(57)【要約】【課題】  近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）を用いた、超微細構造を含む微細構造の精密レーザ加工方法を提供する。【解決手段】  本発明のＮＳＯＭレーザ微細加工装置を使用した超小型デバイスを製造する方法において、既存の特徴を含む微細構造プリフォーム（１１２）が提供される。複数の走査ラインが既存の特徴と交差するように、選択したプリフォームにわたりＮＳＯＭプローブチップが走査される。少なくとも２つの走査ラインにおいて、既存の特徴の走査位置が決定される。走査位置と既存の特徴の形状に基づいて、既存の特徴の向きが決定される。後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置が決定される。後続する走査ラインの間、予想加工位置によりＮＳＯＭプローブ（１１０）が走査されるとき、微細加工レーザ（１０２）が放射され、微細構造デバイスプリフォーム上の少なくとも１つの特徴を形成し、これにより微細構造デバイスを完成する。【選択図】  図１
2006043879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＳＯＭと微細加工レーザを有する近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）レーザ微細加工装置を使用して微細構造デバイスを製造する方法であって、該方法が、
ａ）所定の形状を有する既存の特徴を有する微細構造デバイスプリフォームを上面に設けるステップと、
ｂ）複数の走査ラインが該既存の特徴と交差するように、該微細構造デバイスプリフォームの上面の一部にわたり該ＮＳＯＭのプローブチップを走査するステップと、
ｃ）複数の走査ラインの少なくとも２つにおいて、該既存の特徴の走査位置を決定するステップと、
ｄ）該走査した位置と該既存の特徴の所定の形状に基づいて、該微細構造デバイスプリフォームの上面の該既存の特徴の向きを決定するステップと、
ｅ）該既存の特徴の所定の形状と該ステップ（ｄ）で決定された該既存の特徴の向きに基づいて、微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部に対応する複数の走査ラインの少なくとも１つの後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップと、
ｆ）該微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部を加工し、該微細構造デバイスプリフォームの上面の少なくとも１つの微細特徴を形成するとき少なくとも１つの後続する走査の間に、少なくとも１つの予想加工位置により該ＮＳＯＭプローブが走査されるとき、微細加工レーザを照射し、該微細構造デバイスを完成するステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される前記微細加工デバイスプリフォームの前記上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）前記微細構造デバイスプリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に前記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）前記ＮＳＯＭプローブまたは前記微細構造デバイスプリフォームの１つを垂直方向に移動して、前記距離が走査高さとほぼ等しくなるように前記プローブチップと前記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）前記プローブチップと前記上面間の距離を前記走査高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って前記上面の選択した部位にわたり前記プローブチップを選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｂ６）前記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ前記プローブチップを移動させるステップと、
ｂ７）前記プローブチップと前記上面間の距離を前記走査高さにほぼ等しく維持するため、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、前記上面の選択した部位にわたり走査ラインに沿って前記プローブチップを前記選択した部位の第１のエッジに戻すステップと、
ｂ８）前記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ前記プローブチップを移動させるステップと、
ｂ９）複数の走査ラインを走査するまで、該ステップ（ｂ５），（ｂ６），（ｂ７），および（ｂ８）を繰り返し実行するステップと
を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、前記微細構造デバイスプリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）該光学画像からの既存の特徴を含む上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップが、前記プローブチップと前記上面間の原子力を検出するステップを包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記プローブチップと前記微細構造デバイスプリフォーム間の距離を制御するステップが、前記ステップ（ｂ３）で決定された前記プローブチップと前記上面間の距離に基づき、前記ＮＳＯＭプローブまたは微細構造デバイスプリフォームの１つの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記走査高さが前記微細加工レーザにより発生されたピーク波長の半分までの範囲にあり、前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記微細構造デバイスプリフォーム間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲で前記ステップ（ｂ４）で制御される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記所定のラインステップ距離が、前記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される前記微細構造デバイスプリフォームの前記上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）前記微細構造デバイスプリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジ点上に前記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）前記ＮＳＯＭプローブまたは前記微細構造デバイスプリフォームの１つを垂直方向に移動して、前記距離が走査高さにほぼ等しくなるように前記プローブチップと前記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）前記プローブチップと前記上面間の距離を走査ライン高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って前記上面の選択した部位にわたり前記プローブチップを前記選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｂ６）前記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だだ前記プローブチップを移動するステップと、
ｂ７）複数の走査ラインを走査するまで、該ステップ（ｂ５）と（ｂ６）を繰り返し実行するステップと
を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、前記微細構造デバイスプリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）前記光学画像からの既存の特徴を含む前記上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップが、前記プローブチップと前記上面間の原子力を検出するステップを包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記プローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を制御するステップが、前記ステップ（ｂ３）で決定した前記プローブチップと前記上面間の距離に基づき、前記ＮＳＯＭプローブまたは前記微細構造デバイスプリフォームのいずれかの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記走査高さが、微細加工レーザにより発生された光のピーク波長の半分まの範囲にあり、前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲で前記ステップ（ｂ４）で制御される、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定のラインステップ距離が、前記ＮＳＯＭの上面幅の約１／１０未満である、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される前記微細構造デバイスプリフォームの前記上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）前記微細構造デバイスプリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に前記ＮＳＯＭプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）前記ＮＳＯＭプローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）前記ＮＳＯＭプローブまたは前記微細構造デバイスプリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、前記距離が走査高さとほぼ等しくなるように前記プローブチップと前記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）前記プローブチップと前記上面間の距離を前記走査ラインの高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、第１の所定の速度で前記第１のエッジと選択した部位の第２のエッジ間で走査ライン方向に沿って前記選択した部位にわたり前記プローブチップを前後に移動するステップと、
ｂ６）複数の走査ラインを走査するまで、前記走査ラインにほぼ垂直な方向に第２の所定の速度で前記プローブチップを同時に移動するステップとを包含し、
前記第２の所定の速度が前記第１の所定の速度未満であり、２つの走査ラインを走査する時間の間前記プローブチップが前記走査ラインにほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ移動する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、前記微細構造デバイスプリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）前記光学画像からの既存の特徴を含む前記上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記プローブチップと前記微細構造デバイスプリフォーム上面間の距離を決定するステップが、前記プローブチップと前記上面間の原子力を検出するステップを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記プローブチップと前記微細構造デバイスプリフォーム上面間の距離を制御するステップが、前記ステップ（ｂ３）で決定された前記プローブチップと前記上面間の距離に基づき、前記ＮＳＯＭプローブまたは前記微細構造デバイスプリフォームのいずれかの垂直方向を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記走査高さが、前記微細加工レーザにより生成した光のピーク波長の半分までの範囲にあり、前記ＮＳＯＭプローブチップと前記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲で前記ステップ（ｂ４）で制御される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記所定のラインステップ距離が、前記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ステップ（ｄ）が、
ｄ１）前記複数の走査ラインの少なくとも２つの前記微細構造デバイスプリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の長さを決定するステップと、
ｄ２）前記走査ラインの端点に対して複数の走査ラインの少なくとも２つの前記微細構造デバイスプリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の中心点を決定するステップと
包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記微細構造デバイスが１次元フォトニッククリスタルであり、前記既存の特徴が導波路であり、
前記ステップ（ｄ）が、前記走査位置の中心点が前記導波路の中心線を規定するように、前記走査ラインの端点に対して複数の走査ラインの少なくとも２つの導波路の走査位置の中心点を決定すること包含し、
前記ステップ（ｅ）が、前記導波路の中心線に沿った１次元フォトニッククリスタルの複数の格子点に対応する複数の後続する走査ラインの予想加工位置を決定することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップ（ｆ）が、
ｆ１）前記プローブチップが、前記ステップ（ｅ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査するときレーザ光パルスを発生する微細加工レーザを使用するステップと、
ｆ２）前記ＮＳＯＭの前記プローブチップに前記レーザ光パルスを結合するステップと、
ｆ３）前記微細加工デバイスプリフォームの上面の特徴部を加工するために、前記ＮＳＯＭピローブチップによりおよび少なくとも１つの予想加工位置に対応する前記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴上にレーザ光パルスの近接場モード部を結合するステップと、
ｆ４）前記微細構造デバイスプリフォームの選択した上部面にわたり前記プローブチップの走査を継続し、前記微細構造デバイスが完成するまで該ステップｆ１，ｆ２，ｆ３，およびｆ４を繰り返し実行するステップと
を包含する、請求項１に記載の方法。  
【請求項２３】
前記微細加工レーザが、レーザ光パルスを発生するレーザ発振器と前記パルスの放射を制御するシャッタを備え、前記ステップ（ｆ１）が、
ｆ１ａ）前記プローブチップが、前記ステップ（ｅ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査されるとき前記シャッタを開き、
ｆ１ｂ）前記プローブチップが、前記複数の走査ラインの他の部分にあるとき前記シャッタを閉じるステップと
を包含する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記微細構造加工レーザが、レーザ発振器と減衰器を備え、前記（ｆ１）ステップが、
ｆ１ａ）最初のフルエンスを有する最初のレーザ光パルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｆ１ｂ）前記最初のレーザ光パルスのフルエンスを制御し、これにより所定の近接場加工フルエンスを有するレーザ光パルスを発生する減衰器を使用するステップと
を包含する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記微細加工レーザが、レーザ発振器と偏光コントローラを備え、前記ステップ（ｆ１）が、
