JP3521205B1

JP3521205B1 - 微細構造体の製造方法とこれによって製造された微細構造体

Info

Publication number: JP3521205B1
Application number: JP2003165288A
Authority: JP
Inventors: 修田畑; 直樹松塚
Original assignee: 関西ティー・エル・オー株式会社
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2004-04-19
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: JP2008089617A

Abstract

【要約】【課題】微細構造体、特に電鋳加工し微細金型として
利用可能な傾斜した側壁を有する高精度な３次元微細構
造体を、簡易なＸ線露光システムにより、安価に大量生
産できる方法を提供することである。【解決手段】Ｘ線を照射し露光した樹脂層を現像する
ことにより得られる微細構造体の製造方法において、パ
ターンを形成したＸ線マスク２を介して前記樹脂層１に
Ｘ線を照射し露光する部分露光工程と、前記樹脂層１の
表面全体にＸ線を照射し露光する全面露光工程と、前記
部分露光工程及び前記全面露光工程において露光された
前記樹脂層１を現像する現像工程と、を具備することに
より、前記樹脂層１に傾斜した側壁を有する微細構造体
３、４を得ることを特徴とする微細構造体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線を照射し露光
した樹脂層を現像することにより得られる微細構造体の
製造方法とこれによって製造された微細構造体、及び該
微細構造体を母型として電鋳加工を行うことにより得ら
れる微細金属構造体の製造方法とこれによって製造され
た微細金属構造体、及び該微細金属構造体を微細金型と
して成形加工を行うことにより得られる微細樹脂部品の
製造方法とこれによって製造された微細樹脂部品に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療や美容のための人体への薬物
投与などを目的とした経皮的なドラッグ・デリバリ用デ
バイス（Drug Delivery Device）、さらには、生化学分
析や化学合成を行う微小システムなどの微小集積化化学
デバイス等の分野において、ＭＥＭＳ（Micro Electro
Mechanical Systems）技術の発展と共に、様々な形状の
３次元微細構造体が要求されている。又、経皮的なドラ
ッグ・デリバリ用デバイスとしてのマイクロ・ニードル
など３次元微細構造体を安価に大量生産するための３次
元微細金型を必要としている。

【０００３】微細構造体を高アスペクト比（開口幅に対
する高さの比）でも生産できる技術として、放射光装置
からＸ線を照射してＸ線マスク上の極小の微細パターン
をＸ線感受樹脂層上に高精度に転写できる露光技術であ
るＸ線リソグラフィがある。このＸ線リソグラフィを利
用し、微細金型などの微細金属構造体を生産するプロセ
スは、ＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abform
ung：独語）プロセスと呼ばれる。

【０００４】このＬＩＧＡプロセスは、Ｘ線リソグラフ
ィに電鋳加工とモールディングを組み合わせた加工方法
である。Ｘ線透過膜上にＸ線非透過膜のパターンが形成
されたＸ線マスクを介して、ＳＲ（シンクロトロン放
射）光装置からＸ線を照射し、ポリメチルメタクリレー
ト（以下、ＰＭＭＡという）からなるＰＭＭＡ基板を露
光し、現像することによって、ＰＭＭＡ基板にパターン
を形成し、微細構造体を形成する。該微細構造体を母型
として電鋳加工を行ない、微細金属構造体を形成する。
そして、該微細金属構造体を微細構造体から取り外し、
これを微細金型として合成樹脂等のモールド鋳型として
用いることにより、微細樹脂部品を安価に大量生産する
ことが可能となる。（例えば、特許文献１参照）。

【０００５】前記Ｘ線リソグラフィは、Ｘ線の特徴であ
る波長が短いことと直進性とを生かした加工方法であ
る。各種レーザー光を用いた半導体微細加工における加
工深さが数ミクロンであるのに対して、Ｘ線の波長が短
いことにより、数百ミクロンから数ミリメートルまでの
加工深さの加工を行うことができる。又、Ｘ線の有する
直進性及び透過性のため、１００以上の高アスペクト比
の微細加工を行うことができる。

【０００６】Ｘ線リソグラフィによる微細構造体の製造
方法を図面に基づいて説明する。ＰＭＭＡ基板１０１の
上方に所定の間隔を隔てて、図２０（ａ）及び図２１
（ａ）に示すように、Ｘ線非透過膜１０２ａに円形のパ
ターンが形成されたＸ線マスク１０２を平行に配置す
る。図示しないＳＲ（シンクロトロン放射）光装置から
Ｘ線をＰＭＭＡ基板１０１の表面に対して垂直に照射
し、Ｘ線マスク１０２を介して、ＰＭＭＡ基板１０１を
露光する。

【０００７】ＰＭＭＡ基板１０１へのＸ線照射量は、Ｓ
Ｒ光装置から照射されるＸ線の直進性が非常に高いの
で、図２０（ｂ）に示すように、Ｘ線非透過膜１０２ａ
によりＸ線が遮られるＸ線非透過膜１０２ａ直下部分の
ＰＭＭＡ基板１０１上においてはほぼ０であり、それ以
外の部分のＰＭＭＡ基板１０１上においてはほぼ均一の
照射量Ｑとなる。ＰＭＭＡ基板１０１内部のＸ線吸収量
はその表面に照射されたＸ線照射量に依存するので、こ
れを図示すると、Ｘ線の照射による露光が完了したＰＭ
ＭＡ基板１０１内部のＸ線吸収量は、図２１（ｂ）に示
すように、Ｘ線非透過膜１０２ａの直下部分においては
ほぼ０であり、それ以外の部分においてはＰＭＭＡ基板
１０１の表面においてＸ線吸収量が最も大きく、表面か
らの深さに従ってＸ線吸収量がほぼ指数関数的に減少す
る。なお、図２１において、ＰＭＭＡ基板１０１内部の
濃度変化は、各部のＸ線吸収量をモデルとして示したも
のであり、濃度が濃いほどＸ線吸収量が大きいことを表
す。ＰＭＭＡにＸ線が吸収されると、ＰＭＭＡの分子量
はＸ線吸収量に依存して低下する。

【０００８】露光により一定程度の分子量以下に低下し
たＰＭＭＡを、現像液によって選択的に溶解し除去する
現像工程を行う。ＰＭＭＡ基板１０１の表面以外の周囲
は図示しない保護膜等により溶解しないように保護され
ているので、ＰＭＭＡ基板１０１はその表面から順次溶
解が進行する。ＰＭＭＡ基板１０１のＸ線非透過膜１０
２ａの直下部分以外においては、Ｘ線吸収量は表面から
の深さが同じであればほぼ同じであるので、ＰＭＭＡ基
板１０１内部のＰＭＭＡの分子量は表面からの深さが同
じであればほぼ同じである。これにより、図２１（ｃ）
から図２１（ｅ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１０１の
表面に対してほぼ平行を保ちながら順次ＰＭＭＡの溶解
が進行する。一方、ＰＭＭＡ基板１０１のＸ線非透過膜
１０２ａの直下部分においては、Ｘ線吸収量はほぼ０で
あるので、ＰＭＭＡ基板１０１内部のＰＭＭＡの分子量
の低下はほぼなく、ＰＭＭＡはほとんど溶解しない。そ
こで、現像時間の経過に従って、図２０（ｃ）、図２０
（ｄ）や図２１（ｄ）、図２１（ｅ）に示すように、円
柱を備えた微細構造体１０３、１０４が得られる。ただ
し、ＰＭＭＡ基板１０１内部の奥深い分子量の低下の非
常に少ない部分は、ＰＭＭＡの溶解速度が著しく非常に
遅く、非常に長い現像時間が必要であるので、図２１
（ｅ）に示すように、露光によりＰＭＭＡの分子量が少
し低下した部分も現像により除去することができるが、
非常に長い現像時間を必要とするので、ある設定された
時間で現像を打ち切るのが一般的である。

