Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3300809B2 - Micromachining method using super-resolution - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3300809B2 - Micromachining method using super-resolution - Google Patents

Micromachining method using super-resolution

Info

Publication number
JP3300809B2
JP3300809B2 JP08771799A JP8771799A JP3300809B2 JP 3300809 B2 JP3300809 B2 JP 3300809B2 JP 08771799 A JP08771799 A JP 08771799A JP 8771799 A JP8771799 A JP 8771799A JP 3300809 B2 JP3300809 B2 JP 3300809B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
processing
resolution
super
interference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP08771799A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000284231A (en
Inventor
村 洋 文 志
納 誠 介 加
壽 伴 章 永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP08771799A priority Critical patent/JP3300809B2/en
Publication of JP2000284231A publication Critical patent/JP2000284231A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3300809B2 publication Critical patent/JP3300809B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

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、光のエネルギーを
ナノメートルオーダーの領域に集光し、高エネルギー密
度を得ることにより、ナノメートルからマイクロメート
ルオーダーの微小領域、特に光の波長以下の極微小領域
を加工するための、超解像を利用した微小加工方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention condenses light energy in a region on the order of nanometers and obtains a high energy density. The present invention relates to a micromachining method using super-resolution for machining a small area.

【0002】[0002]

【従来の技術】ナノメートルオーダーの微小な領域を加
工する技術としては、フォトエッチング法(リソグラフ
ィー法)がある。この方法では、エネルギー源としてX
線、電子線、あるいは光を用いている。これらの各種リ
ソグラフィー法では、被加工物にナノメートルオーダー
の形状を加工することが可能であるが、個々の製品の加
工パターンを反映したマスクパターンを予め作製する必
要がある。さらに、これらの方法では、設計したマスク
パターンを通して被加工物の広い面積に対して同時にエ
ネルギーが投入される。このため、短時間で広い面積を
微細に加工するのには適しているが、局所的な形状変化
を制御性よく形成することは困難である。
2. Description of the Related Art As a technique for processing a minute area on the order of nanometers, there is a photoetching method (lithography method). In this method, X
It uses rays, electron beams, or light. In these various lithography methods, it is possible to process a shape on the order of nanometers on a workpiece, but it is necessary to prepare a mask pattern reflecting a processing pattern of each product in advance. Further, in these methods, energy is simultaneously applied to a large area of the workpiece through the designed mask pattern. For this reason, it is suitable for processing a large area finely in a short time, but it is difficult to form a local shape change with good controllability.

【0003】また、同様の微小領域を加工する技術とし
て、電子線を走査させて直接加工を行う電子線描画法
や、高出力レーザー光をレンズやミラーにより集光する
方法もある。しかしながら、上記電子線描画法は、高真
空中での加工を必要とする。このため、不純物の混入の
ないクリーンな微細加工ができるが、加工のために真空
室内に被加工物を置くという制限を受けるばかりでな
く、被加工物の加工部分において雰囲気ガスと反応を起
こさせることが困難である。一方、高出力レーザー光を
既存の光学系のみで集光しても高いエネルギー密度を得
ることができる。しかしながら、この高出力レーザー光
を集光して用いる方法では、照射したレーザー光の波長
オーダーにしか集光できず、このため、ナノメートルオ
ーダーの微小な加工を行うことはできない。
[0003] Further, as a technique for processing a similar minute area, there are an electron beam drawing method in which an electron beam is scanned to directly perform processing, and a method in which high-power laser light is condensed by a lens or a mirror. However, the above-mentioned electron beam lithography requires processing in a high vacuum. For this reason, clean fine processing without mixing of impurities can be performed. However, not only is there a restriction that a workpiece is placed in a vacuum chamber for processing, but also a reaction occurs with an atmospheric gas in a processed portion of the workpiece. It is difficult. On the other hand, a high energy density can be obtained even if a high-power laser beam is focused only by an existing optical system. However, with this method of collecting and using high-power laser light, it is possible to focus only on the order of the wavelength of the irradiated laser light, and therefore, it is not possible to perform minute processing on the order of nanometers.

