the width is about 10 nm.
It was confirmed that the pattern described above could be formed. As described above, by using the method and the apparatus of this embodiment, it is possible to directly produce a fine pattern exceeding the diffraction limit of light on a substrate. The dimension of the pattern can be controlled by adjusting the distance between the tip of the core 11 and the surface of the substrate.

【0020】以上の実施例では入射光14としてGaN
系近紫外レーザからの光を用いる例について示したが、
これに限られないことは言うまでもなく、光ファイバー
10を伝播しガスに反応を起こさせる波長の光であれば
よい。上記実施例では基板16が平坦であることを前提
として説明したが、基板16に段差が含まれる場合には
段差を検出する機構を設置することによりピエゾ素子1
5を駆動して光ファイバー10の高さを制御すればよ
い。
In the above embodiment, the incident light 14 is GaN
Example using light from a near-ultraviolet laser
Needless to say, the light is not limited to this, and any light having a wavelength that propagates through the optical fiber 10 and causes a reaction with the gas may be used. Although the above embodiment has been described on the assumption that the substrate 16 is flat, if the substrate 16 includes a step, a piezo element 1 is provided by installing a mechanism for detecting the step.
5 may be driven to control the height of the optical fiber 10.

【0021】[第2の実施例]図3は、本発明による光
アシストパターン形成装置の第2の実施例を示す概略構
成図である。本実施例は複数の光ファイバーを2次元的
に周期性を持って並べることによって加工速度を向上さ
せるものである。量子効果半導体デバイスなどの微細デ
バイスを周期性を持って規則正しく整列して作製する目
的に利用することができる。複数の光ファイバー31は
光ファイバー位置が二次元的に周期的になるように規則
正しく整列して束ねられピエゾ素子32に接続されてい
る。この実施例では約1万本の光ファイバー31が、各
々の光ファイバー31が一辺100nmの正方形の頂点
の位置に来るように並べられている。本実施例のそれ以
外の構成は図2に示した第1の実施例の場合と同様であ
り、本実施例において用いられる各光ファイバーも第1
の実施例のものと同様の形状に加工されている。
[Second Embodiment] FIG. 3 is a schematic structural view showing a second embodiment of the optically assisted pattern forming apparatus according to the present invention. In this embodiment, the processing speed is improved by arranging a plurality of optical fibers two-dimensionally with periodicity. The present invention can be used for the purpose of producing a fine device such as a quantum effect semiconductor device regularly and regularly arranged with periodicity. The plurality of optical fibers 31 are regularly aligned and bundled so that the positions of the optical fibers are two-dimensionally periodic and connected to the piezo element 32. In this embodiment, about 10,000 optical fibers 31 are arranged such that each optical fiber 31 is located at the apex of a square having a side of 100 nm. The other configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, and each optical fiber used in this embodiment is also the first embodiment.
It is machined in the same shape as that of the embodiment.

