JP2007079458A - Method for manufacturing fine three-dimensional structure and x-ray mask used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細立体構造体の製造方法及びそれに使用するX線マスクに関するものである。 The present invention relates to a method for producing a fine three-dimensional structure and an X-ray mask used therefor.
近年では、半導体集積回路の製造技術を応用して、極めて微細な構造体を形成する微細加工技術の研究が活発になってきている。なかでも高アスペクト比(開口幅に対する深さの比)の微細な立体構造体の製造が可能であるという点でLIGAプロセスは特に注目されている。「LIGA」とは、ドイツ語のLithographie、Galvanoformung、Abformungの頭文字を取ったもので、それぞれリソグラフィ、電鋳及びモールディング(型成形)を意味している。LIGAプロセスは、光源にシンクロトロン放射光X線を使用し、これらの要素技術を組み合わせることによって高アスペクト比微細構造体の製作を可能にした加工技術である。このLIGAプロセスの工程は例えば次のようなものである。 In recent years, research on microfabrication techniques for forming extremely fine structures by applying semiconductor integrated circuit manufacturing techniques has become active. In particular, the LIGA process has attracted particular attention in that a fine three-dimensional structure having a high aspect ratio (ratio of depth to opening width) can be manufactured. “LIGA” is an acronym for Lithographie, Galvanoformung, and Abformung in German, meaning lithography, electroforming, and molding (molding), respectively. The LIGA process is a processing technology that uses a synchrotron radiation X-ray as a light source and combines these elemental technologies to enable the production of a high aspect ratio microstructure. The steps of this LIGA process are as follows, for example.
即ち、図6(a)に示すように、LIGAプロセスにおいては、まず基板51上にX線感光レジストとして例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)を材料とする所定の厚みを有するレジスト層52を形成する。次に、図6(b)に示すように、所定のパターンに配置形成されたX線吸収体(金等の重金属)53を有するX線マスク54をレジスト層52にかぶせ、そのX線マスク54を介してレジスト層52にX線を照射する。その結果、X線マスク54のX線吸収体53のパターンがレジスト層52に転写される。即ち、レジスト層52において、図6(b)にクロスハッチングで示すX線露光部位はX線によりPMMAの分子鎖が切れて分子量が減少し所定の現像液により溶解可能な状態に変質する。その後、所定の現像液により現像してレジスト層52のX線露光部位を除去する。レジスト層52の未露光部位は分子量が変わらないためそのまま残る。すると、図6(c)に示されるような例えば100以上の高アスペクト比を有するX線吸収体53のパターンと同一形状のPMMAからなるレジスト微細構造体55(残存したレジスト層52)が形成される。
That is, as shown in FIG. 6A, in the LIGA process, first, a
次に、図6(d)に示すように、レジスト微細構造体55を型として電気めっきを行い、レジスト層52の除去された部位に金属を堆積させて金属微細構造体56を形成する(電鋳)。最後に、図6(e)に示すように、未露光部位のレジストであるレジスト微細構造体55(レジスト層52)を除去することにより電気めっきで付着させた金属からなる3次元の金属微細構造体56が創製される。この段階で金属微細構造体56をマイクロパーツとして製品とする場合もある。また、金属微細構造体56を使用してプラスチック等を型形成して製品としたり、そのプラスチック構造体を使用して二次的な金属製品を製作したりする場合もある。このように、LIGAプロセスは高アスペクト比を有する3次元的構造の加工ができる優れた技術である。
Next, as shown in FIG. 6D, electroplating is performed using the
しかし、前述のように基板51に垂直にX線を入射させるため、基板51に垂直な方向(加工方向)の材料加工しかできないという大きな制約がある。即ち、残存したレジスト層52であるレジスト微細構造体55は、その水平断面積(基板51の表面と平行な断面の面積)が基板51の表面に直行する高さ方向の全長にわたって一定となる等断面形状に形成される。これは、基板51上のレジスト層52に対するX線照射量がX線マスク54のX線吸収体53の存在する位置ではほぼ0%、また存在しない位置ではほぼ100%となるからである。
However, since X-rays are incident on the
そこで、従来、透過パターンの異なる複数枚のX線マスクを用意し、それらX線マスクを順次交換しながら複数回のX線露光を行う方法が提案されている。しかしこの方法には、次のような問題があった。即ち、複数枚のX線マスクが必要であり、それが製造コスト増大の一因となっていた。また、多重露光時においてはそれらX線マスクの基板に対する高い位置決め精度が要求され、製造プロセスが複雑となる。さらに、前述の複数のX線マスクを使用して形成される微細立体構造体は、加工方向(深さ方向)に階段状の段差を有することとなるため、それら段差を有しない滑らかな傾斜面を有する構造体の加工には適用困難であった。 