WO2005078738A1 - 軟ｘ線加工装置及び軟ｘ線加工方法 - Google Patents

軟ｘ線加工装置及び軟ｘ線加工方法 Download PDF

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Tetsuya Makimura
Kouichi Murakami
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Definitions

  • the present invention relates to a highly versatile optical processing apparatus and optical processing method for processing a workpiece minutely (with an accuracy of up to several nm) in one step without going through a multi-step process.
  • the workpieces to be processed of the present invention include inorganic materials, organic materials, transparent materials, opaque materials, or Si-based materials such as Si, SiO, and silicone.
  • Inorganic materials for example, optical elements such as photonic crystals and optical waveguides, and are excellent in the accuracy of inorganic materials that have high utility value in fields such as ultra-trace chemical analysis and chemical reactions in medicine and biotechnology. There is a need for low-cost processing techniques.
  • an insulating film such as a polyimide film having a thickness of 5 to 200 ⁇ m is adhered in or around the bump hole generated by drilling a bump hole of about 25 ⁇ with a laser. It is known that carbon such as “soot” and “gas” is removed by plasma treatment and soot or X-ray (soft X-ray) irradiation (see Patent Document 1).
  • Soft X-ray 2 radiated from source 1 is focused on and irradiated on inorganic transparent material 4 in a predetermined pattern by optical system 3 consisting of the combined force of a convex mirror and a concave mirror.
  • Patent Document 1 JP 2002-252258 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-167354
  • Patent Document 3 U.S. Patent No. 6,818,908
  • Patent Document 1 is a technique for performing laser processing of perforations of about 25 ⁇ on an insulating film such as a polyimide film having a thickness of 5 to 200 ⁇ m, and removing such residues. It uses laser processing and Z or X-ray (soft X-ray) irradiation and does not care about the work piece with nano precision! /.
  • Patent Documents 2 and 3 realize a versatile processing technique capable of processing an inorganic transparent material such as quartz with nano-scale precision. Because it uses ultraviolet absorption by the absorber generated by the line, it is necessary to irradiate both patterned soft X-rays (patterning light) and processing laser light. Since the operation is complicated, and only the material from which the absorber is generated can be processed, there is a problem that there is room for further improvement.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and enables nano-order processing of objects to be processed with only ultraviolet light and Z or soft X-rays without irradiating laser light for processing. Therefore, a light source for generating ultraviolet light and Z or soft X-rays that is optimal for processing is selected, and the wavelength of ultraviolet light and Z or soft X-rays is matched.
  • the objective is to realize a configuration of ultraviolet light and Z or soft X-rays and an elliptical mirror with the optimum conditions for improving the light collection efficiency and increasing the energy density of ultraviolet light and Z or soft X-rays. .
  • the present invention provides an optical processing device including a light source unit and a condensing irradiation unit, and the light source unit condenses and irradiates a target with laser light using a condensing optical system.
  • a light source unit that generates ultraviolet light and Z or soft X-rays for the workpiece to effectively absorb light
  • the focused irradiation means has a wavelength of the ultraviolet light and Z or soft X-rays. Accordingly, an optical system for condensing ultraviolet light and Z or soft X-rays to a high energy density is provided, and the ultraviolet light and Z or soft X-rays condensed to the high energy density are applied to a workpiece with a predetermined pattern.
  • the optical processing apparatus is characterized in that the workpiece is processed, Z-modified, or modified.
  • the present invention provides an optical Caloe device including a light source unit and a patterned irradiation unit, and the light source unit condenses and irradiates a laser beam onto a target with a condensing optical system.
  • An optical processing apparatus is provided that irradiates a workpiece as predetermined patterning light and processes the workpiece.
  • the optical system for condensing the ultraviolet light and z or soft X-rays at a high energy density according to the wavelength of the ultraviolet light and Z or soft X-rays is an elliptical mirror, and the light
  • the source of ultraviolet light and z or soft X-rays in the source part is placed at one of the two focal points of the elliptical mirror, reflected by the elliptical mirror and collected at the other focal point. It is preferable to increase the product of the reflectance of the elliptical mirror surface with respect to the wavelength of z or soft X-rays and the solid angle at which the elliptical mirror is viewed from the light source unit.
  • the optical system for condensing the ultraviolet light and Z or soft X-rays at a high energy density according to the wavelength of the ultraviolet light and Z or soft X-rays is an elliptical mirror.
  • Az or soft x-ray source is placed at one of the two focal points of the elliptical mirror, reflected by the elliptical mirror and collected at the other focal point and z or soft x-ray wavelength
  • Equation 1 Equation 1
  • ⁇ Angle formed by the “rotation axis of the elliptical mirror” and “the straight line passing through one end point in the rotational direction of one elliptical mirror far from the focal point and the one focal point of the elliptical mirror”
  • the optical system for condensing ultraviolet light and Z or soft X-rays at a high energy density according to the wavelength of the ultraviolet light and Z or soft X-rays includes a rotating parabolic mirror, a toroidal mirror, and a rotating elliptic mirror. Single and rotating hyperbolic mirror forces Any combination of one or more mirrors in the group consisting of two or more mirrors.
  • the optical system for condensing ultraviolet light and Z or soft X-rays at a high energy density according to the wavelength of the ultraviolet light and Z or soft X-rays is composed of a rotating hyperboloid mirror and a rotating ellipsoidal mirror. It is possible to have a structure that is a combination of mirrors!
  • the present invention condenses and irradiates a target with a condensing optical system in the light source unit so that the workpiece effectively absorbs ultraviolet light and Z
  • soft X-rays are generated, and the ultraviolet light and Z or soft X-rays are condensed to a high energy density by an elliptical mirror according to the wavelength of the ultraviolet light and Z or soft X-rays.
  • an optical processing method characterized by irradiating a work piece with focused ultraviolet light and Z or soft X-rays in a predetermined pattern to process and z or modify the work piece.
  • an elliptical mirror that selects a light source for generating soft X-rays that is optimal for processing and matches the wavelength of soft X-rays to improve light collection efficiency is provided.
  • the energy density of soft X-rays is increased, and only patterned soft X-rays that are irradiated without both soft X-rays (patterning light) and laser light for processing are used. Capable of covering power with nano-scale accuracy.
  • inorganic materials such as Si, SiO, and silicone
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining Example 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining Example 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a reference material necessary to explain Example 1 and Example 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the prior art of the present invention.
