JP3236484B2 - Energy beam processing method - Google Patents
Energy beam processing methodInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクパターンを
透過して被加工物に照射するビームの透過量を被加工物
の加工箇所ごとに異ならしめ、加工深さが随意可変でき
るようにしたエネルギービーム加工法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy for making the transmission depth of a beam transmitted through a mask pattern and irradiating a workpiece different for each processing location of the workpiece so that the processing depth can be varied at will. It relates to a beam processing method.
【０００２】また、本発明は、加工の際に被加工物とマ
スクとの位置合わせを精度よくかつ効率的に行うことが
できる方法に関する。[0002] The present invention also relates to a method for accurately and efficiently positioning a workpiece and a mask during processing.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来、マイクロマシン、医療器具、情報
機器等に用いる微小物体の製作において、被加工物の表
面に微細な切削加工を施す一般的な加工技術としては、
切削バイト、化学反応、或いは収束性ビームを利用した
切削加工があるが、特に半導体製造等における微細加工
技術としてはレジストを利用したドライエッチングやウ
エットエッチングが用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the production of minute objects used for micromachines, medical instruments, information devices, and the like, general machining techniques for performing fine cutting on the surface of a workpiece include:
There is a cutting process using a cutting tool, a chemical reaction, or a convergent beam. In particular, dry etching and wet etching using a resist are used as fine processing techniques in semiconductor manufacturing and the like.
【０００４】図２４は、従来のレジストを利用した微細
加工の工程例を示す。まず初めに加工基板１にレジスト
材２をコーティングし（工程１）、次にフォトマスク３
を介在させて紫外線４を照射し、フォトマスクに形成さ
せてあるパターン穴３ａをレジスト２に転写する（工程
２）。次に、現像することによりパターン穴３ａを通し
て紫外線４が照射された部分のレジスト材２を除去する
（工程３）。次に、プラズマ中のイオンやラジカル種を
利用して加工基板の上のレジスト材が無い部分の異方性
エッチングを行い（工程４）、最後にレジスト材２を除
去する（工程５）。以上の工程を経て加工基板の表面に
フォトマスクのパターン穴と同形の穴が形成されて微細
加工が行われる。通常はこの工程を繰り返して半導体デ
バイスが作製される。FIG. 24 shows an example of a conventional fine processing step using a resist. First, a processing substrate 1 is coated with a resist material 2 (step 1), and then a photomask 3 is coated.
The pattern holes 3a formed in the photomask are transferred to the resist 2 by irradiating ultraviolet rays 4 with the interposition of (step 2). Next, the resist material 2 at the portion irradiated with the ultraviolet rays 4 through the pattern holes 3a is removed by developing (Step 3). Next, anisotropic etching is performed on a portion of the processing substrate where there is no resist material using ions or radical species in the plasma (step 4), and finally, the resist material 2 is removed (step 5). Through the above steps, holes having the same shape as the pattern holes of the photomask are formed on the surface of the processing substrate, and fine processing is performed. Usually, this process is repeated to produce a semiconductor device.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加工方法は、レジスト材の塗布や、露光および現像
によるレジストパターンの形成、ベーキング等きわめて
複雑で手間のかかる工程が必要であり、効率良い加工を
行うことができなかった。また、プラズマ中のイオンや
ラジカル種を利用したエッチングは平面を一様に加工す
るため各部の深さが異なった構造や、３次元構造を高精
度で加工することは困難であった。さらに、各工程ごと
にそれぞれ装置を使用し、高精度の位置合わせをするの
で多くの時間と費用がかかった。However, the above-mentioned conventional processing method requires extremely complicated and time-consuming steps such as application of a resist material, formation of a resist pattern by exposure and development, and baking. Could not do. In addition, etching using ions or radical species in plasma uniformly processes a plane, so that it is difficult to process a structure having different depths of each part or a three-dimensional structure with high accuracy. In addition, since the apparatus is used for each process and high-precision positioning is performed, much time and cost are required.
【０００６】また、上記半導体デバイス用の加工基板１
と同様に微細な加工を必要とするものに、直径がミクロ
ンオーダーのマイクロ球レンズなどがあるが、こうした
マイクロ球レンズを製作する場合、従来は例えば図２５
に示したように、棒状のガラス材５の先端をバーナ６で
炙って熔かし、熔融したガラス球を落下させて冷却する
方法によっていた。しかしながら、こうした方法で製作
されたマイクロ球レンズ７は、表面粗さや真球度におい
て要求精度を満たすものが少なく、そこで冷却を終えた
上記のマイクロ球レンズ７を、例えば図２６に示したよ
うに研磨剤８の撒かれた研磨台９上に載せ、回転円盤１
０を軸周りに回転させながらマイクロ球レンズ７を押圧
し、レンズ表面を研磨する方法を採ることもあった。し
かしながら、こうして研磨したマイクロ球レンズ７も、
表面粗さや真球度の改善効果には一定の限界があり、従
来の方法では光学レンズとしての一定の基準品質を満た
すマイクロ球レンズを効率よく製作するのが困難であっ
た。Further, the processing substrate 1 for a semiconductor device described above.
Similar to those requiring fine processing, there is a microsphere lens having a diameter on the order of microns, and such a microsphere lens is conventionally manufactured, for example, by referring to FIG.
As shown in (1), the tip of a rod-shaped glass material 5 is burned and melted by a burner 6, and the melted glass balls are dropped and cooled. However, the microsphere lens 7 manufactured by such a method rarely satisfies the required accuracy in surface roughness and sphericity, and the microsphere lens 7 which has been cooled there is replaced with, for example, as shown in FIG. Place it on the polishing table 9 on which the abrasive 8 is scattered,
In some cases, the microsphere lens 7 is pressed while rotating 0 around the axis to polish the lens surface. However, the micro-sphere lens 7 thus polished also
There is a certain limit in the effect of improving the surface roughness and the sphericity, and it has been difficult to efficiently manufacture a micro-sphere lens satisfying a certain standard quality as an optical lens by the conventional method.
【０００７】従って、本発明の目的は、各部の深さが異
なった構造や、３次元構造を有する加工部品を高精度に
かつ効率よく加工できる方法および装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of processing a structure having a different depth of each part or a processed part having a three-dimensional structure with high precision and efficiency.
【０００８】また、本発明の他の目的は、上記加工にお
いて被加工部品とマスクとの位置合わせを迅速かつ精度
よく行うことができるようにすることにある。Another object of the present invention is to enable quick and accurate alignment of a workpiece and a mask in the above-mentioned processing.
【０００９】さらに、本発明の他の目的は、マイクロ球
レンズ等高精度な３次元加工を要するマイクロ部品を簡
単にしかも効率よく製作できるようにすることにある。Another object of the present invention is to enable simple and efficient manufacture of micro parts such as micro sphere lenses which require high-precision three-dimensional processing.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、エネルギービ
ーム源が発するエネルギービームを、マスクに穿設され
た所定形状パターンのビーム透過孔を透過させて被加工
物に照射するとともに、前記エネルギービーム源と前記
マスクの相対位置関係又は該マスクと前記被加工物の相
対位置関係の少なくとも一方を変化させ、該被加工物に
対する前記エネルギービームの照射量を制御することに
より被加工物の加工深さを加工位置によって変化せしめ
たことを特徴とするエネルギービーム加工法を提供する
ことにより、前記目的を達成するものである。According to the present invention, an energy beam emitted from an energy beam source is transmitted through a beam transmission hole having a predetermined shape formed in a mask to irradiate a workpiece with the energy beam. By changing at least one of the relative positional relationship between the source and the mask or the relative positional relationship between the mask and the workpiece, and controlling the irradiation amount of the energy beam on the workpiece, the processing depth of the workpiece. The above object is achieved by providing an energy beam processing method characterized in that is changed according to a processing position.
【００１１】また、本発明は、前記方法において、前記
マスク又は前記被加工物は、前記エネルギービームの照
射方向に沿う軸を中心に回転駆動され、該マスクは、前
記軸を中心とする径方向に沿う開口面積変化率が漸増す
るビーム透過孔が穿設してあることを特徴とするエネル
ギービーム加工法を提供することにより、前記目的を達
成するものである。Further, in the method according to the present invention, in the method, the mask or the workpiece may be driven to rotate about an axis along the direction of irradiation of the energy beam, and the mask may be driven in a radial direction about the axis. The above object is achieved by providing an energy beam processing method, characterized in that a beam transmitting hole whose opening area change rate along the length is gradually increased.
【００１２】さらに、本発明は、前記方法において、前
記エネルギービーム源は、揺動周期をもって完結する規
則的な速度変化を伴って揺動駆動され、前記被加工物
は、前記エネルギービーム源が揺動中心にあるときの前
記エネルギービームの照射方向と平行な軸を中心に回転
駆動されることを特徴とするエネルギービーム加工法を
提供することにより、前記目的を達成するものである。Further, according to the present invention, in the above-mentioned method, the energy beam source is oscillated with a regular speed change completed with an oscillating cycle, and the workpiece is oscillated by the energy beam source. The object is achieved by providing an energy beam processing method characterized by being driven to rotate about an axis parallel to the direction of irradiation of the energy beam when it is at a moving center.
【００１３】また、本発明は、前記方法において、前記
マスクと前記被加工物は、相互の位置関係に応じた規則
的な速度変化を伴って相対的に並進駆動され、かつ該被
加工物は、前記エネルギービームの照射方向と直交又は
斜交する軸を中心に回転駆動されることを特徴とするエ
ネルギービーム加工法を提供することにより、前記目的
を達成するものである。Further, according to the present invention, in the method, the mask and the workpiece are relatively translatedly driven with a regular speed change according to a mutual positional relationship, and the workpiece is The object is achieved by providing an energy beam processing method characterized by being driven to rotate about an axis orthogonal or oblique to the irradiation direction of the energy beam.
【００１４】さらに、本発明は、前記方法において、前
記エネルギービーム源と前記マスクと前記被加工物は、
顕微鏡を用いて真空中で整合させることを特徴とするエ
ネルギービーム加工法を提供することにより、前記目的
を達成するものである。Further, according to the present invention, in the above method, the energy beam source, the mask, and the workpiece may include:
The object is achieved by providing an energy beam processing method characterized by performing alignment in a vacuum using a microscope.