Therefore, conventionally, a method has been proposed in which a plurality of X-ray masks having different transmission patterns are prepared, and X-ray exposure is performed a plurality of times while sequentially replacing the X-ray masks. However, this method has the following problems. That is, a plurality of X-ray masks are necessary, which contributes to an increase in manufacturing cost. Further, at the time of multiple exposure, high positioning accuracy with respect to the substrate of these X-ray masks is required, and the manufacturing process becomes complicated. Furthermore, since the fine three-dimensional structure formed using the plurality of X-ray masks described above has stepped steps in the processing direction (depth direction), the smooth inclined surface does not have these steps. It was difficult to apply to the processing of a structure having
前述したような段差を有しない滑らかな傾斜面を形成するために、例えば特許文献1に示されるように、円形のX線吸収体又は透孔を有するマスクを基板上のレジスト層に対して相対的に移動させながら当該マスクを介してレジスト層にX線を照射するようにした加工方法が従来提案されている。具体的には、マスクを水平面内においてX線吸収体の半径よりも小さな半径の円を描くように且つ一定角速度で連続的に移動させる。これにより、X線吸収体で常時X線が遮断される領域と常時X線が照射される領域との間にX線照射量が連続的に変化する領域が発生する。その結果、現像後のレジスト層の形状は円錐台状となる。このようにして、前述した段差のない滑らかな傾斜面が形成される。 In order to form a smooth inclined surface having no step as described above, for example, as disclosed in Patent Document 1, a circular X-ray absorber or a mask having a through hole is made relative to a resist layer on a substrate. Conventionally, a processing method has been proposed in which X-rays are irradiated to the resist layer through the mask while moving the target. Specifically, the mask is continuously moved in a horizontal plane so as to draw a circle having a radius smaller than the radius of the X-ray absorber and at a constant angular velocity. Thereby, the area | region where X-ray irradiation amount changes continuously between the area | region where X-rays are always interrupted | blocked by the X-ray absorber, and the area | region where X-rays are always irradiated. As a result, the resist layer after development has a truncated cone shape. In this way, the above-described smooth inclined surface having no step is formed.
また、同文献には次のような加工方法も開示されている。即ち、基板の上方に上下2枚のX線マスクを配置する。それらX線マスクはX線透過膜とX線吸収膜との積層体である。線吸収膜には正方形の孔が形成されており、2枚のX線マスクの孔の重複部分をX線が透過可能となっている。そして、2枚のX線マスクをそれらの孔が左右方向において互い違いに重なった状態から2枚のX線マスクの孔が一致するように直線的に移動させることによりレジスト層には逆四角錐状の微細構造体(孔)が形成される。このようにしても、前述した段差のない滑らかな傾斜面が形成される。
ところが、前記従来の微細立体構造体の製造方法においては、X線マスクを基板に対して平行に相対移動させるための移動機構を加工装置に搭載する必要であり、それは当該加工装置の複雑化につながり、ひいては設備コストの増大要因ともなっていた。また、X線マスクと基板との位置合わせ精度を高いレベルで確保する必要があり、X線マスクの移動制御が複雑化するという問題もあった。 However, in the conventional method for manufacturing a fine three-dimensional structure, it is necessary to mount a moving mechanism for moving the X-ray mask relative to the substrate in parallel to the processing apparatus, which complicates the processing apparatus. As a result, the equipment cost was also increased. In addition, it is necessary to secure the alignment accuracy between the X-ray mask and the substrate at a high level, and there is a problem that movement control of the X-ray mask becomes complicated.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、所定形状を有する微細な立体構造体を容易に製造することができる微細立体構造体の製造方法及びそれに使用するX線マスクを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fine three-dimensional structure capable of easily producing a fine three-dimensional structure having a predetermined shape, and use the same. It is to provide an X-ray mask.