【0004】さらに、従来からあるハードな工具を使用
した機械加工においても、マイクロメートル程度の領域
を加工することは可能であるが、ナノメートルオーダー
の微小な領域を加工することは困難である。イオンを用
いたエッチング加工でも微小領域の加工を行うことが可
能であるが、加工の位置制御が難しく、加工に時間を要
する欠点がある。
[0004] Further, in machining using a conventional hard tool, it is possible to machine a region of about a micrometer, but it is difficult to machine a minute region of the order of nanometers. Although a minute region can be processed by etching using ions, it is difficult to control the position of the processing, and there is a disadvantage that the processing requires time.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、ナノメートルオーダーの領域に高エネルギー密度を
得るための方法として、光の超解像技術を用い、光をそ
の波長以下に集光することにより、ナノメートルからマ
イクロメートルオーダーの微小な領域の加工を行えるよ
うにした微小加工方法を提供することにある。本発明の
他の技術的課題は、各種リソグラフィー技術において用
いられるようなマスクパターンを必要とせず、また、電
子線描画法のように高真空中での加工を必要としない微
小領域の加工方法を提供することにある。本発明の他の
技術的課題は、上述したように高真空中での加工を必要
としないことから、雰囲気ガスと加工対象物との反応を
起こさせて、微小領域に新たな化合物を生成させること
により機能付与加工を行うことが可能な加工方法を提供
することにある。
The technical problem of the present invention is to use a super-resolution technology of light as a method for obtaining a high energy density in a nanometer-order region, and to condense light to a wavelength or less. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a micromachining method capable of machining a minute region on the order of nanometers to micrometer. Another technical object of the present invention is to provide a method for processing a minute region which does not require a mask pattern used in various lithography techniques and which does not require processing in a high vacuum such as an electron beam lithography method. To provide. Another technical problem of the present invention is that, since processing in a high vacuum is not required as described above, a reaction between an atmospheric gas and a processing object is caused to generate a new compound in a minute region. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a processing method capable of performing a function imparting processing.

【0006】上記課題を解決するための本発明の超解像
を利用した微小加工方法は、リングモードレーザーまた
は共振器によりリング状のエネルギー分布を分割された
レーザーの光を生成し、あるいは、ホログラムを用いて
円環状または複数の点状に分割し、その光を集光レンズ
またはミラーにより加工対象物上の集光点で干渉により
合成し、高い集光性をもって高いエネルギー密度を持つ
光として結像させ、ナノメートルオーダーからマイクロ
メートルオーダーの微小領域の加工を行うことを特徴と
するものである。
[0006] In order to solve the above-mentioned problems, a micromachining method using super-resolution according to the present invention generates light of a ring mode laser or a laser in which a ring-shaped energy distribution is divided by a resonator, or a hologram. The light is split into an annular shape or a plurality of dots using light, and the light is combined by interference at a light-collecting point on the object to be processed by a condenser lens or mirror to form light with high light-collecting properties and high energy density. It is characterized by processing an image and processing a minute area on the order of nanometers to micrometer.

【0007】また、上記微小加工方法においては、干渉
により集光点周辺に現れるリング状の干渉縞のうち、中
心の高強度部のみを用いるのが有効であるが、この高強
度部のみを用いるための方法としては、光のコヒーレン
スの制御により、干渉縞の中心の高強度部の光とその外
側周辺部の光の強度比を大きくし、周辺部の光を加工に
影響しない程度の強度を持つものとするのが適切であ
る。上記微小加工方法においては、高いエネルギー密度
で点または線状に結像させた光を、静止する加工対象物
に照射し、または加工対象物に対し相対的に走査させて
加工することができる。
In the above-mentioned micro-machining method, it is effective to use only the high-strength portion at the center among the ring-shaped interference fringes appearing around the focal point due to interference. However, only the high-strength portion is used. As a method for this, by controlling the coherence of the light, the intensity ratio of the light at the high intensity portion at the center of the interference fringe and the light at the peripheral portion outside the interference fringe is increased, so that the intensity at the peripheral portion does not affect the processing. It is appropriate to have. In the above-described micromachining method, light that is formed into a point or a line at a high energy density can be applied to a stationary processing object or processed by scanning relative to the processing object.