【００１５】また、本発明は、前記方法において、前記
マスクと前記被加工物の相対位置関係を顕微鏡で観察し
ながら微動位置決め装置を用いて位置決めすることを特
徴とするエネルギービーム加工法を提供することによ
り、前記目的を達成するものである。Further, the present invention provides the energy beam processing method in the above method, wherein the relative position relationship between the mask and the workpiece is observed using a microscope while positioning using a fine movement positioning device. Thereby, the above object is achieved.
【００１６】また、本発明は、被加工物と所定形状のパ
ターン穴が形成されたマスクとの相対位置関係を顕微鏡
で観察しながら微動位置決め装置を用いて位置決めし、
エネルギービームを前記マスクを介して前記被加工物に
照射することにより該被加工物を加工することを特徴と
するエネルギービーム加工法を提供することにより、前
記目的を達成するものである。Further, according to the present invention, positioning is performed using a fine positioning device while observing a relative positional relationship between a workpiece and a mask having a pattern hole of a predetermined shape with a microscope,
The object is achieved by providing an energy beam processing method characterized by processing the workpiece by irradiating the workpiece with an energy beam through the mask.
【００１７】また、本発明は、前記方法において、前記
被加工物とマスクとの相対位置関係を顕微鏡で多方向よ
り観察し位置決めすることを特徴とするエネルギービー
ム加工法を提供することにより、前記目的を達成するも
のである。Further, the present invention provides the energy beam processing method according to the above method, wherein a relative positional relationship between the workpiece and the mask is observed and positioned by a microscope in multiple directions. The purpose is achieved.
【００１８】さらに、本発明は、前記方法において、前
記被加工物とマスクとを前記微動位置決め装置に保持し
たまま加工を行うことを特徴とするエネルギービーム加
工法を提供することにより、前記目的を達成するもので
ある。Further, the present invention provides the energy beam processing method in the above method, wherein the processing is performed while the workpiece and the mask are held by the fine movement positioning device. To achieve.
【００１９】また、本発明は、前記方法において、前記
被加工物とマスクとの相対位置関係をあらかじめ顕微鏡
で観察しながら前記微動位置決め装置により位置決め
し、これを固定具により保持した状態で加工を行うこと
を特徴とするエネルギービーム加工法を提供することに
より、前記目的を達成するものである。Further, the present invention provides the method as described above, wherein the relative positional relationship between the workpiece and the mask is positioned by the fine movement positioning device while observing with a microscope in advance, and the processing is carried out in a state where the fine positioning device is held by a fixture. The object is achieved by providing an energy beam processing method characterized by performing.
【００２０】さらに、本発明は、前記方法において、前
記微動位置決め装置を真空容器中に配置し、前記位置決
め操作を該真空容器外部より行うことを特徴とするエネ
ルギービーム加工法を提供することにより、前記目的を
達成するものである。Further, the present invention provides the energy beam machining method according to the above method, wherein the fine movement positioning device is arranged in a vacuum vessel, and the positioning operation is performed from outside the vacuum vessel. This achieves the above object.
【００２１】さらに、本発明は、エネルギービームを発
するエネルギービーム源と、所定形状パターンのビーム
透過孔を有し、該ビーム透過孔を介して前記エネルギー
ビームを透過させるマスクと、該マスクを透過した前記
エネルギービームを照射されて加工される被加工物と、
該被加工物の加工深さを加工位置によって変化させるべ
く前記エネルギービーム源と前記マスクの相対位置関係
又は該マスクと前記被加工物の相対位置関係の少なくと
も一方を変化させ、これにより被加工物に対するエネル
ギービームの照射量を制御する制御手段とを具備するこ
とを特徴とするエネルギービーム加工装置を提供するこ
とにより、前記目的を達成するものである。Further, the present invention provides an energy beam source for emitting an energy beam, a mask having a beam transmission hole of a predetermined shape pattern, a mask for transmitting the energy beam through the beam transmission hole, and a mask for transmitting the energy beam through the mask. A workpiece to be processed by being irradiated with the energy beam;
At least one of a relative positional relationship between the energy beam source and the mask or a relative positional relationship between the mask and the workpiece is changed so as to change a processing depth of the workpiece according to a processing position. The above object is achieved by providing an energy beam processing apparatus, comprising: a control unit for controlling an irradiation amount of an energy beam to the laser beam.
【００２２】また、本発明は、前記装置において、前記
制御手段が前記エネルギービーム源とマスクの相対位置
を変化させるようになっており、前記被加工物とマスク
との相対位置関係を観察するための顕微鏡と、該被加工
物とマスクとの相対位置決めをするための微動位置決め
装置とをさらに備えたエネルギービーム加工装置を提供
することにより、前記目的を達成するものである。According to the present invention, in the apparatus, the control means changes a relative position between the energy beam source and the mask, and observes a relative positional relationship between the workpiece and the mask. The above object is achieved by providing an energy beam processing apparatus further provided with a microscope of (1) and a fine movement positioning device for performing relative positioning between the workpiece and the mask.
【００２３】さらに、本発明は、前記装置において、前
記微動位置決め装置で位置決めした被加工物とマスクと
を位置保持する固定具をさらに備えたエネルギービーム
加工装置を提供することにより、前記目的を達成するも
のである。Further, the present invention achieves the above object by providing an energy beam processing apparatus further comprising a fixture for holding a position of a workpiece and a mask positioned by the fine movement positioning apparatus. Is what you do.
【００２４】本発明によれば、従来のように複雑なレジ
スト塗布およびレジストパターン形成工程を必要とする
ことがなく、また、被加工物とマスクとの位置合わせを
迅速に行うことができるので、被加工物の加工を効率良
く行うことができる。According to the present invention, a complicated resist coating and a resist pattern forming process are not required unlike the prior art, and the position of the workpiece and the mask can be quickly adjusted. Processing of a workpiece can be performed efficiently.
【００２５】また、本発明によれば、マスクに形成され
たビーム透過孔を透過させてエネルギービームを被加工
物に照射し、そのさいにエネルギービーム源とマスク或
いはマスクと被加工物の相対位置を変化させることによ
り、被加工物の加工箇所こどにエネルギービームの照射
量を異ならしめることができるので、被加工物の加工箇
所こどの加工深さを精度よく制御することができる。Further, according to the present invention, the workpiece is irradiated with the energy beam through the beam transmitting hole formed in the mask, and at that time, the energy beam source and the mask or the relative positions of the mask and the workpiece are irradiated. By changing the distance, the irradiation amount of the energy beam can be made different to the processing location child of the workpiece, so that the processing depth of the processing location of the workpiece can be accurately controlled.
【００２６】この場合、パターン穴が形成されたマスク
を通して被加工物にエネルギービームを照射し、パター
ン形状の加工を行う際に、パターン形状が１ｍｍ以下の
微小パターンである場合や、被加工物が同様に微小な物
体である場合には、微動位置決め装置や顕微鏡なしで位
置決めすることは困難であるが、被加工物とマスクとを
顕微鏡で観察しながら微動位置決め装置により微細な位
置決めを行い、これを位置決め装置または固定具により
位置保持した状態でエネルギービームによる加工を行う
ことにより、精度良く微小パターンの加工を行うことが
できる。In this case, when the workpiece is irradiated with an energy beam through a mask in which a pattern hole is formed to process the pattern shape, when the pattern shape is a minute pattern of 1 mm or less, or when the workpiece is Similarly, in the case of a minute object, it is difficult to perform positioning without a fine positioning device or a microscope, but fine positioning is performed by a fine positioning device while observing the workpiece and the mask with a microscope. By processing with an energy beam in a state where the position is held by a positioning device or a fixture, a fine pattern can be processed with high accuracy.
【００２７】さらに、真空中で上記位置決めを行い、被
加工物とマスクとを一度大気中に取り出す必要をなくす
ことにより、加工の継続性を維持できるので効率良く作
業ができるばかりではなく、場所移動に伴って生ずる被
加工物とマスクおよび関連機器との相対位置に位置ずれ
を生ずることがなく、精度よく加工を行うことができ
る。さらに、被加工物の加工面が酸化されるという問題
もない。Furthermore, by performing the above-described positioning in a vacuum and eliminating the need to remove the workpiece and the mask once into the atmosphere, the continuity of the processing can be maintained. Accordingly, the relative position between the workpiece and the mask and related equipment caused by the above-mentioned process does not cause a positional shift, and the processing can be performed accurately. Further, there is no problem that the processed surface of the workpiece is oxidized.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１ないし図１２を参照して説明する。図１は、本
発明のエネルギービーム加工法を適用したエネルギービ
ーム加工装置の第１実施例を示す概略斜視図、図２は、
図１に示したエネルギービーム加工装置による加工形状
を説明するための被加工物の縦断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of an energy beam processing apparatus to which the energy beam processing method of the present invention is applied, and FIG.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a workpiece for explaining a processing shape by the energy beam processing device shown in FIG. 1.
【００２９】図１に示すエネルギービーム加工装置１１
は、金属材料やガラス材料からなる円盤状の被加工物１
２の表面を凸面状にエネルギービームにより加工するた
めの装置であり、エネルギービームは、エネルギービー
ム源１３より均一密度のビームとして下方に照射され
る。被加工物１２は、円形スポット状に照射されるエネ
ルギービームのスポット中心を通るビーム軸に対し同軸
配置されており、その軸芯を中心に一定速度で回転駆動
される。また、エネルギービーム源１３と被加工物１２
との間には、被加工物に対して照射パターンを周期的に
可変制御するためのマスク１４が介在しており、このマ
スク１４に形成した銀杏形に開口するビーム透過孔１４
ａにより、被加工物１２の特定領域に対するビーム照射
量の制御がなされる。The energy beam processing apparatus 11 shown in FIG.
Is a disk-shaped workpiece 1 made of a metal material or a glass material.