【０００９】このように、Ｘ線の特徴である直進性のた
め、Ｘ線リソグラフィにより得られる微細構造体１０
３、１０４は、Ｘ線非透過膜１０２ａの直下部分とそれ
以外の部分との境界に垂直な側壁を有する２．５次元的
な構造体となる。

【００１０】しかしながら、例えば、前記３次元微細構
造体を安価に大量生産するためには、高アスペクト比の
高精度な３次元微細金型を必要とし、該３次元微細金型
には抜き勾配に適した傾斜した側壁を設ける必要があ
る。そこで、Ｘ線リソグラフィを用いて傾斜した側壁を
有する３次元微細構造体を製造する方法が提案されてい
る。

【００１１】Ｘ線リソグラフィを用いて傾斜した側壁を
有する３次元微細構造体を製造する方法として、Ｘ線を
ＰＭＭＡ基板１０１の表面に対して傾斜した方向から照
射する方法がある。ＰＭＭＡ基板１０１の上方に所定の
間隔を隔てて、図２２（ａ）に示すように、Ｘ線非透過
膜１０５ａに円形のパターンが形成されたＸ線マスク１
０５を平行に配置する。Ｘ線マスク１０５を介して、Ｓ
Ｒ光装置からＸ線をＰＭＭＡ基板１０１の表面に対して
傾斜した方向から照射しＰＭＭＡ基板１０１を露光す
る。現像すると、図２２（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ
基板１０１の表面へのＸ線の照射角度に等しい角度に傾
斜した側壁を有する斜円柱を備えた微細構造体１０６が
得られる。

【００１２】さらに、Ｘ線リソグラフィを用いて傾斜し
た側壁を有する３次元微細構造体を製造する方法とし
て、Ｘ線マスクを移動させることによりＸ線吸収量分布
を深さについて連続的に変化させる移動マスクＸ線露光
法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。該移
動マスクＸ線露光法は、Ｘ線マスクをＰＭＭＡ基板の表
面に対して相対的に移動させながらＸ線を照射し露光す
ることにより行う方法である。この移動マスクＸ線露光
法により、図２３及び図２４に示すように、傾斜した側
壁を有する微細構造体１０８、１１０が得られる。

【００１３】Ｘ線非透過膜１０７ａに長方形状の開口を
有するパターンが形成されたＸ線マスク１０７を、図２
３（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１０１の上方に所
定の間隔を隔てて、平行に配置する。Ｘ線マスク１０７
をＸ軸のマイナス方向に連続的に所定距離だけ平行移動
させながら、ＳＲ光装置からＸ線を照射し、ＰＭＭＡ基
板１０１を露光する。ＰＭＭＡ基板１０１のＸ線照射量
は、図２３（ｂ）に示すようになるので、現像すると、
図２３（ｃ）に示すように、台形が延出した形状の開口
を有する微細構造体１０８が得られる。又、Ｘ線マスク
の移動距離などを変更することによりエッジ形状の開口
を有する微細構造体も得られる。

【００１４】又、Ｘ線非透過膜１０９ａにトラック形状
の開口を有するパターンが形成されたＸ線マスク１０９
を、図２４（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１０１の
上方に所定の間隔を隔てて、平行に配置する。トラック
形状の開口の中心を中心軸としてＸ線マスク１０９を連
続的に一周回転させながら、ＳＲ光装置からＸ線を照射
し、ＰＭＭＡ基板１０１を露光する。ＰＭＭＡ基板１０
１のＸ線照射量は、図２４（ｂ）に示すようになるの
で、現像すると、図２４（ｃ）に示すように、円錐台形
状の開口を有する微細構造体１１０が得られる。又、Ｘ
線マスクのパターンなどを変更することにより円錐形状
の開口を有する微細構造体を得ることもできる。

【００１５】さらに、Ｘ線リソグラフィを用いて傾斜し
た側壁を有する３次元微細構造体を製造する方法とし
て、移動マスクＸ線露光法に、ＰＭＭＡ基板を傾斜・回
転させてＰＭＭＡ基板表面に対するＸ線の入射方向を変
更することができる構成を追加したマルチステージ露光
システムも提案されている。該マルチステージ露光シス
テムにより、さらに高自由度の微細構造体を得られる。

【００１６】上記Ｘ線リソグラフィを用いて傾斜した側
壁を有する３次元微細構造体を製造する各方法に得られ
た微細構造体を母型として電鋳加工を行い、金属層を形
成した後、ＰＭＭＡを溶剤によって除去することにより
微細金属構造体を得る。該微細金属構造体は、微細樹脂
成形部品等用の金型、あるいはそのまま微細金属部品と
して利用できる。

【００１７】

【特許文献１】特開２００１−１４６０１７号公報（第
１−１１頁、図１―図１０）

【特許文献２】特開２０００−３５５００号公報（第１
−９頁、図２、図５−図８）

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｘ
線リソグラフィを用いて傾斜した側壁を有する３次元微
細構造体を製造する各方法は、Ｘ線露光システムが複雑
化するため導入コストが多大となり、安価に大量生産が
できない問題があった。

【００１９】Ｘ線照射角度を制御する手法においては、
１つのＸ線マスクを介してＰＭＭＡ基板の表面全面に対
して傾斜した方向からＸ線を一様に照射するので、作製
可能な微細構造体が非常に限定される。特に、抜き勾配
に適した傾斜した側壁を微細構造体に設けることは非常
に困難であるので、電鋳加工した後の微細金属構造体を
金型として用いることに適さない。又、Ｘ線露光システ
ムが複雑化するために導入コストが多大となる。

【００２０】移動マスクＸ線露光法においては、Ｘ線マ
スクは連続的に一様に移動する必要があり、作製可能な
微細構造体に限定がある。又、Ｘ線マスクを正確に連続
的に移動制御するためのＸ線露光システムが複雑化する
ために導入コストが多大となる。

【００２１】マルチステージ露光システムにおいては、
移動マスクＸ線露光法に加えてＸ線照射角度を制御する
ので、製造可能な微細構造体の自由度は高い。しかし、
Ｘ線の照射角度とＸマスクの移動とを組み合わせ正確に
連続的に制御することは非常に困難であるとともに、Ｘ
線露光システムが非常に複雑化するために導入コストが
莫大となる。

【００２２】本発明は、上記した事情や問題に鑑みてな
されたものであり、微細構造体、特に電鋳加工し微細金
型として利用可能な傾斜した側壁を有する３次元微細構
造体を、簡易なＸ線露光システムにより、安価に大量生
産できる方法を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の微細構造体の製造方法は、Ｘ線を
照射し露光した樹脂層を現像することにより得られる微
細構造体の製造方法において、パターンを形成したＸ線
マスクを介して前記樹脂層にＸ線を照射し露光する部分
露光工程と、前記樹脂層の表面全体にＸ線を照射し露光
する全面露光工程と、前記部分露光工程及び前記全面露
光工程において露光された前記樹脂層を現像する現像工
程と、を具備することにより、前記樹脂層に傾斜した側
壁を有する微細構造体を得ることを特徴としている。

【００２４】請求項２に記載の微細構造体の製造方法
は、請求項１に記載の微細構造体の製造方法において、
前記部分露光工程が、異なるパターンを形成したＸ線マ
スクを用いて複数回行われることを特徴としている。

【００２５】請求項３に記載の微細構造体の製造方法
は、請求項１又は２に記載の微細構造体の製造方法にお
いて、前記部分露光工程及び前記全面露光工程のうち、
１つの露光工程における前記Ｘ線を照射する量が、他の
露光工程における前記Ｘ線を照射する量と異なることを
特徴としている。