ｆ１ａ）最初の偏光を有するレーザ光パルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｆ１ｂ）前記レーザ光の最初のパルスの最初の偏光をほぼ円形の偏光に調整する偏光コントローラを使用するステップと
を包含する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記ステップ（ｆ）の前記微細構造デバイスプリフォームの上面を加工するステップが、
前記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の前記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料を除去するステップと、
前記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の前記微細構造デバイスプリフォームの上面に成膜材料をレーザ化学気相成長するステップと、
前記微細構造デバイスプリフォームの上面の前記微細特徴部の前記微細構造デバイスプリフォームの上面にフォトレジストを露光するステップと、
前記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の前記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料の屈折率を変更するステップと、
前記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の前記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料の格子構成を変更するステップと、
前記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の前記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料の化学合成を変更するステップと
のうちの少なくとも１つのステップを包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項２７】
前記微細加工レーザが、超高速レーザ、パルス固体レーザ、パルス色素レーザ、パルスマイクロチップレーザ、パルスＣＯ２レーザ，またはパルスエキシマレーザの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
製造される前記微細構造デバイスプリフォームが、微細構造モールド、量子細胞オートマトン、結合量子ドットマトリックス、共振トンネルデバイス、多機能光学アレイ、回折光学素子、ビームシェーパ、マイクロレンズアレイ、オプティカルデフューザ、ビームスプリッタ、レーザダイオードコレクタ、ファインピッチ格子、フォトニッククリスタル、超小型電気機械装置、超小型回路、ポリメラーゼ連鎖反応超小型装置、危険な化学生物的薬品を検出するバイオチップ、高スループット薬検査選択超小型装置、超小型表面弾性波デバイス、または超小型メカニカル発振器の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
製造される前記微細構造デバイスプリフォームが、超小型メカニカル発振器であり、前記超小型メカニカル発振器の共振スペクトルが、前記微細構造デバイスプリフォームの上面で加工された少なくとも１つの微細特徴により同調される、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
製造される前記微細構造デバイスがフォトニッククリスタルであり、加工される前記少なくとも１つの微細特徴が欠陥であり、これにより前記フォトニッククリスタルの発振スペクトルが欠陥により同調される、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記ステップ（ａ）が、
ａ１）前記フォトニッククリスタルの送信スペクトルを決定するステップと、
ａ２）該ステップ（ａ１）で決定された送信スペクトルを所定の送信スペクトルと比較するステップと、
ａ３）該ステップ（ａ２）での比較に基づいて欠陥形状と欠陥位置を決定するステップと、
を包含し、
前記ステップ（ｅ）が、該ステップ（ａ３）で決定された欠陥形状と欠陥位置に対応する少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップを包含する、請求項３０に記載の方法。  
【請求項３２】
各々の微細構造が、複数のカスタマイゼーション特徴の少なくとも１つを有する近接場顕微鏡（ＮＳＯＭ）レーザ微細加工装置により複数の微細構造を大量カスタマイゼーションする方法であって、該方法が、
ａ）各々の微細構造プリフォームが、上面と該上面で所定の形状を有する既存の特徴を有する複数の微細構造プリフォームを設けるステップと、
ｂ）該複数の微細構造プリフォームから微細構造プリフォームと該複数のカスタマイゼーション特徴から少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴を選択するステップと、
ｃ）選択した微細構造プリフォームをＮＳＯＭに設置するステップと、
ｄ）複数の走査ラインが該既存の特徴と交差するように該選択した微細構造プリフォームの上面の一部の上の該ＮＳＯＭのプローブチップを走査するステップと、
ｅ）該複数の走査ラインの少なくとも２つにおいて、既存の特徴の走査位置を決定するステップと、
ｆ）該走査位置と該既存の特徴の所定の形状に基づき、該選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の向きを決定するステップと、
ｇ）該既存の特徴の選択した形状に基づき、少なくとも１つのカスタマイゼーション条件がステップ（ｂ）で選択され、既存の特徴の向きがステップ（ｆ）で選択されたステップ（ｂ）で選択された少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴に対応する複数の走査ラインの少なくとも１つの後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップと、
ｈ）該ステップ（ｂ）で選択された少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴を加工し、カスタマイズされた微細構造を形成するために、少なくとも１つの後続する走査ラインの間、該ＮＳＯＭプローブが少なくとも１つの予想加工位置により走査されるとき、微細加工レーザを照射するステップと、
ｉ）該ステップ（ａ）で設けられた複数の微細構造プリフォームの各々に対しステップ（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），および（ｈ）を繰り返し実行するステップと
を包含する、方法。
【請求項３３】
前記ステップ（ｄ）が、
ｄ１）走査される前記微細構造プリフォームの上面の一部を選択するステップと、
ｄ２）前記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した位置の第１のエッジの点上の前記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｄ３）前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面の間の距離を決定するステップと、
ｄ４）前記ＮＳＯＭプローブまたは前記選択した微細構造プリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、前記距離が走査高さとほぼ等しくなるように前記プローブチップと前記上面間の距離を制御するステップと、
ｄ５）前記プローブチップと前記上面間の距離を走査高さにほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｄ３）と（ｄ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って前記上面の選択した部位にわたり前記プローブチップを選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｄ６）前記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ前記プローブチップを移動するステップと、
ｄ７）前記プローブチップと前記上面間の距離を走査高さにほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｄ３）と（ｄ４）を繰り返し実行しながら、前記上面の選択した部位にわたり走査ライン方向に沿って前記プローブチップを前記選択した部位の前記第１のエッジに戻すステップと、
ｄ８）前記走査ラインにほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ前記プローブチップを移動するステップと、
ｄ９）複数の走査ラインを走査するまで、該ステップ（ｄ５），（ｄ６），（ｄ７），および（ｄ８）を繰り返し実行するステップと
を包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ステップ（ｄ１）が、
ｄ１ａ）光学画像を生成するために、前記選択した微細構造プリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｄ１ｂ）前記光学画像からの既存の特徴を含む前記上面の領域を特定するステップと、
ｄ１ｃ）該ステップ（ｄ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記プローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップが、前記プローブチップと前記上面間の原子力を検出するステップを包含する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記プローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を制御するステップが、前記ステップ（ｄ３）で決定した前記プローブチップと前記上面間の距離に基づき、前記ＮＳＯＭプローブまたは選択した微細構造プリフォームのいずれかの垂直方向の位置を制御するＺ移動ステージを使用することを包含する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記走査高さが微細加工レーザにより発生された光のピーク波長の半分までの範囲にあり、前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲でステップ（ｄ４）で制御される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記所定のラインステップ距離が、前記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記ステップ（ｄ）が、
ｄ１）走査される前記選択した微細構造プリフォームの上面の一部を選択するステップと、
ｄ２）前記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に前記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｄ３）前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面の間の距離を決定するステップと、
ｄ４）前記ＮＳＯＭプローブまたは前記選択した微細構造プリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、前記距離が走査高さにほぼ等しくなるように前記プローブチップと前記上面間の距離を制御するステップと、
ｄ５）前記プローブチップと前記上面間の距離を前記走査高さにほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｄ３）と（ｄ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って前記上面の選択した部位にわたり前記プローブチップを選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｄ６）前記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ前記プローブチップを移動し、前記ＮＳＯＭのプローブチップを前記上面の選択した部位の第１のエッジに高速に戻すステップと、
ｄ７）複数の走査ラインを走査するまで、前記ステップ（ｄ５）と（ｄ６）を繰り返し実行するステップと
を包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
前記ステップ（ｄ１）が、
ｄ１ａ）光学画像を生成するために、前記選択した微細構造プリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｄ１ｂ）前記光学画像からの既存の特徴を含む上面の領域を特定するステップと、
ｄ１ｃ）該ステップ（ｄ１ｂ）で特定された領域を走査される前記上面の一部として選択するステップと
を包含する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記プローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップが、前記プローブチップと前記上面間の原子力を検出するステップを包含する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記プローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を制御するステップが、前記ステップ（ｄ３）で決定した前記プローブチップと上面間の距離に基づいて、前記ＮＳＯＭプローブまたは前記選択した微細構造プリフォームのいずれかの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記走査高さが、前記微細加工レーザにより発生された光のピーク波長の半分までの範囲にあり、前記ＮＳＯＭのプロープチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を５ｎｍ未満の許容範囲で前記ステップ（ｄ４）で制御される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記所定のラインステップ距離が、前記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される前記選択した微細構造プリフォームの上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）前記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に前記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）前記ＮＳＯＭのプローブまたは前記選択した微細構造プリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、前記距離が走査高さとほぼ等しくなるように前記プローブチップと前記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）前記プローブチップと前記上面の距離を走査高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、第１の所定の速度で前記第１のエッジと前記選択した部位の第２のエッジ間で走査ライン方向に沿って前記上面の選択した部位にわたり前記プローブチップに移動するステップと、
ｂ６）前記複数の走査ラインを走査するまで、前記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に第２の所定の速度で前記プローブチップを同時に移動するステップとを包含し、
前記第２の所定の速度が前記第１の所定の速度未満であり、２つの走査ラインが走査する時間の間前記プローブチップが前記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ移動する、請求項３２に記載の方法。
【請求項４６】