請求項1に記載の発明は、所定のパターンに配置されたX線吸収体を有するマスクを介してワークにX線を照射し、当該ワークのX線に感光した部位を現像して除去することにより当該ワークにX線吸収体のパターンに応じた所定の加工を施すようにした微細立体構造体の製造方法であって、前記X線吸収体はX線透過方向における厚みに変化を持たせ、これにより前記ワークにおけるX線吸収体の投影部位に対するX線透過量をX線吸収体のX線透過方向における厚みに応じて異ならせるようにしたことをその要旨とする。 According to the first aspect of the present invention, the work is irradiated with X-rays through a mask having an X-ray absorber arranged in a predetermined pattern, and a portion exposed to the X-rays of the work is developed and removed. Is a method for manufacturing a fine three-dimensional structure in which the workpiece is subjected to predetermined processing according to the pattern of the X-ray absorber, the X-ray absorber having a change in thickness in the X-ray transmission direction, Accordingly, the gist of the invention is that the X-ray transmission amount with respect to the projected portion of the X-ray absorber in the workpiece is made different according to the thickness of the X-ray absorber in the X-ray transmission direction.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の微細立体構造体の製造方法において、前記X線吸収体は、X線透過方向において等断面形状を有する本体部と、当該本体部の上部又は下部において外方へ張り出すように形成されると共にX線透過方向において不等断面形状を有する頭部と、を備えたことをその要旨とする。 The invention described in claim 2 is the method of manufacturing a fine three-dimensional structure according to claim 1, wherein the X-ray absorber includes a main body portion having an equal cross-sectional shape in the X-ray transmission direction and an upper portion of the main body portion. Alternatively, the gist is provided with a head that is formed to project outward at the lower portion and has an unequal cross-sectional shape in the X-ray transmission direction.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の微細立体構造体の製造方法において、前記頭部の外面を曲面状に形成することによりX線透過方向において不等断面形状とするようにしたことをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a fine three-dimensional structure according to the second aspect, the outer surface of the head is formed into a curved surface so as to have an unequal cross-sectional shape in the X-ray transmission direction. This is the gist.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の微細立体構造体の製造方法において、光学部品の製造に適用するようにしたことをその要旨とする。
請求項5に記載の発明は、X線照射を利用してワークを加工して微細立体構造体を製造するために使用されるX線マスクにおいて、所定のパターンに配置されたX線吸収体を備え、当該X線吸収体はX線透過方向における厚みに変化を持たせ、これにより前記ワークにおけるX線吸収体の投影部位に対するX線透過量をX線吸収体のX線透過方向における厚みに応じて異ならせるようにしたことをその要旨とする。
The gist of the invention described in claim 4 is that it is applied to the production of an optical component in the method for producing a fine three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 3. .
The invention described in claim 5 is an X-ray mask used for manufacturing a fine three-dimensional structure by processing a workpiece using X-ray irradiation, and an X-ray absorber arranged in a predetermined pattern. The X-ray absorber has a change in the thickness in the X-ray transmission direction, whereby the X-ray transmission amount with respect to the projection site of the X-ray absorber in the workpiece is changed to the thickness in the X-ray transmission direction of the X-ray absorber. The gist is that they are made different depending on the case.
(作用)
請求項1に記載の発明によれば、X線吸収体はX線透過方向における厚みに変化が持たせられる。このため、ワークにおけるX線吸収体の投影部位に対するX線透過量はX線吸収体のX線透過方向における厚みに応じて異なり、ワークの表面に露光されるX線照射量(X線吸収量)に変化がもたらされる。その結果、現像によりワークの露光部位を除去することにより、X線照射量に応じた段差のない滑らかな面を有する所定形状の微細立体構造体が得られる。
(Function)
According to the first aspect of the present invention, the X-ray absorber is given a change in thickness in the X-ray transmission direction. For this reason, the X-ray transmission amount with respect to the projection part of the X-ray absorber in the workpiece differs depending on the thickness of the X-ray absorber in the X-ray transmission direction, and the X-ray irradiation amount (X-ray absorption amount) exposed on the surface of the workpiece ) Will change. As a result, by removing the exposed portion of the workpiece by development, a fine three-dimensional structure having a predetermined shape having a smooth surface with no step according to the X-ray irradiation dose is obtained.
前記X線吸収体は例えば請求項2に示されるように、X線透過方向において等断面形状を有する本体部と、当該本体部の上部又は下部において外方へ張り出すように形成されると共にX線透過方向において不等断面形状を有する頭部と、から構成される。このため、X線吸収体の投影部位におけるX線透過強度は、本体部に対応する部位が最も弱く、頭部の中心から外周縁に向かうにつれて強くなる。ワークはそのX線透過強度に倣った形状に加工される。例えばワークの表面に向かうにつれて開口面積が大きくなる段差のない滑らかな傾斜面を有する孔又は溝が得られる。 For example, as shown in claim 2, the X-ray absorber is formed so as to protrude outwardly at a main body portion having an equal cross-sectional shape in the X-ray transmission direction and at an upper portion or a lower portion of the main body portion. And a head having an unequal cross-sectional shape in the line transmission direction. For this reason, the X-ray transmission intensity at the projection site of the X-ray absorber is weakest at the site corresponding to the main body, and becomes stronger from the center of the head toward the outer periphery. The workpiece is processed into a shape that follows the X-ray transmission intensity. For example, it is possible to obtain a hole or groove having a smooth inclined surface having no step in which the opening area increases toward the surface of the workpiece.