  • the present invention provides a processing apparatus and a processing method capable of processing a workpiece such as an inorganic material with an accuracy of several nm.
  • a workpiece such as an inorganic material with an accuracy of several nm.
  • the basic principle of the present invention will be described. Even if the workpiece is processed with a laser as in the past, the processing accuracy is up to the wavelength.
  • the object to be burned is an inorganic transparent material, since it is colorless, it is difficult to absorb light, so it cannot be processed even by direct laser irradiation.
  • the prior invention by the inventor is a portion irradiated with patterning light.
  • new light absorption occurs alone, it is advantageous in terms of cost, stability and so on.
  • Visibility with longer wavelength is further irradiated and absorbed by processing laser light in the ultraviolet wavelength region, and easily softened. It enables machining (machining such as cutting and cutting) and modification that can ensure machining accuracy up to the X-ray wavelength.
  • the present invention condenses and irradiates a workpiece with soft X-rays used as patterning light at high energy density, thereby further absorbing another processing laser beam. It is possible to perform processing (cutting ij, processing such as cutting) and modification that can ensure processing accuracy up to the soft X-ray wavelength.
  • a soft X-ray is patterned and irradiated so as to have a predetermined shape to be processed into a workpiece such as an inorganic material. It is also possible to apply surface modification (cutting IJ, processing such as cutting) and modification.
  • soft X-rays are condensed so as to obtain a high energy density by using an optical system configured to match the wavelength, and this is performed on a movable scanning stay.
  • the object to be covered is irradiated with patterning light irradiation means such as a master pattern or a master pattern, and the mask (processing such as cutting and cutting) is modified with a predetermined pattern.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a first embodiment of an optical processing apparatus and an optical processing method according to the present invention.
  • the apparatus of Example 1 includes a light source unit 7, an optical system 15 that is a condensing irradiation means, and a sample unit 9.
  • the light source unit 7 that generates soft X-rays is configured to generate a soft X-ray 14 by condensing and irradiating laser light onto a target 13 with a condensing optical system 12.
  • an excimer laser, an Nd: YAG laser, a femtosecond laser typified by a titanium sapphire laser, or the like is used, and as a target, a target such as tin, tantalum, hafnium, or xenon is used.
  • a soft X-ray 14 is generated by focusing a pulse laser beam of 720 mjZpulse, 532 nm from a Nd: YAG laser on an Ta (tantalum) target.
  • Soft X-rays 14 are generated from the light source unit 7, collected by the elliptical mirror 15, and irradiated onto the workpiece 19 (such as an inorganic material). As a result, the workpiece 19 is irradiated with soft X-rays in a predetermined pattern. In addition, the processing of the workpiece 19 (cutting ij, cutting, etc.) can be modified.
  • the pattern irradiating means for irradiating the work piece with a soft X-ray in a pattern that matches the predetermined shape to be machined is movable in the first embodiment with the work piece 19 installed. This can be realized by adopting a configuration that scans relative stage 20 with respect to soft X-rays.
  • the other pattern irradiation means has the following configuration.
  • Patterning is performed by condensing and scanning soft X-rays onto a workpiece with a scanning mirror.
  • a contact mask is placed on the surface of the object to be coated, and soft X-rays are irradiated with a pattern through the slit of the contact mask.
  • a predetermined pattern is transferred by soft X-rays using a master pattern and an imaging optical system.
  • the feature of the present invention is that the soft X-ray 14 from the light source unit 7 uses a laser plasma soft X-ray having a high energy density and a large number of photons per unit time and unit volume. This is focused by a wide and solid angle using an elliptical mirror 15 to increase the energy density of soft X-rays and irradiate the workpiece 19 with the same as in conventional turning. This is a configuration that enables processing as much as necessary by further irradiating a laser beam for processing the portion irradiated with light (soft X-rays).
  • Mira 1 is the design of 15 shapes. Next, the configuration (design) of such an elliptical mirror 15 will be described.
  • FIG. 2 is a view for explaining an elliptical mirror 15 according to the present invention.
  • the elliptical mirror 15 is a mirror formed by turning an ellipse or a part thereof around a rotation axis X—X ′ passing through two focal points.
  • the inner surface of the spheroid is the reflecting surface.
  • FIG. 2 (b) is a cross-sectional view of the elliptical mirror 15 cut along a plane including the ellipsoidal rotation axis X—X ′.
  • a and B are the focal points of the elliptical mirror 15, the generation source (target 13) of the soft X-ray 14 is disposed at the position of the focal point A, and the light is condensed on the workpiece 19 disposed at the focal point B.
  • the midpoint of the two focal points A and B is the origin, the x axis is in the same direction as the rotation axis X—X ', and perpendicular to it Take the y-axis in the direction.
  • the ellipse forming the cross section is x 2 / a 2 + y 2
  • 2 w is the length of the elliptical mirror 15 in the rotation axis direction.
  • the coordinates of the focal points A and B are (one f, 0) and (f, 0), respectively.
  • the distance between the focal points A and B of the ellipse is 2f.
  • the point closer to the focal point A is point P and the far end is point Q.
  • ⁇ be the prospective angle formed by “straight line AP passing through focal point A and end point P” and “straight line AQ passing through focal point A and end point Q”.
  • FIG. 2 (c) is a cross-sectional view of the elliptic mirror 15 cut along a plane that passes through the origin O and is perpendicular to the rotation axis.
  • ⁇ is the angle at which the elliptical mirror 15 is viewed. If the points M and N are the end points of the elliptical mirror, ⁇ is the angle between the straight line OM and the straight line ON.
  • the light collection efficiency is determined by the product R ⁇ of the reflectance R and the expected angle. Hereinafter, this is referred to as “light collection efficiency”.
  • the design guideline for the elliptical mirror 15 is to increase X ⁇ .
  • tan a is expressed by the following equation 4 when the angle between the “straight line AP passing through the focal point A and the end point P” and the rotation axis X—X ′ shown in FIG.
  • Equation 6 The prospective angle ⁇ is expressed by the following Equation 6.
  • Equation 6 tan- 1 is an inverse function of tan.
  • the elevation angle ⁇ may be determined as follows.
  • the reflectivity R of the reflection surface of the elliptical mirror 15 of the soft X-ray 14 depends on the material of the reflection surface, the wavelength of the soft X-ray 14 and the elevation angle ⁇ . For this dependency, the existing value is used.