【0022】光ファイバー31の他端には、窓40を有
するチャンバー37が接続されている。チャンバー37
の外部には例えば波長400nmのGaN系半導体レー
ザからなるレーザ光源42が配置されている。レーザ光
源42はレーザ制御装置43に接続されており、これに
よりレーザ出力強度やオン・オフなどが制御される。レ
ーザ光源42からの光出力はレンズ41によって集光さ
れ、窓40を通ってチャンバー37内にある光ファイバ
ー31の束の一端に導入され、入射光33が供給され
る。入射光33は先端が細く加工された光ファイバー3
1の先端部へと伝搬し、ここでエバネッセント光波が発
生する。チャンバー37にはガス流量調節弁39を通し
てガス貯蔵ボンベ38からエッチングガスまたは堆積原
料ガスが導入され、ガスは各々の光ファイバー31の一
端から光ファイバーの中空部を通って先端部まで輸送さ
れる。ステージ35上には加工すべき基板34が載置さ
れている。ステージ35は機械的にその位置を3次元的
に移動させることができ、これにより基板34と光ファ
イバー31の先端との位置関係を粗調する。ステージ3
5とピエゾ素子32、ガス流量調節弁39、レーザ制御
装置43は制御装置36によって有機的に制御される。
あらかじめ光ファイバー31の束の先端と基板34の表
面との間隔は3μmとなるようにステージ35を粗調
し、ピエゾ素子32に電圧を印加することにより光ファ
イバー31の束の先端先端部と基板34の表面間を10
nmの距離まで接近させる。
The other end of the optical fiber 31 is connected to a chamber 37 having a window 40. Chamber 37
A laser light source 42 made of, for example, a GaN-based semiconductor laser having a wavelength of 400 nm is disposed outside the laser light source. The laser light source 42 is connected to a laser control device 43, which controls the laser output intensity and on / off. The light output from the laser light source 42 is condensed by a lens 41, introduced through a window 40 to one end of a bundle of optical fibers 31 in a chamber 37, and supplied with incident light 33. The incident light 33 is an optical fiber 3 whose tip is thinned.
1 where the evanescent light wave is generated. An etching gas or a deposition source gas is introduced into the chamber 37 from a gas storage cylinder 38 through a gas flow control valve 39, and the gas is transported from one end of each optical fiber 31 through the hollow portion of the optical fiber to the tip end. A substrate 34 to be processed is placed on the stage 35. The position of the stage 35 can be mechanically moved three-dimensionally, whereby the positional relationship between the substrate 34 and the tip of the optical fiber 31 is roughly adjusted. Stage 3
5, the piezo element 32, the gas flow control valve 39, and the laser controller 43 are organically controlled by the controller 36.
The stage 35 is roughly adjusted so that the distance between the tip of the bundle of optical fibers 31 and the surface of the substrate 34 is 3 μm in advance, and a voltage is applied to the piezo element 32 so that the tip of the tip of the bundle of optical fibers 31 and the substrate 34 10 between surfaces
approach to a distance of nm.

【0023】制御装置36からレーザ制御装置43に指
令を与えて、レーザ光源42から光ファイバー31に入
射光33を供給し、光ファイバー31の先端にエバネッ
セント光波を発生させる。次に制御装置36からガス流
量調節弁39に指令を与えてエッチングガスまたは堆積
原料ガスをチャンバー37に導入する。ガスは、各光フ
ァイバー31の中空部を通して各光ファイバー31の先
端部へ輸送され基板上に放出される。光照射領域および
ガス供給領域の拡がりはコア先端部の曲率半径程度であ
り、0.1μm以下である。本実施例において一回の加
工工程でおおよそ1μm四方の領域中に寸法約10nm
の円盤状のパターンが100nm間隔で周期的に形成で
きることを確認した。このように本実施例の方法および
装置を用いると、規則正しく配列した光の回折限界を超
えた微細なパターンを一回の加工工程で大量に直接基板
上に作製することが可能になる。このような工程は、電
子干渉デバイスなどで必要とされる規則正しく配列した
量子効果デバイスなどをスループットよく作るために有
用である。
The control device 36 gives a command to the laser control device 43 to supply the incident light 33 from the laser light source 42 to the optical fiber 31 and generate an evanescent light wave at the tip of the optical fiber 31. Next, a command is given from the control device 36 to the gas flow control valve 39 to introduce the etching gas or the deposition source gas into the chamber 37. The gas is transported to the distal end of each optical fiber 31 through the hollow portion of each optical fiber 31 and released onto the substrate. The spread of the light irradiation region and the gas supply region is about the radius of curvature of the core tip, and is 0.1 μm or less. In this embodiment, a dimension of about 10 nm is formed in a region of about 1 μm square in one processing step.
It was confirmed that the above disk-shaped pattern could be periodically formed at intervals of 100 nm. As described above, by using the method and the apparatus of this embodiment, a large number of fine patterns exceeding the diffraction limit of regularly arranged light can be directly formed on a substrate in one processing step. Such a process is useful for producing a regularly arranged quantum effect device required for an electron interference device or the like with a high throughput.