【0008】上述した本発明の微小加工方法は、光の空
間周波数領域を分割し、これを合成して結像させること
により、ナノメートルオーダーの領域での高エネルギー
密度を持った像を得る光の超解像技術を利用するもので
あり、光をその波長以下に集光することにより、ナノメ
ートルからマイクロメートルオーダーの微小な領域の加
工を行うことが可能になる。そのエネルギー源には、高
コヒーレンスで波長が数百ナノメートル、出力が少なく
とも10mW以上、望ましくは数W以上のレーザー光が
用いられる。光の空間周波数領域を分割するにはリング
状のエネルギー分布を持った光を用いる方法、ホログラ
ムを用いて発生させた円環状や複数の点状の光を用いる
方法などを選択的に用いることができる。
In the above-described micro-machining method according to the present invention, the spatial frequency region of light is divided, and the divided spatial frequency regions are combined to form an image, thereby obtaining an image having a high energy density in a region on the order of nanometers. By using the super-resolution technology described above, it is possible to process a minute region on the order of nanometers to micrometers by condensing light to the wavelength or less. As the energy source, a laser beam having high coherence, a wavelength of several hundred nanometers, and an output of at least 10 mW, preferably several W or more is used. Ring to split the spatial frequency domain of light
It is possible to selectively use a method using light having a shape energy distribution, a method using an annular or a plurality of point lights generated using a hologram, and the like.

【0009】また、上記微小加工方法においては、光の
干渉により集光点の周辺に干渉縞が観察され、加工では
この干渉縞の中心の高強度部を用いるが、このための光
のコヒーレンスの制御においては、少なくとも中心部の
エネルギー密度を周辺部のエネルギー密度の数倍以上、
望ましくは10倍以上にすることが望ましい。コヒーレ
ンス制御においては、その波長成分は、波長変換結晶等
を用いて制御し、また位相成分はレンズやミラーの一部
の屈折率を変えることにより制御することができる。こ
のコヒーレンス制御のほか、干渉縞の中心の高強度部を
用いるには、周辺部の光をマスク等で物理的にカットす
る方法もある。
In the above-mentioned micro-machining method, interference fringes are observed around the converging point due to light interference. In the processing, a high intensity portion at the center of the interference fringes is used. In the control, at least the energy density at the center is several times the energy density at the periphery,
Desirably, it should be 10 times or more. In coherence control, the wavelength component can be controlled using a wavelength conversion crystal or the like, and the phase component can be controlled by changing the refractive index of a part of a lens or a mirror. In addition to the coherence control, in order to use the high intensity portion at the center of the interference fringe, there is a method of physically cutting off the light in the peripheral portion with a mask or the like.

【0010】さらに、上記微小加工方法では、高真空中
での加工を必要とせず、雰囲気を選ばないことから、雰
囲気ガスと加工対象物の特定箇所との反応を起こさせ
て、ナノメートルからマイクロメートルオーダーの微小
領域に新たな化合物を生成させることにより、機能付与
加工を行うことが可能になる。こうして得られた高エネ
ルギー密度の光は、それを直接加工対象物に照射し、ま
たは加工対象物上において走査させるが、加工対象物を
走査させる方法も有効な方法である。その際、光をナノ
メートルオーダーの領域に点または線状等に集光して用
いることもできる。このため、リソグラフィー技術にお
いて用いられるようなマスクパターンを必要とせず、ま
た、電子線描画法のように高真空中での加工を必要とせ
ず、局所的な形状変化を制御性よく形成・加工すること
が可能になる。
[0010] Further, in the above-mentioned micromachining method, machining in a high vacuum is not required and the atmosphere can be selected. By generating a new compound in a minute region on the order of meters, it is possible to perform a function imparting process. The light having a high energy density obtained in this way is directly irradiated on the object to be processed or scanned on the object to be processed. A method of scanning the object to be processed is also an effective method. At that time, light can be condensed into a point or a line in a region on the order of nanometers and used. For this reason, it does not require a mask pattern used in lithography technology, and does not require processing in a high vacuum unlike the electron beam lithography method, and forms and processes local shape changes with good controllability. It becomes possible.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、光の超解像技術を利用し
てナノメートルオーダーからマイクロメートルオーダー
の領域の加工を行う本発明の微小加工方法の実施の態様
を、概念的に示すものである。光で加工を行うには、高
いエネルギー密度が要求されるため、エネルギー源とし
て用いる光ビーム1としては、高エネルギーが得られ、
光の波長や位相の揃ったレーザー光を用いることが望ま
しい。超解像を得るためには、光の空間周波数領域を分
割用光学器2において上記光ビーム1をいくつかに分割
して、加工対象物3上の集光点(被加工領域)4でそれ
らの分割成分を干渉により合成し、高い集光性をもって
結像させることが必要である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 conceptually shows an embodiment of a micro-machining method of the present invention for processing a region from a nanometer order to a micrometer order using a super-resolution technique of light. Things. Since processing with light requires a high energy density, the light beam 1 used as an energy source has high energy,
It is desirable to use laser light having a uniform wavelength and phase. In order to obtain super-resolution, the spatial frequency region of light is divided into several light beams 1 by a splitting optical device 2 and condensed at a converging point (processed region) 4 on a processing target 3. It is necessary to combine the divided components by interference to form an image with high light-collecting properties.