前記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、前記選択した微細構造プリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）前記光学画像からの既存の特徴を含む前記上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記プローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップが、前記プローブチップと前記上面間の原子力を検出することを包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記プローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を制御するステップが、前記ステップ（ｂ３）で決定された前記プローブチップと前記上面間の距離に基づいて、前記ＮＳＯＭまたは前記選択した微細構造プリフォームのいずれかの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記走査高さが前記微細加工レーザにより発生した光のピーク波長の半分までの範囲にあり、前記ＮＳＯＭのプローブチップと前記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離が５ｎｍの許容範囲で前記ステップ（ｂ４）で制御される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記所定のラインステップ距離が、前記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、請求項４５に記載の方法。
【請求項５１】
前記ステップ（ｆ）が、
ｆ１）前記複数の走査ラインの少なくとも２つの前記選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の長さを決定するステップと、
ｆ２）前記走査ラインの端点に対して複数の走査ラインの少なくとも２つの前記選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の中心点を決定するステップと
を包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項５２】
前記ステップ（ｈ）が、
ｈ１）前記プローブチップが、前記ステップ（ｇ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査されるときレーザ光パルスを発生する微細加工レーザを使用するステップと、
ｈ２）前記ＮＳＯＭのプローブチップに前記レーザ光パルスを結合するステップと、
ｈ３）前記選択した微細構造プリフォーム上に前記ステップ（ｂ）で選択した少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴を加工するため、少なくとも１つの予想加工特徴に対応する前記ＮＳＯＭのプローブチップによりおよび前記微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション部位に前記レーザ光パルスの近接場モード部を結合するステップと、
ｈ４）前記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した部位にわたり前記プローブチップの走査を継続し、該カスタマイズされた微細構造デバイスが完成するまでステップｈ１，ｈ２，ｈ３，およびｈ４を繰り返し実行するステップと
を包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項５３】
前記微細加工レーザが、レーザ光パルスを発生するレーザ発振器と前記パルスの放射を制御するシャッタを備え、
前記ステップ（ｈ１）が、
ｈ１ａ）前記プローブチップが、前記ステップ（ｇ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査されたとき前記シャッタを開くステップと、
ｈ１ｂ）前記プローブチップが前記複数の走査ラインの他の部分にあるとき前記シャッタを閉じるステップと
を包含する、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記微細加工レーザがレーザ発振器と減衰器を備え、
前記ステップ（ｈ１）が、
ｈ１ａ）最初のフルエンスを有するレーザ光の最初のパルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｈ１ｂ）前記レーザ光の最初のパルスのフルエンスを制御する減衰器を使用し、これにより所定の近接場加工フルエンスを有するレーザ光パルスを発生するステップと
を包含する、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記微細加工レーザがレーザ発振器と偏光コントローラを備え、
前記ステップ（ｈ１）が、
ｈ１ａ）最初の偏光を有するレーザ光の最初のパルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｈ１ｂ）レーザ光の最初のパルスの最初の偏光をほぼ円形の偏光に調節する偏光コントローラを使用するステップと
を包含する、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記ステップ（ｈ）で前記微細構造デバイスプリフォームの上面を加工するステップが、
前記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の選択した微細構造プリフォームのデバイス材料を除去するステップと、
前記選択した微細構造デバイスプリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の選択した微細構造プリフォ−ムの上面に成膜材料をレーザ化学気相成長するステップと、
前記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の選択した微細構造プリフォームの上面にフォトレジストを露光するステップと、
前記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の前記選択した微細構造プリフォームのデバイス材料の屈折率を変更するステップと、
前記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の前記選択した微細構造プリフォームのデバイス材料の格子構成を変更するステップと、
前記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の前記選択した微細構造プリフォームのデバイス材料の化学合成を変更するステップと
を包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項５７】
前記微細加工レーザが、超高速レーザ、パルス固体レーザ、パルス色素レーザ、パルスマイクロチップレーザ、パルスＣＯ２レーザ、またはパルスエキシマレーザの１つである、請求項３２に記載の方法。
【請求項５８】
カスタマイズする前記複数の微細構造デバイスが、微細構造モールド、量子細胞オートマトン、結合量子ドットマトリックス、共振トンネルデバイス、多機能光学アレイ、回折光素子、ビームスプリッタ、マイクロレンズアレイ、オプティカルデフューザ、ビームスプリッタ、レーザダイオードコレクタ、ファインピッチ格子、フォトニッククリスタル、超小型電気機械装置、超小型回路、ポリメラーゼ連鎖反応超小型装置、危険な化学生物学的薬品を検出するバイオチップ、高スループット薬検査選択超小型装置、超小型表面弾性波デバイス、または超小型メカニカル発振器の少なくとも１つである、請求項３２に記載の方法。
【請求項５９】
前記カスタマイズされる複数の微細構造デバイスが超小型メカニカル発振器であり、超小型メカニカル発振器の共振スペクトルが、各々の選択した微細構造プリフォームの上面で加工された少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴により同調される、請求項３２に記載の方法。
【請求項６０】
前記カスタマイズされる複数の微細構造デバイスがフォトニッククリスタルであり、各々のフォトニッククリスタルで加工される少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴が欠陥であり、これにより各々のフォトニッククリスタルの送信スペクトルが欠陥により同調される、請求項３２に記載の方法。
【請求項６１】
前記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）前記選択したフォトニッククリスタルの送信スペクトルを決定するステップと、
ｂ２）該ステップ（ｂ１）で決定された送信スペクトルを所定の送信スペクトルと比較するステップと、
ｂ３）該ステップ（ｂ２）の比較に基づいて欠陥形状と欠陥位置を決定するステップとを包含し、
前記ステップ（ｇ）が該ステップ（ｂ３）で決定された欠陥形状と欠陥位置に対応する少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップを包含する、請求項６０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）を用いた、超微細構造を含む微細構造の精密レーザ加工方法に関する。この方法は、大量カスタマイゼーション、または汎用電気機械的微細構造の修復を可能にする方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
製品がますます小さくなるに従い、超小型電気機械的装置（ＭＥＭＳ）、超小型光デバイス。オプティスククリスタルに対し大きな需要がある。この要求により、微細・長微細加工への関連する興味も増大している。事実、ＭＥＭＳへの数多くの応用が存在する。ブレークスルーとなる技術として、生物学や超小型電子技術等のこれまで無関係の分野の間に未曾有の相乗効果が可能になる、これらの現在認知つまり知られているものを超えて拡大する新しいＭＥＭＳ応用が非常な速度で登場してきている。量子電子装置、超小型光デバイス、およびオプティクスクリスタルにおけるさらなる応用も登場してきている。
【０００３】
ここでは、現在興味を引いているいくつかの応用を説明する。
【０００４】
量子電子装置
量子コンピュータ等のアイデアへの興味は、細胞オートマトン、結合量子ドット技術等の装置のますます小型化を要求する装置の開発に至った。超小型回路の効率を向上させる電子放出の量子効果を利用し得る共振トンネルデバイス等は、特に微細な特徴を要求する。
【０００５】
マイクロオプティクス
光学へのマイクロマシーン技術の応用は、グレースケール技術等の光製造において多くの進展を成し遂げた。グレースケール技術は、最適な光学性能の達成を可能にする多くの様々な形状の形成を可能にする。従来のバイナルオプティスクは、理想的な表面形状に近い「階段状」の形状に依拠している。グレースケールは、そのような理想的な形状を実際に形成できる。曲線、斜線、およびトロイドやその他の形状が可能である。多機能オプティスク、マイクロレンズアレイ、ディフューザ、ビームスプリッタ、及びレーザダイオードコレクタアレイは、全てこのグレースケール技術を利用している。非常に短い波長光のファインピッチ格子を含むこれらの光デバイス並びにその他の装置は、微細加工を使用して達成可能な高精度の恩恵を蒙っている。ビームシェーパ、連続膜変形可能ミラー、調節可能レーザ用移動ミラーを備え、２軸傾斜ミラーを走査する光学ＭＥＭＳ装置も、マイクロマシーン技術の進歩により登場してきた。
【０００６】
オプティクスクリスタル
オプティクスクリスタルは、独自の特徴を有する光デバイスの製造に使用できる光学材料の人工的な形状を示す。オプティクスクリスタルは、半導体結晶の光学特性に類似した多くの光学特性を有しており、そのため現在の電子半導体回路に類似した光学回路の開発も可能にする。オプティクスクリスタルの製造に使用される特徴サイズとこれらの特徴の精密アラインメント要件は、これらの材料の製造を複雑にする。改良されたアラインメント技術と微細加工装置の低減された最小特徴サイズ機能により、この分野におけるさらなる発展し得る。
【０００７】
バイオテクノロジー
ＤＮＡ増幅と識別のためのポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）超小型装置，微細加工されたされた走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、プローブチップ、危険な化学生物学的薬品を検出するバイオチップ、および薬の検査選択に高いスループットを発揮する超小型装置等の科学技術の新たな発展をＭＥＭＳ技術を可能にしている。
【０００８】
通信
共振トンネルデバイスの利用による進歩に加えて、高周波回路は、ＲＦ−ＭＥＭＳ技術の出現により大きな恩恵を受けることができる。ＭＥＭＳ技術を使用して製造したインダクタや調整可能キャパシタ等の電子部品は、現在の集積回路部品よりもはるかによく実行できる。上記の部品を一体化して、通信装置の性能が改善できるとともに、全回路面積、消費電力、及びコストが低減できる。また、幾つかの研究グループにより開発されたＭＥＭＳメカニカルスイッチは、様々なマイクロ波回路に大きな潜在的な可能性を有する主要な部品となり得る。例示したＭＥＭＳメカニカルスイッチは、以前に入手可能であったいかなるものよりも高品質である。信頼性、精密な同調、およびＲＦ−ＭＥＭＳ部品のパッケージングは、市場に広く受け入れられる前に解決を要する重要な問題である。
【０００９】
マイクロオプティクスとフォトニクスクリスタルを用いる新しい光デバイスの導入は、通信技術にも大きな恩恵をもたらすだろう。
【００１０】
加速度計
ＭＥＭＳ加速度計は、従来の車両の衝突エアバッグ展開装置の加速度計と非常な速さで置き換わりつつある。従来の装置では、エアバッグの近くに別の電子機器を備えた車両の前面に搭載された個別の部品から成る幾つかの嵩張った加速度計を使用していた。ＭＥＭＳ技術は、従来の装置の１／５から１／１０の価格で単一のシリコンチップ上に加速度計と電子機器を集積することを可能にした。これらのＭＥＭＳ加速度計は、従来の大きな加速度計に比較して、より小型で、高機能で、軽量で、信頼性が高い。
【００１１】
超小型回路
電子回路のサイズを低減させることは、ＭＥＭＳが多くの領域に影響を与えるかも知れない別の問題である。これらの超小型回路の部品と接続密度の増加につれ、処理許容範囲が低下する。マイクロ回路を製造する際の１つの挑戦が、ずっと狭く一緒に敷設された超小型配線間のショートを防ぐことである。これらに欠点を是正する機能を有する微細加工方法により著しく歩留まりを向上できる。
【００１２】
これは微細加工の１つの決定の挑戦、すなわち、いかにして微細な特徴を既存の超小型または極超小型構造（つまり、加工品がすでに複雑な超小型構造を有している場合）を特に効果的に示している。サブミクロン機能の微細加工は、電子ビーム、紫外線ビーム、およびＸ線リソグラフィ装置で大方実施されるとともに、ビーム装置に焦点が当てられている。これらの高コスト技術は、通常高い真空度や清浄な室内条件等の厳しい環境条件を要求する。全てのリソグラフィ方法は、複数のマスクの生成とフォトレジストの使用を含む一連の複雑な手続きを要求する。ビーム処理技術を使用した場合、この処理は適切な処理に対し高精度で所望の位置にて正確にビームを向けることを要求する。現在利用可能な４つの技術（レーザ直接描写、イオンビーム描写、超小型放電装置、および光化学エッチング）は、この潜在的な機能を有している。他の技術（例えば、イオンビーム切削）は、そのウェハ処理にのみ望ましい。しかし、直接レーザ描写は、周囲の大気下での動作と低材料依存性をはじめとする追加特徴を有している。
【００１３】
超高速レーザの出現は、サブミクロンレベルの直接描写を可能にする。１９９９年の後半と２０００年の初期において、平坦なＳｉ−ｏｎ−ＳｉＯ２面において４２０ｎｍまでのピッチサイズを有する２００ｎｍまでの空気孔を形成する３８７ｎｍの波長を有するフェムトセコンドレーザが公開されている。この公開されたレーザは、１次元導波路フォトニッククリスタルに対する狭い導波路フォトニクスクリスタルの特徴サイズ（＜２００ｎｍ）とピッチサイズ（＜４２０ｎｍ）の両方の要件を満たしていた。次の段階は、狭い導波路で小さな孔を削孔して、１次元フォトニクスクリスタルの形成を研究することである。超高速レーザにより、超小型、極超小型加工に対して非常に汎用性があることが分かった。１５０ｎｍの小さな特徴サイズが、超高速レーザビーム加工を使用して示されている。超小型構造上の極超小型構造のレーザビームのアラインメントは困難な問題である。
【００１４】