また、請求項3に示されるように、X線吸収体の頭部の外面を例えば曲面状に形成することにより、当該X線吸収体をX線透過方向において不等断面形状とすることができる。
そして、請求項4に示すように、請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の微細立体構造体の製造方法は、例えば光学部品の製造に適用することもできる。
In addition, as shown in claim 3, by forming the outer surface of the head of the X-ray absorber in, for example, a curved shape, the X-ray absorber can have an unequal cross-sectional shape in the X-ray transmission direction. .
And as shown in Claim 4, the manufacturing method of the fine three-dimensional structure as described in any one of Claims 1-3 can also be applied, for example to manufacture of an optical component.
請求項5に記載のX線マスクを使用すれば、X線吸収体はX線透過方向における厚みに変化が持たせられる。このため、ワークにおけるX線吸収体の投影部位に対するX線透過量はX線吸収体のX線透過方向における厚みに応じて異なり、ワークの表面に露光されるX線照射量に変化がもたらされる。その結果、現像によりワークの露光部位を除去することにより、X線照射量に応じた段差のない滑らかな面を有する所定形状の微細立体構造体が得られる。 If the X-ray mask of Claim 5 is used, a change will be given to the thickness in a X-ray transmissive direction of an X-ray absorber. For this reason, the X-ray transmission amount with respect to the projection part of the X-ray absorber in the workpiece varies depending on the thickness of the X-ray absorber in the X-ray transmission direction, and the X-ray irradiation amount exposed on the surface of the workpiece is changed. . As a result, by removing the exposed portion of the workpiece by development, a fine three-dimensional structure having a predetermined shape having a smooth surface with no step according to the X-ray irradiation dose is obtained.
本発明によれば、X線吸収体のX線透過方向における厚みに変化を持たせることにより、所定形状を有する微細な立体構造体を容易に製造することができる。 According to the present invention, a fine three-dimensional structure having a predetermined shape can be easily manufactured by changing the thickness of the X-ray absorber in the X-ray transmission direction.
以下、本発明を、例えば透過型液晶表示パネル用のバックライトに使用される導光体(ライトガイド)に具体化した一実施形態を図1に基づいて説明する。
<導光体>
図1に示すように、図示しない透過型液晶表示パネルを裏面から照明するバックライト11は光源12及び導光体13を備えている。バックライト11の薄型化を図るために導光体13は例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)等の透明材料により四角形の平板状に形成されており、当該導光体13の一辺に対向するように光源12が配置されている。導光体13の一方面(図1では上面)は発光面12aとされており、当該発光面12aには多数の凹部14が形成されることにより多数の突部15が形成されている。凹部14及び突部15はそれぞれ4つのテーパ面14a(傾斜面)を有する円錐台状に形成されている。光源12からの光は導光体13の突部15及び凹部14(正確には、それらのテーパ面14a)により散乱又は反射されることにより導光体13の発光面12aの全面から出射し、当該発光面12aに対向配置された液晶表示パネルはその裏面から照明される。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a light guide (light guide) used in a backlight for a transmissive liquid crystal display panel, for example, will be described with reference to FIG.
<Light guide>
As shown in FIG. 1, a backlight 11 that illuminates a transmissive liquid crystal display panel (not shown) from the back includes a