2 is a device for processing the surface of No. 2 in a convex shape with an energy beam, and the energy beam is irradiated downward from the energy beam source 13 as a beam of uniform density. The workpiece 12 is coaxially arranged with respect to a beam axis passing through the center of the spot of the energy beam irradiated in a circular spot shape, and is driven to rotate at a constant speed about the axis. Further, the energy beam source 13 and the workpiece 12
A mask 14 for periodically variably controlling the irradiation pattern on the workpiece is interposed between the mask 14 and the beam transmitting hole 14 formed in the mask 14 and opening in a ginkgo shape.
According to a, the beam irradiation amount to a specific region of the workpiece 12 is controlled.
【００３０】ビーム透過孔１４ａは、銀杏形状の要の位
置がビーム軸すなわち被加工物１２の回転中心に一致し
ており、この要の位置から左右に曲線的に裾を延ばすよ
う末広がり状態で開口している。このため、径方向に沿
うビーム透過孔１４ａの開口面積変化率は漸増し、円周
に沿うビーム照射量は被加工物１２の回転中心から離れ
た位置ほど大となる。従って、被加工物１２がその回転
軸を中心に回転すると、単位時間当たりのエネルギービ
ームの照射量が径方向に沿って大となる分だけ加工深さ
も径方向に漸増し、最終的には図２に示した球状凸面１
５ａを有する加工物１５が得られる。The beam transmission hole 14a has a ginkgo-shape essential position coincident with the beam axis, that is, the center of rotation of the workpiece 12, and is opened in a divergent state so as to extend the hem in a curved manner from side to side from the essential position. are doing. For this reason, the opening area change rate of the beam transmitting hole 14a along the radial direction gradually increases, and the beam irradiation amount along the circumference becomes larger as the position becomes farther from the rotation center of the workpiece 12. Accordingly, when the workpiece 12 rotates about its rotation axis, the processing depth gradually increases in the radial direction by an amount corresponding to the increase in the irradiation amount of the energy beam per unit time along the radial direction. Spherical convex surface 1 shown in 2
A workpiece 15 having 5a is obtained.
【００３１】なお、上記実施例では、被加工物１２をそ
の軸回りに回転させる構成としたが、代わりに図示点線
矢印で示すように、マスク１４を軸回りに回転させても
よい。In the above embodiment, the workpiece 12 is rotated about its axis. Alternatively, the mask 14 may be rotated about its axis as indicated by the dotted arrow in the drawing.
【００３２】なお、上記第１実施例では、被加工物１２
だけを軸周りに回転させる構成としたが、エネルギービ
ーム源も被加工物の回転に同期させて揺動させることが
可能であり、例えばビーム軸を被加工物の回転中心軸に
対し角度をもたせることで、被加工物のビーム照射面に
対して回転中心軸から径方向にエネルギービーム量を制
御することが可能である。In the first embodiment, the workpiece 12
Is configured to rotate only around the axis, but the energy beam source can also be swung in synchronization with the rotation of the workpiece, for example, to make the beam axis have an angle with respect to the rotation center axis of the workpiece. This makes it possible to control the amount of energy beam in the radial direction from the center axis of rotation with respect to the beam irradiation surface of the workpiece.
【００３３】図３に示すエネルギービーム加工装置２１
は、被加工物２２の回転に合わせてエネルギービーム源
２３を揺動させるようにしたものであり、特に加工箇所
に応じて加工深さを変えるため、エネルギービーム源２
３の揺動速度を左右の揺動端ほど遅く揺動中点ほど速く
設定してある。また、この実施例では、マスク２４のビ
ーム透過孔２４ａは円形貫通孔に過ぎないが、エネルギ
ービーム源２３とマスク２４及び被加工物２２の相対位
置関係には、エネルギービーム源２３が揺動端にあると
きに被加工物２２の周縁部が加工され、かつエネルギー
ビーム源２３が揺動中点にあるときに被加工物２２の中
央部が加工されるような関係をもたせてある。このた
め、被加工物２２は、周縁部が中央部に比べより深く加
工され、最終的に得られる加工物２５は、図４に示した
ように、先端から周縁にかけて半球状に丸まった凸面２
５ａを有する形状となる。The energy beam processing apparatus 21 shown in FIG.
Is to swing the energy beam source 23 in accordance with the rotation of the workpiece 22. In particular, in order to change the processing depth according to the processing location, the energy beam source 2
The swing speed of No. 3 is set to be slower toward the left and right swing ends and faster toward the swing midpoint. Further, in this embodiment, the beam transmission hole 24a of the mask 24 is merely a circular through-hole, but the energy beam source 23 has a swing end due to the relative positional relationship between the energy beam source 23, the mask 24 and the workpiece 22. , The peripheral portion of the workpiece 22 is machined, and the central portion of the workpiece 22 is machined when the energy beam source 23 is at the swing midpoint. Therefore, the workpiece 22 is processed deeper at the periphery than at the center, and the finally obtained workpiece 25 has a convex surface 2 which is rounded in a hemispherical shape from the tip to the periphery as shown in FIG.
5a.
【００３４】また、上記第２実施例において、エネルギ
ービーム源の揺動速度は、左右の揺動端ほど速く揺動中
点ほど遅く設定することもできる。図５に示したエネル
ギービーム加工装置３１は、エネルギービーム源３３の
揺動速度の変化態様を図３の場合と逆に切り替えるとと
もに、前記実施例よりもエネルギービーム源３３の揺動
範囲を狭めたものである。この実施例では、エネルギー
ビーム源３３とマスク３４及び被加工物３２の位置関係
は、エネルギービーム源３３が揺動端にあるときに被加
工物３２の半径方向中間部が加工され、エネルギービー
ム源３３が揺動中点にあるときに被加工物３２の中央部
が加工されるような位置関係としてある。このため、被
加工物３２の中央部が半径方向中間部に比べより深く加
工され、最終的に得られる加工物３５は、図６に示した
ように、中央が最も深い皿穴３５ａを有するものとな
る。なお、本実施例の場合、マスク３４としては、前記
実施例と同様、円形に開口するビーム透過孔３４ａを有
するものが用いられる。In the second embodiment, the swing speed of the energy beam source can be set faster at the left and right swing ends and slower at the swing middle point. The energy beam processing apparatus 31 shown in FIG. 5 switches the changing mode of the swing speed of the energy beam source 33 in the opposite manner to that in FIG. 3 and narrows the swing range of the energy beam source 33 as compared with the embodiment. Things. In this embodiment, the positional relationship between the energy beam source 33, the mask 34, and the workpiece 32 is such that when the energy beam source 33 is at the swing end, the radially intermediate portion of the workpiece 32 is processed. The positional relationship is such that the central portion of the workpiece 32 is machined when 33 is at the swing midpoint. For this reason, the center of the workpiece 32 is machined deeper than the middle part in the radial direction, and the finally obtained workpiece 35 has a countersunk hole 35a at the center as shown in FIG. Becomes In the present embodiment, as the mask 34, a mask having a beam transmitting hole 34a that opens in a circular shape is used as in the above embodiment.
【００３５】さらに、上記第１〜第３実施例と異なり、
エネルギービーム源は固定したまま、被加工物を軸周り
に回転させる一方で軸方向に往復駆動することもでき
る。図７に示すエネルギービーム加工装置４１は、円柱
状の被加工物４２を先端側から球形にくびれ加工するた
めの装置であり、被加工物４２はエネルギービーム源４
３のビーム照射方向と直交する回転軸周りに回転し、同
時にまたこの回転軸に沿って往復動すなわちマスク４４
に対して並進する。マスク４４には、ビーム透過孔４４
ａとして被加工物４２の往復動方向と直交する方向に長
方形のスリットが形成してあり、このスリット状ビーム
透過孔４４ａを透過したビームが被加工物４２の先端付
近に照射される。実施例の場合、被加工物４２の往復動
速度は、往復端点ほど遅く往復中点ほど速くするよう設
定されるため、エネルギービームが往復端点を照射する
ときに加工深さは最大であり、エネルギービームが往復
中点を照射するときは加工深さは最小となる。従って、
加工物４５の最終形状は、図８に示したように、球形部
４５ａとなる。Further, unlike the first to third embodiments,
While the energy beam source is fixed, the workpiece can be rotated around the axis while being reciprocated in the axial direction. An energy beam processing apparatus 41 shown in FIG. 7 is an apparatus for processing a cylindrical workpiece 42 into a spherical shape from the tip end side.
3 rotates about a rotation axis orthogonal to the beam irradiation direction, and at the same time, reciprocates along this rotation axis, that is, the mask 44.
Translate to The mask 44 has a beam transmitting hole 44
As a, a rectangular slit is formed in a direction orthogonal to the reciprocating direction of the workpiece 42, and a beam transmitted through the slit-shaped beam transmitting hole 44 a is irradiated near the tip of the workpiece 42. In the case of the embodiment, since the reciprocating speed of the workpiece 42 is set to be slower as the reciprocating end point and faster as the reciprocating midpoint, the processing depth is the maximum when the energy beam irradiates the reciprocating end point. When the beam illuminates the midpoint of the reciprocation, the processing depth is minimal. Therefore,
The final shape of the workpiece 45 is a spherical portion 45a as shown in FIG.