近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）の近接場放射を用いた表面のレーザ加工は、走査近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）としてもしばしば知られており、サブミクロンの特徴のレーザ加工手段として提案されている。このような微細加工の潜在的な１つの方法が、Ｈ．Ｏｗａｒｉ他の日本特許出願第２０００−５１９７５号（レーザ加工装置およびそれを用いて製造した光学素子）に開示されている。Ｏｗａｒｉ他は、原子顕微鏡のプローブから照射された短波長紫外線レーザからレーザ装置への光を用いて光学格子を製造することを開示している。しかし、本発明と異なり、本発明の方法は上記の超小型構造を大量生産をする高速で効率的な方法を提供していない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施の形態は、ＮＳＯＭと微細加工レーザを有する近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）レーザ微細加工装置を用いた半導体デバイスの製造方法である。上面に所定の形状を有する超小型デバイスプリフォームを提供する。ＮＳＯＭのプローブチップは、超小型デバイスプリフォームの上面の一部にわたり走査する。上面のこの部分は、複数の走査ラインが既存の特徴と交差するように選択される。少なくとも２つの走査ラインの既存のこの特徴の走査した位置が決定される。次いで、走査した位置と既存の特徴の所定の形状に基づいて、超小型デバイスプリフォーム上面の既存の特徴の向きが決定される。所定の形状と既存の特徴の決定された向きに基づき、少なくとも１つの後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置が決定される。予想加工位置は、超小型デバイスプリフィームの上面の特徴部に対応している。後続するラインの走査時、予想位置によりＮＳＯＭプローブが走査されるので、微細加工レーザを照射して超小型デバイスプリフォームの上面の微細特徴分を加工し、超小型デバイスプリフォームの上面の少なくとも１つの微細特徴を形成し、これにより超小型デバイスの製造を完了する。
【００１６】
本発明の別の実施の形態は、ＮＳＯＭと微細加工レーザを含むレーザ近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）レーザ微細加工装置を備える複数の微細構造を大量カスタマイゼーションする方法である。複数のカスタマイゼーション特徴の少なくとも１つを有するように、微細構造の各々がカスタマイゼーションされる。各々所定の形状を有する既存の特徴を備えた上面を含む複数の微細構造プリフォームが提供される。選択したプリフォームに形成される少なくとも１つのカスマイゼーション特徴が存在するため、微細構造プリフォームが選択され、選択した微細構造プリフォームがＮＳＯＭ上に搭載される。ＮＳＯＭのプローブチップは、選択された微細構造プリフォームの上面の一部を走査する。上面のこの部分は、複数の走査ラインが既存の特徴を交差するように選択される。走査ラインのうちの少なくとも２つにおいて、既存の特徴部の走査位置が決定される。走査した位置と既存の特徴の所定の形状に基づいて、選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の向きが決定される。既存の特徴の所定の形状と決定された位置に基づき、少なくとも１つの後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置が決定される。予想加工位置は、選択した微細加工プリフォームの上面の選択したカスタマイゼーション特徴の位置に対応している。後続する走査ライン時に予想加工位置によりＮＳＯＭプローブが走査されるとき、微細加工レーザが照射される。これにより選択した微細構造プリフォームの上面の微細特徴部を加工し、選択した微細構造プリフォーム上に選択したカスタマイゼーション特徴を形成し、微細構造デバイスをカスタマイズする。別の微細構造と関連するカスタマイゼーション特徴が選択され、設けられた複数の微細構造プリフォームの各々に対してカスタマイゼーションプロセスが繰り返し実行される。
【００１７】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１８】
（項目１）
ＮＳＯＭと微細加工レーザを有する近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）レーザ微細加工装置を使用して微細構造デバイスを製造する方法であって、該方法が、
ａ）所定の形状を有する既存の特徴を有する微細構造デバイスプリフォームを上面に設けるステップと、
ｂ）複数の走査ラインが該既存の特徴と交差するように、該微細構造デバイスプリフォームの上面の一部にわたり該ＮＳＯＭのプローブチップを走査するステップと、
ｃ）複数の走査ラインの少なくとも２つにおいて、該既存の特徴の走査位置を決定するステップと、
ｄ）該走査した位置と該既存の特徴の所定の形状に基づいて、該微細構造デバイスプリフォームの上面の該既存の特徴の向きを決定するステップと、
ｅ）該既存の特徴の所定の形状と該ステップ（ｄ）で決定された該既存の特徴の向きに基づいて、微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部に対応する複数の走査ラインの少なくとも１つの後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップと、
ｆ）該微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部を加工し、該微細構造デバイスプリフォームの上面の少なくとも１つの微細特徴を形成するとき少なくとも１つの後続する走査の間に、少なくとも１つの予想加工位置により該ＮＳＯＭプローブが走査されるとき、微細加工レーザを照射し、該微細構造デバイスを完成するステップと
を包含する、方法。
【００１９】
（項目２）
上記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される上記微細加工デバイスプリフォームの上記上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）上記微細構造デバイスプリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に上記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）上記ＮＳＯＭプローブまたは上記微細構造デバイスプリフォームの１つを垂直方向に移動して、上記距離が走査高さとほぼ等しくなるように上記プローブチップと上記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）上記プローブチップと上記上面間の距離を上記走査高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って上記上面の選択した部位にわたり上記プローブチップを選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｂ６）上記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ上記プローブチップを移動させるステップと、
ｂ７）上記プローブチップと上記上面間の距離を上記走査高さにほぼ等しく維持するため、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、上記上面の選択した部位にわたり走査ラインに沿って上記プローブチップを上記選択した部位の第１のエッジに戻すステップと、
ｂ８）上記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ上記プローブチップを移動させるステップと、
ｂ９）複数の走査ラインを走査するまで、該ステップ（ｂ５），（ｂ６），（ｂ７），および（ｂ８）を繰り返し実行するステップと
を包含する、項目１に記載の方法。
【００２０】
（項目３）
上記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、上記微細構造デバイスプリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）該光学画像からの既存の特徴を含む上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、項目２に記載の方法。
【００２１】
（項目４）
上記プローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップが、上記プローブチップと上記上面間の原子力を検出するステップを包含する、項目２に記載の方法。
【００２２】
（項目５）
上記プローブチップと上記微細構造デバイスプリフォーム間の距離を制御するステップが、上記ステップ（ｂ３）で決定された上記プローブチップと上記上面間の距離に基づき、上記ＮＳＯＭプローブまたは微細構造デバイスプリフォームの１つの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、項目２に記載の方法。
【００２３】
（項目６）
上記走査高さが上記微細加工レーザにより発生されたピーク波長の半分までの範囲にあり、上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記微細構造デバイスプリフォーム間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲で上記ステップ（ｂ４）で制御される、項目２に記載の方法。
【００２４】
（項目７）
上記所定のラインステップ距離が、上記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、項目２に記載の方法。
【００２５】
（項目８）
上記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される上記微細構造デバイスプリフォームの上記上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）上記微細構造デバイスプリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジ点上に上記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）上記ＮＳＯＭプローブまたは上記微細構造デバイスプリフォームの１つを垂直方向に移動して、上記距離が走査高さにほぼ等しくなるように上記プローブチップと上記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）上記プローブチップと上記上面間の距離を走査ライン高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って上記上面の選択した部位にわたり上記プローブチップを上記選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｂ６）上記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だだ上記プローブチップを移動するステップと、
ｂ７）複数の走査ラインを走査するまで、該ステップ（ｂ５）と（ｂ６）を繰り返し実行するステップと
を包含する、項目１に記載の方法。
【００２６】
（項目９）
上記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、上記微細構造デバイスプリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）上記光学画像からの既存の特徴を含む上記上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、項目８に記載の方法。
【００２７】
（項目１０）
上記プローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップが、上記プローブチップと上記上面間の原子力を検出するステップを包含する、項目８に記載の方法。
【００２８】
（項目１１）
上記プローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を制御するステップが、上記ステップ（ｂ３）で決定した上記プローブチップと上記上面間の距離に基づき、上記ＮＳＯＭプローブまたは上記微細構造デバイスプリフォームのいずれかの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、項目８に記載の方法。
【００２９】
（項目１２）
上記走査高さが、微細加工レーザにより発生された光のピーク波長の半分まの範囲にあり、上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲で上記ステップ（ｂ４）で制御される、項目８に記載の方法。
【００３０】
（項目１３）
上記所定のラインステップ距離が、上記ＮＳＯＭの上面幅の約１／１０未満である、項目８に記載の方法。
【００３１】
（項目１４）
上記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される上記微細構造デバイスプリフォームの上記上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）上記微細構造デバイスプリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に上記ＮＳＯＭプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）上記ＮＳＯＭプローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）上記ＮＳＯＭプローブまたは上記微細構造デバイスプリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、上記距離が走査高さとほぼ等しくなるように上記プローブチップと上記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）上記プローブチップと上記上面間の距離を上記走査ラインの高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、第１の所定の速度で上記第１のエッジと選択した部位の第２のエッジ間で走査ライン方向に沿って上記選択した部位にわたり上記プローブチップを前後に移動するステップと、
ｂ６）複数の走査ラインを走査するまで、上記走査ラインにほぼ垂直な方向に第２の所定の速度で上記プローブチップを同時に移動するステップとを包含し、
上記第２の所定の速度が上記第１の所定の速度未満であり、２つの走査ラインを走査する時間の間上記プローブチップが上記走査ラインにほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ移動する、項目１に記載の方法。
【００３２】
（項目１５）
上記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、上記微細構造デバイスプリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）上記光学画像からの既存の特徴を含む上記上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、項目１４に記載の方法。
【００３３】
（項目１６）
上記プローブチップと上記微細構造デバイスプリフォーム上面間の距離を決定するステップが、上記プローブチップと上記上面間の原子力を検出するステップを包含する、項目１４に記載の方法。
【００３４】
（項目１７）
上記プローブチップと上記微細構造デバイスプリフォーム上面間の距離を制御するステップが、上記ステップ（ｂ３）で決定された上記プローブチップと上記上面間の距離に基づき、上記ＮＳＯＭプローブまたは上記微細構造デバイスプリフォームのいずれかの垂直方向を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、項目１４に記載の方法。
【００３５】
（項目１８）
上記走査高さが、上記微細加工レーザにより生成した光のピーク波長の半分までの範囲にあり、上記ＮＳＯＭプローブチップと上記微細構造デバイスプリフォームの上面間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲で上記ステップ（ｂ４）で制御される、項目１４に記載の方法。