  • ⁇ depends on the elevation angle ⁇ , and ⁇ can be calculated from Equation 6.
  • the elevation angle 0 is determined so that RX ⁇ is maximized with respect to the wavelength of the soft X-ray 14 used in this way.
  • the body of the elliptical mirror 15 is made of quartz, the surface of the quartz is chrome coated, and further gold coated.
  • Line is the emission line of each substance in the X-ray region.
  • E (eV) is the X-ray photon energy (energy of one photon) that also generated the various X-ray light source material forces.
  • 0 is the incident angle at which X-rays are incident on the gold surface (the angle between the gold surface and the incident X-rays), and its unit is milliradians (mr).
  • Fig. 4 (b) shows the condensing efficiency RX ⁇ 4 ⁇ with respect to photon energy (energy of one photon of incident light) by changing the incident angle ⁇ to 50 and 400 mr. It is a graph.
  • Soft X-rays 14 are focused on the sample portion 9 with high energy density by the elliptical mirror 15.
  • the soft X-rays 14 are irradiated to a force object 19 placed on a movable stage 20 (mounting table).
  • a movable stage 20 mounting table.
  • a contact mask may be used instead of using the movable stage 20 as a patterning.
  • soft X-rays 14 are made to have a high energy density using a condensing optical system, and further, patterned into a predetermined pattern using a contact mask and irradiated to the work piece 19, thereby squeezing ij.
  • Such processing can be modified.
  • a contact mask patterning is performed on the work surface to be irradiated with the soft X-ray of the work piece 19
  • a film obtained by directly forming a mask material may be used.
  • a means for forming a contact mask for example, vapor deposition or sputtering is used.
  • Materials such as WS (tungsten silicide), Au, and Cr are used as contact mask materials.
  • an optical lithography method, an electron beam lithography method, or a laser processing method is used.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment 2 of the optical processing apparatus and the optical processing method according to the present invention.
  • the laser plasma soft X-ray 14 is condensed by the elliptical mirror 15 to increase the energy density, and the surface of the object 19 on the stage 20 is irradiated and processed.
  • the patterning is an example in which the master pattern 16 is transferred by the imaging optical system 17. That is, a configuration is adopted in which soft X-rays 14 collected by the elliptical mirror 15 are transmitted through the master pattern 16 and irradiated to the workpiece 19 as pattern light 18 by the imaging optical system 17.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment 3 of the optical processing apparatus and the optical processing method according to the present invention.
  • the third embodiment has a configuration in which a Walter mirror 21 is used instead of the optical system 17 in the second embodiment, and other configurations are the same as those in the second embodiment.
  • the soft X-ray 14 collected by the elliptical mirror 15 is transmitted through the master pattern 16 and is irradiated to the workpiece 19 as the pattern light 18 by the water mirror 21.