【００３６】また、上記第４実施例を変形発展させたも
のに、図９に示すエネルギービーム加工装置５１があ
る。このエネルギービーム加工装置５１は、エネルギー
ビーム源５３を固定したまま、被加工物５２を回転及び
往復駆動させる点は前記実施例と変わらないが、マスク
５４に形成するスリット状ビーム透過孔５４ａが１本で
はなく、３本のスリット状ビーム透過孔５４ａを互いに
平行にかつ等間隔に配設した点が異なる。この実施例の
場合、３本のスリット状ビーム透過孔５４ａは、全てエ
ネルギービーム源５３のエネルギービーム照射範囲に含
まれるため、一度の加工で３個の球形部５５ａがくびれ
部５５ｂを介して連なる加工物５５を形成することがで
きる。このため、マイクロ球レンズを大量に工業生産す
る場合、被加工物５２として例えば光学ガラス，石英ガ
ラス，ルビー，サファイア，フッ化マグネシュウム，Ｚ
ｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＧａＡｓ等のレンズ用ガラス材料を
用い、スリット状ビーム透過孔５４ａの幅設定と被加工
物５２の往復動（並進移動）速度制御とを適宜組み合わ
せることにより、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの大きさの球
形部５５ａすなわちマイクロ球レンズを高精度で能率よ
く製作することができる。特に、量子レベル或いは可視
光レベルの精度までレンズ面の加工が可能であるため、
マイクロ球レンズに加工した加工物５５に単色光を入射
させる場合には、レンズ作用を行う有効部分の大きさを
該単色光の波長以下の大きさとすることができる。An energy beam processing device 51 shown in FIG. 9 is a modification of the fourth embodiment. This energy beam processing apparatus 51 is the same as the above-described embodiment in that the workpiece 52 is rotated and reciprocally driven while the energy beam source 53 is fixed, but the slit-shaped beam transmitting hole 54a formed in the mask 54 has one slit. The difference is that instead of books, three slit beam transmitting holes 54a are arranged in parallel with each other and at equal intervals. In the case of this embodiment, since all three slit-shaped beam transmitting holes 54a are included in the energy beam irradiation range of the energy beam source 53, three spherical portions 55a are connected via the constricted portion 55b in one process. The workpiece 55 can be formed. For this reason, when a large number of microsphere lenses are industrially manufactured, the workpiece 52 may be, for example, optical glass, quartz glass, ruby, sapphire, magnesium fluoride, or Z.
Using a glass material for a lens such as nSe, ZnTe, or GaAs, the width of the slit-shaped beam transmitting hole 54a and the reciprocating (translational) speed control of the workpiece 52 are appropriately combined to provide a 0.1 nm to 100 nm. A spherical portion 55a having a size, that is, a microsphere lens can be manufactured with high accuracy and efficiency. In particular, since the lens surface can be processed to the accuracy of the quantum level or visible light level,
In the case where monochromatic light is incident on the workpiece 55 processed into a microsphere lens, the size of the effective portion that performs the lens action can be set to be equal to or smaller than the wavelength of the monochromatic light.
【００３７】さらにまた、前述の第１実施例に示したエ
ネルギービーム加工装置１１に関しても、マスク１４に
設けるビーム透過孔１４ａの数を増やすことで円盤状の
ガラス素材をフレネルレンズに加工することも可能であ
る。具体的には、図１１に示すエネルギービーム加工装
置６１のごとく、円盤状の被加工物６２を覆うマスク６
４に、銀杏形状のビーム透過孔６４ａを相似的に三連形
成したものを用い、最小のビーム透過孔６４ａの要の部
分を通る回転軸を中心に被加工物６２を回転駆動しつ
つ、エネルギービーム源６３からエネルギービームを照
射する。この場合、照射ビームの中心軸から離れるほど
ビーム透過孔６４ａの開口面積は大きくなり、しかも個
々のビーム透過孔６４ａが銀杏形状をなすため、最終的
に得られる加工物６５は、図１２に示したように、円盤
状ガラス素材の表面に環状の平凸レンズ部６５ａが同心
形成されたフレネルレンズとなる。Further, with respect to the energy beam processing apparatus 11 shown in the first embodiment, it is also possible to process a disk-shaped glass material into a Fresnel lens by increasing the number of beam transmission holes 14a provided in the mask 14. It is possible. Specifically, as in an energy beam processing apparatus 61 shown in FIG. 11, a mask 6 covering a disk-shaped workpiece 62 is provided.
4, a ginkgo-shaped beam transmitting hole 64a is formed in triplicate, and while the workpiece 62 is driven to rotate around a rotation axis passing through a main part of the minimum beam transmitting hole 64a, energy is reduced. An energy beam is emitted from the beam source 63. In this case, as the distance from the center axis of the irradiation beam increases, the opening area of the beam transmitting hole 64a increases, and the individual beam transmitting holes 64a form a ginkgo shape. As described above, a Fresnel lens in which an annular plano-convex lens portion 65a is formed concentrically on the surface of a disk-shaped glass material.
【００３８】なお、上記実施例において、エネルギービ
ームとしては高速原子線やイオンビーム或いは電子線や
原子・分子ビームさらには放射光等を用いることもでき
る。高速原子線は、中性な高速粒子ビームであるため、
金属や半導体或いは絶縁物などあらゆる材料に対して応
用でき、イオンビームは金属材料に有効である。電子線
は、電子線照射と同時に被加工物に対して反応性のある
ガスを導入し、電子線が照射された場所にのみ化学反応
が行われるようにする。また、原子・分子ビームは低エ
ネルギビームとして用いることができ、反応性ガスの原
子・分子ビームを照射して加工を行うことができる。さ
らに、放射光は、直接放射光のみを被加工物表面に照射
して加工を行ったり、反応性ガス粒子との総合作用を利
用して加工を行ったりでき、あらゆる材料に適用できる
等の特徴がある。In the above embodiment, a high-speed atomic beam, an ion beam, an electron beam, an atomic / molecular beam, and a radiation beam can be used as the energy beam. Fast atomic beams are neutral fast particle beams,
It can be applied to any materials such as metals, semiconductors and insulators, and ion beams are effective for metal materials. As for the electron beam, a gas reactive with the workpiece is introduced at the same time as the irradiation of the electron beam, so that the chemical reaction is performed only at the position irradiated with the electron beam. In addition, an atomic / molecular beam can be used as a low energy beam, and processing can be performed by irradiating an atomic / molecular beam of a reactive gas. In addition, the radiation can be processed by directly irradiating only the radiation to the surface of the workpiece, or it can be processed by utilizing the combined action with the reactive gas particles, and can be applied to all materials. There is.
【００３９】また、後述するように、上記実施例におい
て、マスクと被加工物とビーム軸の位置合わせやマスク
の交換といった作業を全て真空容器内において行うこと
もでき、その場合は、被加工物を一度も大気中にさらす
ことのないクリーンな環境下での加工工程が実現でき、
加工物表面の酸化や汚染が問題となるときに特に有効な
加工法として、極めて高い作業性が得られる。また、こ
うした真空内加工工程を実現する場合に、光学顕微鏡や
走査型２次電子顕微鏡（ＳＥＭ）或いはレーザ顕微鏡等
の顕微鏡を用い、マスクと被加工物とビーム軸の位置合
わせを行うとよく、エネルギービーム源とマスクと被加
工物とを極めて高い精度で整合させることができる。As will be described later, in the above embodiment, all operations such as alignment of the mask and the workpiece with the beam axis and replacement of the mask can be performed in the vacuum vessel. Processing process in a clean environment that never exposes to the atmosphere,
Extremely high workability is obtained as a particularly effective processing method when oxidation or contamination of the workpiece surface becomes a problem. In order to realize such an in-vacuum processing step, it is preferable to align a mask, a workpiece, and a beam axis using a microscope such as an optical microscope, a scanning secondary electron microscope (SEM), or a laser microscope. The energy beam source, the mask and the workpiece can be aligned with extremely high accuracy.
【００４０】図１３は、本発明の方法を実施する装置の
一実施例を示すもので、該実施例のものはベース１０５
上に水平面内で直行する方向に併進移動可能なＸＹ軸ス
テージ１０６を設け、該ＸＹ軸ステージ上に主軸或いは
Ｘ軸１０７回りに回転可能なθ軸ステージ１０８を設
け、該θ軸ステージに取り付け手段１０９を介して被加
工物Ｗを着脱可能に固定する一方、上記ベース１０５上
にＺ軸方向に移動可能なＺ軸ステージ１１１を設け、該
Ｚ軸ステージ上にＺ軸回りに回転可能なβ軸ステージ１
１３を設け、該β軸ステージにＹ軸１１５回りに回転可
能にα軸ステージ１１７を設け、該α軸ステージ１１７
上にマスクＭを着脱可能に固定し、該マスク上のエネル
ギービーム源（例えば高速原子線源）１１９よりマスク
Ｍのパターン孔ｐを介して被加工物Ｗにエネルギービー
ム１２１を照射するようにしたものである。上記ＸＹ軸
ステージ１０６およびＺ軸ステージ１１１は位置決め精
度が０．１Ａから１０マイクロメートル、好ましくは
０．１Ａから１ナノメートルで位置決め可能な微動移動
ステージである。FIG. 13 shows an embodiment of an apparatus for carrying out the method of the present invention.
An XY-axis stage 106 that can be translated in a direction perpendicular to a horizontal plane is provided on the top, a θ-axis stage 108 that is rotatable around a main axis or an X-axis 107 is provided on the XY-axis stage, and mounting means is attached to the θ-axis stage. A work W is detachably fixed via the base 109, and a Z-axis stage 111 movable in the Z-axis direction is provided on the base 105, and a β-axis rotatable around the Z-axis is provided on the Z-axis stage. Stage 1
13, an α-axis stage 117 is provided on the β-axis stage so as to be rotatable around the Y-axis 115, and the α-axis stage 117 is provided.
The mask M is detachably fixed thereon, and the workpiece W is irradiated with the energy beam 121 from the energy beam source (eg, high-speed atomic beam source) 119 on the mask via the pattern hole p of the mask M. Things. The XY-axis stage 106 and the Z-axis stage 111 are fine movement stages that can be positioned with a positioning accuracy of 0.1 A to 10 micrometers, preferably 0.1 A to 1 nanometer.