【００２６】請求項４に記載の微細構造体の製造方法
は、請求項１から３の何れか１項に記載の微細構造体の
製造方法において、前記部分露光工程及び前記全面露光
工程のうち、１つの露光工程において照射する前記Ｘ線
の波長が、他の露光工程において照射する前記Ｘ線の波
長と異なることを特徴としている。

【００２７】請求項５に記載の微細構造体の製造方法
は、請求項１から４の何れか１項に記載の微細構造体の
製造方法において、前記部分露光工程あるいは前記全面
露光工程において前記樹脂層の表面に対して傾斜した方
向から前記Ｘ線を照射し露光することを特徴としてい
る。

【００２８】請求項６に記載の微細構造体の製造方法
は、請求項１から５の何れか１項に記載の微細構造体の
製造方法において、前記部分露光工程において前記Ｘ線
マスクを前記樹脂層の表面に対して相対的に移動させな
がら前記Ｘ線を照射し露光することを特徴としている。

【００２９】請求項７に記載の微細構造体の製造方法
は、請求項１から６の何れか１項に記載の微細構造体の
製造方法において、前記Ｘ線がシンクロトロン放射光源
から放射されることを特徴としている。

【００３０】請求項８に記載の微細構造体の製造方法
は、請求項１から７の何れか１項に記載の微細構造体の
製造方法において、前記樹脂層がポリメチルメタクリレ
ートからなることを特徴としている。

【００３１】請求項９に記載の微細構造体は、請求項１
から８の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法によ
って製造されたことを特徴としている。

【００３２】請求項１０に記載の微細金属構造体の製造
方法は、請求項９に記載の微細構造体を母型として電鋳
加工を行い微細金属構造体を得ることを特徴としてい
る。

【００３３】請求項１１に記載の微細金属構造体は、請
求項１０に記載の微細金属構造体の製造方法によって製
造されたことを特徴としている。

【００３４】請求項１２に記載の微細樹脂部品の製造方
法は、請求項１１に記載の微細金属構造体を微細金型と
して成形加工を行い微細樹脂部品を得ることを特徴とし
ている。

【００３５】請求項１３に記載の微細樹脂部品は、請求
項１２に記載の微細樹脂部品の製造方法によって製造さ
れたことを特徴としている。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を、図面を参照しながら説明する。なお、Ｘ線露光用レ
ジスト基板として、樹脂層がポリメチルメタクリレート
（以下、ＰＭＭＡという）からなるＰＭＭＡ基板１を用
いる。ＰＭＭＡ基板１を用いることにより、Ｘ線により
パターンが高精度に転写されるが、これに限定されるも
のではなく、他のＸ線感受性樹脂層からなる基板であっ
てもよい。第１の実施の形態に係る微細構造体の製造方
法は、図１に示すように、Ｘ線マスク２を介してＰＭＭ
Ａ基板１にＸ線を照射し露光する部分露光工程と、ＰＭ
ＭＡ基板１の表面全体にＸ線を照射し露光する全面露光
工程と、部分露光工程及び全面露光工程において露光さ
れたＰＭＭＡ基板１を現像する現像工程と、を具備して
なり、図１（ｆ）及び図１（ｇ）に示すような傾斜した
側壁を有する微細構造体３、４を得る方法である。

【００３７】ＰＭＭＡ基板１は、ＰＭＭＡからなる厚さ
数十から数百μｍの樹脂層よりなる。ＰＭＭＡ基板１の
厚さは、製造する微細構造体３、４の大きさに応じて適
宜決める。なお、ＰＭＭＡ基板１は、Ｎｉからなる厚さ
数百μｍの金属基板層上にＰＭＭＡからなる厚さ数十か
ら数百μｍの樹脂層を塗布により備えた構成でもよい。
又、金属基板層はＮｉ以外に、ＮｉＷやＮｉＦｅ等のＮ
ｉ合金やＮｉ合金以外の金属めっき層からなるものでも
よい。さらに、金属基板層として、シリコン基板上にス
パッタによって形成した金属膜を用いることも可能であ
る。

【００３８】図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、
ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔ててＸ線リソグ
ラフィ用のマスクであるＸ線マスク２を平行に配置す
る。該Ｘ線マスク２は、窒化シリコン、ＳｉＣ、カーボ
ン、ポリイミド等のＸ線を透過しやすい材料からなる厚
さ数μｍの薄膜の支持膜であるＸ線透過膜上に、タング
ステンや金等のＸ線を透過しにくい吸収材からなる厚さ
数μｍのＸ線吸収体であるＸ線非透過膜２ａが積層して
なり、該Ｘ線非透過膜２ａに円形のパターンが形成され
ている。

【００３９】その後、図示しないＳＲ（シンクロトロン
放射）光装置からＸ線マスク２を介して、ＰＭＭＡ基板
１の表面に対して垂直にＸ線を照射し露光する部分露光
工程を行う。ＳＲ光装置を用いることにより、高エネル
ギーのＸ線を容易に発生でき、精度の良いリソグラフィ
が可能になる。部分露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へ
のＸ線照射量は、ＳＲ光装置から照射されるＸ線の直進
性が非常に高いので、図１（ｂ）に示すように、Ｘ線マ
スク２のＸ線非透過膜２ａによりＸ線が遮られるＸ線非
透過膜２ａの直下部分（Ａ部）のＰＭＭＡ基板１上にお
いてはほぼ０となり、Ａ部以外の部分（Ｂ部）のＰＭＭ
Ａ基板１上においてはほぼ均一の照射量Ｑｐとなる。

【００４０】次に、ＳＲ光装置からＸ線マスクを介さ
ず、図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示すように、ＰＭＭＡ
基板１の表面全体に対してＸ線を照射し露光する全面露
光工程を行う。該全面露光工程におけるＰＭＭＡ基板１
へのＸ線照射量は、Ｘ線マスクを介さないので、図２
（ｄ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１上の全面において
ほぼ均一の照射量Ｑａとなる。

【００４１】前記部分露光工程と全面露光工程とにおけ
るＸ線照射量の総計は、図１（ｅ）に示すように、ＰＭ
ＭＡ基板１上のＡ部においてはＱａとなり、Ｂ部におい
てはＱｐ＋Ｑａとなる。

【００４２】Ｘ線の照射によりＰＭＭＡにＸ線が吸収さ
れると、ラジカルが発生し、分子鎖が切断され、ＰＭＭ
Ａの分子量は低下する。Ｘ線が照射された表面のＰＭＭ
Ａは、露光により多くのＸ線が吸収されるので、最も分
子量が小さくなる。内部のＰＭＭＡは、その上部に存在
するＰＭＭＡ分子によるＸ線の吸収によってＸ線が減衰
するため、Ｘ線吸収量が低下する。これにより、ＰＭＭ
Ａ基板１の表面からの深さが深くなるにつれて、Ｘ線吸
収量が減少し、ＰＭＭＡの分子量が大きくなる。

【００４３】ＰＭＭＡ基板１のＸ線吸収量は、照射され
たＸ線の量に依存するので、これを図示すると、部分露
光工程が完了したときのＸ線吸収量は、図２（ｂ）に示
すようになり、さらに全面露光工程が完了したときのＸ
線吸収量は、図２（ｄ）及び図３（ａ）に示すようにな
る。なお、図２及び図３において、ＰＭＭＡ基板１内部
の濃度変化は各部のＸ線吸収量をモデルとして示したも
のであり、濃度が濃いほどＸ線吸収量が大きいことを表
す。