【0024】[第3、4の実施例]本発明の第3、4の
実施例においては、図2、図3におけるレーザ光源2
5、42として、エッチングガスまたは堆積原料ガスを
光化学分解しうる波長域の光源であるGaN系近紫外半
導体レーザおよびエッチングガスまたは堆積原料ガスの
共鳴吸収波長より長波長の光源であるZnSe系青色半
導体レーザの2光源を備え、両光源からの出力光をミラ
ーなどで合成し共軸で取り出すことができるように構成
した装置を用いる。これにより、先に述べたように共鳴
吸収波長より長波長の光によってもたらされる双極子力
によって、エッチングガスまたは堆積原料ガスが効率よ
く輸送され、かつガスがエバネッセント光波照射領域に
集中されてより加工精度の高いパターン加工が可能にな
る。
[Third and Fourth Embodiments] In the third and fourth embodiments of the present invention, the laser light source 2 shown in FIGS.
5, 42, a GaN-based near-ultraviolet semiconductor laser which is a light source in a wavelength range capable of photochemically decomposing the etching gas or the deposition source gas, and a ZnSe-based blue semiconductor which is a light source having a wavelength longer than the resonance absorption wavelength of the etching gas or the deposition source gas. An apparatus having two laser light sources and configured so that output light from both light sources can be combined by a mirror or the like and taken out coaxially is used. As a result, as described above, the etching gas or the deposition source gas is efficiently transported by the dipole force caused by the light having a wavelength longer than the resonance absorption wavelength, and the gas is concentrated in the evanescent light wave irradiation region to be further processed. High-precision pattern processing becomes possible.

【0025】[第5の実施例]図4は、本発明による光
アシストパターン形成装置の第5の実施例を示す要部断
面図である。上記第1ないし第4の実施例では、特に薄
膜堆積を行う場合堆積原料ガスとこれを光分解する光の
波長の関係次第では、光ファイバー中空部において化学
分解を受けたガス種の中空内壁での堆積が無視できず、
中空部内での原料ガスの円滑な輸送が妨げられることが
ありうる。本実施例はこの点に対処するものであって、
図4に示されるように、光ファイバーにはこれを加熱す
るための微細なヒーター50が備えられ、基板6が載置
されるステージとしては基板を冷却するための基板冷却
機構付ステージ51が用いられる。これにより光化学反
応を受けた堆積原料ガスの活性種の中空内壁での脱離が
促進され、中空内壁での堆積が抑制される一方、基板6
上では吸着、堆積が促進され、有効な薄膜堆積が起こ
る。
[Fifth Embodiment] FIG. 4 is a sectional view showing a main part of a fifth embodiment of the optically assisted pattern forming apparatus according to the present invention. In the first to fourth embodiments, particularly when a thin film is deposited, depending on the relationship between the deposition source gas and the wavelength of light for photodecomposing the gas, the gas species chemically decomposed in the hollow portion of the optical fiber may be formed on the hollow inner wall. Deposition cannot be ignored,
Smooth transport of the source gas in the hollow may be hindered. The present embodiment addresses this point.
As shown in FIG. 4, the optical fiber is provided with a fine heater 50 for heating the optical fiber, and a stage 51 with a substrate cooling mechanism for cooling the substrate is used as a stage on which the substrate 6 is mounted. . This promotes the desorption of the active species of the deposition source gas that has undergone the photochemical reaction on the hollow inner wall, and suppresses the deposition on the hollow inner wall.
Absorption and deposition are promoted above, and effective thin film deposition occurs.