  • Example 3 the soft X-rays 14 that have passed through the master pattern 16 are imaged with high energy density in accordance with the wavelength of ultraviolet light and / or soft X-rays. Uses the Walter Mirror 21 as an optical system.
  • the Walter mirror 21 is a mirror formed by combining a rotating hyperboloid mirror and a rotating ellipsoidal mirror.
  • the soft X-ray 14 is reflected twice by the reflecting surface of the Walter mirror 21, and the workpiece 19 is irradiated with patterning.
  • soft X-rays are irradiated on the workpiece 19 in a predetermined pattern, and the machining of the workpiece 19 (cutting ij, cutting, etc.) can be improved.
  • an elliptical mirror is used as an optical system for focusing soft X-rays at a high energy density according to the wavelength of the soft X-ray
  • Example 3 an elliptical mirror and a water mirror are used.
  • the present invention has the above-described configuration, it can be applied to, for example, optical functional parts such as photonic crystals and optical waveguides, and microchip chemistry fields such as DNA analysis and blood tests.

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Abstract

　軟Ｘ線の波長と合わせて集光効率を向上させる楕円ミラーを利用することで、軟Ｘ線のエネルギー密度を高くし、パターニングした軟Ｘ線（パターニング光）と加工用のレーザー光の両方を照射することなく、軟Ｘ線のみで、無機材料等の被加工物を数ｎｍの精度で加工及び／又は改質する。 　光源部７から放射される軟Ｘ線１４を、楕円ミラー１５で高エネルギー密度に集光して所定のパターンで被加工物１９に照射し、被加工物１９を所定のパターンで軟Ｘ線１４を照射した部分のみを加工する。

Description

明 細 書
軟 X線加工装置及び軟 X線加工方法
技術分野
[0001] 本発明は、被加工物を多段階の工程を経ることなく 1工程で、微細に (数 nmまでの 精度で)加工する汎用性の高い光加工装置及び光加工法に関するものである。本発 明の加工対象である被加工物には、無機材料、有機材料、透明材料、不透明材料、 或いは Si、 SiO、シリコーン等の Si系材料等が含まれる。
2
背景技術
[0002] 無機材料は、例えばフォトニッククリスタルや光導波路等の光素子、医療及びバイ ォテクノロジーにおける超微量な化学分析及びィ匕学反応等の分野で利用価値が高 ぐ無機材料の精度に優れ、低コストの加工ゃ改質の技術が要請されている。
[0003] 従来、レーザー光を物質に強照射し、照射面を剥ぎ取ることで加工するレーザーァ ブレーシヨンと 、う技術は、炭酸ガスレーザーを用いた金属加工にお 、て既に実用 化されて!/、る。最も微細化が進んで ヽる光リソグラフィーに代表される光を用いたカロ ェでは、加工精度は加工に用いるレーザー光の波長で制限され、よくて lOOnmの程 度である。
[0004] 又、従来の光加工技術で、特に無機透明材料を加工しょうとしても、無機透明材料 は無色である力もレーザー光を吸収しないため加工は困難である。
[0005] さらに、無機材料等の被加工物の光加工技術として既に知られている従来技術に つ！、ては次のとおりである。
(1)被加工物を光を吸収する溶液に浸してレーザー加工を行なう技術が報告されて
V、るが、加工精度は波長の程度まで到達して 、な!/、。
[0006] (2)被力卩ェ物表面にレーザーアブレーシヨンにより生成したレーザープラズマを接触 させて、この部分に力卩ェ用レーザー光を照射すると、そのエネルギーを吸収したブラ ズマで被カ卩ェ物が肖 IJり取られることが報告されている。しかしこの技術においても、加 ェ精度は波長の程度まで到達して 、な 、。
[0007] (3)二酸ィ匕珪素に Fレーザーを照射すると非晶質性に起因する状態に吸収され、そ の状態で同時に KrF (クリプトンフロライド)レーザー光を強照射することにより、加工 を行なえることが報告されている。この技術では、第一のレーザー光を吸収する状態 が予め存在することが前提となり、汎用性が低い。
[0008] (4)被加工物にフェムト秒レーザー光を照射し、同時に複数の光子を吸収させる多 光子吸収により透明なカ卩ェ物でも吸収が起こり、切削ゃ改質の加工が可能となる力 加工精度は波長程度までである。
[0009] (5)被加工物の表面でフェムト秒レーザー光の 2つのビームを干渉させ、数 nmの干 渉パターンでカ卩ェできることが報告されている。し力しながらカ卩ェできるパターンは限 られている。
[0010] さらに、 5— 200 μ mの厚さのポリイミドフィルムなどの絶縁性フィルムの表面をレー ザによって 25 μ ΐη φ程度のバンプホールの穿孔することで生じたバンプホール内や その周辺に付着した「すす」や「かす」などのカーボン等をプラズマ処理及び Ζ又は X 線 (軟 X線)照射で処理し、除去することは知られて 、る (特許文献 1参照)。
[0011] そして、本発明者は、石英等の無機透明材料をナノスケール（lOnmまで)の精度 で加工できる汎用性の高い加工技術を実現するために、図 7に示すように、軟 X線源 1から放射される軟 X線 2を、凸面鏡と凹面鏡の組み合わせ力 成る光学系 3により所 定のパターンで無機透明材料 4に集光して照射し、無機透明材料 4の照射部分のみ に新たな吸収を生じさせ、これにカ卩ェ用のレーザー光 5を照射することにより、パター ユングした無機透明材料 4の部分のみに高エネルギー密度の可視又は紫外の加工 用のレーザー光 5 (Nd : YAGレーザー光（266nm) )を吸収させて無機透明材料 4を 加工する加工装置及び加工方法をすでに提案している（特許文献 2、 3参照)。 特許文献 1：特開 2002-252258号公報
特許文献 2：特開 2003— 167354号公報
特許文献 3 :米国特許第 6, 818, 908号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 特許文献 1記載の技術は、 5— 200 μ mの厚さのポリイミドフィルムなどの絶縁性フ イルムに 25 πι φ程度の穿孔をレーザ加工を行い、その残渣等の除去においてプ ラズマ処理及び Z又は X線 (軟 X線)照射を利用するものであり、被加工物をナノ精 度でカ卩ェするものではな!/、。