【００４４】露光により一定程度の分子量以下に低下し
たＰＭＭＡを、現像液に浸すことによって選択的に溶解
し除去するウエットエッチング（現像工程）を行う。現
像液によるＰＭＭＡの溶解速度（エッチング速度）は、
図４にモデルとして示すように、ＰＭＭＡの分子量に依
存する。図４から明らかなように、ＰＭＭＡの分子量が
Ｍ１より低下すると共に溶解速度は速くなり、ＰＭＭＡ
の分子量がＭ１以上のとき溶解速度は非常に遅くＰＭＭ
Ａはほとんど溶解されない。ＰＭＭＡの分子量が０から
Ｍ１の領域においては、ＰＭＭＡの溶解速度はその分子
量に依存し、分子量が大きくなるにつれて急激に溶解速
度が遅くなる。

【００４５】本発明は、現像工程におけるＰＭＭＡの溶
解速度が、その分子量、ついてはＸ線照射量に依存する
ことを積極的に利用して、ＰＭＭＡ基板１の表面に対す
る垂直方向から傾斜した側壁を有する微細構造体を製造
する方法であり、この現像工程における過程を説明す
る。ＰＭＭＡ基板１上のＡ部のＸ線照射量ＱａよりもＢ
部のＸ線照射量Ｑｐ＋Ｑａが大きいので、ＰＭＭＡ基板
１の表面におけるＡ部のＸ線吸収量よりもＢ部のＸ線吸
収量が大きい。このため、ＰＭＭＡ基板１の表面におけ
るＡ部のＰＭＭＡの分子量よりもＢ部のＰＭＭＡの分子
量が小さい。ＰＭＭＡ基板１の表面以外の周囲は図示し
ない保護膜等により溶解しないように保護されており、
現像液に曝されたＰＭＭＡ基板１の表面から溶解が進行
するが、前記分子量の違いにより、図３（ａ）に示すよ
うに、ＰＭＭＡ基板１の表面の溶解速度は、Ａ部よりＢ
部の方が速い。なお、図３に示す矢印の大きさは、ＰＭ
ＭＡの溶解速度に対応するものである。

【００４６】現像工程を開始し微小時間が経過したと
き、図３（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の表面の
ＰＭＭＡの溶解速度の相違により、Ａ部が残存してＢ部
との境界に側面を設けるようにＰＭＭＡが溶解する。こ
の時、Ａ部の側面は現像液に曝されるので、この側面に
対して垂直方向に、すなわち図３（ｂ）における横方向
に、ＰＭＭＡの溶解が進行することになる。しかし、こ
れは現像工程の微小時間の経過が離散的に進行すると考
えたためである。実際には、現像工程の時間経過は連続
的に進行するので、Ａ部は表面から順次溶解するととも
に、隣接するＢ部の溶解速度がＡ部の表面からの溶解速
度よりも速いため、隣接するＢ部が溶解することによっ
てＡ部の側面はその表面に近い順に現像液に曝されるの
で、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、斜め方向
に溶解が進行する。

【００４７】所定時間が経過した段階で現像を終了する
と、図１（ｆ）、図２（ｅ）及び図３（ｅ）に示すよう
に、ＰＭＭＡからなる円錐形状を備えた微細構造体３が
得られる。さらに現像時間が経過すると、さらにＰＭＭ
Ａの溶解が進行するが、Ａ部におけるＰＭＭＡの分子量
が低下していない部分は溶解しないので、図１（ｇ）及
び図２（ｆ）に示すように、円柱上に円錐形を備えたＰ
ＭＭＡからなる微細構造体４が得られる。以上に示した
ように、現像時間を調整することにより、所望の微細構
造体３、４を得ることができる。又、同様の効果は全面
露光工程のＸ線照射量を調整することによっても得るこ
とができる。

【００４８】前記Ｘ線マスク２のＸ線非透過膜２ａに形
成するパターンを変更することにより他の所望の微細構
造体を得ることができる。以下に、Ｘ線マスクに他のパ
ターンを形成した例を示し、これにより得られる微細構
造体を図面に基づいて説明する。

【００４９】Ｘ線マスク２１のＸ線非透過膜２１ａのパ
ターンが、図５（ａ）に示すように、円形の開口を有す
るとき、部分露光工程におけるＸ線照射量は、図５
（ｂ）に示すようになる。その後の図５（ｃ）に示す全
面露光工程におけるＸ線照射量は、図５（ｄ）に示すよ
うになるので、部分露光工程と全面露光工程とにおける
Ｘ線照射量の総計は、図５（ｅ）に示すようになる。Ｐ
ＭＭＡ基板１を現像することにより、図５（ｆ）に示す
ように、その表面に円錐台形状が刳り貫かれた微細構造
体５や、図５（ｇ）に示すように、その表面に円錐形状
が刳り貫かれた微細構造体６が得られる。

【００５０】又、Ｘ線非透過膜２２ａのパターンが、図
６（ａ）に示すように、所定間隔を設けながら長方形が
連続するLine & Space Maskと呼ばれるＸ線マスク２２
であるとき、部分露光工程におけるＸ線照射量は、図６
（ｂ）に示すようになる。その後の図６（ｃ）に示す全
面露光工程におけるＸ線照射量は、図６（ｄ）に示すよ
うになるので、部分露光工程と全面露光工程とにおける
Ｘ線照射量の総計は、図６（ｅ）に示すようになる。Ｐ
ＭＭＡ基板１を現像することにより、図６（ｆ）に示す
ように、台形が延出する形状を連続して備えた微細構造
体７や、図６（ｇ）に示すように、エッジ形状を連続し
て備えた微細構造体８が得られる。

【００５１】又、Ｘ線マスク２３のＸ線非透過膜２３ａ
のパターンが、図７（ａ）に示すように、複数の円と複
数の細い線を組み合わせた形状であるとき、部分露光工
程を行った後に、図７（ｂ）に示すように全面露光工程
を行う。ＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図７
（ｃ）に示すように、円錐形とエッジ形状とを備えた微
細構造体９を得ることができる。さらに、円錐形やエッ
ジ形状は、円錐台形や台形が延出した形状とすることも
でき、これらの高さなども異ならせることができる。こ
のような形状の微細構造体は、生化学分析や化学合成を
行う微小システムなどの微小集積化化学デバイス等の分
野において特に有用である。

【００５２】又、Ｘ線マスク２４のＸ線非透過膜２４ａ
パターンが、図８（ａ）に示すように、円形がアレイ状
に配列された形状であるとき、部分露光工程と全面露光
工程を経た後、ＰＭＭＡ基板１を現像することにより、
図８（ｆ）に示すような円錐形がアレイ状に配列された
微細構造体１０や、図８（ｇ）に示すような円柱上に円
錐形を備えた形状がアレイ状に配列された微細構造体１
１が得られる。これらを個々に分断することにより、多
数の円錐形や円柱上に円錐形を備えた形状の微細部品が
得られる。さらに、パターンの大きさ、現像時間、Ｘ線
照射量等を変更することにより、円錐形は針状突起とす
ることもでき、例えば、経皮的なドラッグ・デリバリ用
デバイスとしてのマイクロ・ニードルとして用いること
ができる。以上に例示したように、Ｘ線マスクのパター
ン形状、現像時間、Ｘ線照射量等を適宜変更することに
より、傾斜した側壁を有する所望の微細構造体が得られ
る。

