(57)【要約】      （修正有）【課題】１層のフォトレジスト層の厚さに比べて過剰に高低差の大きい成形体を容易に成形する。【解決手段】第１のフォトレジスト層３１に第１のマスクを用いて露光する第１の露光工程と、露光後の第１のフォトレジスト層３１上に第２のフォトレジスト層３２を形成し、第２のフォトレジスト層３２に第２のマスクを用いて露光する第２の露光工程と、露光後の第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２を合せて現像する現像工程とを含み、第１のマスクの開口形状に対応した形状を呈して第１のフォトレジスト層３１に成形される第１の成形部３１ｂと、第２のマスクの開口形状に対応した形状を呈して第２のフォトレジスト層３２に成形される第２の成形部３２ｂとが組み合わされた成形体２０を成形する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトレジスト層にマスクを用いて露光して現像することで、前記マスクの開口形状に対応した形状を呈する成形体を前記フォトレジスト層に成形する方法において、
第１のフォトレジスト層に第１のマスクを用いて露光する第１の露光工程と、
露光後の前記第１のフォトレジスト層上に第２のフォトレジスト層を形成し、該第２のフォトレジスト層に第２のマスクを用いて露光する第２の露光工程と、
露光後の前記第１及び第２のフォトレジスト層を合せて現像する現像工程とを含み、
前記第１のマスクの開口形状に対応した形状を呈して前記第１のフォトレジスト層に成形される第１の成形部と、前記第２のマスクの開口形状に対応した形状を呈して前記第２のフォトレジスト層に成形される第２の成形部とが組み合わされた前記成形体を成形することを特徴とする成形体の成形方法。
【請求項２】
前記第１及び第２のマスクは、バイナリーマスクからなることを特徴とする請求項１に記載の成形体の成形方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の成形部は、平面視で同一形状を呈すると共に平面視で同一位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の成形体の成形方法。
【請求項４】
前記第１及び第２のマスクは、グレースケールマスクからなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の成形体の成形方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の成形部は、それぞれ傾斜面を含むと共に、前記各傾斜面同士が連続する位置に配置されることを特徴とする請求項４に記載の成形体の成形方法。
【請求項６】
前記現像後に、前記全成形部を加熱雰囲気中に配置することを特徴とする請求項３又は５に記載の成形体の成形方法。
【請求項７】
前記現像後に、前記全成形部を溶解ガス雰囲気中に配置することを特徴とする請求項３又は５に記載の成形体の成形方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一つの成形方法により成形されたことを特徴とする成形体。
【請求項９】
基材上に形成されたフォトレジスト層を露光及び現像して成形体を成形し、前記成形体及び前記基材をエッチングすることで、前記成形体に対応する形状を呈する微細構造体を製造する方法であり、
前記成形体を請求項１乃至７の何れか一つに記載の成形方法により成形することを特徴とする微細構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フォトレジスト層を露光及び現像して成形体を成形する方法と、その方法により成形された成形体と、その成形体を用いた微細構造体の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種の基材上にフォトレジスト層を形成し、マスクを用いてこのフォトレジスト層を露光して現像することで、マスクの開口形状に対応した形状の成形体を基材上に成形し、更に、これらの基材及び成形体をエッチングすることで、回路等を製造する方法が知られている。近年、このような方法で種々の形状の微細構造体を形成することが検討されている。
【０００３】
基材上のフォトレジスト層に成形体を成形して微細構造体を製造する場合、エッチング時のフォトレジスト層と基材との選択比を１より大きく設定することにより、フォトレジスト層の厚さより大きい高低差を有する微細構造体を製造することが可能である（例えば、下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５８０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高低差のより大きい微細構造体を製造する場合、基材上に形成できるフォトレジスト層の厚さには限度があって厚肉に形成することが容易でなく、仮にフォトレジスト層を過剰に厚肉に形成したとしても、そのような厚肉のフォトレジスト層を露光することが困難である。そのため、１層のフォトレジスト層の厚さに比べて過剰に高低差の大きい成形体をフォトレジスト層に形成することは行われていない。
【０００５】