【0026】以上、本発明の実施例として、GaN系近
紫外半導体レーザを光源として、ガリウム砒素基板を塩
素ガスを用いて光アシストエッチングする場合、および
ガリウム砒素基板上にW(CO)6 ガスを用いてタング
ステン微細構造を光アシスト薄膜堆積する場合について
説明したが、本発明の方法は以上の光源、基板、エッチ
ングガス・堆積原料ガスに限定されるものではない。
As described above, as an embodiment of the present invention, when a GaN-based near-ultraviolet semiconductor laser is used as a light source, a gallium arsenide substrate is subjected to optically assisted etching using chlorine gas, and a W (CO) 6 gas is deposited on a gallium arsenide substrate. Although the case where a tungsten microstructure is used to deposit a light-assisted thin film using the method described above, the method of the present invention is not limited to the above light source, substrate, etching gas and deposition source gas.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光アシス
トパターン形成方法および装置は、エバネッセント光波
を基板上に照射し同時にその照射位置に集束された反応
ガス流を照射するものであるので、本発明によれば、光
反応の起きる領域を極限することができ、光の回折限界
以下の微細なパターン構造を効率よく形成することがで
きる。
As described above, the method and apparatus for forming an optically assisted pattern of the present invention irradiate an evanescent light wave onto a substrate and simultaneously irradiate a focused reaction gas flow to the irradiation position. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the area | region where a photoreaction occurs can be limited and the fine pattern structure below the diffraction limit of light can be formed efficiently.

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

【図1】本発明の実施例の形態を説明するための要部断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part for describing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の光アシストパターン形成装置の第1、
3の実施例を説明するための概略構成図である。
FIG. 2 is a first view of an optically assisted pattern forming apparatus according to the present invention;
It is a schematic block diagram for demonstrating 3rd Example.

【図3】本発明の光アシストパターン形成装置の第2、
4の実施例を説明するための概略構成図である。
FIG. 3 shows a second example of the optically assisted pattern forming apparatus of the present invention.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram for explaining Example 4 of the present invention.

【図4】本発明の第5の実施例を説明するための要部断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a main part for describing a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11 コア 2、12 クラッド 3、13 中空部 4、14、33 入射光 5 エッチングガスまたは堆積原料ガス 6、16、34 基板 7 入射光の強度分布 8、18 エバネッセント光波 10、31 光ファイバ− 15、32 ピエゾ素子 16 基板 17、35 ステージ 19、36 制御装置 20、37 チャンバー 21、38 ガス貯蔵ボンベ 22、39 ガス流量調節弁 23、40 窓 24、41 レンズ 25、42 レーザ光源 26、43 レーザ制御装置 50 微細ヒーター 51 基板冷却機構付ステージ 1, 11 Core 2, 12 Clad 3, 13 Hollow 4, 14, 33 Incident light 5 Etching gas or deposition material gas 6, 16, 34 Substrate 7 Intensity distribution of incident light 8, 18 Evanescent light wave 10, 31 Optical fiber 15, 32 Piezo element 16 Substrate 17, 35 Stage 19, 36 Controller 20, 37 Chamber 21, 38 Gas storage cylinder 22, 39 Gas flow control valve 23, 40 Window 24, 41 Lens 25, 42 Laser light source 26, 43 Laser Control device 50 Micro heater 51 Stage with substrate cooling mechanism