【００５３】現像工程を終了して得られる微細構造体
は、そのまま利用してもよいが、該微細構造体を母型と
して、さらに電鋳加工を行い微細金属構造体を得ること
もできる。微細構造体３０を母型として微細金属構造体
３１を電鋳加工により製造する方法を、図面を参照しな
がら説明する。図９（ａ）に示す微細構造体３０の表面
上に、例えばニッケルからなるめっき被膜を形成する。
続いて、該めっき被膜を導電層膜として電鋳加工を行
い、図９（ｂ）に示すように、ニッケルやニッケル合金
等からなる金属層３１を形成する。電鋳加工とは母型と
なる陰極電極と陽極電極とを電鋳浴で満たされた電気め
っき槽内に配置し、めっきの原理により陰極上に金属層
を電着させることにより、所定の厚さの複製版を得る加
工方法である。その後、ＰＭＭＡからなる微細構造体３
０を溶剤によって除去すると、図９（ｃ）に示すよう
に、微細金属構造体３１が得られる。該微細金属構造体
３１は、微細樹脂成形部品等用の微細金型、あるいはそ
のまま微細金属部品として用いる。微細金属構造体３１
は、微細金型として用いるとき、抜き勾配に好適な傾斜
した側壁を有する。これは、前記現像工程においてＰＭ
ＭＡ基板１の表面に近いほどＰＭＭＡが速く溶解するの
で、各側壁が表面に向かって広がるように傾斜するため
である。さらに、例えば、図８（ｆ）に示した微細構造
体１０のような、円錐形や円錐台形などの同じ特定の形
状がアレイ状に配列した微細構造体を母型として電鋳加
工を行うことにより、該微細構造体の形状が反転した微
細金属構造体が得られるので、該微細金属構造体を個々
を分断することにより、多数の微細金属構造部品が得ら
れる。

【００５４】さらに、微細金属構造体３１を微細金型と
して用い、ホットエンボス加工、射出成形等の成形加工
により微細樹脂部品３５、３６を得ることができる。該
微細樹脂部品３５、３６をホットエンボス加工により製
造する方法を、図面を参照しながら説明する。まず、ス
テンレス鋼等からなる金属板３３上に、微細金型３１に
おける金属パターン層の厚み以上の板状のアクリル樹脂
からなる樹脂層３４が形成された樹脂板３２を加熱した
状態で、図１０（ａ）に示すように、離型剤処理をした
微細金型３１に押し付ける。図１０（ｂ）に示すよう
に、樹脂層３４のアクリル樹脂が凝固するまで待機す
る。アクリル樹脂の凝固後に微細金型３１と金属板３３
をアクリル樹脂から取り外すと、図１０（ｃ）に示すよ
うに、アクリル樹脂からなる微細樹脂部品３５が完成す
る。さらに、例えば、針状突起がアレイ状に配列された
微細樹脂部品３５であれば、図１０（ｄ）に示すよう
に、個々に切り離して多数の針状突起の微細樹脂部品３
６が得られる。なお、樹脂層３４としてアクリル樹脂の
他に、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネイト
樹脂等の樹脂を用いてもよい。

【００５５】なお、前記部分露光工程の後に前記全面露
光工程を行ったが、図１１に示すように、全面露光工程
の後に部分露光工程を行ってもよい。ＳＲ光装置からＸ
線マスクを介さず、図１１（ａ）に示すように、ＰＭＭ
Ａ基板１の表面全体に対してＸ線を照射し露光する全面
露光工程を行う。該全面露光工程におけるＰＭＭＡ基板
１へのＸ線照射量は、Ｘ線マスクを介さないので、図１
１（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板上１の全面におい
てほぼ均一の照射量Ｑａとなる。

【００５６】その後、図１１（ｃ）に示すように、ＰＭ
ＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔てて、Ｘ線マスク２
を平行に配置する。該Ｘ線マスク２は、前記図１（ａ）
に示したＸ線マスク２と同じであり、Ｘ線非透過膜２ａ
には円形のパターンが形成されている。ＳＲ光装置から
Ｘ線マスク２を介してＰＭＭＡ基板１上に、ＰＭＭＡ基
板１の表面に対して垂直にＸ線を照射し露光する部分露
光工程を行う。該部分露光工程におけるＰＭＭＡ基板１
へのＸ線照射量は、図１１（ｄ）に示すように、ＰＭＭ
Ａ基板１上のＸ線透過膜２ａの直下部分においてはほぼ
０であり、それ以外の部分においてはほぼ均一の照射量
Ｑｐとなる。

【００５７】前記全面露光工程と部分露光工程における
Ｘ線照射量の総計の分布は、図１１（ｅ）に示すよう
に、図１（ｅ）に示したＸ線照射量の総計の分布と同じ
になる。Ｘ線照射量の総計の分布が同じであるため、Ｐ
ＭＭＡ基板１内部のＰＭＭＡの分子量の分布が同じにな
るので、前記現像工程と同じ工程を経ることによって、
図１１（ｆ）及び図１１（ｇ）に示すように、図１
（ｆ）及び図１（ｇ）と同じ微細構造体３、４が得られ
る。このように、ＰＭＭＡ基板１上へのＸ線照射量の総
計の分布が同じであり、且つその後の現像工程が同じで
あれば、同じ微細構造体を得ることができ、部分露光工
程と全面露光工程の順序の前後に影響を受けない。

【００５８】次に、本発明の第２の実施の形態を、図面
を参照しながら説明する。該第２の実施の形態に係る微
細構造体の製造方法は、図１２に示すように、前記第１
の実施の形態に係る微細構造体の製造方法において、前
記部分露光工程が異なるパターンを形成したＸ線マスク
を用いて複数回行われる方法である。

【００５９】ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔て
て、図１２（ａ）に示すように、Ｘ線非透過膜２５ａに
円形のパターンを形成したＸ線マスク２５を平行に配置
した後、ＳＲ光装置からＸ線マスク２５を介してＰＭＭ
Ａ基板１上に、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直にＸ
線を照射し露光する１回目の部分露光工程を行う。該部
分露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照射量は、
図１２（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１上のＸ線透
過膜２５ａの直下部分においてはほぼ０であり、それ以
外の部分においてはほぼ均一の照射量Ｑｐ１となる。

【００６０】その後、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間
隔を隔てて、図１２（ｃ）に示すように、Ｘ線非透過膜
２５ａの円形のパターンより大きな円形のパターンをＸ
線非透過膜２６ａに形成したＸ線マスク２６を平行に配
置した後、ＳＲ光装置からＸ線マスク２６を介してＰＭ
ＭＡ基板１上に、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直に
Ｘ線を照射し露光する２回目の部分露光工程を行う。該
部分露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照射量
は、図１２（ｄ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１上のＸ
線透過膜２６ａの直下部分においてはほぼ０であり、そ
れ以外の部分においてはほぼ均一の照射量Ｑｐ２とな
る。

【００６１】その後、ＳＲ光装置からＸ線マスクを介さ
ず、図１２（ｅ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の表面
全体に対してＸ線を照射し露光する全面露光工程を行
う。該全面露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照
射量は、図１２（ｆ）に示すように、ＰＭＭＡ基板上１
の全面においてほぼ均一の照射量Ｑａとなる。

【００６２】前記２回の部分露光工程及び全面露光工程
におけるＸ線照射量の総計は、図１２（ｇ）に示すよう
に、ＰＭＭＡ基板１上のＸ線非透過膜２５ａ及びＸ線非
透過膜２６ａの直下部分においてはＱａとなり、ＰＭＭ
Ａ基板１上のＸ線非透過膜２６ａのみの直下部分におい
てはＱｐ１＋Ｑａとなり、ＰＭＭＡ基板１上のこれら以
外の部分においてはＱｐ１＋Ｑｐ２＋Ｑａとなる。この
ＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図１２（ｈ）に
示すような微細構造体１２が得られる。

【００６３】なお、部分露光工程は２回に限定されず３
回以上でもよい。又、複数の部分露光工程後に全面露光
工程を行うことに限定されず、全面露光工程後に複数の
部分露光工程を行ってもよいし、１又は複数回の部分露
光工程後に全面露光工程を行いその後さらに１又は複数
回の部分露光工程を行ってもよい。又、部分露光工程に
おけるＸ線マスクのパターンの形状は円形に限らず種々
の形状でもよく、複数の部分露光工程において同じＸ線
マスクを用いＸ線マスクの設置状態を変えることにより
パターンを変更してもよい。このように、部分露光工程
を複数回行うことにより、さらに高自由度の加工が可能
になり多様な微細構造体を得ることができる。