【0012】分割用光学器2における光の空間周波数領
域の分割にはいくつかの方法が考えられる。この例を図
1及び図2のA〜Cに示す。図1は、集光に用いるレン
ズやミラーからなる光学器2の一部を遮光膜2a等で遮
光する場合を示している。図2のAは、リングモードレ
ーザー10により発生させたリング状のエネルギー分布
を持った光11を用いる場合、同図のBは、光学器13
により光束12を円環状または複数の点状の光14a,
14bに分割する場合を示している。これらの分割した
光は、集光レンズまたはミラーにより、図1に示すよう
に、加工対象物3上の集光点4で干渉により合成し、ま
た、図2のCに例示するように、複数の集光レンズまた
はミラーからなる光学器15で集光することができる。
Several methods are conceivable for dividing the spatial frequency region of light in the dividing optical device 2. This example is shown in FIGS. 1 and 2A to 2C. FIG. 1 shows a case where a part of an optical device 2 including a lens and a mirror used for light collection is shielded by a light shielding film 2a or the like. FIG. 2A shows a case in which light 11 having a ring-like energy distribution generated by a ring mode laser 10 is used, and FIG.
The light flux 12 is formed into an annular or plural point-like lights 14a,
14B illustrates a case where the image is divided into 14b. These split lights are combined by a condensing lens or a mirror by interference at a converging point 4 on a processing target 3 as shown in FIG. 1, and a plurality of lights are combined as shown in FIG. 2C. The light can be condensed by the optical device 15 including a condensing lens or a mirror.

【0013】超解像では、光の分割の後にそれらを干渉
によって合成するため、集光点周辺では干渉縞が観察さ
れる。光の波長以下の極微小領域の加工のためには、干
渉縞のうち、中心の高強度部のみを使用し、残りはカッ
トすることが望ましい。このためには、周辺部の光が加
工に影響しない程度の強度を持つように、中心部とその
周辺部の光の強度比を大きくするのが有効である。この
強度比を付与すると、光のコヒーレンスを制御する方法
が適している。このコヒーレンス制御においては、波長
成分を波長変換結晶等を用いて制御し、また位相成分を
レンズやミラーの一部の屈折率を変えることにより制御
することもできる。その他、図1に示すマスク5等を用
いることにより、周辺部の光を物理的にカットする方法
もある。このマスク5を用いるときに問題となるのは、
マスク5と加工対象物3との間の距離dである。この距
離dは、マスク5を通った光が回折を起こして加工対象
物3に影響を与えないように、使用する光の波長オーダ
ーにする必要がある。
[0013] In super-resolution, light is split and then combined by interference, so that interference fringes are observed around the focal point. In order to process an extremely small area smaller than the wavelength of light, it is desirable to use only the central high-intensity portion of the interference fringes and cut the rest. To this end, it is effective to increase the intensity ratio between the central portion and the peripheral portion so that the peripheral portion does not affect the processing. Given this intensity ratio, a method of controlling light coherence is suitable. In this coherence control, the wavelength component can be controlled using a wavelength conversion crystal or the like, and the phase component can be controlled by changing the refractive index of a part of a lens or a mirror. In addition, there is a method of physically cutting off light in the peripheral portion by using the mask 5 shown in FIG. The problem when using this mask 5 is that
This is the distance d between the mask 5 and the workpiece 3. This distance d needs to be on the order of the wavelength of the light to be used so that light passing through the mask 5 does not cause diffraction and affect the processing target 3.