【００４１】この位置決め装置では、被加工物ＷがＸＹ
ステージ１０６によりＸＹ軸の２方向に併進微動できる
とともに、θ軸ステージ１０８によって被加工物Ｗ自体
の回りに回転移動できるようになつており、これにより
マスクＭに対して被加工物の一軸回りの任意の面を位置
合わせし、エネルギービームによる加工が可能となって
いる。従って、該装置により上記図７，８，９，１０に
関連して述べた加工方法の実施が可能である。また、マ
スクＭは、Ｚ軸ステージ１１１により被加工物Ｗに対し
離間距離（Ｚ軸方向）を微動制御でき、またβ軸ステー
ジ１１３およびα軸ステージ１１７によって水平面内の
傾きや、被加工物との平行度を精度よく調整できるなっ
ている（α、β回転角）。これにより、被加工物Ｗとマ
スクＭとの離間距離、平行度、平行平面内における相対
位置を微細に調整することができる。In this positioning device, the workpiece W is XY
The stage 106 allows fine translation in two directions of the X and Y axes, and the θ-axis stage 108 enables a rotational movement about the workpiece W itself. Arbitrary surfaces can be aligned and processed by energy beams. Therefore, the processing method described with reference to FIGS. 7, 8, 9, and 10 can be performed by the apparatus. Further, the mask M can finely control the separation distance (Z-axis direction) with respect to the workpiece W by the Z-axis stage 111, and the inclination in a horizontal plane and the inclination of the workpiece with the β-axis stage 113 and the α-axis stage 117. Can be accurately adjusted (α, β rotation angles). Thereby, the separation distance between the workpiece W and the mask M, the degree of parallelism, and the relative position within the parallel plane can be finely adjusted.
【００４２】なお、被加工物Ｗの加工面とマスクＭとの
離間距離は、通常、密着状態から１ｍｍ程度の距離に設
定される。また、マスクＭは、予め形成されたもの、例
えば電鋳によりパターニングされた数ミクロン厚のＮｉ
箔を用いることができ、これを平坦度のよい粘着テープ
でα軸ステージ１１７のマスク取り付け部１１７ａに固
定することができる。なお、被加工物ＷとマスクＭとの
位置合わせは光学顕微鏡１２３により観察しながら行
い、被加工物ＷとマスクＭの動きを示す画像表示装置を
見ながら遠隔操作によって行うことができる。この際、
光学顕微鏡で２方向以上から観察することにより、被加
工物とマスクとの平行度を見ることができる。このため
エネルギービーム源１１９および光学顕微鏡１２３は図
示しないガイドにより、それぞれ加工位置および観察位
置に出入りできるようになっている。これにより、被加
工物Ｗの任意の加工面に対しマスクＭを所望の位置関係
に設定して加工を行うことができる。The distance between the processing surface of the workpiece W and the mask M is usually set to a distance of about 1 mm from the close contact state. Further, the mask M is formed in advance, for example, Ni having a thickness of several microns patterned by electroforming.
A foil can be used, and this can be fixed to the mask mounting portion 117a of the α-axis stage 117 with an adhesive tape having good flatness. The alignment between the workpiece W and the mask M can be performed while observing with the optical microscope 123, and can be performed by remote control while viewing the image display device showing the movement of the workpiece W and the mask M. On this occasion,
By observing from two or more directions with an optical microscope, the parallelism between the workpiece and the mask can be seen. For this reason, the energy beam source 119 and the optical microscope 123 can enter and exit the processing position and the observation position, respectively, by a guide (not shown). Thereby, it is possible to perform processing by setting the mask M in a desired positional relationship with respect to an arbitrary processing surface of the workpiece W.
【００４３】図１４は、本発明方法を実施する装置の他
の実施例を示すもので、該実施例では、ベース１０５の
下面が球面状をなしており、装置全体がベースガイド１
０５ａの上を図示矢印Ｂのごとく一軸または多軸回りに
揺動できるようになっており、これにより被加工物Ｗを
エネルギービームの照射方向と斜交する軸回りに回転さ
せることができる。FIG. 14 shows another embodiment of the apparatus for carrying out the method of the present invention. In this embodiment, the lower surface of the base 105 is spherical, and the entire apparatus is a base guide 1.
The workpiece W can be swung around one axis or multiple axes as indicated by arrow B in the drawing, whereby the workpiece W can be rotated about an axis oblique to the irradiation direction of the energy beam.
【００４４】図１５は、本発明加工方法に使用される装
置のさらに他の実施例を示すものであり、該実施例の装
置では、ＸＹステージ１０６にサポート１０２を固定
し、該サポート上にターンテーブル１０４をエネルギー
ビーム１２１の照射方向に沿う軸回りに回転可能に取り
付け、該ターンテーブル上に被加工物Ｗを粘着テープ等
により取り付けたものである。他の構成は図１３の装置
と同じである、該装置により図１，２，１１，１２に関
連して述べた加工方法を実施することができる。FIG. 15 shows still another embodiment of the apparatus used in the processing method of the present invention. In the apparatus of this embodiment, the support 102 is fixed on the XY stage 106, and the turn is performed on the support. The table 104 is mounted so as to be rotatable around an axis along the direction of irradiation of the energy beam 121, and the workpiece W is mounted on the turntable with an adhesive tape or the like. Other configurations are the same as those of the apparatus of FIG. 13. The processing method described with reference to FIGS. 1, 2, 11, and 12 can be performed by the apparatus.
【００４５】図１６は、本発明の他の方法を示すもの
で、該方法は固定具により被加工物をマスクと所定の位
置関係に固定設置した状態で加工を行うものである。こ
のため、被加工物Ｗは平坦な固定台１２５上に平坦度の
良い粘着テープやボルト、ネジ等により固定され、マス
クＭは該被加工物Ｗ上にスペーサ１２７を介して設置さ
れる。スペーサ１２７は固定台１２５上に立設されてお
り、マスクＭは該スペーサ上に平坦度の良い粘着テープ
やボルト、ネジ等１２９（図では粘着テープ）を利用し
て取り付けられる。FIG. 16 shows another method of the present invention, in which the processing is performed in a state where the workpiece is fixedly installed in a predetermined positional relationship with the mask by a fixture. For this reason, the workpiece W is fixed on the flat fixing base 125 with a highly flat adhesive tape, a bolt, a screw, or the like, and the mask M is installed on the workpiece W via the spacer 127. The spacer 127 is erected on the fixed base 125, and the mask M is mounted on the spacer using an adhesive tape 129 with good flatness, bolts, screws, etc. (adhesive tape in the figure).
【００４６】被加工物Ｗに対しマスクＭを位置合わせす
るには、図２０に示すように、被加工物Ｗを固定した固
定台１２５に対し、マスクＭを位置決め装置１３１によ
り光学顕微鏡１２３で観察しながら位置決めを行い、こ
の際同時にマスクＭのスペーサ１２７上への固定も行
う。光学顕微鏡１２３は焦点深度の深いものが使用され
るが、光学顕微鏡の代わりにレーザー顕微鏡を使用して
もよい。マスクＭはネジ、ボルトや粘着テープ１３３
（図ではネジ）により位置決め装置の支持アーム１３５
に固定されている。位置決め装置１３１はＸＹ軸ステー
ジ１３７とＺ軸ステージ１３９とでマスクＭを直交３軸
方向に微動制御することができる。なお、ＸＹ軸方向と
Ｚ軸方向との位置決めを精度よく行うために複数の光学
顕微鏡、レーザー顕微鏡もしくはそれらの双方を用いる
ことができる。なお、図示しないが、位置決め装置１３
１にＺ軸回りに回転可能なβ軸ステージを取り付け、被
加工物とマスクとの水平面内の傾きを調整することもで
きる。被加工物Ｗに対し、マスクＭの位置決めを完了し
た後は、図１６に示すように、位置決め装置１３１から
マスクＭを切り離し、光学顕微鏡１２３と位置決め装置
１３１を被加工物ＷおよびマスクＭ上から後退させ、代
わりに図示しないエネルギービーム源を該位置決めされ
た被加工物およびマスク上の加工位置に位置決めして加
工を行う。In order to align the mask M with the workpiece W, as shown in FIG. 20, the mask M is observed by a positioning device 131 with an optical microscope 123 on a fixed base 125 on which the workpiece W is fixed. The positioning is performed while the mask M is fixed on the spacer 127 at the same time. Although the optical microscope 123 has a large depth of focus, a laser microscope may be used instead of the optical microscope. The mask M is made of screws, bolts or adhesive tape 133
(Screw in the figure) by the support arm 135 of the positioning device.
It is fixed to. The positioning device 131 can finely control the mask M in three orthogonal orthogonal directions by the XY axis stage 137 and the Z axis stage 139. Note that a plurality of optical microscopes, laser microscopes, or both of them can be used to accurately perform positioning in the XY axis direction and the Z axis direction. Although not shown, the positioning device 13
1, a β-axis stage rotatable around the Z-axis can be attached to adjust the inclination of the workpiece and the mask in the horizontal plane. After the positioning of the mask M with respect to the workpiece W is completed, as shown in FIG. 16, the mask M is separated from the positioning device 131, and the optical microscope 123 and the positioning device 131 are moved from above the workpiece W and the mask M. The workpiece is retracted and, instead, an energy beam source (not shown) is positioned at the processing position on the positioned workpiece and the mask to perform the processing.
【００４７】なお、図示例では、エネルギービーム１２
１とマスクＭとの相対位置関係を固定してあるが、図１
７に示すように、エネルギービーム源１１９をマニピュ
レータ１２０に取り付け、矢印Ａで示すように、エネル
ギービームを一軸または多軸回りに揺動させるか、或い
はステージ１２５の下面を球面状として装置全体をステ
ージガイド１２５ｂ上で矢印Ｂで示すように一軸または
多軸回りに揺動させることにより、エネルギービーム１
２１とマスクＭ間を相対移動させることができる。In the illustrated example, the energy beam 12
1 and the mask M have a fixed relative positional relationship.
7, the energy beam source 119 is attached to the manipulator 120, and the energy beam is swung around one axis or multiple axes as shown by an arrow A, or the lower surface of the stage 125 is made spherical, and By swinging around the single axis or multiple axes as shown by arrow B on the guide 125b, the energy beam 1
21 and the mask M can be relatively moved.