[0013] そして、上記特許文献 2、 3に記載の技術は、ナノスケールの精度で石英等の無機 透明材料を加工できる汎用性の高い加工技術を実現するものであるが、パターニン グした軟 X線により生成された吸収体による紫外線吸収を利用しているために、パタ 一ユングした軟 X線 (パターユング光）と加工用のレーザー光の両方を照射しなくては ならないので、装置や加工操作が複雑になり、さらには、吸収体が生成される材料の みが加工可能であることから、さらに改良の余地があるという問題があった。
[0014] 本発明は、上記従来の問題点を解決し、加工用のレーザー光を照射することなく紫 外光及び Z又は軟 X線のみで、被カ卩ェ物のナノオーダーの加工を可能とすることを 目的とするものであり、そのために加工に最適な紫外光及び Z又は軟 X線を発生す るための光源を選択するとともに、紫外光及び Z又は軟 X線の波長とマッチして集光 効率を向上させ紫外光及び Z又は軟 X線のエネルギー密度を高くする最適条件を 備えた紫外光及び Z又は軟 X線と楕円ミラーの構成を実現することを課題とするもの である。
課題を解決するための手段
[0015] 本発明は上記課題を解決するために、光源部と、集光照射手段とから成る光加工 装置であって、上記光源部は、レーザー光を集光光学系でターゲットに集光照射し、 被加工物が実効的に光吸収を生じるための紫外光及び Z又は軟 X線を発生させる 光源部であり、上記集光照射手段は、上記紫外光及び Z又は軟 X線の波長に応じ て紫外光及び Z又は軟 X線を高エネルギー密度に集光する光学系を備え、該高工 ネルギー密度に集光された紫外光及び Z又は軟 X線を、被加工物に所定のパター ンで照射し、上記被加工物を加工及び Z又は改質することを特徴とする光加工装置 を提供する。
[0016] 本発明は上記課題を解決するために、光源部とパターン化照射手段とから成る光 カロェ装置であって、上記光源部は、レーザー光を集光光学系でターゲットに集光照 射し、被加工物が実効的に光吸収を生じるための紫外光及び Z又は軟 X線を発生さ せる光源部であり、上記パターンィ匕照射手段は、上記紫外光及び z又は軟 X線の波 長に応じて紫外光及び z又は軟 x線を高エネルギー密度に集光する光学系を備え 、該高エネルギー密度に集光された紫外光及び z又は軟 X線を、加工すべき形状に 合わせた所定のパターユング光として被カ卩ェ物に照射し、上記被加工物を加工する ことを特徴とする光加工装置を提供する。
[0017] 上記光加工装置では、上記紫外光及び Z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び z又は軟 X線を高エネルギー密度に集光する光学系は、楕円ミラーであり、上記光 源部のうち紫外光及び z又は軟 X線の発生源が楕円ミラーの二つの焦点のうちの一 方の焦点に配置され、該楕円ミラーで反射され他方の焦点に集光される紫外光及び z又は軟 X線の波長に対する楕円ミラー表面の反射率と上記光源部から楕円ミラー を見込む立体角との積を大きくする構成とすることが好まし 、。
[0018] 上記紫外光及び Z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び Z又は軟 X線を高エネ ルギー密度に集光する光学系は、楕円ミラーであり、上記光源部のうち紫外光及び z又は軟 X線の発生源が楕円ミラーの二つの焦点のうちの一方の焦点に配置され、 該楕円ミラーで反射され他方の焦点に集光される紫外光及び z又は軟 X線の波長 に対する楕円ミラー表面の反射率 Rと上記光源部から楕円ミラーの長軸方向の両端 を見込む角であり下記の数式 1で規定される φとの積を大きくする構成としてもよい。 但し、下記数式 1中の符号は次のとおりである。
Θ：上記一方の焦点力 出た光が楕円ミラーに入射するときの仰角
wZf:焦点間距離 2fに対する楕円ミラーの回転軸方向の長さ 2wの比
a ：「楕円ミラーの回転軸」と「楕円ミラーの上記一方の焦点と該焦点に近い楕円ミラ 一の回転軸方向の端点を通る直線」のなす角度
β：「楕円ミラーの回転軸」と「楕円ミラーの上記一方の焦点と該焦点に遠い楕円ミラ 一の回転方向の端点を通る直線」のなす角度
[0019] [数 1] φ ― 一 β
Figure imgf000006_0001
[0020] 上記紫外光及び Z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び Z又は軟 X線を高エネ ルギー密度に集光する光学系は、回転放物面ミラー、トロイダルミラー、回転楕円ミラ 一及び回転双曲線ミラー力 成る群のうちのいずれか 1種のミラー又は 2種以上のミ ラーの組み合わせ力 成る構成としてもょ 、。
[0021] 上記紫外光及び Z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び Z又は軟 X線を高エネ ルギー密度に集光する光学系は、回転双曲面ミラーと回転楕円面ミラーとを組み合 わせて成るゥオルターミラーである構成としてもよ!/、。
[0022] 本発明は上記課題を解決するために、光源部において、レーザー光を集光光学系 でターゲットに集光照射し、被加工物が実効的に光吸収を生じるための紫外光及び Z又は軟 X線を発生させ、上記紫外光及び Z又は軟 X線を、該紫外光及び Z又は 軟 X線の波長に応じて楕円ミラーにて高エネルギー密度に集光し、該高エネルギー 密度に集光した紫外光及び Z又は軟 X線を、所定のパターンで被加工物に照射し、 上記被加工物を加工及び z又は改質することを特徴とする光加工方法を提供する。 発明の効果
[0023] 以上の構成力 なる本発明によれば、加工に最適な軟 X線を発生するための光源 を選択するとともに、軟 X線の波長とマッチして集光効率を向上させる楕円ミラーを利 用することで、軟 X線のエネルギー密度を高くし、ノターユングした軟 X線 (パター- ング光）と加工用のレーザー光の両方を照射することなぐパターニングした軟 X線の みで、被力卩ェ物をナノスケールの精度でカ卩ェできる。
[0024] 本発明によれば、無機材料、有機材料、或いは Si、 SiO、シリコーン等の Si系材料
2
等の被加工物が加工でき、しカゝも、透明材料も不透明材料も加工が可能である。 図面の簡単な説明
[0025] [図 1]図 1は本発明の実施例 1の構成を説明する図である。
[図 2]図 2は本発明の実施例 1を説明する図である。
[図 3]図 3は本発明の実施例 2の構成を説明する図である。
[図 4]図 4は本発明の実施例 1を説明する図である。
[図 5]図 5は本発明の実施例 1と実施例 2を説明するために必要な引用資料である。
[図 6]図 6は本発明の実施例 3の構成を説明する図である。 [図 7]図 7は本発明の従来技術を説明する図である。
符号の説明
[0026] 1 光源
2、 18 パターユング光
3、 17 光学系
4、 19 被加工物
5 加工用レーザー光
6 加工用レーザー
7 光源部
8 パターン化照射手段部
9 試料部
11 紫外光及び Z又は軟 X線発生レーザー
12 集光光学系
13 Taターゲット
14 軟 X線
15 楕円ミラー
16 マスターノ ターン
20 ステージ
21 ゥオルターミラー
発明を実施するための最良の形態