<導光体の製造方法>
次に、前述のように構成された導光体の製造方法を説明する。本実施形態では、LIGAプロセスを利用して導光体13を製造する。LIGAプロセスはシンクロトロン放射光を使用したリソグラフィ、ニッケル又は銅等の電鋳による微細構造体の創製、さらにはその微細構造体を微細な金型として使用したプラスチックス又は粉体の射出成型により微細な立体構造体を創製する方法である。本実施形態では、それらLIGAプロセスの各工程におけるリソグラフィまでの工程で導光体13を製造する。
<Method for producing light guide>
Next, a method for manufacturing the light guide configured as described above will be described. In the present embodiment, the
<レジスト塗布>
導光体13を製造するにあたっては、図2(a)に示すように、まず基板21上にレジスト層22を形成する。基板21としては、銅等の金属基板又はチタン等の金属が蒸着されたシリコン基板が使用される。また、レジスト層22の材料としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のレジスト材料が使用される。このレジスト材料は製造する製品等に応じて適宜選択される。またレジスト層22の厚みも製造する製品等に応じて適宜設定される。
<Resist application>
In manufacturing the
<露光>
次に、図2(b)に示すように、基板21の上方にX線マスク23を配置し、X線マスク23を介してX線光源(図示略)からのX線24をレジスト層22に照射する。
<Exposure>
Next, as shown in FIG. 2B, an
X線マスク23を構成する透光性基材としては例えばポリイミドが使用される。また、X線マスク23は所定のパターンで配置形成されたX線吸収体25を備えている。X線吸収体25としては金等の重金属が使用され、当該X線吸収体25の形状は所望のレジストパターンによって任意に選択される。
For example, polyimide is used as the translucent substrate constituting the
本実施形態において、X線吸収体25はX線透過方向における厚みに変化が持たせられている。その場合、レジスト層22におけるX線吸収体25の投影部位に対するX線透過量はX線吸収体25のX線透過方向における厚みに応じて異なり、それによりレジスト層22に対するX線照射量(X線吸収量)に変化がもたらされる。
In the present embodiment, the
X線吸収体25の形状としては例えば図2(b)に示されるようなバンプ形状とする。即ち、同図に示すように、X線吸収体25は本体部31と当該本体部31の上部に外方へ張り出すように形成された頭部32とを備えており、当該頭部32の上面は球面状に形成されている。本体部31及び頭部32はそれぞれ円柱状に形成されており、X線透過方向(図2(b)における上下方向)に対して直交する方向における断面形状はそれぞれ円形となっている。
The shape of the
このため、X線吸収体25の投影部位におけるX線透過強度は、本体部31に対応する部位が最も弱く、頭部32の中心から外周縁に向かうにつれて強くなる。そしてその場合のX線吸収体25の投影部分におけるX線透過強度の分布形状は図2(c)に示されるように台形状となる。これは、レジスト層22におけるX線吸収体25の投影部位において、本体部31に対応する部分の変質深さが最も浅く、頭部の中心から外周縁に向かうにつれて徐々に深くなることを示している。従って、レジスト層22はそのX線透過強度に倣った形状(ここでは、断面台形状)に加工(変質)される。レジスト層22のX線24による変質部位22aは図2(b)にクロスハッチングで示すような逆円錐台状(図2(b)ではX線透過方向における断面のみ示す。)となる。
For this reason, the X-ray transmission intensity at the projection site of the
<現像>
次に、露光されたレジスト層22を所定の現像液により現像してX線24による変質部位22aを除去する。すると、図2(d)に示されるように、レジスト層22には多数の凹部14及び突部15が形成される。本実施形態では、レジスト層22のX線24による変質部位22aが逆円錐台状であるので、突部15は円錐台状となり、凹部14は逆円錐台状となる。このため、凹部14の開口幅W(正確には、開口面積Sw)はレジスト層22の表面に向かうにつれて大きくなっている。また突部15の基板21に平行な断面積はレジスト層22の表面に向かうにつれて小さくなっている。即ち、凹部14の内側面及び突部15の外側面はそれぞれレジスト層22の厚み方向(図2(d)における上下方向)に対して所定の角度αをなすように傾斜している。このようにしてレジスト層22の微細立体構造体27が形成される。
<Development>
Next, the exposed resist
その後、基板21を除去することによりレジスト層22の微細立体構造体27である導光体13が光学部品として創製される。以上で、導光体13の製造は完了となる。尚、前記所定の角度αは、所望のレジストパターン(即ち、微細立体構造体26)のサイズ、形状、加工深さ及びX線の波長領域によって、要求される値が異なる。
Then, the
<X線マスクの製造方法>
次に、前述のように構成されたX線マスク23の製造方法を説明する。本実施形態において、X線吸収体25は金等の重金属の過剰めっきにより作製される。
<Manufacturing method of X-ray mask>