【００６４】次に、本発明の第３の実施の形態を、図面
を参照しながら説明する。該第３の実施の形態に係る微
細構造体の製造方法は、図１３から図１５に示すよう
に、前記第１又は第２の実施の形態において、１つの露
光工程におけるＸ線を照射する量が、他の露光工程にお
けるＸ線を照射する量と異なる方法である。

【００６５】ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔て
て、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示すように、Ｘ線
マスク２を平行に配置する。該Ｘ線マスク２は、前記実
施の形態１の図１（ａ）に示すＸ線マスク２と同じであ
り、Ｘ線非透過膜２ａには円形のパターンが形成されて
いる。ＳＲ光装置からＸ線マスク２を介してＰＭＭＡ基
板１上に、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直にＸ線を
照射し露光する部分露光工程を行う。該部分露光工程に
おけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照射量は、図１３（ｂ）
に示すように、ＰＭＭＡ基板１上のＸ線透過膜２ａの直
下部分においてはほぼ０であり、それ以外の部分におい
てはほぼ均一の照射量Ｑｐ’となる。

【００６６】その後、ＳＲ光装置からＸ線マスクを介さ
ず、図１３（ｃ）及び図１４（ｃ）に示すように、ＰＭ
ＭＡ基板１の表面全体に対してＸ線を照射し露光する全
面露光工程を行う。該全面露光工程におけるＰＭＭＡ基
板１へのＸ線照射量は、図１３（ｄ）に示すように、Ｐ
ＭＭＡ基板上１の全面においてほぼ均一の照射量Ｑａ’
となる。ここで、照射量Ｑｐ’と照射量Ｑａ’とは異な
る。なお、Ｘ線照射量は、Ｘ線の照射強度と照射時間と
の積分和により定まる。

【００６７】部分露光工程と全面露光工程とが完了した
ときのＰＭＭＡ基板１へのＸ線照射量は、図１３（ｅ）
に示すようになるので、ＰＭＭＡ基板１内部のＸ線吸収
量は、図１４（ｅ）に示すように、部分露光工程におけ
るＸ線照射量Ｑｐと全面露光工程におけるＸ線照射量Ｑ
ａとが等しいとした場合を図示した図１（ｅ）とは異な
ることが明らかである。このＰＭＭＡ基板１を現像する
ことにより、図１（ｆ）や図１（ｇ）に示す微細構造体
３、４とは異なる、図１３（ｆ）に示すような微細構造
体１３が得られる。

【００６８】複数回露光を行う部分露光工程内におい
て、Ｘ線照射量を変更して露光を行う場合を図１５に示
す。図１５においては、前記第２の実施の形態における
図１２の部分露光工程における１回目と２回目とにおけ
るＸ線照射量を変更して行った場合を示すものである。
１回目の部分露光工程におけるＸ線照射量Ｑｐ１’と２
回目の部分露光工程におけるＸ線照射量Ｑｐ２’とを異
ならせることにより、１回目の部分露光工程におけるＸ
線照射量Ｑｐ１と２回目の部分露光工程におけるＸ線照
射量Ｑｐ２とが等しいとした場合に得られた図１２
（ｈ）に示すような微細構造体１２とは異なる、図１５
（ｈ）に示すような微細構造体１４が得られる。このよ
うに、１つの露光工程におけるＸ線を照射する量と、他
の露光工程におけるＸ線を照射する量とを異ならせるこ
とにより、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微
細構造体を得ることができる。

【００６９】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。該第４の実施の形態に係る微細構造体の製造方法
は、前記第１から第３の実施の形態に係る微細構造体の
製造方法において、１つの露光工程において照射するＸ
線の波長が、他の露光工程において照射するＸ線の波長
と異なる方法である。照射するＸ線の波長が長いと、Ｐ
ＭＭＡよる吸収が大きくなるので、ＰＭＭＡ基板の表面
近くのＰＭＭＡの分子量の減少は大きくなるが深くは届
かない。一方、照射するＸ線の波長が短いと、ＰＭＭＡ
による吸収が小さくなるので、より深いＰＭＭＡ基板内
部の分子量を減少させることができる。このように、照
射するＸ線の波長を異ならせることにより、前記両露光
工程後におけるＰＭＭＡ基板内部のＸ線吸収量の相違の
態様の多様性を増すことができ、さらに高自由度の加工
が可能になり多様な微細構造体を得ることができる。

【００７０】次に、本発明の第５の実施の形態を、図面
を参照しながら説明する。該第５の実施の形態に係る微
細構造体の製造方法は、図１６及び図１７に示すよう
に、前記第１から第４の実施の形態に係る微細構造体の
製造方法における部分露光工程あるいは全面露光工程に
おいて、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して傾斜した方向か
らＸ線を照射し露光する方法である。

【００７１】Ｘ線非透過膜２７ａに円形のパターンが形
成されたＸ線マスク２７を、図１６（ａ）及び図１７
（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間
隔を隔てて平行に配置した後、ＰＭＭＡ基板１の表面に
対して傾斜した方向から、ＳＲ光装置からＸ線を照射し
露光する部分露光工程を行う。ＳＲ光装置からのＸ線の
照射方向に対してＰＭＭＡ基板１を傾斜させることによ
り、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して傾斜した方向からＸ
線を照射する。

【００７２】Ｘ線透過膜２７ａによりＸ線が遮られるこ
とにより、図１７（ｂ）に示すように、Ｘ線の照射角度
に等しい角度に傾斜したＸ線透過膜２７ａの円形のパタ
ーンを延長させた延長上のＰＭＭＡ基板１の内部である
Ａ部においては、部分露光工程におけるＸ線吸収量はほ
ぼ０である。Ａ部以外のＰＭＭＡ基板１内部であるＢ部
においては、ＰＭＭＡ基板１の表面からの深さが深くな
るにつれて、Ｘ線吸収量が減少する。

【００７３】その後、ＳＲ光装置からＸ線マスクを介さ
ず、図１６（ｂ）及び図１７（ｃ）に示すように、ＰＭ
ＭＡ基板１の表面全体に対してＸ線を照射し露光する全
面露光工程を行う。この時、ＳＲ光装置からのＸ線をＰ
ＭＭＡ基板１の表面に対して傾斜した方向から照射して
もよいし、垂直に照射してもよい。Ｘ線マスクを介さな
いので、前記部分露光工程と全面露光工程におけるＰＭ
ＭＡ基板１内部のＸ線吸収量は、図１７（ｄ）に示すよ
うになる。このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、
図１６（ｃ）及び図１７（ｅ）に示すような微細構造体
１５や、図１６（ｄ）及び図１７（ｆ）に示すようなＸ
線の照射角度に等しい角度に傾斜した側壁も有する微細
構造体１６が得られる。このように、部分露光工程にお
いてＰＭＭＡ基板の表面に対して傾斜した方向からＸ線
を照射し露光することにより、さらに高自由度の加工が
可能になり多様な微細構造体を得ることができる。

【００７４】なお、時間差を設けて前記部分露光工程の
後又は前に、前記全面露光工程を行ったが、部分露光工
程と全面露光工程とを同時に行ってもよい。この場合
は、複数のＳＲ光装置を用い、１つのＳＲ光装置からは
Ｘ線マスクを介さずにＸ線をＰＭＭＡ基板の表面全体に
照射すると同時に、別の１つ又は複数のＳＲ光装置から
はＸ線マスクを介してＸ線を同じＰＭＭＡ基板に照射す
る。

