JPWO2007083489A1 - 内面露光装置および内面露光方法 - Google Patents
内面露光装置および内面露光方法 Download PDFInfo
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
2 感光性物質
3 チャック
4a ガイドロッド(露光光源側)
4a ガイドロッド(露光光源と反対側)
5 露光光線
6 光ファイバー
7 ピンホール
8a、8b、8c レンズ
9a、9b、9c レンズホルダ
10a ミラー(平面)
10b ミラー(凹面)
10c 反射面(平な鏡面)
10d 反射面(凹形の鏡面)
11 光源(発光ダイオード等任意の露光光源)
12 光源(レーザ等略平行光線を発する露光光源)
13 フェルール
14 回転ステージ
15 Yステージ
16 支持台(回転ステージ用)
17 支持台
18 Xステージ
19 ζステージ
20 ξステージ
21 ηステージ
22 Zステージ
23a、23b 基台
24 コンピュータ
25a、25b、25c、25d、25e 制御回路
30 シャッター
31 発光ダイオード
32 リード線
33 回路(発光ダイオード用)
35 発光部(発光ダイオード)
41 支持台
42 支持台(チャック用)
43 支持部材(ピンホール用)
44 支柱
51 非感光光源
52 非感光光線
53 ビームスプリッタ(非感光光線用)
54 ミラー(非感光光線用)
55 ミラー(非感光光線用)
56 レンズ(非感光光線用)
57 カメラ
58 モニタ
59 ビームスプリッタ
図1は本発明の第1の実施の形態(形態1−1)に係る内面露光装置である。図1において、1は円筒状や角筒状等の内部に空洞(内部空間)がある所定の形状からなる被露光物であり、内面にレジストや紫外線硬化樹脂等の感光性物質2が塗布、噴霧、電着、接着等によって付着されている。
図8は本発明の第2の実施の形態(形態2−1)に係る内面露光装置である。第1の実施の形態(形態1−7)に対して、光ファイバー6を省略して、露光光源12から発せられる露光光線5がガイドロッド4aに沿って進行し、ピンホール7を介してミラー10aに達し、ミラー10aで感光性物質2上に所定の照射スポットを形成するものである。また非感光光線52はガイドロッド4a上に装着された一対のミラー54、55によって、感光性物質2上に形成された露光光線5の照射スポットおよびその近傍を照射するものであり、形態1−7と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。
図14は、本発明の第3実施の形態(形態3−1)に係る内面露光装置である。
図2に示した内面露光装置を用いて下記条件の下、直線状レジストパターンの内面露光を行った。
外径:6mm、内径:5mm、長さ:50mm
被露光物内面の感光性物質
東京応化工業株式会社製レジストPMER P−AR900
厚さ:約10μm
露光パターン
円筒形の内面の長手軸方向の直線状のレジストパターン
露光光源 発光ダイオード(波長395nm)
ガイドロッド アルミニウム合金円筒パイプ
外径:2.6mm、内径:2mm、長さ:58mm
光ファイバー プラスチック製
外径:750μm、コア径:738μm
ピンホール ニッケル製
穴径:約170μm、厚さ:20μm
現像液 PMER P−7G
被露光物とガイドロッド(露光光線)との相対速度
8μm/s、70μm/s の2種
図2に示した内面露光装置を用いて下記条件の下、螺旋状レジストパターンと文字パターンの2種類の内面露光を行った。
外径:6mm、内径:5mm、長さ:50mm
被露光物内面の感光性物質
東京応化工業株式会社製レジストPMER P−AR900
厚さ:約10μm
露光パターン
螺旋状レジストパターン、文字パターンの2種
露光光源 発光ダイオード
波長:395nm
ガイドロッド アルミニウム合金円筒パイプ
外径:2.6mm、内径:2mm、長さ:58mm
光ファイバー プラスチック製
外径:750μm、コア径:738μm
ピンホール ニッケル製
穴径:約100μm、厚さ:20μm、
現像液 PMER P−7G
被露光物とガイドロッド(露光光線)との相対速度:
Y方向:0.5μm/s、
回転方向(Y軸回り):約0.15deg/s
図16に示した内面露光装置を用いて露光光源として、レーザ光を用いて螺旋状のレジストパターンの露光を行った。
外径:1.4mm、内径:1mm、長さ:30mm
被露光物内面の感光性物質
東京応化工業株式会社製レジスト THMR−iP3300
厚さ:約10μm
露光パターン
円筒形の内面に形成する螺旋状のレジストパターン
露光光源 半導体レーザ
波長:406nm、最大出力:50mW、実効出力:35mW
ガイドロッド ステンレス製丸棒(直径0.5mm)
先端を45度に切断・研磨
ピンホール ニッケル製
穴径:約170μm、厚さ:20μm
現像液 PMER NMD−W
被露光物とガイドロッド(露光光線)との相対速度
Y方向/回転方向(Y軸回り):
4μm/s/5.8deg/s、32μm/s/11.1deg/sの2種
る露光光線供給手段と、非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、前記露光光線を導光する光ファイバーが配索され、かつ被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも1個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および/または相対角度を変えるように該被露光物および/またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置である。
[0027]
露光光源11は発光ダイオードに限られず、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のランプ光源、ブルーレーザ、パイオレットレーザ等のレーザ光源等、各種の光源を用いることができる。
[0028]
感光性物質の所定の部分を所定のパターン形状、線幅で露光して感光せしめるには、予め前記露光光線の照射スポットの焦点合わせや位置合わせを行うことが必要である。
[0029]
その際、焦点合わせや位置合わせのために露光光線を該感光性物質に該感光性物質の感光閾値を超えて当てると不要に感光してしまうため、感光性物質が感光しにくい非感光光線を射出する非感光光線供給手段を用意する必要がある。
[0030]