Next, a method for manufacturing the
即ち、図3(a)に示すように、基板41上に所定の膜厚を有するフォトレジスト42を塗布する。その後、基板41の上方にUVマスク43を配置し、当該UVマスク43を介して紫外線源(図示略)からの紫外線(UV)44をフォトレジスト42に照射する。UVマスク43には例えば円形の多数の透孔45が所定の配置パターンで形成されており、紫外線はそれら透孔45のみを通過可能となっている。従って、フォトレジスト42は透孔45に対応する部位のみ露光される。
That is, as shown in FIG. 3A, a
次に、露光されたフォトレジスト42を所定の現像液により現像して紫外線44による変質部位42aを除去する。すると、図3(b)に示されるように、フォトレジスト42には前記透孔45の配置パターンに対応した多数の凹部46が形成される。次に、図3(c)に示されるように、例えば金によるめっきをフォトレジスト42の膜厚よりも厚く施す(いわゆる過剰めっき)。めっきの堆積高さがフォトレジスト42の上面に達して本体部31が形成された後は、凹部46の内径よりも大径となるように円板状の頭部32が側方に張り出すようにめっきが堆積される。この際、頭部32の上面が球面状になるようにめっき処理が制御される。
Next, the exposed
そして、図3(d)に示されるように、所定の剥離液によりフォトレジスト42を除去することにより基板41上にはX線吸収体25が創製される。即ち、X線吸収体25の本体部31は凹部46内の部位であり、頭部32は過剰めっきされた部位である。その後、図3(e)に示されるように、創製された多数のX線吸収体25が埋設されるように基板41上にはX線透光性基材である例えばポリイミド47が塗布される。最後に、基板41を除去すれば多数のX線吸収体25を内蔵したX線マスク23が製造される。以上で、X線マスク23の製造は完了となる。
Then, as shown in FIG. 3D, the
<実施形態の効果>
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)X線吸収体25のX線透過方向における厚みに変化を持たせるようにした。このため、レジスト層22におけるX線吸収体25の投影部位に対するX線透過量はX線吸収体25のX線透過方向における厚みに応じて異なり、レジスト層22の表面に露光されるX線照射量(X線吸収量)に変化がもたらされる。その結果、現像によりレジスト層22の露光部位を除去することにより、X線照射量に応じた段差のない滑らかな面(斜面)を有する所定形状の微細立体構造体27が得られる。
<Effect of embodiment>
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The thickness of the
(2)また、一枚のX線マスク23によって斜面を有した微細立体構造体27を形成することが可能となる。このため、X線マスク23を基板21に対して平行に相対移動させるための移動機構を加工装置に搭載する必要がなく、当該加工装置の簡素化が図られ、ひいては設備コストの低減に寄与する。また、X線マスク23の移動制御が不要となるので加工制御の簡素化も図られる。さらに、X線マスク23と基板21との位置合わせ精度も両者を相対移動させるようにした場合と異なり確保しやすくなる。所定形状を有する微細立体構造体27の製造時間の大幅な短縮化が図られる。従って、本実施形態によれば、所定形状(滑らかな傾斜面)を有する微細な立体構造体としての導光体13を容易に製造することができる。そして、凹部14の内側面及び突部15の外側面はそれぞれ傾斜面となっているので、導光体13の側方から入射した光源12からの光は効率よく発光面12aの方へ散乱又は反射される。
(2) Further, it is possible to form a fine three-
(3)X線吸収体25は、X線透過方向において等断面形状を有する本体部31と、当該本体部31の上部又は下部において外方へ張り出すように形成されると共にX線透過方向において不等断面形状を有する頭部32と、から構成するようにした。このため、X線吸収体25の投影部位におけるX線透過強度は、本体部31に対応する部位が最も弱く、頭部32の中心から外周縁に向かうにつれて強くなる。レジスト層22はそのX線透過強度に倣った形状に加工されるので、例えばレジスト層22の表面に向かうにつれて開口幅W(開口面積)が大きくなる段差のない滑らかな傾斜面を有する凹部14又は突部15が得られる。
(3) The
(4)また、X線吸収体25の頭部32の外面を例えば曲面状に形成することにより、当該X線吸収体25をX線透過方向において不等断面形状とすることができる。
(5)光学部品としての導光体13を、LIGAプロセスを利用して簡単に製造することができる。
(4) Further, by forming the outer surface of the
(5) The
(6)フォトレジスト42の凹部46にX線吸収作用を有する例えば金によるめっきを当該フォトレジスト42の膜厚よりも厚くなるように過剰に施すことによりX線吸収体25を形成するようにしたので、本体部31の上部に頭部32を容易に形成することができる。
(6) The
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図4(a)に示すように、本実施形態のX線吸収体48は前記第1実施形態と同様にX線マスク49のX線透過方向における厚みに変化が持たせられている。即ち、X線吸収体48は同図の下方に向かうにつれて縮径するテーパ面48aを有する円錐台状に形成されている。レジスト層22におけるX線吸収体48の投影部位に対するX線透過量はX線吸収体48のX線透過方向における厚みに応じて異なり、それによりレジスト層22に対するX線照射量(X線吸収量)に変化がもたらされる。このため、X線吸収体48の投影部位におけるX線透過強度は、当該X線吸収体48の中央部付近が最も弱く、その中央部付近から外周縁に向かうにつれて強くなる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4A, the