[0027] 本発明に係る無機材料等の被加工物を加工する光加工装置及び光加工方法の実 施の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。
[0028] 本発明は、無機材料等の被加工物に数 nmの精度で加工を可能とする加工装置及 び加工方法である力 まず、本発明の基本原理について説明する。従来のようにレ 一ザで被加工物の加工を行おうとしても加工精度は波長程度までである。又、被カロ ェ物が無機透明材料の場合は無色であるから光を吸収しにくいために、直接レーザ 一光を照射しても加工はできな 、。
[0029] 本発明者による先行発明（特許文献 2、 3参照）は、パターユング光を照射した部分 のみで新たな光吸収が生じることを利用し、コストや安定性等の面で有利なより波長 の長い可視力 紫外の波長領域の加工用レーザー光をさらに照射し吸収させて、容 易に軟 X線の波長程度までの加工精度が確保できる加工 (切削、切断等の加工)や 改質が可能とするものである。
[0030] これに対して、本発明は、パターユング光として使用する軟 X線を高エネルギー密 度に被加工物に集光照射することで、別の加工用レーザー光をさらに吸収させること なぐ軟 X線の波長程度までの加工精度が確保できる加工 (切肖 ij、切断等の加工)や 改質を可能とするものである。
[0031] このような原理である本発明では、軟 X線を無機材料等の被カ卩ェ物に加工すべき 所定の形状になるようにパターンィ匕して照射することで、同時に被加工物の表面の加 ェ (切肖 IJ、切断等の加工)や改質も可能とするものである。
[0032] この原理を実現するために、本発明では、軟 X線を、その波長にマッチした構成の 光学系を用いて高エネルギー密度となるように集光を行い、これを、可動走査ステー ジ或いはマスタパターン等のパターユング光照射化手段を用いて被カ卩ェ物に照射し 、所定のパターンでカ卩ェ (切肖 切断等の加工)ゃ改質するものである。
実施例 1
[0033] 図 1は、本発明に係る光加工装置及び光加工方法の実施例 1の構成を説明する図 である。この実施例 1の装置は、光源部 7、集光照射手段である光学系 15及び試料 部 9から構成される。
[0034] 軟 X線を発生する光源部 7は、レーザー光を集光光学系 12でターゲット 13に集光 照射し、軟 X線 14を発生させる構成としている。
[0035] レーザーとしては、エキシマレーザー、 Nd:YAGレーザー、チタンサファイアレーザ 一に代表されるフェムト秒レーザー等が用いられ、ターゲットとしては、スズ、タンタル 、ハフニウム、キセノン等のターゲットが用いられる。本実施例では、 Nd:YAGレーザ 一 11力ら 720mjZpulse、 532nmのパルスレーザー光を Ta (タンタル）ターゲットに 集光することにより軟 X線 14を発生する。
[0036] 光源部 7から軟 X線 14を発生させて楕円ミラー 15で集光させて、被加工物 19 (無 機材料等）に照射する。これにより、被加工物 19に所定のパターンで軟 X線を照射し 、被力卩ェ物 19の加工 (切肖 ij、切断等の加工)ゃ改質が可能となる。
[0037] 被加工物に、軟 X線を、加工すべき所定の形状に合わせたパターンになるように照 射するパターンィ匕照射手段は、本実施例 1では、被加工物 19を設置した可動なステ ージ 20を軟 X線に対して相対的に走査する構成とすることにより実現できる。これ以 外のパターンィ匕照射手段としては次のような構成がある。
[0038] (1)走査鏡により、軟 X線を被加工物に集光照射し、走査することでパターユングす る。
(2)被カ卩ェ物の表面にコンタクトマスクを配置して、このコンタクトマスクのスリットを通 して軟 X線をパターン照射する。
(3)軟 X線をマスタパターンと結像光学系により所定のパターンを転写する。
[0039] ここで本発明の特徴とする構成は、光源部 7からの軟 X線 14は、単位時間、単位体 積当たりの光子数の多 、高エネルギー密度のレーザープラズマ軟 X線を使用し、こ れを、楕円ミラー 15を使用して広 、立体角で集光して軟 X線のエネルギー密度を高 め、これを被加工物 19に照射することで、従来のように、ノターニング光 (軟 X線)を 照射した部分に、さらに加工用レーザを照射する必要なぐ加工可能とする構成であ る。
[0040] 特に重要な点は、本発明者等は、使用する軟 X線 14の波長域における楕円ミラー 表面での入射角及び反射率を考慮し、楕円ミラーの集光効率が高くなるよう楕円ミラ 一 15の形状を設計した点である。このような楕円ミラー 15の構成 (設計）について次 に説明する。
[0041] 図 2は、本発明に係る楕円ミラー 15を説明するための図である。楕円ミラー 15は、 図 2 (a)に示すように、 2つの焦点を通る回転軸 X— X'の周りに楕円又はその一部を 回転させること〖こより形成されるミラーである。その回転楕円体の内面が反射面となる ものである。
[0042] 図 2 (b)は楕円ミラー 15を、楕円体の回転軸 X— X'を含む平面で切断した断面図で ある。ここで、 A、 Bは楕円ミラー 15の焦点であり、焦点 Aの位置に軟 X線 14の発生源 (ターゲット 13)を配置し、焦点 Bに配置した被加工物 19に集光する。
[0043] 2つの焦点 A、 Bの中点を原点とし、回転軸 X— X'と同じ方向に x軸、それと垂直な 方向に y軸をとることとする。この座標系において、断面を形成する楕円を x2/a2+y2
/b2= lと表すこととする。
[0044] 図 2 (b)において、 2wは楕円ミラー 15の回転軸方向の長さとする。焦点 A、 Bの座 標をそれぞれ (一 f、 0)、（f、 0)とする。このとき、楕円の焦点 A、 B間の距離は 2fであ る。楕円ミラー 15の反射面の回転軸方向の端点のうち焦点 Aに近い方を点 P、遠い 方を点 Qとする。このとき、「焦点 Aと端点 Pを通る直線 AP」と「焦点 Aと端点 Qを通る 直線 AQ」がなす見込み角を φとする。
[0045] 楕円と y軸の交点（0、 b)を点 Cとし、「点じ（0、 b)における楕円の接線」と「焦点 A (— f、 0)と点 C (0、 b)を通る直線」がなす角を Θとする。この角 Θは、焦点 Aから出た光 が楕円ミラー 15に入射する時の仰角である。
[0046] 図 2 (c)は楕円ミラー 15を、原点 Oを通り、回転軸に垂直な平面で切断した断面図 である。 φは楕円ミラー 15を見込む角度である。点 M、 Nをそれぞれ楕円ミラーの端 点とすると、 φは直線 OMと直線 ONがなす角である。
[0047] 焦点 Aに置 ヽた軟 X線 14の発生源からの軟 X線 14を、どれだけ焦点 Bにある被カロ ェ物上に集められるかは、「 φと φで決まるミラーの立体角」と「ミラー表面の反射率 R
」によって決定される。ここで、 φは大きいほど集光できる光量が多くなる。
[0048] φを加工可能な最大値に固定すると、集光効率は、反射率 Rと見込み角の積 R φ で決まる。以下では、これを「集光効率」ということにする。
[0049] 楕円ミラー 15の長軸方向の長さ 2w及び焦点間距離 2fの比を一定にした場合、 Θ を大きくすると、 φは大きくなるが反射率 Rが小さくなる。逆に、 Θを小さくすると、 φは 小さくなるが反射率 Rが大きくなる。本発明では、これらのことを考慮して集光効率 R
X Φを大きくすることを楕円ミラー 15の設計指針とする。