【0014】次に、本発明の実施の態様をさらに具体的
に説明する。例えば、500nm程度の波長で1Wのレ
ーザー光を超解像技術により集光する場合には、光学系
でのエネルギー損失を考え、集光できるエネルギーを発
振エネルギーの1/1000程度と見積もると、50n
m程度の領域には4×10W/cm のエネルギー
を投入できることになる。このエネルギー密度は、金属
等を加工するために必要なエネルギー密度といわれてい
る1×10 W/cm を上回るものである。
Next, embodiments of the present invention will be described more specifically. For example, when a laser beam of 1 W at a wavelength of about 500 nm is condensed by the super-resolution technique, the energy that can be condensed is estimated to be about 1/1000 of the oscillation energy in consideration of the energy loss in the optical system.
The energy of 4 × 10 7 W / cm 2 can be applied to a region of about m. This energy density exceeds 1 × 10 6 W / cm 2 , which is said to be the energy density required for processing metals and the like.

【0015】光の超解像を得るために光の空間周波数領
域を分割するには、前述したリングモードレーザーを用
いたり、共振器によりリング状のエネルギー分布を持た
せた光を用いる方法、ホログラムを用いて発生させた円
環状または複数の点状の光を用いる方法、集光レンズや
ミラーの一部を遮光する方法、光を分岐して複数のレン
ズやミラーで集光する方法がある。このときに用いるレ
ンズやミラーは、その有効焦点距離が短いものが有効で
ある。
In order to divide the spatial frequency range of light in order to obtain super-resolution of light, the above-mentioned ring mode laser, a method using light having a ring-shaped energy distribution by a resonator, a hologram, There is a method of using an annular or a plurality of point-like lights generated by using a method, a method of shielding a part of a condenser lens or a mirror, and a method of splitting the light and condensing the light by a plurality of lenses or a mirror. It is effective that the lens or mirror used at this time has a short effective focal length.

【0016】超解像技術により、集光点に観察される干
渉縞の中心の高強度部を用いるに際し、光のコヒーレン
スを制御する場合には、中心部のエネルギー密度を周辺
部のエネルギー密度の数倍、望ましくは10倍以上にす
ることにより、周辺部の光が加工に寄与しないようにす
るが、このコヒーレンス制御において、その波長成分
は、波長変換結晶の一部の組成や、構造、形状等を変え
ることにより制御する。また、位相成分は、レンズやミ
ラーの一部の組成や、構造、形状等を変え、屈折率を変
えることにより制御する。この他、周辺部の光を金属膜
などを用いて物理的にカットする加工方法もある。
When controlling the coherence of light when using the high-intensity portion at the center of the interference fringe observed at the focal point by the super-resolution technique, the energy density at the center is reduced by the energy density at the peripheral portion. By making it several times, desirably ten times or more, the light in the peripheral part does not contribute to the processing. In this coherence control, the wavelength component is a part of the composition, structure, and shape of the wavelength conversion crystal. It is controlled by changing the above. Further, the phase component is controlled by changing the composition, structure, shape, and the like of a part of the lens and the mirror, and changing the refractive index. In addition, there is a processing method in which light in the peripheral portion is physically cut using a metal film or the like.

【0017】こうして得られた高エネルギー密度の光
は、直接加工対象物上の加工点に、または加工対象物に
対して相対的に移動させながら照射するが、この照射す
る光をパルス化する方法は、単パルスあたりのピークパ
ワーを大きくし、あるいは単位時間あたりのエネルギー
量を多くすることができるため、加工周辺部への熱的影
響の少ないより有効な加工方法となる。
The high-energy-density light thus obtained is irradiated directly on a processing point on a processing object or while being relatively moved with respect to the processing object. Can increase the peak power per single pulse or increase the amount of energy per unit time, so that it is a more effective processing method with less thermal influence on the peripheral portion of the processing.