【００３６】
（項目１９）
上記所定のラインステップ距離が、上記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、項目１４に記載の方法。
【００３７】
（項目２０）
上記ステップ（ｄ）が、
ｄ１）上記複数の走査ラインの少なくとも２つの上記微細構造デバイスプリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の長さを決定するステップと、
ｄ２）上記走査ラインの端点に対して複数の走査ラインの少なくとも２つの上記微細構造デバイスプリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の中心点を決定するステップと
包含する、項目１に記載の方法。
【００３８】
（項目２１）
上記微細構造デバイスが１次元フォトニッククリスタルであり、上記既存の特徴が導波路であり、
上記ステップ（ｄ）が、上記走査位置の中心点が上記導波路の中心線を規定するように、上記走査ラインの端点に対して複数の走査ラインの少なくとも２つの導波路の走査位置の中心点を決定すること包含し、
上記ステップ（ｅ）が、上記導波路の中心線に沿った１次元フォトニッククリスタルの複数の格子点に対応する複数の後続する走査ラインの予想加工位置を決定することを包含する、項目１に記載の方法。
【００３９】
（項目２２）
上記ステップ（ｆ）が、
ｆ１）上記プローブチップが、上記ステップ（ｅ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査するときレーザ光パルスを発生する微細加工レーザを使用するステップと、
ｆ２）上記ＮＳＯＭの上記プローブチップに上記レーザ光パルスを結合するステップと、
ｆ３）上記微細加工デバイスプリフォームの上面の特徴部を加工するために、上記ＮＳＯＭピローブチップによりおよび少なくとも１つの予想加工位置に対応する上記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴上にレーザ光パルスの近接場モード部を結合するステップと、
ｆ４）上記微細構造デバイスプリフォームの選択した上部面にわたり上記プローブチップの走査を継続し、上記微細構造デバイスが完成するまで該ステップｆ１，ｆ２，ｆ３，およびｆ４を繰り返し実行するステップと
を包含する、項目１に記載の方法。  
【００４０】
（項目２３）
上記微細加工レーザが、レーザ光パルスを発生するレーザ発振器と上記パルスの放射を制御するシャッタを備え、上記ステップ（ｆ１）が、
ｆ１ａ）上記プローブチップが、上記ステップ（ｅ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査されるとき上記シャッタを開き、
ｆ１ｂ）上記プローブチップが、上記複数の走査ラインの他の部分にあるとき上記シャッタを閉じるステップと
を包含する、項目２２に記載の方法。
【００４１】
（項目２４）
上記微細構造加工レーザが、レーザ発振器と減衰器を備え、上記（ｆ１）ステップが、
ｆ１ａ）最初のフルエンスを有する最初のレーザ光パルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｆ１ｂ）上記最初のレーザ光パルスのフルエンスを制御し、これにより所定の近接場加工フルエンスを有するレーザ光パルスを発生する減衰器を使用するステップと
を包含する、項目２２に記載の方法。
【００４２】
（項目２５）
上記微細加工レーザが、レーザ発振器と偏光コントローラを備え、上記ステップ（ｆ１）が、
ｆ１ａ）最初の偏光を有するレーザ光パルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｆ１ｂ）上記レーザ光の最初のパルスの最初の偏光をほぼ円形の偏光に調整する偏光コントローラを使用するステップと
を包含する、項目２２に記載の方法。
【００４３】
（項目２６）
上記ステップ（ｆ）の上記微細構造デバイスプリフォームの上面を加工するステップが、
上記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の上記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料を除去するステップと、
上記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の上記微細構造デバイスプリフォームの上面に成膜材料をレーザ化学気相成長するステップと、
上記微細構造デバイスプリフォームの上面の上記微細特徴部の上記微細構造デバイスプリフォームの上面にフォトレジストを露光するステップと、
上記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の上記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料の屈折率を変更するステップと、
上記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の上記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料の格子構成を変更するステップと、
上記微細構造デバイスプリフォームの上面の微細特徴部の上記微細構造デバイスプリフォームのデバイス材料の化学合成を変更するステップと
のうちの少なくとも１つのステップを包含する、項目1に記載の方法。
【００４４】
（項目２７）
上記微細加工レーザが、超高速レーザ、パルス固体レーザ、パルス色素レーザ、パルスマイクロチップレーザ、パルスＣＯ２レーザ，またはパルスエキシマレーザの１つである、項目１に記載の方法。
【００４５】
（項目２８）
製造される上記微細構造デバイスプリフォームが、微細構造モールド、量子細胞オートマトン、結合量子ドットマトリックス、共振トンネルデバイス、多機能光学アレイ、回折光学素子、ビームシェーパ、マイクロレンズアレイ、オプティカルデフューザ、ビームスプリッタ、レーザダイオードコレクタ、ファインピッチ格子、フォトニッククリスタル、超小型電気機械装置、超小型回路、ポリメラーゼ連鎖反応超小型装置、危険な化学生物的薬品を検出するバイオチップ、高スループット薬検査選択超小型装置、超小型表面弾性波デバイス、または超小型メカニカル発振器の少なくとも１つである、項目１に記載の方法。
【００４６】
（項目２９）
製造される上記微細構造デバイスプリフォームが、超小型メカニカル発振器であり、上記超小型メカニカル発振器の共振スペクトルが、上記微細構造デバイスプリフォームの上面で加工された少なくとも１つの微細特徴により同調される、項目１に記載の方法。
【００４７】
（項目３０）
製造される上記微細構造デバイスがフォトニッククリスタルであり、加工される上記少なくとも１つの微細特徴が欠陥であり、これにより上記フォトニッククリスタルの発振スペクトルが欠陥により同調される、項目１に記載の方法。
【００４８】
（項目３１）
上記ステップ（ａ）が、
ａ１）上記フォトニッククリスタルの送信スペクトルを決定するステップと、
ａ２）該ステップ（ａ１）で決定された送信スペクトルを所定の送信スペクトルと比較するステップと、
ａ３）該ステップ（ａ２）での比較に基づいて欠陥形状と欠陥位置を決定するステップと、
を包含し、
上記ステップ（ｅ）が、該ステップ（ａ３）で決定された欠陥形状と欠陥位置に対応する少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップを包含する、項目３０に記載の方法。  
【００４９】
（項目３２）
各々の微細構造が、複数のカスタマイゼーション特徴の少なくとも１つを有する近接場顕微鏡（ＮＳＯＭ）レーザ微細加工装置により複数の微細構造を大量カスタマイゼーションする方法であって、該方法が、
ａ）各々の微細構造プリフォームが、上面と該上面で所定の形状を有する既存の特徴を有する複数の微細構造プリフォームを設けるステップと、
ｂ）該複数の微細構造プリフォームから微細構造プリフォームと該複数のカスタマイゼーション特徴から少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴を選択するステップと、
ｃ）選択した微細構造プリフォームをＮＳＯＭに設置するステップと、
ｄ）複数の走査ラインが該既存の特徴と交差するように該選択した微細構造プリフォームの上面の一部の上の該ＮＳＯＭのプローブチップを走査するステップと、
ｅ）該複数の走査ラインの少なくとも２つにおいて、既存の特徴の走査位置を決定するステップと、
ｆ）該走査位置と該既存の特徴の所定の形状に基づき、該選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の向きを決定するステップと、
ｇ）該既存の特徴の選択した形状に基づき、少なくとも１つのカスタマイゼーション条件がステップ（ｂ）で選択され、既存の特徴の向きがステップ（ｆ）で選択されたステップ（ｂ）で選択された少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴に対応する複数の走査ラインの少なくとも１つの後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップと、
ｈ）該ステップ（ｂ）で選択された少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴を加工し、カスタマイズされた微細構造を形成するために、少なくとも１つの後続する走査ラインの間、該ＮＳＯＭプローブが少なくとも１つの予想加工位置により走査されるとき、微細加工レーザを照射するステップと、
ｉ）該ステップ（ａ）で設けられた複数の微細構造プリフォームの各々に対しステップ（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），および（ｈ）を繰り返し実行するステップと
を包含する、方法。
【００５０】
（項目３３）
上記ステップ（ｄ）が、
ｄ１）走査される上記微細構造プリフォームの上面の一部を選択するステップと、
ｄ２）上記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した位置の第１のエッジの点上の上記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｄ３）上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面の間の距離を決定するステップと、
ｄ４）上記ＮＳＯＭプローブまたは上記選択した微細構造プリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、上記距離が走査高さとほぼ等しくなるように上記プローブチップと上記上面間の距離を制御するステップと、
ｄ５）上記プローブチップと上記上面間の距離を走査高さにほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｄ３）と（ｄ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って上記上面の選択した部位にわたり上記プローブチップを選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｄ６）上記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ上記プローブチップを移動するステップと、
ｄ７）上記プローブチップと上記上面間の距離を走査高さにほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｄ３）と（ｄ４）を繰り返し実行しながら、上記上面の選択した部位にわたり走査ライン方向に沿って上記プローブチップを上記選択した部位の上記第１のエッジに戻すステップと、
ｄ８）上記走査ラインにほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ上記プローブチップを移動するステップと、
ｄ９）複数の走査ラインを走査するまで、該ステップ（ｄ５），（ｄ６），（ｄ７），および（ｄ８）を繰り返し実行するステップと
を包含する、項目３２に記載の方法。
【００５１】
（項目３４）
上記ステップ（ｄ１）が、
ｄ１ａ）光学画像を生成するために、上記選択した微細構造プリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｄ１ｂ）上記光学画像からの既存の特徴を含む上記上面の領域を特定するステップと、
ｄ１ｃ）該ステップ（ｄ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、項目３３に記載の方法。
【００５２】
（項目３５）
上記プローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップが、上記プローブチップと上記上面間の原子力を検出するステップを包含する、項目３３に記載の方法。
【００５３】
（項目３６）
上記プローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を制御するステップが、上記ステップ（ｄ３）で決定した上記プローブチップと上記上面間の距離に基づき、上記ＮＳＯＭプローブまたは選択した微細構造プリフォームのいずれかの垂直方向の位置を制御するＺ移動ステージを使用することを包含する、項目３３に記載の方法。
【００５４】
（項目３７）
上記走査高さが微細加工レーザにより発生された光のピーク波長の半分までの範囲にあり、上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離が５ｎｍ未満の許容範囲でステップ（ｄ４）で制御される、項目３３に記載の方法。
【００５５】
（項目３８）
上記所定のラインステップ距離が、上記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、項目３３に記載の方法。
【００５６】
（項目３９）
上記ステップ（ｄ）が、
ｄ１）走査される上記選択した微細構造プリフォームの上面の一部を選択するステップと、
ｄ２）上記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に上記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｄ３）上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面の間の距離を決定するステップと、
ｄ４）上記ＮＳＯＭプローブまたは上記選択した微細構造プリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、上記距離が走査高さにほぼ等しくなるように上記プローブチップと上記上面間の距離を制御するステップと、
ｄ５）上記プローブチップと上記上面間の距離を上記走査高さにほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｄ３）と（ｄ４）を繰り返し実行しながら、走査ライン方向に沿って上記上面の選択した部位にわたり上記プローブチップを選択した部位の第２のエッジに移動するステップと、
ｄ６）上記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ上記プローブチップを移動し、上記ＮＳＯＭのプローブチップを上記上面の選択した部位の第１のエッジに高速に戻すステップと、
ｄ７）複数の走査ラインを走査するまで、上記ステップ（ｄ５）と（ｄ６）を繰り返し実行するステップと
を包含する、項目３２に記載の方法。
【００５７】
（項目４０）
上記ステップ（ｄ１）が、
ｄ１ａ）光学画像を生成するために、上記選択した微細構造プリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｄ１ｂ）上記光学画像からの既存の特徴を含む上面の領域を特定するステップと、
ｄ１ｃ）該ステップ（ｄ１ｂ）で特定された領域を走査される上記上面の一部として選択するステップと
を包含する、項目３９に記載の方法。
【００５８】
（項目４１）
上記プローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップが、上記プローブチップと上記上面間の原子力を検出するステップを包含する、項目３９に記載の方法。
【００５９】
（項目４２）
