| 研究概要 |
無機透明材料のナノ加工が可能になれば,極微量化学分析および極微量化学反応やさらには機能性光学部品の作製が可能になる.レーザー光などを用いた光直接加工は,マスプロダクションに向くし,回折限界までであれば微細な加工が期待できる.しかしながら,既存のレーザーを用いた透明材料のナノ加工は困難であった.それは,第一に,透明材料は透明であるがためにレーザー光を吸収せずエネルギー伝達が困難であるからである.第二に,任意の構造に加工するためには,回折限界により良くて100nmの精度が限度であるからである.より高精度の加工を行うためには波長が10nm前後の軟X線を用いることが望ましい.しかしながら,安価に十分な強度を得ることは困難であった.
本研究では,軟X線によりエキシトンを生成してパターニングして着色し,そこに紫外もしくは可視のレーザー光を照射して加工するX線エキシトン法を提案した.この手法では,軟X線の高い空間分解能と既存のレーザー光の高いエネルギー密度を組み合わせることができ,現実的な加工法となると期待できる.
軟X線は,Taターゲットに波長が532nm,パルス幅が7ns,エネルギー800mJ/pulseのNd : YAGレーザー光を照射することにより発生した.その軟X線を楕円ミラーにより石英板に照射した.さらに同じ領域に,波長266nm、パルス幅7ns,エネルギー5mJ/pulseのNd : YAGレーザー光を照射した.コンタクトマスクを用いるたパターニング照射を行うと,そのパターン通りに85nm/shotの割合で石英を削ることができた.
さらに,レーザープラズマ軟X線を効率よく集光できる光学系を新たに設計し,これを用いることにより,石英,サファィア,シリコンをレーザープラズマ何軟X線を照射するだけで加工できるという重要な成果が得られた.
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