[0050] ところで、図 2 (b)において、楕円の焦点 A、 B (士 f, 0)は、次の数式 2で表される。
[0051] [数 2]
(±/, ΰ) = (士 ^α·2 — : 0)
[0052] 点 Pの座標は、 a=fZcos Θ、 b=ftan Θ であることを注意すると、次の数式 3で表 される。
[0053] [数 3]
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
[0054] 従って、図 2 (b)に示す「焦点 Aと端点 Pを通る直線 AP」と回転軸 X— X'がなす角ひ とすると、 tan aは次の数式 4で表される。
[0055] [数 4]
Figure imgf000012_0003
[0056] この数式 4から、 aは、「仰角 0」と「焦点間距離 2fに対する楕円ミラー 15の長軸方 向の長さ 2wの比 2wZ2f=wZf」により決まってくることがわかる。
[0057] 同様に、図 2 (b)に示す「焦点 Aと端点 Qを通る直線 AQ」と回転軸 X— X'がなす角 を i3とすると、 tan ;3は次の数式 5のように表される。
[0058] [数 5]
Figure imgf000012_0004
[0059] そして、見込み角 φは次の数式 6で表される。
なお、数式 6中、 tan— 1は tanの逆関数である。
[0060] [数 6]
Figure imgf000012_0005
[0061] 以上からして、本発明を実施する加工装置の全体的な大きさから、軟 X線の発生源 (焦点 A)と被加工物 19 (焦点 B)との焦点間距離 2fと、楕円ミラー 15の長軸方向の 長さ 2wを設定し、仰角 Θを決めれば、 α、 β、 φがそれぞれ一意に決まる。これによ り、楕円ミラー 15の楕円形状が決定され、楕円ミラー 15の反射面が形成可能となる。
[0062] ところで、仰角 Θは次のように決めればよい。軟 X線 14の楕円ミラー 15の反射面に おける反射率 Rは、反射表面の材料と軟 X線 14の波長と仰角 Θに依存する。この依 存性については既存値を使用する。一方、 φは仰角 Θに依存し、数式 6から φを算 出できる。このようにして得られた使用する軟 X線 14の波長に対して RX φが最大と なるように仰角 0を決定する。
[0063] 本実施例では、波長が lOnm前後の軟 X線を使用することとする。この波長領域で 反射率 Rが高い金を反射表面に使用する。実際には、楕円ミラー 15本体を石英で作 成し、石英の表面をクロムコートし、さらにその上に金コートする。
[0064] 本発明者らが行った仰角 Θの決定の具体例を、図 2と、図 4に示すグラフを参照し て説明する。図 2 (b)において、楕円ミラー 15の長軸方向の長さ 2w、楕円ミラー 15の 焦点 A、 B間の距離 2fをそれぞれ 2w=80mm、 2f= 150mmとした。
[0065] そして、 lOnm前後の波長の軟 X線領域における波長及び仰角 Θに対する反射体 である金 (Au)の表面の反射率 Rの既存値として、図 5に示す引用資料である「 Atomic Data and Nuclear Data Tables vol.54 No.2 July(1993) p.315」記載の「TABLE III. Specular Reflectivity for Mirrors Jの表、及びこの表をプロットして作成されたグラ フに示す値を引用した。
[0066] なお、この引用資料中、「Line」は、 X線領域における各物質の発光線である。「E ( eV)」は、当該各種の X線光源材料力も発生した X線の光子エネルギー（1つの光子 の持つエネルギー）である。「 0」は、 X線が金表面に入射する入射角（金表面と入射 する X線とのなす角度)であり、その単位はミリラジアン (mr)である。「P (%)」は反射 率である。「 = 19. 30gmZcm3」は反射体である金の密度を示す。
[0067] このようにして得られたのが図 4 (a)に示すグラフである。このグラフによると、 Θが 4 . 6° — 23. 9° の範囲で、 lOnm前後の波長の軟 X線 14が効率良く集光できるとい う知見を得た。特に、図 4 (a)に示す例では、 Θ = 11. 5° にすると集光効率 が 最大となる。又、より長波長の軟 X線 14を集光するには、 Θを大きくすると集光効率 が高くなる。一方、特に 8nm以下のより短波長の軟 X線 14を集光するには 0 = 7. 2 ° 以下とすると集光効率 R (頭が高くなる。
[0068] ところで、焦点 Aに置いた軟 X線 14の発生源力もの軟 X線 14を、どれだけ焦点 Bに ある被力卩ェ物上に集められるかは、前述のとおり、「 φと φで決まるミラーの立体角 ω 」と「ミラー表面の反射率 R」によって決定されるが、 φを加工可能な最大値に固定す ると、集光効率は、概略、反射率 Rと見込み角の積 R φで決まる。そして、図 4 (a)は、 この R φを「集光効率」と仮定して得られたグラフである。より正確に「 φと φで決まるミ ラーの立体角 ω」と「ミラー表面の反射率 R」により算出して得られた、集光効率を表 すグラフを図 4 (b)で示す。
[0069] 即ち、図 4 (b)は、入射角 Θを 50mr、 400mrと変ィ匕させて、光子エネル ギー（入射光の 1つの光子の持つエネルギー）に対する集光効率 R X ω Ζ4 πを示 すグラフである。
[0070] 図 4 (b)に示すグラフによると、 lOOeVの光子エネルギーを有する軟 X線 14は Θ =
300mrとすると効率良く集光でき、また 150eVの光子エネルギーを有する軟 X線 14 は 0 = 200mrとすると効率良く集光できるという知見を得た。図 4 (a)でも、図 4 (b)で も、より高い光子エネルギーを有する軟 X線を効率よく集光するためには、 Θを大きく する必要がある点で同じ傾向が得られた。図 4 (a)ではより簡便に、図 4 (b)ではより 精密に最適な入射角 Θが求められる。
[0071] 軟 X線 14が楕円ミラー 15で試料部 9に高エネルギー密度に集光される。この軟 X 線 14は、可動なステージ 20 (載置台）上に載置された被力卩ェ物 19に照射される。ス テージ 20が軟 X線 14に対して所定の移動をすることで、被加工物 19に所定のパタ ーンで加工及び Z改質を行う。
[0072] なお、パターユングとしては上記のとおり、可動なステージ 20を採用するのではなく 、コンタクトマスクを使用してもよい。即ち、軟 X線 14を集光光学系を用いて高工ネル ギー密度にし、さらにコンタクトマスクを用いて所定のパターンにパターユングして被 加工物 19に照射することで、切肖 ij、切断等の加工ゃ改質が可能となる。
[0073] コンタクトマスクとして、被力卩ェ物 19の軟 X線が照射される被カ卩工面にパターユング するためのマスクの材料を直接成膜したものを用いてもよい。コンタクトマスクの成膜 手段としては、例えば、蒸着又はスパッタリングを利用する。コンタクトマスクの材料と しては、 WS (タングステンシリサイド）、 Au、 Cr等の材料が利用される。パターユング には、光リソグラフィ法、電子ビームリソグラフィ法、又はレーザー加工法を用いる。 実施例 2