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の所望の位置にエバネッセント光
波を照射し同時にエバネッセント光波照射位置に集束エ
ッチングガス流または集束堆積原料ガス流を照射して当
該エバネッセント光波照射位置にてエッチングまたは膜
堆積を起こらせることを特徴とする光アシストパターン
形成方法。
1. A desired position on a substrate is irradiated with an evanescent light wave, and at the same time, an evanescent light wave irradiation position is irradiated with a focused etching gas flow or a focused deposition source gas flow to cause etching or film deposition at the evanescent light wave irradiation position. A method for forming an optically assisted pattern, which comprises:
【請求項2】 基板上のエバネッセント光波照射位置を
移動させながらパターン形成を行うことを特徴とする請
求項1記載の光アシストパターン形成方法。
2. The method for forming an optically assisted pattern according to claim 1, wherein the pattern formation is performed while moving the irradiation position of the evanescent light wave on the substrate.
【請求項3】 中空の光ファイバーの終端部を基板上に
対向させ該光ファイバーの他端より光を入射伝播させ
て、該光ファイバーの終端部において発生するエバネッ
セント光波を基板上に照射し、同時に前記中空の光ファ
イバーの内部を通してエッチングガスまたは堆積原料ガ
スをエバネッセント光波の照射部に輸送することを特徴
とする請求項1記載の光アシストパターン形成方法。
3. The hollow optical fiber end portions are made to face each other on the substrate so that light is incident and propagated from the other end of the optical fiber to irradiate the substrate with an evanescent light wave generated at the end portion of the optical fiber, and at the same time, the hollow portion The method for forming an optically assisted pattern according to claim 1, wherein the etching gas or the deposition source gas is transported to the evanescent light wave irradiation section through the inside of the optical fiber.
【請求項4】 光を発生する光源手段と、光を伝搬しそ
の先端部にその伝搬光のエバネッセント光波を発生する
中空光ファイバーと、前記光源手段の発生する光を前記
中空光ファイバーに導入する手段と、前記中空光ファイ
バーの中空部にエッチングガスまたは堆積原料ガスを導
入する手段と、被加工基板を前記中空光ファイバーの先
端部近傍に位置させて保持する基板保持手段と、前記中
空光ファイバーの先端部と前記基板の相対位置を制御す
る位置制御手段と、を具備することを特徴とする光アシ
ストパターン形成装置。
4. A light source means for generating light, a hollow optical fiber for propagating the light and generating an evanescent light wave of the propagating light at its tip, and a means for introducing the light generated by the light source means into the hollow optical fiber. A means for introducing an etching gas or a deposition source gas into the hollow portion of the hollow optical fiber, a substrate holding means for holding and holding a substrate to be processed in the vicinity of the tip portion of the hollow optical fiber, a tip portion of the hollow optical fiber and the An optical assist pattern forming apparatus comprising: a position control unit that controls a relative position of a substrate.
【請求項5】 前記光源手段が発生する光の強度を制御
する光源制御手段および/または前記中空光ファイバー
に導入されるガスのオン/オフを制御するガス制御手段
を更に具備することを特徴とする請求項4記載の光アシ
ストパターン形成装置。
5. A light source control means for controlling the intensity of light generated by the light source means and / or a gas control means for controlling on / off of gas introduced into the hollow optical fiber. The optically assisted pattern forming device according to claim 4.
【請求項6】 前記中空光ファイバーの中空部が、先端
部に向かって徐々に狭められていることを特徴とする請
求項4記載の光アシストパターン形成装置。
6. The light-assisted pattern forming apparatus according to claim 4, wherein the hollow portion of the hollow optical fiber is gradually narrowed toward the tip.
【請求項7】 前記中空光ファイバーが、複数個2次元
的に周期性をもって配置されていることを特徴とする請
求項4記載の光アシストパターン形成装置。
7. The light-assisted pattern forming apparatus according to claim 4, wherein a plurality of the hollow optical fibers are arranged two-dimensionally with periodicity.
【請求項8】 前記光源手段が、エッチングガスまたは
堆積原料ガスを光化学分解しうる波長域の光源、およ
び、エッチングガスまたは堆積原料ガスの共鳴吸収波長
より長波長の光源を有し、両光源からの光が同時に前記
中空光ファイバーのコアに入射されるように構成されて
いることを特徴とする請求項4記載の光アシストパター
ン形成装置。
8. The light source means includes a light source in a wavelength range capable of photochemically decomposing the etching gas or the deposition source gas, and a light source having a wavelength longer than the resonance absorption wavelength of the etching gas or the deposition source gas. 5. The light-assisted pattern forming device according to claim 4, wherein the light is simultaneously incident on the core of the hollow optical fiber.
【請求項9】 前記中空光ファイバーが前記基板よりも
高温となるように前記中空光ファイバーおよび前記基板
の温度を制御する温度制御手段が設けられていることを
特徴とする請求項4記載の光アシストパターン形成装
置。
9. The light assist pattern according to claim 4, further comprising temperature control means for controlling the temperatures of the hollow optical fiber and the substrate so that the temperature of the hollow optical fiber is higher than that of the substrate. Forming equipment.
JP12130096A 1996-05-16 1996-05-16 Optical assist pattern forming method and apparatus Expired - Fee Related JP2828030B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007510810A (en) * 2003-11-12 2007-04-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Apparatus and method for patterning a structure on a substrate

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