そしてその場合のX線吸収体48の投影部分におけるX線透過強度の分布形状は図4(b)に示されるように台形状となる。これは、レジスト層22におけるX線吸収体48の投影部位において、中央部付近の変質深さが最も浅く、中央部付近から外周縁に向かうにつれて徐々に深くなることを示している。従って、レジスト層22はそのX線透過強度に倣った形状(ここでは、断面台形状)に加工(変質)される。レジスト層22のX線24による変質部位22aは図4(a)にクロスハッチングで示すような逆円錐台状(図4(a)ではX線透過方向における断面のみ示す。)となる。そして、前述のようにして露光されたレジスト層22を所定の現像液により現像してX線24による変質部位22aを除去すると、前記第1実施形態と同様にレジスト層22には多数の凹部14及び突部15(図4(a)では図示略)が形成される。
In this case, the distribution shape of the X-ray transmission intensity in the projected portion of the
次に、前述のように構成されたX線マスク49の製造方法について説明する。即ち、図5(a)に示すように、基板(シリコン基板)41上に所定の導電性金属膜50を形成し、その上に所定の膜厚を有するフォトレジスト42を塗布する。その後、基板41の上方にUVマスク43を所定の距離をおいて配置し、当該UVマスク43を介して紫外線源(図示略)からの紫外線(UV)44をフォトレジスト42に照射する。UVマスク43には例えば円形の多数の透孔45が所定の配置パターンで形成されており、紫外線はそれら透孔45のみを通過可能となっている。
Next, a method for manufacturing the
ここで、UVマスク43とフォトレジスト42との間に所定の離間距離が形成されているので、紫外線の一部は直進することなく当該UVマスク43の裏側に回り込んで進む。そして、その裏側に回り込む回折光44aはフォトレジスト42における透孔45の投影部位(即ち、UVマスク43の透孔45の真下の領域)の外に若干拡がるように入射する。この回折光44aは直進光44bに対して所定の角度βをなしている。フォトレジスト42はUVマスク43を透過してきた紫外線の直進光44bと同じく回折光44aとにより変質され、図5(a)にクロスハッチングで示すように、露光により変質されたフォトレジスト42の変質部位42aの幅は当該フォトレジスト42の表面に向かうにつれて広くなる。本実施形態では、透孔45が円形であるので、フォトレジスト42の変質部位22aは逆円錐台状となる。
Here, since a predetermined separation distance is formed between the
次に、露光されたフォトレジスト42を所定の現像液により現像して紫外線44による変質部位42aを除去する。すると、図5(b)に示されるように、フォトレジスト42には前記透孔45の配置パターンに対応した多数の凹部46が形成される。次に、例えば金によるめっきをフォトレジスト42の膜厚程度に施す。そして、所定の剥離液によりフォトレジスト42を除去することにより基板41上にはX線吸収体48が創製される。その後、図4(a)に示されるように、創製された多数のX線吸収体48が埋設されるように基板41上にはX線透光性基材である例えばポリイミドが塗布される。最後に、基板41及び導電性金属膜50を除去すれば多数のX線吸収体25を内蔵したX線マスク49が製造される。以上で、X線マスク49の製造は完了となる。
Next, the exposed
従って、本実施形態によれば、X線吸収体48をX線透過方向へ向かうにつれて縮径するテーパ面48aを有する円錐台状とした。このため、X線吸収体48の製造過程においてフォトレジスト42とUVマスク43との離間距離を変化させることにより、X線吸収体48のテーパ面48aの上下方向に対する所望の角度γが得られる。即ち、フォトレジスト42とUVマスク43との離間距離を調節することによりテーパ面48aの角度γを制御可能となる。前記離間距離を増大させるほどテーパ面48aの角度γは大きくなり、また前記離間距離を減少させるほどテーパ面48aの角度γは小さくなる。従って、めっきによりX線吸収体48を形成する場合であれ、テーパ面48aの傾斜に対する精密な制御が可能となる。テーパ面48aの角度γは、X線吸収体48を備えたX線マスク49を使用して形成されるレジスト層22の変質部位22aのテーパ角度、ひいては凹部14及び突部15の角度αに影響を及ぼす。このため、テーパ面48aの傾斜角度を精密に制御することにより、凹部14及び突部15のテーパ面14aの傾斜角度(角度α)の精密な制御が可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the
<別の実施形態>
なお、前記両実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・第1実施形態では、X線吸収体25を構成する頭部32は同じく本体部31の上部に設けるようにしたが、逆にしてもよい。即ち、本体部31の下部に頭部32を設ける。このようにしても、X線透過量はX線吸収体25のX線透過方向における厚みに応じて異なり、レジスト層22の表面に露光されるX線照射量(X線吸収量)に変化がもたらされる。
<Another embodiment>
In addition, you may implement both the said embodiment as follows.