上記プローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を制御するステップが、上記ステップ（ｄ３）で決定した上記プローブチップと上面間の距離に基づいて、上記ＮＳＯＭプローブまたは上記選択した微細構造プリフォームのいずれかの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、項目３９に記載の方法。
【００６０】
（項目４３）
上記走査高さが、上記微細加工レーザにより発生された光のピーク波長の半分までの範囲にあり、上記ＮＳＯＭのプロープチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を５ｎｍ未満の許容範囲で上記ステップ（ｄ４）で制御される、項目３９に記載の方法。
【００６１】
（項目４４）
上記所定のラインステップ距離が、上記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、項目３９に記載の方法。
【００６２】
（項目４５）
上記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）走査される上記選択した微細構造プリフォームの上面の一部を選択するステップと、
ｂ２）上記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した部位の第１のエッジの点上に上記ＮＳＯＭのプローブチップを位置合わせするステップと、
ｂ３）上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップと、
ｂ４）上記ＮＳＯＭのプローブまたは上記選択した微細構造プリフォームのいずれかを垂直方向に移動して、上記距離が走査高さとほぼ等しくなるように上記プローブチップと上記上面間の距離を制御するステップと、
ｂ５）上記プローブチップと上記上面の距離を走査高さとほぼ等しく維持するために、該ステップ（ｂ３）と（ｂ４）を繰り返し実行しながら、第１の所定の速度で上記第１のエッジと上記選択した部位の第２のエッジ間で走査ライン方向に沿って上記上面の選択した部位にわたり上記プローブチップに移動するステップと、
ｂ６）上記複数の走査ラインを走査するまで、上記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に第２の所定の速度で上記プローブチップを同時に移動するステップとを包含し、
上記第２の所定の速度が上記第１の所定の速度未満であり、２つの走査ラインが走査する時間の間上記プローブチップが上記走査ライン方向にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離だけ移動する、項目３２に記載の方法。
【００６３】
（項目４６）
上記ステップ（ｂ１）が、
ｂ１ａ）光学画像を生成するために、上記選択した微細構造プリフォームの上面に光学的に画像を形成するステップと、
ｂ１ｂ）上記光学画像からの既存の特徴を含む上記上面の領域を特定するステップと、
ｂ１ｃ）該ステップ（ｂ１ｂ）で特定された領域を走査される上面の一部として選択するステップと
を包含する、項目４５に記載の方法。
【００６４】
（項目４７）
上記プローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を決定するステップが、上記プローブチップと上記上面間の原子力を検出することを包含する、項目４５に記載の方法。
【００６５】
（項目４８）
上記プローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離を制御するステップが、上記ステップ（ｂ３）で決定された上記プローブチップと上記上面間の距離に基づいて、上記ＮＳＯＭまたは上記選択した微細構造プリフォームのいずれかの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用するステップを包含する、項目４５に記載の方法。
【００６６】
（項目４９）
上記走査高さが上記微細加工レーザにより発生した光のピーク波長の半分までの範囲にあり、上記ＮＳＯＭのプローブチップと上記選択した微細構造プリフォームの上面間の距離が５ｎｍの許容範囲で上記ステップ（ｂ４）で制御される、項目４５に記載の方法。
【００６７】
（項目５０）
上記所定のラインステップ距離が、上記ＮＳＯＭのプローブチップ幅の約１／１０未満である、項目４５に記載の方法。
【００６８】
（項目５１）
上記ステップ（ｆ）が、
ｆ１）上記複数の走査ラインの少なくとも２つの上記選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の長さを決定するステップと、
ｆ２）上記走査ラインの端点に対して複数の走査ラインの少なくとも２つの上記選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の走査位置の中心点を決定するステップと
を包含する、項目３２に記載の方法。
【００６９】
（項目５２）
上記ステップ（ｈ）が、
ｈ１）上記プローブチップが、上記ステップ（ｇ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査されるときレーザ光パルスを発生する微細加工レーザを使用するステップと、
ｈ２）上記ＮＳＯＭのプローブチップに上記レーザ光パルスを結合するステップと、
ｈ３）上記選択した微細構造プリフォーム上に上記ステップ（ｂ）で選択した少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴を加工するため、少なくとも１つの予想加工特徴に対応する上記ＮＳＯＭのプローブチップによりおよび上記微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション部位に上記レーザ光パルスの近接場モード部を結合するステップと、
ｈ４）上記選択した微細構造プリフォームの上面の選択した部位にわたり上記プローブチップの走査を継続し、該カスタマイズされた微細構造デバイスが完成するまでステップｈ１，ｈ２，ｈ３，およびｈ４を繰り返し実行するステップと
を包含する、項目３２に記載の方法。
【００７０】
（項目５３）
上記微細加工レーザが、レーザ光パルスを発生するレーザ発振器と上記パルスの放射を制御するシャッタを備え、
上記ステップ（ｈ１）が、
ｈ１ａ）上記プローブチップが、上記ステップ（ｇ）で決定された少なくとも１つの予想加工位置により走査されたとき上記シャッタを開くステップと、
ｈ１ｂ）上記プローブチップが上記複数の走査ラインの他の部分にあるとき上記シャッタを閉じるステップと
を包含する、項目５２に記載の方法。
【００７１】
（項目５４）
上記微細加工レーザがレーザ発振器と減衰器を備え、
上記ステップ（ｈ１）が、
ｈ１ａ）最初のフルエンスを有するレーザ光の最初のパルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｈ１ｂ）上記レーザ光の最初のパルスのフルエンスを制御する減衰器を使用し、これにより所定の近接場加工フルエンスを有するレーザ光パルスを発生するステップと
を包含する、項目５２に記載の方法。
【００７２】
（項目５５）
上記微細加工レーザがレーザ発振器と偏光コントローラを備え、
上記ステップ（ｈ１）が、
ｈ１ａ）最初の偏光を有するレーザ光の最初のパルスを発生するレーザ発振器を使用するステップと、
ｈ１ｂ）レーザ光の最初のパルスの最初の偏光をほぼ円形の偏光に調節する偏光コントローラを使用するステップと
を包含する、項目５２に記載の方法。
【００７３】
（項目５６）
上記ステップ（ｈ）で上記微細構造デバイスプリフォームの上面を加工するステップが、
上記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の選択した微細構造プリフォームのデバイス材料を除去するステップと、
上記選択した微細構造デバイスプリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の選択した微細構造プリフォ−ムの上面に成膜材料をレーザ化学気相成長するステップと、
上記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の選択した微細構造プリフォームの上面にフォトレジストを露光するステップと、
上記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の上記選択した微細構造プリフォームのデバイス材料の屈折率を変更するステップと、
上記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の上記選択した微細構造プリフォームのデバイス材料の格子構成を変更するステップと、
上記選択した微細構造プリフォームの上面のカスタマイゼーション特徴部の上記選択した微細構造プリフォームのデバイス材料の化学合成を変更するステップと
を包含する、項目３２に記載の方法。
【００７４】
（項目５７）
上記微細加工レーザが、超高速レーザ、パルス固体レーザ、パルス色素レーザ、パルスマイクロチップレーザ、パルスＣＯ２レーザ、またはパルスエキシマレーザの１つである、項目３２に記載の方法。
【００７５】
（項目５８）
カスタマイズする上記複数の微細構造デバイスが、微細構造モールド、量子細胞オートマトン、結合量子ドットマトリックス、共振トンネルデバイス、多機能光学アレイ、回折光素子、ビームスプリッタ、マイクロレンズアレイ、オプティカルデフューザ、ビームスプリッタ、レーザダイオードコレクタ、ファインピッチ格子、フォトニッククリスタル、超小型電気機械装置、超小型回路、ポリメラーゼ連鎖反応超小型装置、危険な化学生物学的薬品を検出するバイオチップ、高スループット薬検査選択超小型装置、超小型表面弾性波デバイス、または超小型メカニカル発振器の少なくとも１つである、項目３２に記載の方法。
【００７６】
（項目５９）
上記カスタマイズされる複数の微細構造デバイスが超小型メカニカル発振器であり、超小型メカニカル発振器の共振スペクトルが、各々の選択した微細構造プリフォームの上面で加工された少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴により同調される、項目３２に記載の方法。
【００７７】
（項目６０）
上記カスタマイズされる複数の微細構造デバイスがフォトニッククリスタルであり、各々のフォトニッククリスタルで加工される少なくとも１つのカスタマイゼーション特徴が欠陥であり、これにより各々のフォトニッククリスタルの送信スペクトルが欠陥により同調される、項目３２に記載の方法。
【００７８】
（項目６１）
上記ステップ（ｂ）が、
ｂ１）上記選択したフォトニッククリスタルの送信スペクトルを決定するステップと、
ｂ２）該ステップ（ｂ１）で決定された送信スペクトルを所定の送信スペクトルと比較するステップと、
ｂ３）該ステップ（ｂ２）の比較に基づいて欠陥形状と欠陥位置を決定するステップとを包含し、
上記ステップ（ｇ）が該ステップ（ｂ３）で決定された欠陥形状と欠陥位置に対応する少なくとも１つの予想加工位置を決定するステップを包含する、項目６０に記載の方法。
（摘要）
近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）レーザ微細加工装置を使用した超小型デバイスを製造する方法。既存の特徴を含む微細構造プリフォームが提供される。複数の走査ラインが既存の特徴と交差するように、選択したプリフォームにわたりＮＳＯＭプローブチップが走査される。少なくとも２つの走査ラインにおいて、既存の特徴の走査位置が決定される。走査位置と既存の特徴の形状に基づいて、既存の特徴の向きが決定される。後続する走査ラインの少なくとも１つの予想加工位置が決定される。後続する走査ライン時、予想加工位置によりＮＳＯＭプローブが走査されるとき、微細加工レーザが放射され、微細構造デバイスプリフォーム上の少なくとも１つの特徴を形成し、これにより微細構造デバイスを完成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
添付した図面と一緒に読めば、下記の詳細な説明から本発明を最も良く理解されよう。通常の実務に従い、図面の様々な特徴は縮尺に従わないことを強調したい。それに反して、様々な特徴の形状は、明確にするために任意に拡大縮小している。
【００８０】
正確に輪郭面を描くために、ＮＳＯＭは、原子顕微鏡（ＡＦＭｓ）と同じ多くの原理を用いている。ＮＳＯＭプローブチップからの近接場放射を使用してこれらの表面をレーザ微細加工することにより、非近接場放射と自由空間光学を使用した場合に比較して多くの利点を提供できる。この利点は、ＮＳＯＭプローブチップの正確な位置決め制御と低減された最小の特徴サイズを含む。ＮＳＯＭ装置に使用された正確な動きステージは、正確な水平（ＸとＹ方向）と垂直（Ｚ方向位置決め制御）に使用できる。また、表面の輪郭を描くこのＮＳＯＭの機能により、大量の近接場放射を表面に結合するのが望ましいプローブチップの精密垂直位置決めを可能にする。
【００８１】
近接場放射を使用した本発明によるＮＳＯＭレーザ加工装置例により加工可能な最小の特徴サイズは、近接場放射の生成に使用するレーザ光ではなく、ＮＳＯＭプローブチップのサイズと形状により決定される。これにより、同一のレーザ光源からの自由空間レーザビームの回折限界スポットサイズよりも小さい表面上の領域をレーザ加工装置できるようにする。ＮＳＯＭプローブチップにより近接場に光を結合できる効率に影響を与えるので、レーザの波長は依然として問題である。このため、波長を有する短波長紫外線レーザは依然として望ましいが、非近接場放射とレーザ光の焦点を結ぶのに自由電子光学を使用するレーザ微細加工装置ほど重要でない。
【００８２】
図１は、本発明の方法例と共に使用できるＮＳＯＭレーザ微細加工装置例の単純化したブロック図を示す。量子細胞オートマトン、結合量子ドットマトリックス、共振トンネルデバイス、多機能光アレイ、回折光学素子、ビームシェーパ、マイクロレンズアレイ、オプティカルディフューザ、ビームスプリッタ、レーザダイオードコレクタ、ファイピッチ格子、フォトニクスクリスタル、超小型電気機械的装置、超小型回路、超小型表面弾性波、超小型メカニカル発信器、ポリメラーゼ連鎖反応超小型装置、危険な化学生物的薬品を検出するバイオチップ、高スループット薬検査選択超小型装置、および他の微細構造を構成する鋳型は、本発明のＮＳＯＭレーザ微細加工装置例により加工可能な微細構造例である。
【００８３】
図３，図７の方法例を参照して以下に記載するように、これらの微細構造は効率的に製造されるか、上記の装置例を使用して大量カスタマイゼーションできる。この装置例はレーザ源１００、光学フィルタ１０６、ＮＳＯＭプローブホルダ１０８、およびレーザ光パルスを生成して加工品１１２にＮＳＯＭプローブ１１０と光ビーム１０２を光ファイバ１０６に結合するレンズ１０４と、ＮＳＯＭプローブ１１０を位置付ける多くのＮＳＯＭ構成要素を備えている。
【００８４】
超高速レーザ源は、図１の装置例に好適に使用できるが、長いパルス、高エネルギレーザも同様に使用できる。超高速レーザ源は、長いパルスレーザ源（つまり、１ｎｓ以上のパルス期間のレーザ）とＣＷレーザ源よりもはるかに大きなピーク電力レベルを供給できる。ピーク電力は、プローブチップを介して近接場に結合したレーザ光の減衰量の増加を助長するのに望ましいかも知れない。ＮＳＯＭプローブ１１０に大きなピーク電力を供給することで、長いパルスのパルスエネルギが増加する可能性があるため、超高速レーザ源１００の波長と対応する小さなＮＳＯＭプローブチップの使用も可能にする。
【００８５】
図１の装置例において、レーザ加工応用に典型的に使用される何らかの固体ゲイン装置媒体を備えることが望ましい。それらの媒体としては、レーザ源１００は、Ｃｒ：ＹＡＧ（ピーク基本波長、λＦ＝１５２０ｎｍ），Ｃｒ；苦土カンラン石（λＦ＝１２３０〜１２７０ｎｍ），Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ４（λＦ＝１０６４ｎｍ），Ｎｄ：ＧｄＶＯ４（λＦ＝１０６３ｎｍ）Ｎｄ：ＹＬＦ（λＦ＝１０４７ｎｍと１０５３ｎｍ），Ｎｄ：ガラス（λＦ＝１０４７〜１０８７ｎｍ），Ｙｂ：ＹＡＧ（λＦ＝１０３０ｎｍ），Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ（λＦ＝８２６〜８７６ｎｍ），Ｔｉ：サファイア（λＦ＝７６０〜８２０ｎｍ）；およびＰｒ：ＹＬＦ（λＦ＝６１２ｎｍ）がある。これらの固体ゲイン媒体は、フラッシュランプ、エルビウムドープした光ファイバ、およびダイオードレーザ等の標準的な光ポンピング装置を使用して励起され、その出力パルスは、固体ゲイン媒体に直接結合できるか、固体ゲイン媒体を励起するのに使用される前に調和発生できる。固体ゲイン媒体は、レーザ発振器、ワンパス増幅器、および／またはマルチパス増幅器の１つ以上の動作をするように構成できる。この部分は、レーザ光を実質的にコリメートする光学装置も備えている。レーザ源１００は、近似フーリエ変換限定パルスを所望に生成できる。超高速レーザ源が望ましい場合には、これらのパルスは、約１ｎｓ以下、通常２０ｐｓ以下の期間を有し得る。ＸｅＣＩ，ＫｒＦ，ＡｒＦ，またはＦ２エキシマ増幅器（図示せず）等の追加、非固体形状、単またはマルチパス増幅器を備え、レーザ源１００の出力電力を増加でき