【0018】この超解像利用の微小加工方法では、前述
したように、高真空中での加工を必要とせず、加工場の
雰囲気を選ばない。このため、加工場の局所的高温・高
圧状態を利用して雰囲気ガスと加工対象物との反応を起
こさせ、特定部分の組成や構造を変えることが可能であ
る。例えば、酸素雰囲気中で金属の加工を行うと、光照
射部のみに酸化物を形成できる。つまり、この場合には
ナノメートルオーダーで電気抵抗値の異なる部分を形成
できて、量子細線や量子ドットといわれる量子力学的効
果を発現する構造を実現できる。
In the micromachining method using super-resolution, as described above, machining in a high vacuum is not required, and the atmosphere of the machining site is not limited. For this reason, it is possible to cause a reaction between the atmospheric gas and the object to be processed by utilizing the local high-temperature and high-pressure state of the processing site, and to change the composition and structure of the specific portion. For example, when a metal is processed in an oxygen atmosphere, an oxide can be formed only in a light irradiation portion. In other words, in this case, portions having different electric resistance values on the order of nanometers can be formed, and a structure exhibiting a quantum mechanical effect called a quantum wire or a quantum dot can be realized.

【0019】なお、上記加工方法において用いている光
の超解像技術は、既に微小領域の形状や組成の違いに由
来する光の変化を観察する技術として応用されている
が、加工を目的としては利用されていない。このため、
高エネルギー密度の光を微小領域に集光させるための光
学系は、従来から考慮されていなかったものである。し
かしながら、この既存の超解像利用技術は、上記微小加
工方法の実施に際して超解像技術を利用する光学系を設
計するうえで、有効に利用することができる。
The light super-resolution technique used in the above-mentioned processing method has already been applied as a technique for observing a change in light due to a difference in the shape or composition of a minute region. Is not used. For this reason,
An optical system for condensing high-energy-density light on a minute region has not been considered in the past. However, the existing super-resolution utilizing technique can be effectively used in designing an optical system utilizing the super-resolution technique when performing the above-described micromachining method.

【0020】ここで、通常の集光光学系による加工と超
解像光学系での加工を比較する。例えば、500nm程
度の波長で1Wのレーザー光を、この波長オーダーに集
光すると、光学系でのエネルギー損失を考慮して、通常
の集光光学系では、1×10 W/cm という高い
エネルギー密度を得て加工を行うことができる。しか
し、このエネルギー密度で波長オーダーの500nmよ
りも微小な領域を加工することはできない。一方、上記
レーザー光を超解像技術により集光する場合には、光学
系でのエネルギー損失を考え、集光できるエネルギーが
発振エネルギーの1/1000程度として、50nm程
度の領域に4×10 W/cm のエネルギーを投入
できることになる。このエネルギー密度は、金属等を加
工するために必要といわれている1×10 W/cm
のエネルギー密度を上回るものであり、しかも、通
常の集光光学系に比してナノメートルオーダーという極
めて微細な領域の加工を行うことができる。
Here, the processing by the ordinary condensing optical system and the processing by the super-resolution optical system will be compared. For example, when a laser beam of 1 W at a wavelength of about 500 nm is converged to this wavelength order, a normal condensing optical system is as high as 1 × 10 8 W / cm 2 in consideration of energy loss in the optical system. Processing can be performed by obtaining an energy density. However, a region smaller than 500 nm on the order of wavelength cannot be processed with this energy density. On the other hand, when the laser light is condensed by the super-resolution technique, the energy that can be condensed is set to about 1/1000 of the oscillation energy in consideration of energy loss in the optical system, and 4 × 10 7 It is possible to input energy of W / cm 2 . This energy density is 1 × 10 6 W / cm, which is said to be necessary for processing metals and the like.
The energy density is higher than the energy density of 2 and can be processed in an extremely fine region on the order of nanometers as compared with a normal condensing optical system.