-In 1st Embodiment, although the
・第1及び第2実施形態において、X線吸収体25の形状をX線透過方向に対して直交する方向における断面形状が例えば四角形となるように形成するようにしてもよい。また、四角形の板状にしてもよい。
In the first and second embodiments, the
・第1及び第2実施形態では、レジスト層22の微細立体構造体27を製品(ライトガイド11)としたが、次のようにしてもよい。即ち、レジスト層22の微細立体構造体27を型として電気めっきを行い、レジスト層22の除去された部位に金属を堆積させて金属微細構造体(図示略)を形成する。次に、レジスト層22の微細立体構造体27を除去することにより電気めっきで付着させた金属からなる3次元の金属微細構造体を創製する。その金属微細構造体を製品としてもよい。さらに、そうした金属微細構造体をプラスチックやセラミックスのモールドの鋳型(金型)にしてもよい。このようにすれば、高精度な微細構造部品を低コストで大量に生産することが可能となる。また、そうして生産したプラスチックス構造体を電気めっきの型として使用することにより2次的なマイクロマシン製品を製造することもできる。
In the first and second embodiments, the fine three-
<別の技術的思想>
次に、前記実施形態及び別の実施形態から把握できる技術的思想を追記する。
・X線照射を利用して微細立体構造体を製造するために使用されるX線マスクの製造方法において、基板上に塗布されたフォトレジストに紫外線マスクを介して紫外線を照射することにより所定の加工を施す第1の工程と、記フォトレジストの前記加工が施された部位にX線吸収作用を有する金属によるめっきを当該フォトレジストの膜厚よりも厚くなるように過剰に施すことによりX線吸収体を形成する第2の工程と、記第2の工程において残存するフォトレジストを除去した後に前記基板上に露出したX線吸収体を線透光性基材で覆う第3の工程と、を備えたX線マスクの製造方法。
<Another technical idea>
Next, a technical idea that can be grasped from the embodiment and another embodiment will be added.
In a method for manufacturing an X-ray mask used for manufacturing a fine three-dimensional structure using X-ray irradiation, a predetermined amount of light is applied to a photoresist applied on a substrate by irradiating with ultraviolet rays through an ultraviolet mask. A first step of performing processing, and applying an excessive amount of plating with a metal having an X-ray absorption action to the processed portion of the photoresist so as to be thicker than the film thickness of the photoresist. A second step of forming an absorber; and a third step of covering the X-ray absorber exposed on the substrate with a light-transmitting substrate after removing the photoresist remaining in the second step; The manufacturing method of the X-ray mask provided with.
13…ライトガイド(光学部品)、22…レジスト層(ワーク)、
23,49…X線マスク、24…X線、25,48…X線吸収体、27…微細立体構造体、31…本体部、32…頭部。
13 ... Light guide (optical component), 22 ... Resist layer (work),
23, 49 ... X-ray mask, 24 ... X-ray, 25, 48 ... X-ray absorber, 27 ... Fine three-dimensional structure, 31 ... Main body, 32 ... Head.
Claims (5)
前記X線吸収体はX線透過方向における厚みに変化を持たせ、これにより前記ワークにおけるX線吸収体の投影部位に対するX線透過量をX線吸収体のX線透過方向における厚みに応じて異ならせるようにした微細立体構造体の製造方法。 The workpiece is irradiated with X-rays through a mask having an X-ray absorber arranged in a predetermined pattern, and a portion exposed to X-rays of the workpiece is developed and removed to remove the X-ray absorber on the workpiece. A method for producing a fine three-dimensional structure that is subjected to predetermined processing according to a pattern,
The X-ray absorber has a change in the thickness in the X-ray transmission direction, whereby the amount of X-ray transmission with respect to the projection site of the X-ray absorber in the workpiece is determined according to the thickness of the X-ray absorber in the X-ray transmission direction. A method for producing a fine three-dimensional structure which is made different.
前記X線吸収体は、X線透過方向において等断面形状を有する本体部と、当該本体部の上部又は下部において外方へ張り出すように形成されると共にX線透過方向において不等断面形状を有する頭部と、を備えた微細立体構造体の製造方法。 In the manufacturing method of the fine three-dimensional structure according to claim 1,
The X-ray absorber is formed so as to protrude outward in the X-ray transmission direction, and to have an unequal cross-sectional shape in the X-ray transmission direction. And a method for manufacturing a fine three-dimensional structure.
前記頭部の外面を曲面状に形成することによりX線透過方向において不等断面形状とするようにした微細立体構造体の製造方法。 In the manufacturing method of the fine three-dimensional structure according to claim 2,
A method for manufacturing a fine three-dimensional structure in which the outer surface of the head is formed into a curved surface so as to have an unequal cross-sectional shape in the X-ray transmission direction.
所定のパターンに配置されたX線吸収体を備え、当該X線吸収体はX線透過方向における厚みに変化を持たせ、これにより前記ワークにおけるX線吸収体の投影部位に対するX線透過量をX線吸収体のX線透過方向における厚みに応じて異ならせるようにしたX線マスク。 In an X-ray mask used for processing a workpiece using X-ray irradiation to produce a fine three-dimensional structure,
An X-ray absorber is arranged in a predetermined pattern, and the X-ray absorber has a change in thickness in the X-ray transmission direction, thereby reducing the X-ray transmission amount with respect to the projected portion of the X-ray absorber in the workpiece. An X-ray mask that is made different depending on the thickness of the X-ray absorber in the X-ray transmission direction.
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