【００７５】次に、本発明の第６の実施の形態を、図面
を参照しながら説明する。該第６の実施の形態に係る微
細構造体の製造方法は、図１８及び図１９に示すよう
に、前記第１及び第５の実施の形態に係る微細構造体の
製造方法における部分露光工程において、Ｘ線マスク２
８、２９を連続的に移動させながらＰＭＭＡ基板１にＸ
線を照射し露光する方法である。つまり、部分露光工程
において前記移動マスクＸ線露光法を用いる方法であ
る。

【００７６】Ｘ線非透過膜２８ａに長方形の開口を有す
るパターンが形成されたＸ線マスク２８を、図１８
（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間
隔を隔てて、平行に配置する。Ｘ線マスク２８をＸ軸の
マイナス方向に連続的に所定距離だけ平行移動させなが
ら、ＳＲ光装置からＸ線を照射し、ＰＭＭＡ基板１の表
面に対して垂直にＸ線を照射し露光する部分露光工程を
行う。該部分露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線
照射量は、図１８（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１
上の常にＸ線透過膜２８ａの直下となる部分においては
ほぼ０であり、ＰＭＭＡ基板１上の常にＸ線透過膜２８
ａの直下とならない部分においてはほぼ均一の照射量Ｑ
ｐとなり、Ｘ線マスク２８の移動によりＸ線透過膜２８
ａの直下になる場合とならない場合のあるＰＭＭＡ基板
１上の部分においては、Ｘ線照射量に応じてＸ線照射量
が連続的に分布する。

【００７７】その後、ＳＲ光装置からＸ線マスクを介さ
ず、図１８（ｃ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の表面
全体に対してＸ線を照射し露光する全面露光工程を行
う。該全面露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照
射量は、図１８（ｄ）に示すように、ＰＭＭＡ基板上１
の全面においてほぼ均一の照射量Ｑａとなる。

【００７８】部分露光工程と全面部分工程におけるＸ線
照射量の総計は、図１８（ｅ）に示すようになる。この
ＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図１８（ｆ）に
示すような微細構造体１７が得られる。

【００７９】又、Ｘ線非透過膜２９ａにトラック形状の
開口を有するパターンが形成されたＸ線マスク２９を、
図１９（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の上方に所
定の間隔を隔てて、平行に配置する。トラック形状の開
口の中心を中心軸としてＸ線マスク２９を連続的に一周
回転させながら、ＳＲ光装置からＸ線を照射し、ＰＭＭ
Ａ基板１の表面に対して垂直にＸ線を照射し露光する部
分露光工程を行う。該部分露光工程におけるＰＭＭＡ基
板１へのＸ線照射量は、図１９（ｂ）に示すように、Ｐ
ＭＭＡ基板１上の常にＸ線透過膜２９ａの直下となる部
分においてはほぼ０であり、ＰＭＭＡ基板１上の常にＸ
線透過膜２９ａの直下とならない部分においてはほぼ均
一の照射量Ｑｐとなり、Ｘ線マスク２９の移動によりＸ
線透過膜２９ａの直下になる場合とならない場合のある
ＰＭＭＡ基板１上の部分においては、Ｘ線照射量に応じ
てＸ線照射量が連続的に分布する。

【００８０】その後、ＳＲ光装置からＸ線マスクを介さ
ず、図１９（ｃ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の表面
全体に対してＸ線を照射し露光する全面露光工程を行
う。該全面露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照
射量は、図１９（ｄ）に示すように、ＰＭＭＡ基板上１
の全面においてほぼ均一の照射量Ｑａとなる。

【００８１】部分露光工程と全面部分工程におけるＰＭ
ＭＡ基板１へのＸ線照射量の総計は、図１９（ｅ）に示
すようになる。このＰＭＭＡ基板１を現像することによ
り、図５（ｆ）や図５（ｇ）に示す微細構造体５、６よ
りも傾斜面が急俊な図１９（ｆ）や図１９（ｇ）に示す
ような微細構造体１８、１９が得られる。このように部
分露光工程において前記移動マスクＸ線露光法を用いる
ことにより、さらに高自由度の加工が可能になり多様な
微細構造体が得られる。

【００８２】又、移動マスクＸ線露光法にＰＭＭＡ基板
を傾斜・回転させてＰＭＭＡ基板表面に対するＸ線の入
射方向を変更することができる構成を追加したマルチス
テージ露光システムにより、部分露光工程を行ってもよ
い。これにより、さらに高自由度の加工が可能になり多
様な微細構造体が得られる。

【００８３】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、請求項
１の微細構造体の製造方法によれば、Ｘ線マスクを介し
て樹脂層にＸ線を照射し露光する部分露光工程と、樹脂
層の表面全体にＸ線を照射し露光する全面露光工程と、
部分露光工程及び全面露光工程において露光された樹脂
層を現像する現像工程と、を具備するので、露光後にお
ける樹脂層内部のＸ線吸収量の相違によって現像工程に
おける樹脂層の溶解速度が異なるため、樹脂層に傾斜し
た側壁を有する微細構造体を製造することができる。
又、Ｘ線を照射し樹脂層を露光するので、高アスペクト
比の高精度な微細構造体を製造することができる。又、
一般の簡易なＸ線露光システムを用いることができ、複
雑なＸ線露光システムを導入する必要がないので、導入
コストを少なくすることができ、微細構造体を安価に製
造することができる。又、例えば、円形などがアレイ状
に配列されたパターンを備えたＸ線マスクを介して部分
露光工程を行うことにより、円錐形などの同じ形状がア
レイ状に配列した微細構造体を製造でき、個々を分断す
ることにより微細構造部品を安価に大量生産することが
できる。

【００８４】請求項２の微細構造体の製造方法によれ
ば、前記部分露光工程が、異なるパターンを形成したＸ
線マスクを用いて複数回行われるので、露光後における
樹脂層内部のＸ線吸収量の相違の態様の多様性を増すこ
とができるため、さらに高自由度の加工が可能になり多
様な微細構造体を製造することができる。

【００８５】請求項３の微細構造体の製造方法によれ
ば、１つの露光工程におけるＸ線を照射する量が、他の
露光工程におけるＸ線を照射する量と異なるので、露光
後における樹脂層内部のＸ線吸収量の相違の態様の多様
性を増すことができるため、さらに高自由度の加工が可
能になり多様な微細構造体を製造することができる。

【００８６】請求項４の微細構造体の製造方法によれ
ば、１つの露光工程において照射するＸ線の波長が、他
の露光工程において照射するＸ線の波長と異なるので、
露光後における樹脂層内部のＸ線吸収量の相違の態様の
多様性を増すことができるため、さらに高自由度の加工
が可能になり多様な微細構造体を製造することができ
る。

【００８７】請求項５の微細構造体の製造方法によれ
ば、前記部分露光工程あるいは前記全面露光工程におい
て樹脂層の表面に対して傾斜した方向からＸ線を照射し
露光するので、露光後における樹脂層内部のＸ線吸収量
の相違の態様の多様性を増すことができるため、さらに
高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を製造す
ることができる。

【００８８】請求項６の微細構造体の製造方法によれ
ば、前記部分露光工程においてＸ線マスクを樹脂層の表
面に対して相対的に移動させながらＸ線を照射し露光す
るので、露光後における樹脂層内部のＸ線吸収量の相違
の態様の多様性を増すことができるため、さらに高自由
度の加工が可能になり多様な微細構造体を製造すること
ができる。

【００８９】請求項７の微細構造体の製造方法によれ
ば、Ｘ線がシンクロトロン放射光源から放射されるの
で、高エネルギーのＸ線を容易に発生でき、精度の良い
リソグラフィが可能となるため、高精度の微細構造体を
製造することができる。