しかし、露光光線供給手段の露光光源と非感光光線供給手段の非感光光源とは、必ずしも別々に設けなくてもよく、同じ光源から分けて取り出したり、フィルターによってそれぞれ必要な波長帯の光線を取り出してもよい。
[0031]
ガイドロッドは円筒状または角筒状に限られず、板状や中実棒状として、その外側に沿って光フィバーを配索したり、断面U字状にして、その溝内に光ファイバーを配索したりしてもよい。露光光線を感光性物質に対して直角な方向から当てることが重要である。
た光ファイバーの一端が前記被露光物の内面に直交するように曲げて配索され、他端が前記露光光源に接続されている内面露光装置である。
[0047]
第9の発明は、第1または第7の発明において、前記光ファイバーが、前記ガイドロッドに沿って配索され、かつ該光ファイバーの射出端部の前方所定の位置に前記露光光線の方向を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を設けた内面露光装置である。
[0048]
第10の発明は、第4、第5、第7のいずれか1の発明において、前記ガイドロッドの先端に設けた反射素子が、該ガイドロッドの先端を斜めに成形し、鏡面研磨して反射面となした内面露光装置である。
[0049]
第11の発明は、第1乃至第10のいずれか1の発明において、前記露光光源から前記被露光物の露光面までの露光光線経路の途中にピンホールを配置し、該ピンホール射出口の像点を前記被露光物の露光面またはその近傍に結像させる光学系を配置した内面露光装置である。
[0050]
第12の発明は、第1乃至10のいずれか1の発明において、前記被露光物の内部空間内かつガイドロッドの先端部で、前記露光光線が前記被露光物に向かって照射される該露光物内面の直近部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けた内面露光装置である。
[0051]
第13の発明は、第1または第7の発明において、前記光ファイバーの露光光線の射出端部かつ前記ロッドガイドの先端部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けた内面露光装置である。
[0052]
第14の発明は、第1乃至第5、第7乃至第13のいずれか1の発明において、前記露光光線が、レーザ光である内面露光装置である。
[0053]
第15の発明は、第1乃至第14のいずれか1の発明において、前記非感光光線が、前記露光光線とは異なる波長帯の光線である内面露光装置である。
[0055]
露光光線が感光性物質上の所定の正確な位置に照射されるようにするため、被露光物内面の端や、被露光物内面に付けた位置合わせマークが、露光光線の照射スポットの中心と合致するようにした後、被露光物またはガイドロッドを所定の距離および/または角度だけ動かし、露光光線の照射スポット中心が感光性物質上の露光開始点に来るようにする。
発明の効果
[0056]
本発明によると、円筒状や角筒状等中空の被露光物の内表面にリソグラフィを施して感光性物質のパターンを形成することができ、またその感光性物質をレジストとし、該レジストのパターンをマスキング材として被露光物の内表面をエッチングしたり、該レジストのパターンを雌型としてめっきを施すことによって、ナット状部品やスプライン筒状の部品等のマイクロ部品を製作できる。また、小径の軸受ボスの潤滑溝や空気軸受溝等の加工を高精度に行うことができる。
[0057]
また、該レジストのパターンをマスキング材とする被露光物内表面のエッチングをウェットエッチングで行うと、エッチング溝の断面形状を半円形にすることができ、ボールナットやボールスプライン筒を作ることができる。
[0058]
さらに、リソグラフィでパターンを形成するので、露光によってレジスト等の感光性物質を光化学反応で感光させればよく、被露光物の内表面を溶融蒸発させる場合に比して与えるエネルギ量がはるかに小さくて済むという効果がある。
[0059]
また、リソグラフィにおいては、露光後に現像を行ってパターンを形成するため、不要な感光性物質は完全に除去され、滑らかな輪郭線を有する感光形状が得られる。
[0060]
また、閾値となる露光量を境に急に現像液に溶け、あるいは不溶となる感光性物質を用いれば、該感光性物質のパターンの側壁は垂直側壁かそれに近いシャープな
Claims (16)
- 露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線を導光する光ファイバーが配索され、かつ被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも1個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および/または相対角度を変えるように該被露光物および/またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。 - 露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線を被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子と、該被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも1個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および/または相対角度を変えるように前記被露光物および/またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。 - 露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線と前記非感光光線とを合成する合成手段と、