【００４８】また、図１６のものは被加工物Ｗの加工面
が固定台１２５の被加工物設置面１２５ａとマスクＭと
に平行である四角柱構造の被加工物を加工する例である
が、より正確にマスクと被加工面の平行度を出すため
に、スペーサにマイクロメーターヘッド（図示せず）を
取り付けた固定具を使用することができる。また、図１
８に示すように、被加工物Ｗを固定台の被加工物設置面
上で回転させることにより任意の加工面をマスクに向け
て加工を施し、３次元加工を行うことができる。この場
合、加工物設置面上に被加工物の設置位置をマークして
おき、被加工物を該マークに合わせて位置決めする。し
たがって、粘着テープは必ずしも必要としない。FIG. 16 shows an example of processing a workpiece having a quadrangular prism structure in which the processing surface of the workpiece W is parallel to the workpiece mounting surface 125a of the fixed base 125 and the mask M. In order to more accurately obtain the parallelism between the mask and the surface to be processed, a fixture having a micrometer head (not shown) attached to a spacer can be used. FIG.
As shown in FIG. 8, by rotating the workpiece W on the workpiece mounting surface of the fixed base, an arbitrary processing surface can be processed toward the mask, and three-dimensional processing can be performed. In this case, the installation position of the workpiece is marked on the workpiece installation surface, and the workpiece is positioned according to the mark. Therefore, the adhesive tape is not always necessary.
【００４９】図１９は被加工物Ｗが複雑な形状を有する
場合に、被加工物の加工面とマスクとが平行もしくは任
意の角度に設定することができるように、固定台１２５
の被加工物設置面１２５ａの形状を被加工物の形状に合
わせて適宜選択できることを示すものである。FIG. 19 shows a fixing table 125 such that when the workpiece W has a complicated shape, the processing surface of the workpiece and the mask can be set parallel or at an arbitrary angle.
This shows that the shape of the workpiece installation surface 125a can be appropriately selected according to the shape of the workpiece.
【００５０】これら図１８，１９の固定具を使用する場
合にも、図１７の固定具と同様にエネルギービーム源を
マニピュレータにより揺動させるか、或いは固定台１２
５を揺動させることにより、図示矢印Ａ，Ｂで示すよう
に、エネルギービーム１２１とマスクＭとを相対移動さ
せることができる。When the fixtures of FIGS. 18 and 19 are used, the energy beam source is swung by the manipulator or the fixture 12 is fixed, similarly to the fixture of FIG.
By swinging 5, the energy beam 121 and the mask M can be relatively moved as indicated by arrows A and B in the drawing.
【００５１】図２１は図２０の位置決め装置１３１を真
空容器１４１中に設置し、該真空容器を真空ポンプで高
真空に排気し、真空容器１４１外部から被加工物Ｗとマ
スクＭとの位置合わせおよび加工を行うようにしたもの
である。このように真空中で位置合わせを行うことによ
り、被加工物ＷとマスクＭとを大気状態に置く必要が無
いので、引き続き行われるエネルギービームによる加工
との継続性が良く、作業時間を短縮することができるば
かりではなく、場所移動に伴う被加工物とマスクおよび
関連機器との位置ずれを生ずることがなく、また被加工
物の表面状態の酸化の問題も無いので精度よく加工する
ことができる。なお、該実施例でも、位置合わせのあ
と、光学顕微鏡が観察位置から外れ、エネルギービーム
源が加工位置に移動されるようになっている。FIG. 21 shows that the positioning device 131 of FIG. 20 is installed in a vacuum vessel 141, the vacuum vessel is evacuated to a high vacuum by a vacuum pump, and the workpiece W and the mask M are positioned from outside the vacuum vessel 141. And processing. By performing the positioning in the vacuum as described above, the workpiece W and the mask M do not need to be placed in the atmospheric state, so that the continuity of the subsequent processing by the energy beam is good, and the working time is reduced. Not only can it be performed, but there is no displacement between the workpiece and the mask and related equipment due to the movement of the place, and there is no problem of oxidation of the surface state of the workpiece, so that the processing can be performed with high accuracy. . Also in this embodiment, after the alignment, the optical microscope is deviated from the observation position, and the energy beam source is moved to the processing position.
【００５２】図２２は、図２１の方法において、上記光
学顕微鏡１２３の代わりに走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
１４３と二次電子コレクタ１４５とを用いることにより
さらに高倍率で被加工物ＷとマスクＭとの位置合わせを
行うことができるようにしたものである。なお、上記走
査型電子顕微鏡の代わりにイオンビーム、レーザービー
ムのごとく被加工物にビームを照射して二次電子を発生
させるビーム源を使用することもできる。FIG. 22 shows a scanning electron microscope (SEM) in place of the optical microscope 123 in the method of FIG.
By using the secondary electron collector 143 and the secondary electron collector 145, the workpiece W and the mask M can be positioned at a higher magnification. Note that, instead of the above-mentioned scanning electron microscope, a beam source that generates secondary electrons by irradiating the workpiece with a beam, such as an ion beam or a laser beam, can also be used.
【００５３】図２３は図１４の位置決め装置１３１を真
空容器１４１中に設置し、該真空容器を真空ポンプで高
真空に排気し、真空容器１４１外部から被加工物Ｗとマ
スクＭとの位置合わせおよび加工を行うようにしたもの
である。このため、ベース１０５，ＸＹステージ１０
６，θ軸ステージ１０８，Ｚ軸ステージ１１１，β軸ス
テージ１１３，α軸ステージ１１７，マニピュレータ１
２０等各部の動きは制御装置１４７によって制御され、
制御装置１４７は被加工物Ｗに所望パターンの加工を施
すべくメモリ１４８およびＣＰＵ装置１４９によって制
御される。このように真空中で位置合わせと加工とを行
うことにより、被加工物ＷとマスクＭとを大気状態に置
く必要が無いので、上記図２３の加工の場合と同様な作
用効果がえられる。In FIG. 23, the positioning device 131 of FIG. 14 is installed in a vacuum vessel 141, the vacuum vessel is evacuated to a high vacuum by a vacuum pump, and the workpiece W and the mask M are positioned from outside the vacuum vessel 141. And processing. Therefore, the base 105, the XY stage 10
6, θ axis stage 108, Z axis stage 111, β axis stage 113, α axis stage 117, manipulator 1
The movement of each part such as 20 is controlled by the control device 147,
The control device 147 is controlled by the memory 148 and the CPU device 149 so as to process the workpiece W into a desired pattern. By performing the positioning and processing in a vacuum in this manner, it is not necessary to put the workpiece W and the mask M in the air state, and the same operation and effect as in the processing of FIG. 23 can be obtained.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスクに形成されたビーム透過孔を透過させて被加工物
にエネルギービームを照射し、そのさいにエネルギービ
ーム源とマスク或いはマスクと被加工物の相対位置を変
化させることにより、被加工物の加工深さをを加工位置
によってエネルギービームの照射量に応じた深さに加工
するようにしたから、レジスト塗布や露光や現像といっ
た工程を繰り返して三次元的凹凸のある基板表面を形成
する従来のリソグラフィ技術と異なり、局所的に加工深
さが異なる加工物、とくにマイクロ加工部品の製作が非
常に容易であり、しかも一度の加工で短時間で精度よく
可能である等の優れた効果を奏する。As described above, according to the present invention,
The workpiece is irradiated with an energy beam through the beam transmission hole formed in the mask, and at this time, the relative position of the energy beam source and the mask or the mask and the workpiece is changed to process the workpiece. Conventional lithography that forms a substrate surface with three-dimensional irregularities by repeating steps such as resist coating, exposure, and development because the depth is processed to the depth according to the energy beam irradiation amount depending on the processing position Unlike the technology, there is an excellent effect that it is very easy to manufacture a workpiece having a locally different processing depth, in particular, a micro-machined component, and it is possible to perform a single process with high accuracy in a short time.
【００５５】また、被加工物とマスクとの相対位置関係
を顕微鏡で観察しながら微動位置決め装置を用いて位置
決めし、さらに被加工物とマスクとを位置決め装置に保
持したまま或いは固定具で保持した状態で加工を行うこ
とができるようにしたので、迅速かつ高精度の加工を行
うことができる。Further, the relative positional relationship between the workpiece and the mask is positioned using a fine movement positioning device while observing with a microscope, and the workpiece and the mask are held with the positioning device or held with a fixture. Since processing can be performed in a state, processing can be performed quickly and with high accuracy.
【００５６】さらに、エネルギービーム源とマスクと被
加工物とを、光学顕微鏡又は走査型２次電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）又はレーザ顕微鏡等の顕微鏡を用いて、真空中で
整合させるようにしたから、マスクと被加工物とビーム
軸の位置合わせやマスクの交換といった作業を全て真空
容器内で行い、これにより加工中に被加工物を一度も大
気中にさらすことのないクリーンな環境下での加工工程
が実現でき、加工物表面の酸化や汚染が問題となるとき
に特に有効な加工法として、極めて高い作業性が得られ
る。Further, the energy beam source, the mask and the workpiece are connected to an optical microscope or a scanning secondary electron microscope (S
EM) or using a microscope such as a laser microscope to perform alignment in a vacuum, so that all operations such as alignment of the mask, workpiece and beam axis, and replacement of the mask are performed in the vacuum vessel, and processing is performed by this. Extremely high work efficiency as a processing method that is particularly effective when oxidation or contamination of the surface of the workpiece is a problem, as it can realize a processing step in a clean environment without exposing the workpiece inside to the atmosphere even once. Property is obtained.
【図１】本発明のエネルギービーム加工法を適用したエ
ネルギービーム加工装置の第１実施例を示す概略斜視図
である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of an energy beam processing apparatus to which the energy beam processing method of the present invention is applied.
【図２】図１に示したエネルギービーム加工装置による
加工形状を説明するための被加工物の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a workpiece for explaining a processing shape by the energy beam processing apparatus shown in FIG. 1;
【図３】本発明のエネルギービーム加工法を適用したエ
ネルギービーム加工装置の第２実施例を示す概略斜視図
である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the energy beam processing apparatus to which the energy beam processing method of the present invention is applied.
【図４】図３に示したエネルギービーム加工装置による
加工形状を説明するための被加工物の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a workpiece for explaining a processing shape by the energy beam processing apparatus shown in FIG. 3;
【図５】本発明のエネルギービーム加工法を適用したエ
ネルギービーム加工装置の第３実施例を示す概略斜視図
である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a third embodiment of the energy beam processing apparatus to which the energy beam processing method of the present invention is applied.