【0021】そして、この方法によって加工を行うこと
により、数十ナノメートル幅でマイクロメートルオーダ
ー程度の長さの構造体を形成することができる。また、
この領域で雰囲気ガスとの反応を起こさせ、酸化物や窒
化物等の化合物を加工領域の一部に形成することができ
る。これにより、量子細線や量子ドットといわれる量子
力学的効果を発現する構造体を作製することができる。
これらは、光電変換素子、単一電子素子や、量子配線、
量子ドット構造を利用した冷却素子や熱制御素子、光ナ
ノ触媒や電子触媒といった機能を持つ構造体として期待
できるものである。
[0021] Then, by processing by this method, a structure having a width of several tens of nanometers and a length on the order of micrometers can be formed. Also,
By reacting with the atmospheric gas in this region, a compound such as an oxide or a nitride can be formed in a part of the processing region. As a result, a structure that exhibits a quantum mechanical effect called a quantum wire or quantum dot can be manufactured.
These are photoelectric conversion elements, single electron elements, quantum wiring,
It can be expected as a structure having functions such as a cooling element and a thermal control element using a quantum dot structure, a photo-nanocatalyst, and an electrocatalyst.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上に詳述した本発明の微小加工方法
は、ナノメートルオーダーからマイクロメートルオーダ
ーの微小領域に高エネルギー密度の光を得るための方法
として、光の超解像技術を用い、光をその波長以下に集
光することを第一の特徴とするものである。これによ
り、各種リソグラフィー技術において用いられるような
マスクパターンを必要とせず、また、電子線描画法のよ
うに高真空中での加工を必要としない微小領域の加工方
法を得ることができる。しかも、上述したように高真空
中での加工を必要としないことから、雰囲気ガスと加工
対象物との反応を起こさせて、微小領域に新たな化合物
を生成させることにより機能付与加工を行うことが可能
になる。
The microfabrication method of the present invention described in detail above uses a light super-resolution technology as a method for obtaining light with a high energy density in a minute region on the order of nanometers to micrometer. The first feature is that the light is condensed to the wavelength or less. This makes it possible to obtain a processing method for a minute region which does not require a mask pattern used in various lithography techniques and does not require processing in a high vacuum such as electron beam lithography. In addition, since processing in a high vacuum is not required as described above, the function imparting processing is performed by causing a reaction between the atmospheric gas and the processing object to generate a new compound in a minute region. Becomes possible.

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

【図1】本発明に係る微小加工方法の参考例を概念的に
示す図である。
FIG. 1 is a view conceptually showing a reference example of a micromachining method according to the present invention.