【００９０】請求項８の微細構造体の製造方法によれ
ば、樹脂層がポリメチルメタクリレートからなるので、
Ｘ線によりパターンが高精度に転写され、高精度の微細
構造体を製造することができる。

【００９１】請求項９の微細構造体によれば、前記微細
構造体の製造方法によって微細構造体が製造されるの
で、該微細構造体は安価であるとともに、高精度な部品
として好適に用いることができる。

【００９２】請求項１０の微細金属構造体の製造方法に
よれば、前記微細構造体を母型として電鋳加工を行い微
細金属構造体を得るので、微細構造体を反転させた形状
の高精度な微細金属構造体を製造することができる。
又、現像工程において樹脂層の表面に近いほど樹脂が速
く溶解するので、側壁が表面に向かって広がるように傾
斜する微細構造体を製造することができ、高精度な金型
として好適に用いられる微細金属構造体を製造すること
ができる。又、例えば、同じ形状がアレイ状に配列した
微細金属構造体を製造することができるので、個々を分
断することにより、高精度な微細金属構造部品を安価に
大量生産することができる。

【００９３】請求項１１の微細金属構造体によれば、前
記微細金属構造体の製造方法によって微細金属構造体が
製造されるので、該微細金属構造体は安価であるととも
に、高精度な微細金属部品又は高精度な微細金型として
好適に用いることができる。

【００９４】請求項１２の微細樹脂部品の製造方法によ
れば、前記微細金属構造体を微細金型として射出成形や
ホットエンボス加工等の成形加工を行い微細樹脂部品を
製造するので、高精度な微細樹脂部品を安価に大量生産
することができる。又、例えば、同じ形状をアレイ状に
配列した微細金型を用いれば、成形加工を行うことによ
り得られた微細樹脂部品を個々を分断して、個々に分断
された高精度な微細樹脂部品を安価に大量生産すること
ができる。

【００９５】請求項１３の微細樹脂部品によれば、前記
微細樹脂部品の製造方法によって微細樹脂部品が製造さ
れるので、該微細樹脂部品は安価であるとともに、高精
度な部品として好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る微細構造体の
製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明図
である。

【図２】図１に示した微細構造体の製造方法によるＰＭ
ＭＡ基板内部のＸ線吸収量をその手順に沿って示す説明
図である。

【図３】図１に示した微細構造体の製造方法によるＰＭ
ＭＡの溶解する過程を示す説明図である。

【図４】ＰＭＭＡの分子量と溶解速度との関係を示すグ
ラフである。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細構造
体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説
明図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細構造
体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説
明図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細構造
体の製造方法をその手順に沿って示す説明図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細構造
体の製造方法をその手順に沿って示す説明図である。

【図９】微細構造体に電鋳加工を行う微細金属構造体の
製造方法をその手順に沿って示す説明図である。

【図１０】微細金型に対してホットエンボス加工を行う
微細樹脂部品の製造方法をその手順に沿って示す説明図
である。

【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細構
造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す
説明図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る微細構造体
の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明
図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る微細構造体
の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明
図である。

【図１４】図１３に示した微細構造体の製造方法による
ＰＭＭＡ基板内部のＸ線吸収量をその手順に沿って示す
説明図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る別の微細構
造体の製造方法及びＸ線吸収量をその手順に沿って示す
説明図である。

【図１６】本発明の第５の実施の形態に係る微細構造体
の製造方法をその手順に沿って示す説明図である。

【図１７】図１６に示した微細構造体の製造方法による
ＰＭＭＡ基板内部のＸ線吸収量をその手順に沿って示す
説明図である。

【図１８】本発明の第６の実施の形態に係る微細構造体
の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明
図である。

【図１９】本発明の第６の実施の形態に係る別の微細構
造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す
説明図である。

【図２０】従来の微細構造体の製造方法及びＸ線照射量
をその手順に沿って示す説明図である。

【図２１】図２０に示した微細構造体の製造方法による
ＰＭＭＡ基板内部のＸ線吸収量をその手順に沿って示す
説明図である。

【図２２】従来の微細構造体の製造方法をその手順に沿
って示す説明図である。

【図２３】従来の別の微細構造体の製造方法をその手順
に沿って示す説明図である。

【図２４】従来の別の微細構造体の製造方法及びＸ線照
射量をその手順に沿って示す説明図である。

【符号の説明】

１ＰＭＭＡ基板（樹脂層）２、２１〜２９Ｘ線マスク２ａ、２１ａ〜２９ａＸ線非透過膜３〜１９、３０微細構造体３１微細金属構造体（金属層、微細金型）３２樹脂板３３金属板３４樹脂層３５、３６微細樹脂部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−267126（ＪＰ，Ａ) 特開平２−101464（ＪＰ，Ａ) 特開平９−260258（ＪＰ，Ａ) 特開2003−167163（ＪＰ，Ａ) 特許3380878（ＪＰ，Ｂ２) 特許2536538（ＪＰ，Ｂ２) 特許3267498（ＪＰ，Ｂ２) 電気学会研究会資料，ＭＳＳ−02−27 〜46，Ｐ．65−70 電気学会研究会資料，ＯＱＤ−00−44 〜46，Ｐ．６−11 成形加工，第15巻，第４号，第246− 251頁砥粒加工学会誌，Ｖｏｌ．46，Ｎｏ. ６，Ｐ．278−281 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25D 1/00 C25D 1/10 G03F 7/20 G21K 5/02 H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を照射し露光した樹脂層を現像する
ことにより得られる微細構造体の製造方法において、パターンを形成したＸ線マスクを介して前記樹脂層にＸ
線を照射し露光する部分露光工程と、前記樹脂層の表面全体にＸ線を照射し露光する全面露光
工程と、前記部分露光工程及び前記全面露光工程において露光さ
れた前記樹脂層を現像する現像工程と、を具備すること
により、前記樹脂層に傾斜した側壁を有する微細構造体
を得ることを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項２】前記部分露光工程が、異なるパターンを
形成したＸ線マスクを用いて複数回行われることを特徴
とする請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項３】前記部分露光工程及び前記全面露光工程
のうち、１つの露光工程における前記Ｘ線を照射する量
が、他の露光工程における前記Ｘ線を照射する量と異な
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細構造体
の製造方法。
【請求項４】前記部分露光工程及び前記全面露光工程
のうち、１つの露光工程において照射する前記Ｘ線の波
長が、他の露光工程において照射する前記Ｘ線の波長と
異なることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に
記載の微細構造体の製造方法。
【請求項５】前記部分露光工程あるいは前記全面露光
工程において前記樹脂層の表面に対して傾斜した方向か
ら前記Ｘ線を照射し露光することを特徴とする請求項１
から４の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項６】前記部分露光工程において前記Ｘ線マス
クを前記樹脂層の表面に対して相対的に移動させながら
前記Ｘ線を照射し露光することを特徴とする請求項１か
ら５の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項７】前記Ｘ線がシンクロトロン放射光源から
放射されることを特徴とする請求項１から６の何れか１
項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項８】前記樹脂層がポリメチルメタクリレート
からなることを特徴とする請求項１から７の何れか１項
に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項９】請求項１から８の何れか１項に記載の微
細構造体の製造方法によって製造されたことを特徴とす
る微細構造体。
【請求項１０】請求項９に記載の微細構造体を母型と
して電鋳加工を行い微細金属構造体を得ることを特徴と
する微細金属構造体の製造方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の微細金属構造体の
製造方法によって製造されたことを特徴とする微細金属
構造体。
【請求項１２】請求項１１に記載の微細金属構造体を
微細金型として成形加工を行い微細樹脂部品を得ること
を特徴とする微細樹脂部品の製造方法。
【請求項１３】請求項１２に記載の微細樹脂部品の製
造方法によって製造されたことを特徴とする微細樹脂部
品。