【図６】図５に示したエネルギービーム加工装置による
加工形状を説明するための被加工物の縦断面図である。6 is a longitudinal sectional view of a workpiece for explaining a processing shape by the energy beam processing apparatus shown in FIG.
【図７】本発明のエネルギービーム加工法を適用したエ
ネルギービーム加工装置の第４実施例を示す概略斜視図
である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing a fourth embodiment of the energy beam processing apparatus to which the energy beam processing method of the present invention is applied.
【図８】図７に示したエネルギービーム加工装置による
加工形状を説明するための被加工物の縦断面図である。8 is a vertical sectional view of a workpiece for explaining a processing shape by the energy beam processing apparatus shown in FIG. 7;
【図９】本発明のエネルギービーム加工法を適用したエ
ネルギービーム加工装置の第５実施例を示す概略斜視図
である。FIG. 9 is a schematic perspective view showing a fifth embodiment of the energy beam processing apparatus to which the energy beam processing method of the present invention is applied.
【図１０】図９に示したエネルギービーム加工装置によ
る加工形状を説明するための被加工物の縦断面図であ
る。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a workpiece for explaining a processing shape by the energy beam processing apparatus shown in FIG. 9;
【図１１】本発明のエネルギービーム加工法を適用した
エネルギービーム加工装置の第６実施例を示す概略斜視
図である。FIG. 11 is a schematic perspective view showing a sixth embodiment of an energy beam processing apparatus to which the energy beam processing method of the present invention is applied.
【図１２】図１１に示したエネルギービーム加工装置に
よる加工形状を説明するための被加工物の縦断面図であ
る。12 is a vertical sectional view of a workpiece for explaining a processing shape by the energy beam processing apparatus shown in FIG. 11;
【図１３】本発明方法に使用される装置の一例を示す概
略側面図である。FIG. 13 is a schematic side view showing an example of an apparatus used in the method of the present invention.
【図１４】本発明方法に使用される装置の他の例を示す
概略側面図である。FIG. 14 is a schematic side view showing another example of the apparatus used in the method of the present invention.
【図１５】本発明方法に使用される装置のさらに他の例
を示す概略側面図である。FIG. 15 is a schematic side view showing still another example of the apparatus used in the method of the present invention.
【図１６】本発明の他の方法に使用される固定具の一例
を示す概略側面図である。FIG. 16 is a schematic side view showing an example of a fixture used in another method of the present invention.
【図１７】図１６の固定具を使用した加工方法における
エネルギービームとマスクとの相対移動の関係を示す図
である。FIG. 17 is a view showing a relationship between a relative movement between an energy beam and a mask in a processing method using the fixture of FIG. 16;
【図１８】固定具の他の例を示す概略側面図である。FIG. 18 is a schematic side view showing another example of the fixture.
【図１９】固定具のさらに他の例を示す概略側面図であ
る。FIG. 19 is a schematic side view showing still another example of the fixture.
【図２０】図１６の固定具に使用される位置決め装置の
一例を示す概略側面図である。20 is a schematic side view showing an example of a positioning device used for the fixture of FIG.
【図２１】本発明のさらに他の方法に使用される装置の
一例を示す概略側面図である。FIG. 21 is a schematic side view showing an example of an apparatus used in still another method of the present invention.
【図２２】本発明のさらに他の方法に使用される装置の
他の例を示す概略側面図である。FIG. 22 is a schematic side view showing another example of an apparatus used in still another method of the present invention.
【図２３】本発明のさらに他の方法に使用される装置の
他の例を示す概略側面図である。FIG. 23 is a schematic side view showing another example of an apparatus used in still another method of the present invention.
【図２４】従来のフォトリソグラフィ技術を利用した基
板加工方法の一例を示す工程図である。FIG. 24 is a process chart showing an example of a conventional substrate processing method using a photolithography technique.
【図２５】従来のマイクロ球レンズの製作方法の一例を
示す概略斜視図である。FIG. 25 is a schematic perspective view showing an example of a conventional method for manufacturing a microsphere lens.
【図２６】従来のマイクロ球レンズの研磨方法の一例を
示す概略側面図である。FIG. 26 is a schematic side view showing an example of a conventional method for polishing a microsphere lens.
１１，２１，３１，４１，５１，６１： エネルギービ
ーム加工装置 １２，２２，３２，４２，５２，６２，Ｗ： 被加工物 １３，２３，３３，４３，５３，６３，１２１： エネ
ルギービーム源 １４，２４，３４，４４，５４，６４，Ｍ： マスク １４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ，５４ａ，６４ａ：
ビーム透過孔 １５，２５，３５，４５，５５，６５ 加工物 １０５：ベース、 １０６，１３７：ＸＹ軸ステージ、
１０８：θ軸ステージ、 １１１，１３９：Ｚ軸ステー
ジ、１１３：β軸ステージ、１１７：α軸ステージ、
１２３：光学顕微鏡、１２５：固定台、 １２７：スペ
ーサ、 １３１：位置決め装置、１４１：真空容器、１
４３：ＳＥＭ用電子銃またはビーム源、１４５：２次電
子コレクタ、１４７：制御装置、１４９：ＣＰＵ装置11, 21, 31, 41, 51, 61: Energy beam processing device 12, 22, 32, 42, 52, 62, W: Workpiece 13, 23, 33, 43, 53, 63, 121: Energy beam source 14, 24, 34, 44, 54, 64, M: Mask 14a, 24a, 34a, 44a, 54a, 64a:
Beam transmission holes 15, 25, 35, 45, 55, 65 Work 105: Base, 106, 137: XY axis stage,
108: θ axis stage, 111, 139: Z axis stage, 113: β axis stage, 117: α axis stage,
123: Optical microscope, 125: Fixing stand, 127: Spacer, 131: Positioning device, 141: Vacuum container, 1
43: SEM electron gun or beam source, 145: secondary electron collector, 147: control device, 149: CPU device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｆ 4/02 Ｃ２３Ｆ 4/02 Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｊ 37/305 Ａ // Ｂ２３Ｋ 17/00 Ｂ２３Ｋ 17/00 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｚ (72)発明者 小畑 忠輔 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原総合研究所内 (72)発明者 畑村 洋太郎 東京都文京区小日向２丁目12番11号 (72)発明者 中尾 政之 千葉県松戸市新松戸５−１ 新松戸中央 パークハウスＣ−908 (56)参考文献 特開 平６−264272（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−15922（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116126（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−36024（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−304745（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−296603（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−99297（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−44601（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平４−501534（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/06 B23K 26/00 B23K 26/02 B26F 3/00 B81C 3/00 C23F 4/02 H01J 37/305 B23K 17/00 H01L 21/302 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C23F 4/02 C23F 4/02 H01J 37/305 H01J 37/305 A // B23K 17/00 B23K 17/00 H01L 21/302 H01L 21/302 Z (72) Inventor Chusuke Obata 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Research Institute, Inc. (72) Inventor Yotaro Hatamura 12-12-11 Obinata, Bunkyo-ku, Tokyo (72) Inventor Masayuki Nakao 5-1 Shin-Matsudo, Matsudo City, Chiba Prefecture Shin-Matsudo Central Park House C-908 (56) References JP-A-6-264272 (JP, A) JP-A-1-15922 (JP, A) JP-A-2 JP-A-3-36024 (JP, A) JP-A-2-304745 (JP, A) JP-A-3-296603 (JP, A) JP-A-6-99297 (JP, A) ) JP 60-44601 (JP , B2) Special Table Hei 4-501534 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 26/06 B23K 26/00 B23K 26/02 B26F 3/00 B81C 3/00 C23F 4/02 H01J 37/305 B23K 17/00 H01L 21/302
Claims (22)
ビームを、マスクに穿設された所定形状パターンのビー
ム透過孔を透過させて被加工物に照射するとともに、前
記エネルギービーム源と前記マスクの相対位置関係又は
該マスクと前記被加工物の相対位置関係の少なくとも一
方を変化させ、該被加工物に対する前記エネルギービー
ムの照射量を制御することにより被加工物の加工深さを
加工位置によって変化せしめたエネルギービーム加工方
法であって、前記エネルギービームが高速原子線よりな
り、前記マスクと前記被加工物の相対位置関係を顕微鏡
で観察しながら微動位置決め装置を用いて位置決めする
ことを特徴とするエネルギービーム加工法。An energy beam emitted from an energy beam source is transmitted through a beam transmission hole having a predetermined shape formed in a mask to irradiate a workpiece, and a relative positional relationship between the energy beam source and the mask is provided. Alternatively, the energy obtained by changing at least one of the relative positional relationship between the mask and the workpiece and controlling the irradiation amount of the energy beam to the workpiece to change the processing depth of the workpiece according to the processing position. A beam processing method, wherein the energy beam is formed from a fast atom beam.
The relative positional relationship between the mask and the workpiece by using a microscope.
An energy beam processing method characterized in that positioning is performed using a fine movement positioning device while observing in (1) .
ビームを、マスクに穿設された所定形状パターンのビー
ム透過孔を透過させて被加工物に照射するとともに、前
記エネルギービーム源と前記マスクの相対位置関係又は
該マスクと前記被加工物の相対位置関係の少なくとも一
方を変化させ、該被加工物に対する前記エネルギービー
ムの照射量を制御することにより被加工物の加工深さを
加工位置によって変化せしめたエネルギービーム加工方
法であって、前記エネルギービームがイオンビーム、電
子線、原子・分子ビーム、レーザ光、放射光のいずれか
よりなり、前記マスクと前記被加工物の相対位置関係を
顕微鏡で観察しながら微動位置決め装置を用いて位置決
めすることを特徴とするエネルギービーム加工法。2. An energy beam emitted from an energy beam source is transmitted through a beam transmission hole having a predetermined shape formed in a mask to irradiate a workpiece, and a relative positional relationship between the energy beam source and the mask is provided. Alternatively, the energy obtained by changing at least one of the relative positional relationship between the mask and the workpiece and controlling the irradiation amount of the energy beam to the workpiece to change the processing depth of the workpiece according to the processing position. In a beam processing method, the energy beam is formed of any one of an ion beam, an electron beam, an atom / molecular beam, a laser beam, and a radiation beam, and observing a relative positional relationship between the mask and the workpiece with a microscope. An energy beam processing method characterized by performing positioning using a fine movement positioning device.