【図2】A〜Cは、光の空間周波数領域の分割について
の説明図である。
FIGS. 2A to 2C are explanatory diagrams of division of a spatial frequency domain of light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ビーム 2 分割用光学器 2a 遮光膜 3 加工対象物 4 集光点(被加工領域) 5 マスク 10 リングモードレーザー 11 光 12 光束 13 光学器 14a,14b 光 15 光学器 REFERENCE SIGNS LIST 1 light beam 2 splitting optical device 2 a light-shielding film 3 object to be processed 4 focal point (processed area) 5 mask 10 ring mode laser 11 light 12 light flux 13 optical device 14 a, 14 b light 15 optical device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−123017(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-123017 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 リングモードレーザーまたは共振器によ
リング状のエネルギー分布を分割されたレーザーの光
を集光レンズまたはミラーにより加工対象物上の集光点
で干渉により合成し、高い集光性をもって高いエネルギ
ー密度を持つ光として結像させ、ナノメートルオーダー
からマイクロメートルオーダーの微小領域の加工を行う
ことを特徴とする超解像を利用した微小加工方法。
1. A laser light having a ring-shaped energy distribution divided by a ring mode laser or a resonator is synthesized by interference at a focal point on a processing object by a condenser lens or a mirror, and has a high light-collecting property. A micromachining method using super-resolution, characterized by forming an image as light with a high energy density and processing a minute area from the nanometer order to the micrometer order.
【請求項2】ホログラムを用いて光を円環状または複数
の点状に分割し、その光を集光レンズまたはミラーによ
り加工対象物上の集光点で干渉により合成し、高い集光
性をもって高いエネルギー密度を持つ光として結像さ
せ、ナノメートルオーダーからマイクロメートルオーダ
ーの微小領域の加工を行うことを特徴とする超解像を利
用した微小加工方法。
2. Using a hologram to convert light into a ring or a plurality of rings.
And split the light with a condenser lens or mirror.
Combined by interference at the focal point on the processing object
Imaged as light with high energy density
From nanometer order to micrometer order
A micro-machining method using super-resolution, characterized in that the micro-area is machined .
【請求項3】請求項1ないし2のいずれかに記載の方法
において、干渉により集光点周辺に現れるリング状の干
渉縞のうち、中心の高強度のみを加工に用いることを特
徴とする超解像を利用した微小加工方法。
3. A method according to claim 1, wherein, of the ring-shaped interference fringes appearing around the focal point due to interference, only the high intensity at the center is used for processing. A micromachining method using resolution.
【請求項4】請求項3に記載された方法において、干渉
縞の中心の高強度のみを用いるための方法として、光の
コヒーレンスの制御により、干渉縞の中心の高強度の光
に対するその外側周辺部の光の強度を大きくし、周辺部
の光を加工に影響しない程度の強度を持つ光とすること
を特徴とする超解像を利用した微小加工方法。
4. The method according to claim 3, wherein the method of using only the high intensity at the center of the interference fringes includes controlling the coherence of the light, and controlling the coherence of the center of the interference fringes at the outer periphery of the high intensity light. A micromachining method using super-resolution, characterized in that the intensity of light in a part is increased and the light in a peripheral part is light having an intensity not affecting processing.
【請求項5】高いエネルギー密度で点又は線状に結像さ
れた光を、静止する加工対象物に照射し、または加工対
象物に対し相対的に走査させて加工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超解像を利用し
た微小加工方法。
5. The method according to claim 1, wherein a light image formed in a point or a line at a high energy density is applied to a stationary object to be processed, or is scanned relative to the object to be processed. Item 5. A micromachining method using super-resolution according to any one of Items 1 to 4.
JP08771799A 1999-03-30 1999-03-30 Micromachining method using super-resolution Expired - Lifetime JP3300809B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08771799A JP3300809B2 (en) 1999-03-30 1999-03-30 Micromachining method using super-resolution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08771799A JP3300809B2 (en) 1999-03-30 1999-03-30 Micromachining method using super-resolution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000284231A JP2000284231A (en) 2000-10-13
JP3300809B2 true JP3300809B2 (en) 2002-07-08

Family

ID=13922668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08771799A Expired - Lifetime JP3300809B2 (en) 1999-03-30 1999-03-30 Micromachining method using super-resolution

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3300809B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105607277A (en) * 2016-03-14 2016-05-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 Super-resolution optical imaging method based on laser-induced transient aperture probe

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000284231A (en) 2000-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6946620B2 (en) Laser processing method and laser processing apparatus
CN111438438B (en) Laser efficient large-area dynamic interference processing device and method
Möhl et al. Tailored focal beam shaping and its application in laser material processing
JPH07227686A (en) Optical transmission device and light irradiation method
JP2002280323A (en) Laser irradiation equipment
JPH10258383A (en) Linear laser beam optical system
JP2003053577A (en) Top flat beam generation method and apparatus, and laser processing method and apparatus using the same
JP3300809B2 (en) Micromachining method using super-resolution
JP2931268B2 (en) Laser scan optical device
Venkatakrishnan et al. Fabrication of planar gratings by direct ablation using an ultrashort pulse laser in a common optical path configuration
TW201106106A (en) Optical etching device for laser machining
JP2006026726A (en) Laser beam machining method
JP2008036641A (en) Laser beam machining apparatus and method
US11281105B2 (en) Light generation method and system
CN110361862A (en) A kind of system and method for eliminating hyperoscillating spot side-lobe
JP2003220488A (en) Laser beam machining method and machine
JPH06234092A (en) Laser beam working machine
CN110955119B (en) A vortex light far-field super-resolution repetitive lithography method
JP2953158B2 (en) Bessel beam generating optical device
JP3458152B2 (en) Fine particle arrangement method
JP3656371B2 (en) Optical processing equipment
JPH08179108A (en) Diffractive optical element processing method and processing apparatus
JP2800006B2 (en) Laser device
JP3935735B2 (en) Laser processing equipment
JP2001018085A (en) Laser processing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term