る。その代わりに、エキシマレーザ装置（例えば、ＸｅＣｌ，λＦ＝３０８ｎｍ；ＫｒＦ，λＦ＝２４８ｎｍ；ＡｒＦ，λＦ＝１９３ｎｍ、またはＦ２，λＦ＝１５７ｎｍ），色素レーザ装置（例えば、７−ジエチルアミノ−４−メチルクマリン、λＦ＝４３５〜５００ｎｍ、安息香酸、２−［６−（エチルアミノ）−３−（エチルイミノ）−２、７−ジメチル−３Ｈ−キサンテン−９−ｙｌ］−エチルエステル、一塩酸塩、λＦ＝５５５〜６２５ｎｍ；４−ジシアンメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン、λＦ＝５９８〜７１０ｎｍ；または２−（６−（４−ジメチルアミノフェニル）−２，４−ネオペンチレン−１，３，５−ヘキサトリエニル）−３−メチレンベンゾチアゾリウム過塩素酸塩、λＦ＝７８５〜９００ｎｍ）、またはレーザ加工応用に使用されるその他のレーザ装置（例えば、ＣＯ２，λＦ＝１０．６μｍ）。
【００８６】
サブミクロンプローブチップにより近接場結合を改善するには、レーザ源１００が約４００ｎｍ以下のピーク波長を持つことが望ましい。レーザ光のパルス波長のピークの低減にこの構成要素内に調和発生クリスタルを使用できる。周波数が２倍された１５０ｆｓ  Ｔｉサファイアレーザ（例えば、Ｃｌａｒｋ  ＭＸＲ  ＣＰＡ２０００）をレーザ源１００として使用できるのが望ましい。
【００８７】
また、レーザ源１００は、強度、偏光、および／またはそのレーザビーム出力のコリメーションを制御する光学装置を備えてもよい。レーザ源１００により発生されたレーザ光パルスの偏光の制御に偏光コントローラを使用してもよい。シャッタおよび／または可変減衰器もレーザ源１００に同様に備えてもよい。これらのパルスは円形偏光が望ましい。これらの構成要素は、ＮＳＯＭ（図示せず）の制御回路に接続して、微細構造プリフォーム１１２表面上の特徴のレーザ加工を制御できる。
【００８８】
レーザ源１００の出力は、レーザ光パルスのピーク波長に近い低い吸収特性を有する波長材料から構成されるファイバコアを好適に備えているレンズ１０４により光ファイバ１０６に結像し得る。光ファイバ１０６はＮＳＯＭプローブ１１０の一部であり、光ファイバ１０６の裂開端がＮＳＯＭプローブ１１０の入力面として機能できる。このことは、装置の結合ロスを低下させるのが望ましいかも知れない。この実施形態において、その光ファイバ部１０６を含むＮＳＯＭプローブ１１０は、ＮＳＯＭプローブホルダ１０８に保持される。
【００８９】
その代わりに、光ファイバ１０６がＮＳＯＭプローブ１１０から分離できる。この別の実施形態において、ＮＳＯＭプローブ１１０は、プローブチップからＮＳＯＭプローブホルダ１０８にのみ延在することができる。光ファイバ１０６は、ＮＳＯＭプローブ１１０端の入力面を介してレーザ光パルスをＮＳＯＭプローブ１１０に伝達する。光ファイバ１０６とＮＳＯＭプローブ１１０双方は、ＮＳＯＭプローブホルダ１０８に保持される。光ファイバ１０６とＮＳＯＭプローブ１１０が一直線に配置されて、ＮＳＯＭプローブへのレーザ光パルスの低損失結合を可能にする。ＮＳＯＭプローブ１１０の入力面は、裂開ファイバ端が望ましく、光ファイバ１０６の裂開端の断面領域にほぼ等しい入力領域を有する。ＮＳＯＭプローブホルダ１０８は、光ファイバ１０６とＮＳＯＭプローブ１１０を光学的に結合するのを支援する球状レンズ等の光学装置を備えてもよい。散乱効果を低減する光ファイバ１０６を用いることなく、光ビーム１０２パルスをＮＳＯＭプローブ１１０に直接結合してもよいが、これは装置のアラインメントを複雑にするかも知れない。
【００９０】
ＮＳＯＭプローブ１１０は、ほぼ円柱形状に形成されている。ほぼ円柱状の断面形状が、入力面として機能するＮＳＯＭプローブ１１０端に近い光ファイバ１０６に類似するのが望ましいとしても、このことは必要ない。ＮＳＯＭプローブ１１０の断面形状は、円形か他の楕円形状が望ましいか、その代わりに矩形等の導波路に使用される他の形状でもよく、サイズまたはその長手方向に沿った形状を変化させてもよい。例えば、ほぼ円形形状のＮＳＯＭプローブ１１０はチップ端の近くで先細りになって、プローブチップを生成する。また、ほぼ楕円形状のＮＳＯＭプローブ１１０は、図１に示すように、その軸に沿って屈曲部を備えてもよい。
【００９１】
図２は、ＮＳＯＭプローブ１１０のチップ端の拡大図を示す。入力面を有するＮＳＯＭプローブ端は図２に示されていない。入力面からＮＳＯＭプローブ１１０の他の端に位置するプローブチップ２１０が示されている。ＮＳＯＭプローブ１１０は、図示するように、光学的送信コア２００の一部とクラッド層２０２の一部も含み得る。プローブチップ２１０において、図２のチップ例のチップ領域のこれらの材料を分離する鎖線により示されている光学的送信コア２００とクラッド層２０２材料は分離不可能である。近接場２０６が始まるＮＳＯＭプローブチップ２１０は、レーザ光パルスのピーク波長と楕円断面形状の積より小さい断面領域を所望に有し、これにより微細構造プリフォーム１１２の近接場放射領域２０８のピーク波長より短い軸を有する類似の円形形状の加工を可能にする。
【００９２】
光学的送信コア２００が、入力面からプローブチップ２１０に好適に延在し、入力面で光ファイバ１０６を介してレーザ源１００に光学的に結合している。光ファイバ１０６のファイバコアに関して、ＮＳＯＭプローブ１１０の光学送信コア２００が、レーザ光のパルス波長に近い低い吸収特性を有する材料から構成され、同じ波長の材料から好適に形成できる。クラッド層２０２が、入力面からプローブチップ２１０に好適に延在し、送信コア２００内のレーザ光パルスへの閉じ込めを支援するが、それを必要とすることなく充分な閉じ込めが可能である場合には省略できる。
【００９３】
放射閉じ込め被覆２０４もＮＳＯＭプローブ１１０上に形成され、プローブの側面に沿って隣接部からプローブチップ２１０に延びる。放射閉じ込め被覆２０４は、曲率の狭い半径を有する狭部近接場プローブチップ２１０もある部位等で漏れやすい可能性があるＮＳＯＭプローブ１１０の部位の光学送信コア２００のレーザ光パルスの追加閉じ込めを提供する。また、放射閉じ込め被覆２０４は、その存在によりプローブチップ２１０領域を実質的に規定する。放射閉じ込め皮膜２０は、遠くまでまたは入力面に隣接する開口まで、あるいはその距離の一部だけを延長することができる。ＮＳＯＭプローブの屈曲が９０度である実施形態において、少なくともその曲がりの周囲まで放射閉じ込め被覆２０４を延長するのが望ましい。放射閉じ込め被覆２０４は、レーザ光のピーク波長に近い高い反射率を有し、この帯域においても高い吸収率を有するのが望ましい。放射閉じ込め被覆２０４は、少なくとも１つの金属および／または誘電層を含むことができる。放射閉じ込め被覆２０４を、ＮＳＯＭプローブ１１０の位置を光学的に監視するのに使用できる光に対して大きな反射性があるのが望ましいかも知れない。
【００９４】
図１の説明に戻る。ＮＳＯＭプローブホルダ１０８がＮＳＯＭマウントに接続され、ＮＳＯＭプローブ１１０を制御可能に保持する。ＮＳＯＭマウントも、微細構造プリフォーム１１２をＮＳＯＭプローブ１１０に対して制御可能に保持位置付ける。ＮＳＯＭマウントは、ヒンジ１２０によりＮＳＯＭベース１１４に結合された上部支持部１１８も備えており、この閉じ込めにより、ＮＳＯＭプローブ１１０を、微細構造プリフォーム１１２から離れて容易に持ち上げて、プローブを検査および／または交換や加工品の取り付けと取り外しを可能にする。微細構造プリフォーム１１２への全体的な垂直つまりＺ軸方向のＮＳＯＭプローブ１１０の位置付けが、リードねじ（図示せず）またはステッパロータ（図示せず）に結合可能な固定ねじ１２２を使用して行うことができる。図１のＮＳＯＭマウント例は、微細構造プリフォーム１１２が設置された加工品位置付け部１１６も備えている。加工品位置付け手段１１６は、ＮＳＯＭベース１１４に結合されている。図１の実施形態が、ＮＳＯＭプローブ１１０に対して微細構造プリフォーム１１２を位置付ける加工品位置付け手段１１６を備えているが、微細構造プリフォーム１１２に対してＮＳＯＭプローブ１１０を位置付ける位置付け手段を、加工品位置付け手段１１６に加えて、または代わりに使用できることは当業者に理解できる。
【００９５】
加工品位置付け手段１１６は、例えば、マイクロメータレベルの解像度（例えば、Ｂｕｒｌｅｉｇｈにより製造されたミクロン単位の解像度ＸＹＺ移動ステージ）を有するコンピュータ化されたＸＹＺ移動ステージを備えている。ナノメータレベルの解像度（例えば、Ｑｕｅｅｎｓｇａｔｅにより製造された圧電ＸＹ移動ステージ）を有するコンピュータ制御の圧電ＸＹ移動ステージも備えている。加工品位置付け手段１１６の圧電Ｚ移動ステージを用いて精密なＺ方向の位置付けを達成できる。加工品位置付け手段１１６のこれらのコンピュータ制御ステージは、微細構造プリフォーム１１２上にレーザ微細構造装置のＮＳＯＭの位置付けに使用でき、その結果、マイクロメータレベルの解像度ＸＹＺ移動ステージが粗い位置付けをし、圧電移動ステージがファイン位置付けをする。その代わりに、ナノメータレベルの解像度が可能なその他の精密移動ステージを精密位置付けに使用できる。
【００９６】
図１のＮＳＯＭ微細構造装置例は、ＮＳＯＭ制御装置も備えている。ＮＳＯＭ制御装置例は、ＮＳＯＭプローブモニタに接続されたＮＳＯＭプローブモニタとＮＳＯＭコントローラと圧電ＸＹ監視ステージ、および圧電Ｚ移動ステージに結合したＮＳＯＭプローブとＮＳＯＭモニタも備えることができる。ＮＳＯＭプローブモニタは、ＮＳＯＭプローブ１１０のプローブチップ２１０と微細構造プリフォーム１１２の表面の間の距離を計測する。
【００９７】
ＮＳＯＭコントローラ（図示せず）は、位置付け手段に結合されているものに応じて、Ｚ移動ステージに信号を送出してＮＳＯＭプローブ１１０か微細構造プリフォーム１１２（図示せず）の垂直位置を制御するこの位置情報を利用する。ＮＳＯＭコントローラは、微細構造プリフォーム１１２の表面にレーザ加工すべき特徴に基づき、ＸＹ移動ステージに信号を送出してＮＳＯＭプローブ１１０か微細構造プリフォーム１１２の水平位置も制御する。ＮＳＯＭコントローラは、回路つまりＡＳＩＣと、ＮＳＯＭプローブモニタからの距離情報と微細構造加工品の表面に加工される特徴に関する入力データに応じて、移動ステージを駆動するようプログラムされた汎用コンピュータも備え得る。
【００９８】
ＮＳＯＭプローブモニタ例は、ＮＳＯＭプローブホルダ１０８をＮＳＯＭ上部支持１１８に結合するカンチレバードアームを使用する。ＮＳＯＭ上部支持部１１８は非常に硬いが、片持ちアームは、微細構造プリフォーム１１２の表面に対してほぼ垂直な方向にＮＳＯＭ上部支持１１８に対して校正量を移動できる。校正移動は片持ちアームの柔軟線から得られるか、プローブチップ２１０と微細構造プリフォーム１１２の表面の間の原子力に応じて、片持ちアームとＮＳＯＭ上部支持１１８の間の結合（図示せず）上の片持ちアームの回転によるものかも知れない。その代わりに、ＮＳＯＭプローブ１１０は、片持ちアームに結合したＮＳＯＭプローブ発振器により周期的に発振可能である。ＮＳＯＭプローブ１１０のこの周期発振振幅は、この２０ｎｍの範囲において好適に小さい。ＮＳＯＭプローブ１１０の周期発振期間または周期の一方または両方は、プローブモニタを校正移動させる。
【００９９】
ＮＳＯＭプローブモニタ例は、放射閉じ込め被覆２０４で光を直接反射する光検出モニタを使用できる。光検出器が少なくとも２つの光領域を含むため、非常に硬い上部支持部１１８に光源が結合される。放射閉じ込め被覆２０４上で反射され、次いで光検出器により検出される実質的にコリメートされたレーザ光を光源が生成する。プローブチップ２１０と微細構造プリフォーム１１２の間の原子力に応じて、ＮＳＯＭプローブ１１０が上下に移動するので、曲がりまたは回転して、放射閉じ込め被覆２０４上の光源から出射された実質的にコリメートされた光ビームの入射角を変更する。この変更により、実質的にコリメートされた光ビームが光検出器に入射する位置を変化させる。実質的にコリメートした光ビームが光検出器に入射する位置をさらに変化させる入射点も片持ちアームが変更する。また、原子力によるＮＳＯＭプローブ１１０の可能な曲がりも同様に検出できる。各々の検出器領域により検出された光量に基づき、複数の検出領域により光検出器が信号を生成することができる。ＮＳＯＭコントローラの処理手段は、この検出器信号を受信し、光検出器の各々の検出領域により検出された光量に基づいて、ＮＳＯＭプローブのプローブチップと微細構造加工品の間の距離を計測できる。処理手段によるこの距離測定は、ＮＳＯＭプローブのプローブチップと微細構造加工品間の距離が所望の距離以上か以下か判断し、そのことを示すことを含むか、その代わりに校正した距離値を提供する。
【０１００】
別のＮＳＯＭプローブモニタ例は、片持ちアームに結合した反射表面で光が反射する別の光検出方法を使用している。その代わりに、ＮＳＯＭプローブモニタ例は、ＮＳＯＭプローブの原子力を検出する別の手段に基づいてもよい。原子顕微鏡で使用される手段を本発明で使用できる。例えば、回転フォークの一致した対の応答周波数が比較される回転フォークを使用してもよい。プローブに加えられる力が回転フォークの共振周波数に影響を与えるように、１つの回転フォークをＮＳＯＭプローブに結合される。回転フォークの共振周波数の差は、ＭＳＯＭプローブ上への原子力に相関している。
【０１０１】
図３は、本発明によるＮＳＯＭレーザ微細加工装置を用いた上面に所定の形状の少なくとも１つの既存の特徴を有する微細構造デバイスを製造する方法を示す。図３に示す本発明による加工位置を決定するために、既存特徴の走査形状を使用して微細構造デバイス上に追加の微細特徴が形成できる。この既存の特徴はサブミクロン形状を有し得る。この方法例を使用して製造される微細構造デバイスは、例えば、微細構造モールド、量子細胞オートマトン、結合量子ドットマトリックス、共振トンネルデバイス、多機能光アレイ、回折光学素子、ビームシェーパ、マイクロアレイ、オプチカルディフューザ、ビームスプリッタ、レーザ装置コレクタ、ファインピッチ格子、フォトニッククリスタル、超小型電気機械的装置、超小型回路、ポリメラーゼ連鎖反応超小型装置、危険な化学生物的薬品を検出するバイオチップ、高スループット薬検査選択超小型装置、超小型表面弾性波デバイス、および超小型メカニカル発振器等が含まれる。
【０１０２】
ＮＳＯＭ微細加工レーザ装置は、この方法例の実行に使用できる図１のＮＳＯＭレーザ微細加工装置例のようなＮＳＯＭと微細加工レーザを備えている。微細加工レーザは好適には、超高速レーザ、パルス半導体レーザ、パルス色素レーザ、パルスマイクロチップレーザ、パルスＣＯ２レーザ、またはパルスエキシマレーザであってもよい。
【０１０３】
ステップ３００で、その上面に既存の特徴を有する微細構造デバイスプリフォーム１１２が提供される。このプリフォームはＮＳＯＭ上に取り付けられる。ステップ３０２で、微細構造デバイスプリフォームの上面の一部が、ＮＳＯＭにより走査されて、多数の走査ラインを生成する。実質的に一定の高さを維持しつつ、微細構造デバイスプリフォーム１１２の上面に対してＮＳＯＭプローブチップを走査パターンに移動させることで、この走査を実行できる。走査手段例を以下に詳細に説明する。図４は、既存の特徴４００が導波路である微細構造プリフォーム１１２例を示す。微細構造プリフォーム１１２面の周囲のほぼ一定の高さでプローブチップ２１０が維持されるように走査ライン４０２に沿ってＮＳＯＭプローブ１０が走査される。図４〜６に示す既存の特徴である導波路の選択は、単にその例示を簡単にするためだけのものであり、決してそれに限定されるものではない。また、既存の特徴は微細構造の機能部である必要はないが、微細構造デバイスプリフォーム上の微細構造に対する周知の位置の訂正マークであってもよい。
【０１０４】