前記露光光線と前記非感光光線との合成光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子が設けられたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および/または相対角度を変えるように前記被露光物および/またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記露光光線と前記非感光光線が、前記合成手段で合成された後に、前記ガイドロッドの内部を軸方向に進行し、前記ガイドロッドに設けられた前記反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射されるようになし、前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。 - 露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内部空間内に、前記露光光線が入射される側の反対側から挿入され、前記露光光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子と、被露光物に対して前記露光光線と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも1個の反射素子が先端部配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および/または相対角度を変えるように前記被露光物および/またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。 - 露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線と前記非感光光線を合成する合成手段と、
筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内部空間内に、前記露光光線が入射される側の反対側から挿入され、前記露光光線と前記非感光光線との合成光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子が先端部に設けられたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および/または相対角度を変えるように前記被露光物および/またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記露光光線と前記非感光光線が、前記合成手段で合成された後に、前記被露光物の内部空間内を軸方向に進行し、前記ガイドロッドの先端部に設けられた前記反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射されるようになし、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせをした後に、該露光光線を該被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付した感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。 - 露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光源となる発光ダイオードが装着され、かつ該発光ダイオードに電力を供給するリード線が配索されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと被露光物の相対位置および/または相対角度を変えるように前記被露光物および/またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。 - 前記被露光物とガイドロッドの軸線が所定の傾斜角で配置されていることを特徴とする請求項1乃至6に記載の内面露光装置。
- 前記ガイドロッドに沿って配索された光ファイバーの一端が前記被露光物の内面に直交するように曲げて配索され、他端が前記露光光源に接続されていることを特徴とする請求項1または7に記載の内面露光装置。
- 前記光ファイバーが、前記ガイドロッドに沿って配索され、かつ該光ファイバーの射出端部の前方所定の位置に前記露光光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を設けたことを特徴とする請求項1または7に記載の内面露光装置。
- 前記ガイドロッドの先端に設けられた反射素子が、該ガイドロッドの先端を斜めに形成し、鏡面研磨して反射面となしたことを特徴とする請求項4または5または7に記載の内面露光装置。
- 前記露光光源から前記被露光物の露光面までの露光光線経路の途中にピンホールを配置し、該ピンホール射出口の像点を前記被露光物の露光面またはその近傍に結像させる光学系を配置したことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1に記載の内面露光装置。
- 前記被露光物の内部空間内かつガイドロッドの先端部で、前記露光光線が前記被露光物に向かって照射される該被露光物内面の直近部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1に記載の内面露光装置。
- 前記光ファイバーの露光光線の射出端部かつ前記ロッドガイドの先端部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けたことを特徴とする請求項1または7に記載の内面露光装置。
- 前記露光光線が、レーザ光であることを特徴とする請求項1乃至5、7乃至13のいずれか1に記載の内面露光装置。
- 前記非感光光線が、前記露光光線とは異なる波長帯の光線であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1に記載の内面露光装置。
- 筒状のもしくは穴状の空洞を有する被露光物の内部空間内に露光光線を照射するためにガイドロッドを位置せしめる工程と、
露光開始前に露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置を検知する工程と、
前記被露光物と前記ガイドロッドとの相対位置および/または相対角度を連続的または間欠的に変更しつつ、該ガイドロッドにより導光した前記露光光線を該被露光物の内面に付着された感光性物質に照射開始し、停止する工程とを有し、
前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび/または露光開始位置合わせをした後に、前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質の所定の位置に、前記露光光線を照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光方法。
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