ネルギービームの照射方向に沿う軸を中心に回転駆動さ
れ、該マスクは、前記軸を中心とする径方向に沿う開口
面積変化率が漸増するビーム透過孔が穿設してあること
を特徴とする請求項１または２に記載のエネルギービー
ム加工法。3. The mask or the workpiece is rotationally driven about an axis along the direction of irradiation of the energy beam, and the mask gradually increases an opening area change rate along a radial direction about the axis. The energy beam processing method according to claim 1, wherein a beam transmitting hole is formed.
もって完結する規則的な速度変化を伴って揺動駆動さ
れ、前記被加工物は、前記エネルギービーム源が揺動中
心にあるときの前記エネルギービームの照射方向と平行
な軸を中心に回転駆動されることを特徴とする請求項１
または２に記載のエネルギービーム加工法。4. The energy beam source is oscillatingly driven with a regular speed change that is completed with an oscillating cycle, and the workpiece is driven by the energy when the energy beam source is at the oscillating center. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is driven to rotate about an axis parallel to a beam irradiation direction.
Or the energy beam processing method according to 2.
置関係に応じた規則的な速度変化を伴って相対的に並進
駆動され、かつ該被加工物は、前記エネルギービームの
照射方向と直交又は斜交する軸を中心に回転駆動される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー
ビーム加工法。5. The mask and the workpiece are relatively translationally driven with a regular change in speed according to the mutual positional relationship, and the workpiece is driven in the direction of irradiation of the energy beam. The energy beam processing method according to claim 1, wherein the energy beam processing method is driven to rotate about an orthogonal or oblique axis.
前記被加工物は、顕微鏡を用いて真空中で整合させるこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のエネ
ルギービーム加工法。6. The energy beam processing method according to claim 1, wherein the energy beam source, the mask, and the workpiece are aligned in a vacuum using a microscope.
関係又はマスクと被加工物の相対位置関係の少なくとも
一方を変化させ、被加工物に対するエネルギービームの
照射量を制御することにより被加工物の加工深さを加工
位置によって変化せしめるように被加工物と所定形状の
パターン穴が形成されたマスクとの相対位置関係を顕微
鏡で観察しながら微動位置決め装置を用いて位置決め
し、エネルギービームを前記マスクを介して前記被加工
物に照射することにより該被加工物を加工するエネルギ
ービーム加工方法であって、前記微動位置決め装置は１
０マイクロメートル以下の精度で位置決め可能な微動移
動ステージを有することを特徴とするエネルギービーム
加工法。7. A relative position between an energy beam source and a mask.
Relationship or at least the relative positional relationship between the mask and the workpiece
Change one of the energy beams to the workpiece
Processing depth of workpiece by controlling irradiation amount
As allowed to change the position of the relative positional relationship between the mask pattern hole in the workpiece with a predetermined shape is formed and positioned using the fine positioning device while observing with a microscope, the object with an energy beam through the mask An energy beam processing method for processing a workpiece by irradiating the workpiece, wherein the fine movement positioning device comprises:
An energy beam processing method comprising a fine movement stage capable of positioning with an accuracy of 0 micrometer or less.
を顕微鏡で多方向より観察し位置決めすることを特徴と
する請求項７記載のエネルギービーム加工法。8. The energy beam processing method according to claim 7, wherein the relative positional relationship between the workpiece and the mask is observed and positioned from multiple directions using a microscope.
決め装置に保持したまま加工を行うことを特徴とする請
求項７または８に記載のエネルギービーム加工法。9. The energy beam processing method according to claim 7, wherein the processing is performed while holding the workpiece and the mask on the fine movement positioning device.
係をあらかじめ顕微鏡で観察しながら前記微動位置決め
装置により位置決めし、これを固定具により保持した状
態で加工を行うことを特徴とする請求項７または８に記
載のエネルギービーム加工法。10. The method according to claim 1, wherein the relative positional relationship between the workpiece and the mask is previously observed by a microscope, and the positioning is performed by the fine movement positioning device, and the workpiece is processed while being held by a fixture. The energy beam processing method according to 7 or 8.
スクとは密着状態から１ｍｍの範囲の離間距離に設定さ
れることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記
載のエネルギービーム加工法。11. The energy beam processing method according to claim 7, wherein, in the positioning, a distance between the workpiece and the mask is set within a range of 1 mm from a close contact state. .
工面とマスクとの離間距離、平行度、平行平面内におけ
る相対位置を制御することを特徴とする請求項７〜１１
のいずれか１項記載のエネルギービーム加工方法。12. The positioning according to claim 7, wherein a separation distance between the processing surface of the workpiece and the mask, a degree of parallelism, and a relative position in a parallel plane are controlled.
The energy beam processing method according to claim 1.
クに対し平行になるように位置決めできる形状を有する
ことを特徴とする請求項１０のエネルギービーム加工方
法。13. The energy beam processing method according to claim 10, wherein said fixture has a shape capable of positioning a processing surface of a workpiece so as to be parallel to a mask.
１ナノメートル、あるいは１ナノメートルから１０マイ
クロメートルの精度で位置決め可能な微動移動ステージ
を有することを特徴とする請求項７〜１３のいずれか１
項記載のエネルギービーム加工法。14. The fine positioning device according to claim 7, wherein said fine positioning device has a fine moving stage capable of positioning with an accuracy of 0.1 A to 1 nm or 1 nm to 10 μm. 1
Energy beam processing method described in the item.
顕微鏡、又は反射電子もしくは２次電子を用いた顕微鏡
手法を用いて行うことを特徴とする請求項７〜１４のい
ずれか１項記載のエネルギービーム加工法。15. The energy beam processing according to claim 7, wherein the positioning is performed using an optical microscope, a laser microscope, or a microscopic technique using reflected electrons or secondary electrons. Law.
走査型電子顕微鏡であることを特徴とする請求項１５記
載のエネルギービーム加工法。16. The energy beam processing method according to claim 15, wherein the microscope used in the microscope method is a scanning electron microscope.
配置し、前記位置決め操作を該真空容器外部より行うこ
とを特徴とする請求項７〜１６のいずれか１項記載のエ
ネルギービーム加工法。17. The energy beam processing method according to claim 7, wherein the fine movement positioning device is disposed in a vacuum vessel, and the positioning operation is performed from outside the vacuum vessel.
ラス，ルビー，サファイア，フッ化マグネシュウム，Ｚ
ｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＧａＡｓ等のレンズ用ガラス材料で
あり、該被加工物の表面を加工して得られる加工物がレ
ンズ作用を有する物体であることを特徴とする請求項１
〜１７のいずれか１項記載のエネルギービーム加工法。18. The object to be processed is optical glass, quartz glass, ruby, sapphire, magnesium fluoride, Z
2. A lens glass material such as nSe, ZnTe, or GaAs, wherein a workpiece obtained by processing a surface of the workpiece is an object having a lens function.
The energy beam processing method according to any one of claims 17 to 17, wherein
イクロフルネルレンズであることを特徴とする請求項１
８記載のエネルギービーム加工法。19. The method according to claim 1, wherein the workpiece is a microsphere lens or a micro Fresnel lens.
8. The energy beam processing method according to 8.
を行う有効部分が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍか又は１０ｎ
ｍ〜１μｍか又は１μｍ〜１０μｍの大きさであり、単
色光を入射させる場合は、前記有効部分が該単色光の波
長以下の大きさであることを特徴とする請求項１９記載
のエネルギービーム加工法。20. The microsphere lens, wherein an effective portion for performing a lens action has a thickness of 0.1 nm to 10 nm or 10 nm.
20. The energy beam processing according to claim 19, wherein the size is from m to 1 [mu] m or from 1 [mu] m to 10 [mu] m, and when monochromatic light is incident, the effective portion has a size equal to or smaller than the wavelength of the monochromatic light. Law.
ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項記載の
エネルギービーム加工法。21. The energy beam processing method according to claim 1, wherein the workpiece is a semiconductor device.
ビーム源と、所定形状パターンのビーム透過孔を有し、
該ビーム透過孔を介して前記エネルギービームを透過さ
せるマスクと、該マスクを透過した前記エネルギービー
ムを照射されて加工される被加工物と、該被加工物の加
工深さを加工位置によって変化させるべく前記エネルギ
ービーム源と前記マスクの相対位置関係又は該マスクと
前記被加工物の相対位置関係の少なくとも一方を変化さ
せ、これにより被加工物に対するエネルギービームの照
射量を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段が前
記エネルギービーム源とマスクの相対位置を変化させる
ようになっており、前記被加工物とマスクとの相対位置
関係を観察するための顕微鏡と、該被加工物とマスクと
の相対位置決めをするための微動位置決め装置とをさら
に備え、該微動位置決め装置は前記マスクと前記被加工
物の相対位置関係を前記顕微鏡で観察しながら位置決め
するように構成されていることを特徴とするエネルギー
ビーム加工装置。22. An energy beam source for emitting an energy beam, and a beam transmission hole having a predetermined shape pattern,
A mask that transmits the energy beam through the beam transmitting hole, a workpiece that is processed by being irradiated with the energy beam that has passed through the mask, and a processing depth of the workpiece that varies depending on a processing position. Control means for changing at least one of a relative positional relationship between the energy beam source and the mask or a relative positional relationship between the mask and the workpiece, thereby controlling an irradiation amount of the energy beam to the workpiece. And the control means is
Change the relative position of the energy beam source and the mask
The relative position between the workpiece and the mask
A microscope for observing the relationship, the workpiece and the mask
Fine positioning device for relative positioning of
The fine movement positioning device comprises the mask and the workpiece
Positioning while observing the relative positional relationship of objects with the microscope
An energy beam processing apparatus characterized in that it is configured to perform
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24473195A JP3236484B2 (en) | 1994-09-22 | 1995-09-22 | Energy beam processing method |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22823594 | 1994-09-22 | ||
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