結果として得られた走査ラインが既存の特徴と交差するように、走査する上面部の一部が選択される。プロファィルされる上面部を選択する１つの方法例は、微細構造デバイスプリフォームの上面を光学的に撮像して、プリフォームの光学画像を生成することから成る。このことは、上面に焦点を結ぶデジタルカメラにより実現できる。この光学画像はＮＳＯＭプローブ１１０または基準点として機能するＮＳＯＭの一部を好適に備える。既存の特徴を有する上部面領域をこの光学画像から取得できる。既存の特徴を有する表面の一般的な領域を決定するには、決定すべき特徴がサブミクロン形状であったとしても、光学画像はサブミクロンレベルの解像度である必要ない。微細構造デバイスプリフォーム１１２エッジ等のその他のものを、光学画像の所望の領域の決定に使用できる。
【０１０５】
ＮＳＯＭのプローブチップ２１０が、微細構造デバイスプリフォーム１１２の上面の選択した部位の１つにエッジに沿った点上、例えば、この部位の上左屈曲側の角に配置される。ＮＳＯＭプローブ１１０のプローブチップ２１０と開始点の微細構造デバイスプリフォーム１１２面間の距離が測定される。図１に示すレーザ微細加工装置例を参照して、プローブチップ２１０と上述した表面間の原子力を検出して、この距離が所望に測定できる。
【０１０６】
プローブチップ２１０と微細構造デバイスプリフォーム１１２面間の距離は、所望の走査長にほぼ等しくなるように制御される。所望の走査高さは、プローブチップ２１０のサイズ、走査する表面の粗さ、表面の加工に使用されるレーザ光パルスのピーク電力、ピーク波長、および実施する加工を初めとする多数の要因に基づいているが、表面の加工に使用する光パルスの波長の約半分までの範囲が望ましい。ＮＳＯＭプローブ１１０のプローブチップ２１０と微細構造デバイスプリフォーム１１２の間の距離は、圧電または他の精密移動、ＮＳＯＭプローブまたは微細構造デバイスプリフォームのいずれかの垂直位置を制御するＺ移動ステージを使用して好適に制御される。移動ステージに印可される駆動電圧量は、プローブチップ２１０と任意の点の微細構造デバイスプリフォーム１１２面間の距離に基づいている。プローブチップ２１０と微細構造デバイスプリフォーム１１２の表面の間の距離を５ｎｍ未満の許容範囲により制御すべきことが望ましい。
【０１０７】
ＮＳＯＭプローブ１１０または微細構造デバイスプリフォーム１１２のいずれかにより上面の選択した部位のプローブチップが走査時、プローブチップ２１０と上面間の距離が繰り返し測定され、ＮＳＯＭプローブ１１０または微細構造デバイスプリフォーム１１２いずれかの垂直位置が制御され、走査高さにほぼ等しい距離を維持する。上面の選択した部位のプローブチップ２１０の走査は、選択した部位の第２のエッジへの走査ライン方向（Ｘ方向）に沿って上面の選択した部位に対してプローブが移動される。次いで、上面全体にわたるプローブチップ２１０の走査が、走査ライン方向に（Ｙ方向）に沿った上部面の選択した部位の第２のエッジに対してプローブチップが移動して、第１の走査ラインを形成する。走査ライン方向（Ｘ方向）にほぼ垂直な方向に所定のラインステップ距離で微細構造デバイスプリフォームにプローブチップを移動して、別の走査ラインを形成するために、第１のエッジに戻る走査ライン方向に沿って上面の選択した位置全体にわたり後退し別の走査ラインを形成する。走査ライン方向にほぼ垂直な方向にラインステップ距離プローブチップを再度移動し、表面の選択した全選択面が走査されるまでプロセスが繰り返し実行される。その代わりに、第１の走査ラインに沿ってプローブチップが移動した後、Ｙ方向にラインステップ距離だけプローブチップが移動し、前後に移動するのではなく、全ての走査ラインが同じ方向に移動するように上面の選択した部位の第１のエッジに高速に戻る。ラインステップ距離は、加工位置間の最小Ｙ距離よりも実質的に好適に小さい走査ライン間の距離である。ラインステップ距離は、ＮＳＯＭのプローブチップ幅の１／１０よりも好適に小さく、プロープチップ幅の１／１６よりも好適に小さい。
【０１０８】
表面の選択した部位全体の前後に所定の移動速度で走査ライン方向に走査されるので、プローブチップを所定の方向に低速で走査でき、その結果、走査ラインは上面の選択した部位全体にわたりジグザグパターンを形成することも可能である。この方法を使用した場合、走査する２つの走査ラインに要する時間の間移動するＹ距離が、ＮＳＯＭのプローブチップ幅の１／２未満であるのが望ましい。
【０１０９】
ステップ３０４で、少なくとも２つの走査ライン中の既存の特徴の走査位置が測定される。これらの走査位置の測定に使用する上面の地形情報は、操作ラインの取得時にＸ，Ｙ方向位置に相関しているプローブチップ２１０と微細構造デバイスプリフォーム１１２間の距離を維持する必要がある垂直移動に基づいている。そのため、これらの走査した位置は、少なくともＮＳＯＭ移動ステージの設定に関して最初に縮尺が変更されるＸ，Ｙ，Ｚ座標を有している。この縮尺はその後の走査ライン時に微細構造デバイスプリフォーム１１２の上面上のプローブチップ２１０の単純化された位置推定を可能にするのが望ましい。
【０１１０】
図５は、導波路例にわたる多数の走査ライン５０６，５０８，５１０，および５１２を示す。これらの走査ラインが、左から右への処理として考えられる場合、図４に示すように、これらの点線５００，５０２が導波路４００（既存の特徴）の立ち上がりと立下りエッジを示すものとしてそれぞれ見ることができる。点線５００と５０２の間の走査ライン５０６，５０８，５１０，および５１２部は、この例の既存の特徴の走査位置を示す。図５に点線５０４で示されているように、走査位置および／または走査ラインの中心走査ライン等の走査位置のマークを測定するのが望ましい。図６は、導波路４００の中心線５００を示すこの例の斜視図を示す。別途校正しない限り、こららの走査した位置は、ＮＳＯＭの移動ステージの設定に関して表すことができる。
【０１１１】
走査位置に基づき、または関連するマークおよび既存の特徴の公知の形状に基づき、ステップ３０６で既存の特徴の向きが測定される。例えば、図５，６に示すように、走査ライン５０６，５０８、５１０にある波形４００の走査位置から、導波路４００の向きを決定することが可能である。いったん既存の特徴の向きが決定されると、ステップ３０８で、微細な特徴を加工する後続する走査ラインの１つ以上の予想加工位置をステップ３０６で測定できる。既存の特徴の下部形状、既存の特徴に対する微細特徴の公知の位置、および決定された既存の特徴の向きに基づいて予想加工位置を決定できる。例えば、図５，６に示すように、走査ライン５０６，５０８，５１０の導波路４００の走査位置から、後続する走査ライン５１２の１次元フォトニッククリスタル例の格子点の予想加工位置５４を決定することが可能である。この予想加工位置例は、導波路４００の中心線５０４に沿っている。
【０１１２】
各々の新しい走査ラインにより走査位置を決定できる。この増大する知識により、表面の選択した部位の走査が続くため、既存の特徴と予想加工位置の決定された位置の継続的改良を可能にする。
【０１１３】
後続する走査ラインによりＮＳＯＭプローブが走査されるので、ステップ５１０で、プローブチップ２１０が予想加工位置の１つの何処にあろうとも、微細加工レーザが照射される。図５，６は、ＮＳＯＭプローブ１１０から後続する走査ライン５１２の予想加工位置５１６に転送されるパルス５１４を示す。走査ライン５１２時にプローブチップ２１０が通過するため、微細構造の表面が加工され、近接場放射された２０８の微細特徴を形成する。超高速レーザパルスが短期間であるため、加工プロセス時のプローブ移動を停止させる必要がない。また、走査ラインがプローブチップ２１０幅の１／１０未満離れているので、幾つかの連続した走査ラインの間供給されたパルスが著しく重複して、基本的に同じ位置に多数の一致パルスを放射できる。
【０１１４】
レーザ光パルスを生成するのにレーザ源１００を使用する。調和発生クリスタルを使用して、レーザ源１００で生成されたレーザ光の最初のパルスよりピーク波長が短いレーザ光パルスを生成するのに使用できる。また、レーザ源１００に減衰器を備えて、レーザ光パルスの減衰を制御して、所定の近接場加工減衰を有するレーザ光パルスを生成する。偏光コントローラは、ほぼ円形のパルスの偏光を調整する。結果として生成したレーザ光パルスがＮＳＯＭプローブ１１０に結合される。
【０１１５】
図２に示すように、ステップ３０８で、いったんプローブチップ２１０と微細構造デバイスプリフォーム１１２間の距離が所望の加工距離まで設定され、ステップ３１０で、レーザ光パルスがＮＳＯＭプローブ１１０に統合されると、これらのレーザ光のパルスの近接場モード部２０６がＮＳＯＭプローブのプローブチップ２１０を介して転送され、微細構造デバイスプリフォーム１１２面の近接場放射領域２０８上に均等に結合している。これにより近接場放射領域２０８が、近接場デバイスモード部２１０をレーザ加工できるようにする。近接場放射領域２０８が、この形状とプローブチップ２１０を好適に模倣し、プローブチップ２１０の水平位置に対応している。図２に関して上述したように、プローブチップ２１０が楕円状の断面形状を所望に有し、チップ領域がレーザ光パルスのピーク波長の自乗より小さい。ステップ３１０の近接場放射領域のレーザ一致は、近接場放射領域の微細構造デバイスプリフォームの任意の加工品、近接放射領域の微細構造デバイスプリフォーム材料の任意の材料、近接場領域の微細構造デバイスプリフォームの表面に蒸着材料を蒸着するレーザを用いた化学的蒸着の除去、近接場放射領域の微細構造デバイスプリフォームの表面へのフォトレジストの露光、近接場放射領域の微細構造デバイスプリフォームの加工材料の反射指数の変更、近接場放射領域の微細構造デバイスプリフォームの加工材料の格子構造の変更、および近接場放射領域の微細構造デバイスプリフォームの加工材料を格子構造の変更を含む。
【０１１６】
いったん全ての予想加工位置を加工すると、微細特徴のレーザ加工が終了し、完成した微細構造デバイスもＮＳＯＭから除去できる。それまで、上面の選択部位が連続的に走査される。上述したように、ＮＳＯＭプローブ１１０または微細構造デバイスプリフォーム１１２を除去してこれを達成できる。
【０１１７】
レーザ装置１００は、レーザ光パルスを発生するレーザ発振器と、パルス放射を制御するシャッタを好適に備えている。微細特徴が形成される予想加工位置にわたりプローブチップ１０が走査されるとき、このシャッタが動作して、これにより微細特徴のレーザ加工を可能にし、上面の他の領域にわたりプローブチップが形成されたとき閉じ、これにより微細構造デバイスプリフォーム１１２の上面のこれらの他の走査領域の不要なレーザ加工を防ぐことができる。
【０１１８】
加工される微細構造デバイスが超小型メカニカル発振器である場合、超小型メカニカル発振器の共振スペクトルが、既存の特徴の微細特徴を加工して調整できる。この場合、加工と超小型メカニマル発振器の発振スペクトルが終了する前に、超小型メカニカル発振器が好適に起動される。この最初の発振スペクトルが、所望の共振スペクトルと比較され、微細特徴の既存の特徴上の所望の形状を決定して、超小型メカニカル発振器の共振スペクトルに同調させる。同様に、製造される微細構造デバイスがフォトニッククリスタルである場合、フォトニッククリスタルの通常パターンの微細特徴または欠陥を加工して同調し得る。フォトニッククリスタルの送信スペクトルが決定され、所望の送信装置と比較される。所望の形状と欠陥位置が決定される。
【０１１９】
図７は、各々の微細構造が、所定のカスタマイゼーション特徴対の少なくとも１つを持ちえるように、ＮＳＯＭレーザ微細加工装置により、複数の微細構造を大量カスタマイゼーションする方法例を示す。ＮＳＯＭと微細加工レーザを備えるＮＳＯＭレーザ微細加工装置は、図１の装置例と類似している。この方法例の多くのステップは、図３の方法例と類似しており、図３を参照して上述したように同様に実行できる。
【０１２０】
ステップ７００で、多数の微細構造プリフォームが提供される。各微細構造プリフォームは、その上面に公知の形状を有する既存の特徴を有している。カスタマイゼーションされる既存の特徴は、微細構造モールド、量子細胞オートマトン、結合量子ドットマトリックス、共振トンネルデバイス、多機能光アレイ、回折光素子、ビームシェーパ、マイクロレンズアレイ、オプティカルディフューザ、ビームスプリッタ、レーザダイオイードコレクタ、ファインピッチ格子、フォトニッククリスタル、超小型電気機械的装置、超小型回路、ポリメラーゼ連鎖反応超小型装置、危険な化学生物的薬品を検出するバイオチップ、高スループット薬検査選択超小型装置、超小型表面弾性波超小型装置、および超小型メカニカル発振器等の多数の異なる微細構造を備えてもよい。
【０１２１】
ステップ７０２で、所定のカスタマイゼーション特徴セットからの少なくとも１つのカスイタマイズ特徴と共に、微細構造プリフォームの１つを選択して、カスタマイゼーションされる。ステップ７０４で、選択した微細構造プリフォームがＮＳＯＭで取り付けられる。図３の方法例のように、ステップ７０６で、選択した微細構造プリフォームの上面の一部がＮＳＯＭにより走査され、ステップ７０６で、選択した部位にわたり多数の走査ラインを生成する。結果として得た走査ラインが既存の特徴と交差するように上面のこの特徴が選択される。
【０１２２】
ステップ７０８で、走査ラインの少なくとも２つの既存の特徴の走査位置が決定される。ステップ７１０で、走査位置と既存の特徴の公知の位置に基づいて、選択した微細構造プリフォームの上面の既存の特徴の向きが決定される。
【０１２３】
既存の特徴の所定の形状、選択したカスタマイゼーション条件、およびステップ７１０で決定したカスタマイゼーション特徴の向きに基づいて、ステップ７１２で、カスタマイゼーション特徴に対応する１つ以上の後続する走査の少なくとも１つの予想加工位置が決定される。ステップ７１４で、後続する走査ライン時、予想加工位置によりＮＳＯＭプローブは走査されるため、微細加工レーザが照射され、微細構造デバイスプリフォーム上の上面でステップ７０２で選択したカスタマイゼーション特徴を走査する。これにより図３の方法例のように、微細構造の形成を完了する（および、本発明の場合において、微細構造がカスタマイゼーションされる）。
【０１２４】
ステップ７１６で、提供された多数の微細構造プリフォームがカスタマイゼーションされたか否か判断される。全ての微細構造プリフォームがカスタマイゼーションされた場合には、ステップ７１８で、大量カスタマイゼーションが終了する。未だカスタマイゼーションされていない場合には、新しい微細構造プリフォームと関連するカスタマイズ特徴が選択される。ステップ７００で、提供された全ての微細構造プリフォームがカスタマイゼーションされるまで、ステップ７００，７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，および７１６を、新しく選択した微細構造プリフォームに対して繰り返し実行される。
【０１２５】
本発明は、微細構造を製造および大量カスタマイゼーションする近接場放射を使用して、微細構造プリフォーム面を効率的にレーザ加工方法例を含み、これらの方法例の使用により、大幅な単純化、高精度、周囲環境条件の微細加工を可能にする。上記の技術は、微細構造とナノテクノロジーのより連続的な利用を支援し得る。
【０１２６】
決定の発明の実施の形態を参照して本発明を図示・説明したが、説明した細部に限定することを意図していない。むしろ、本発明とクレームの範囲から逸脱することなく、様々な変形を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の方法例の１つを実行するのに使用できるＮＳＯＭレーザ微細加工装置例のブロック図である。
【図２】ＮＳＯＭプローブ例の直径に沿って切断した図１の装置例に含まれるＮＳＯＭプローブ例の側面切欠面である。
【図３】本発明による微細構造デバイスプリフォームの既存の特徴上の微細特徴をレーザ加工する方法例を示すフローチャートである。
【図４】本発明により加工される導波路構造を走査する斜視平面図である。
【図５】図４の導波路構造例の多数の走査ライン例を示す概略図である。
【図６】本発明により加工された１次元導波路構造フォトニッククリスタル例を示す平面図である。
【図７】本発明による複数の微細構造プリフォームの大量カスタマイゼーション方法例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２８】
１００  レーザ源
１０２  光ビーム
１０４  レンズ
１０６  光ファイバ
１０８  プローブホルダ
１１０  ＮＳＯＭプローブ
１１２  微細構造プリフォーム
１１４  ＮＳＯＭベース
２０８  近接場放射領域
２１０  プローブチップ
４００  既存の特徴（ｅｘｉｓｔｉｎｇ  ｆｅａｔｕｒｅ）
４０２  走査ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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