[0074] 図 3は、本発明に係る光加工装置及び光加工方法の実施例 2を説明する図である 。この実施例 2は、実施例 1同様に、レーザープラズマ軟 X線 14を、楕円ミラー 15で 集光しエネルギー密度を高くし、ステージ 20上の被力卩ェ物 19の表面に照射し加工 や改質を行う加工装置及び加工方法である。
[0075] この実施例 2は、そのパターユングは、マスターパターン 16を結像光学系 17により 転写する例である。即ち、楕円ミラー 15で集光された軟 X線 14をマスターパターン 1 6を透過させて、結像光学系 17によりパターン光 18として被加工物 19に照射する構 成を採用している。
実施例 3
[0076] 図 6は、本発明に係る光加工装置及び光加工方法の実施例 3を説明する図である 。この実施例 3は、実施例 2の光学系 17に代えてゥオルターミラー 21を利用した構成 であり、その他の構成は、実施例 2と同じである。即ち、楕円ミラー 15で集光された軟 X線 14をマスターパターン 16を透過させて、ゥオルターミラー 21によりパターン光 18 として被加工物 19に照射する構成を採用して 、る。
[0077] この実施例 3では、マスターパターン 16を透過した軟 X線 14を、紫外光及び/又は 軟 X線の波長に応じて紫外光及び Z又は軟 X線を高エネルギー密度に結像する光 学系としてゥオルターミラー 21を利用する。
[0078] ゥオルターミラー 21は、回転双曲面ミラーと回転楕円面ミラーとを組み合わせて成る ミラーである。軟 X線 14をゥオルターミラー 21の反射面で 2回反射させて、被加工物 1 9にパターユング照射する。これにより、被力卩ェ物 19に所定のパターンで軟 X線を照 射し、被力卩ェ物 19の加工 (切肖 ij、切断等の加工)ゃ改質が可能となる。
[0079] 以上、本発明に係る光加工装置及び光加工方法の実施形態を実施例に基づいて 説明したが、本発明は、特にこのような実施例に限定されることなぐ特許請求の範 囲記載の技術的事項の範囲内で 、ろ 、ろな実施例があることは 、うまでもな 、。例え ば、上記実施例 1、 2では、軟 X線の波長に応じて軟 X線を高エネルギー密度に集光 する光学系として楕円ミラーを使用し、実施例 3では楕円ミラーとゥオルターミラーを 利用したが、楕円ミラーゃゥオルターミラー以外に、回転放物面ミラー、トロイダルミラ 一、回転楕円ミラー又は回転双曲線ミラー、或いはこれらタイプの異なるミラーの組み 合わせを採用する構成もある。
産業上の利用可能性
本発明は以上の構成であるから、例えばフォトニッククリスタルや光導波路等の光 学機能性部品、 DNA分析や血液検査等のマイクロチップケミストリーの分野等に適 用することができる。

Claims

請求の範囲
光源部と、集光照射手段とから成る光加工装置であって、
上記光源部は、レーザー光を集光光学系でターゲットに集光照射し、被加工物が 実効的に光吸収を生じるための紫外光及び z又は軟 X線を発生させる光源部であり 上記集光照射手段は、上記紫外光及び z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び z又は軟 X線を高エネルギー密度に集光する光学系を備え、該高エネルギー密度 に集光された紫外光及び z又は軟 X線を、被加工物に所定のパターンで照射し、上 記被加工物を加工及び z又は改質することを特徴とする光加工装置。
光源部とパターンィ匕照射手段とから成る光加工装置であって、
上記光源部は、レーザー光を集光光学系でターゲットに集光照射し、被加工物が 実効的に光吸収を生じるための紫外光及び z又は軟 X線を発生させる紫外光及び z又は軟 X線を発生する光源部であり、
上記パターン化照射手段は、上記紫外光及び z又は軟 X線の波長に応じて紫外 光及び z又は軟 X線を高エネルギー密度に集光する光学系を備え、該高工ネルギ 一密度に集光された紫外光及び z又は軟 X線を、加工すべき形状に合わせた所定 のパター-ング光として被カ卩ェ物に照射し、上記被加工物を加工することを特徴とす る光加工装置。
上記紫外光及び z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び z又は軟 X線を高エネ ルギー密度に集光する光学系は、楕円ミラーであり、上記光源部のうち紫外光及び z又は軟 X線の発生源が楕円ミラーの二つの焦点のうちの一方の焦点に配置され、 該楕円ミラーで反射され他方の焦点に集光される紫外光及び z又は軟 X線の波長 に対する楕円ミラー表面の反射率と上記光源部力 楕円ミラーを見込む立体角との 積を大きくする構成であることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光力口 ェ装置。
上記紫外光及び z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び z又は軟 X線を高エネ ルギー密度に集光する光学系は、楕円ミラーであり、上記光源部のうち紫外光及び z又は軟 X線の発生源が楕円ミラーの二つの焦点のうちの一方の焦点に配置され、 該楕円ミラーで反射され他方の焦点に集光される紫外光及び z又は軟 x線の波長 に対する楕円ミラー表面の反射率 Rと上記光源部から楕円ミラーの長軸方向の両端 を見込む角であり下記の数式 7で規定される φとの積を大きくする構成であることを 特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光加工装置。
但し、下記の数式 7中の符号は次のとおりである。
Θ：上記一方の焦点力 出た光が楕円ミラーに入射するときの仰角
wZf:焦点間距離 2fに対する楕円ミラーの回転軸方向の長さ 2wの比
a：「楕円ミラーの回転軸」と「楕円ミラーの上記一方の焦点と該焦点に近い楕円ミラ 一の回転軸方向の端点を通る直線」のなす角度
β：「楕円ミラーの回転軸」と「楕円ミラーの上記一方の焦点と該焦点に遠い楕円ミラ 一の回転方向の端点を通る直線」のなす角度
[数 7] φ ― a— β
Figure imgf000018_0001
[5] 上記紫外光及び Z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び Z又は軟 X線を高エネ ルギー密度に集光する光学系は、回転放物面ミラー、トロイダルミラー、回転楕円ミラ 一及び回転双曲線ミラー力 成る群のうちのいずれか 1種のミラー又は 2種以上のミ ラーの組み合わせ力 成ることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の光 加工装置。
[6] 上記紫外光及び Z又は軟 X線の波長に応じて紫外光及び Z又は軟 X線を高エネ ルギー密度に集光する光学系は、回転双曲面ミラーと回転楕円面ミラーとを組み合 わせて成るゥオルターミラーであることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記 載の光加工装置。
[7] 光源部において、レーザー光を集光光学系でターゲットに集光照射し、被加工物 が実効的に光吸収を生じるための紫外光及び z又は軟 X線を発生させ、
上記紫外光及び z又は軟 X線を、該紫外光及び z又は軟 X線の波長に応じて楕 円ミラーにて高エネルギー密度に集光し、該高エネルギー密度に集光した紫外光及 び z又は軟 X線を、所定のパターンで被加工物に照射し、上記被加工物を加工及 び z又は改質することを特徴とする光加工方法。
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