しかも、選択比を過剰に大きく設定してエッチングすることにより高低差の大きい微細構造体を形成すると、フォトレジスト層の成形体の誤差が選択比に応じて大きくなるため、大きな誤差を有する形状で微細構造体が製造されることになる。そのため、１層のフォトレジスト層の厚さに比べて過剰に高低差の大きな微細構造体を製造することは容易でなかった。
【０００６】
そこで、この発明は、１層のフォトレジスト層の厚さに比べて過剰に高低差の大きい成形体を容易に成形することが可能な成形体の成形方法を提供することを課題とし、そのような成形方法により得られた過剰に高低差が大きい成形体を提供することを他の課題とする。また、１層のフォトレジスト層の厚さにに比べて過剰に高低差の大きい微細構造体を容易に製造する方法を提供することを更に他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するこの発明の成形体の成形方法は、フォトレジスト層にマスクを用いて露光して現像することで、前記マスクの開口形状に対応した形状を呈する成形体を前記フォトレジスト層に成形する方法において、第１のフォトレジスト層に第１のマスクを用いて露光する第１の露光工程と、露光後の前記第１のフォトレジスト層上に第２のフォトレジスト層を形成し、該第２のフォトレジスト層に第２のマスクを用いて露光する第２の露光工程と、露光後の前記第１及び第２のフォトレジスト層を合せて現像する現像工程とを含み、前記第１のマスクの開口形状に対応した形状を呈して前記第１のフォトレジスト層に成形される第１の成形部と、前記第２のマスクの開口形状に対応した形状を呈して前記第２のフォトレジスト層に成形される第２の成形部とが組み合わされた前記成形体を成形することを特徴とする。
【０００８】
この発明の成形体は、上記成形方法により成形されたことを特徴とする。
【０００９】
この発明の微細構造体の製造方法は、基材上に形成されたフォトレジスト層を露光及び現像して成形体を成形し、前記成形体及び前記基材をエッチングすることで、前記成形体に対応する形状を呈する微細構造体を製造する方法であり、前記成形体を請求項１乃至７の何れか一つに記載の成形方法により成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の成形体の成形方法によれば、第１のフォトレジスト層に第１のマスクを用いて露光した後、現像することなく、第２のフォトレジスト層を形成すると共に第２のマスクを用いて露光し、その後、第１及び第２のフォトレジスト層を合せて現像することで、各マスクの開口形状に対応して露光された各フォトレジスト層の第１の成形部と第２の成形部とが組み合わされた成形体を成形するので、各フォトレジスト層より高低差の大きい成形体を成形することが可能である。しかも、各フォトレジスト層毎に露光するため、成形体の高低差が過剰に大きくても確実に露光することができる。
【００１１】
また、各フォトレジスト層を露光する毎に現像しないため、第２のフォトレジスト層を平坦な第１のフォトレジスト層の表面に形成することができ、第２のフォトレジスト層の形成や露光を精度良く行うことが可能であると共に、複数のフォトレジスト層の可溶部位を一度に現像することができる。
【００１２】
そのため、各フォトレジストの厚さに比べて過剰に高低差の大きい成形体を容易に成形することが可能である。
【００１３】
この発明の成形体によれば、上記のような成形体の成形方法により成形されているので、一度に形成可能なフォトレジスト層の厚さに比べて過剰に高低差が大きい成形体を提供することが可能である。
【００１４】
この発明の微細構造体の製造方法によれば、上記のような成形体の成形方法により基材上に成形された成形体を用いて、成形体及び基材をエッチングするので、エッチング時の選択率を過剰に大きく設定することなく、一度に形成可能なフォトレジスト層に比べて過剰に高低差の大きい微細構造体を容易に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について説明する。各発明の実施の形態では、理解容易のために、特定形状を有する成形体及び微細構造体の例について説明するが、この発明では成形体及び微細構造体の形状は以下の形態に何ら限定されない。
［発明の実施の形態１］
【００１６】
図１乃至図４は、この実施の形態１を示す。この実施の形態１で製造する微細構造体１１は、図１に示すように、平面視で長方形形状を呈する基材１０の一方の表面に、長手方向に連続した溝部１２を有する。この溝部１２は、底面１２ａと、底面１２ａに対して垂直に設けられた一対の側面１２ｂとからなり、溝部１２の両側には一対の上面１２ｃが設けられている。溝部１２は、例えば微細な流路等に使用されるものであってもよい。
【００１７】
この実施の形態１により微細構造体１１を製造するには、図２に示すように、基材１０上に、微細構造体１１の目標形状に対応した形状を呈する成形体２０をフォトレジストにより成形し、成形体２０及び基材１０をエッチングすることで製造する。ここでは、後述するエッチング時の選択比を１としているので、成形体２０は目標形状の側面１２ｂ及び上面１２ｃの形状と一致した形状となっている。
【００１８】
成形体２０を成形する基材１０は、微細構造体１１を構成するための平板形状を呈する材料である。基材１０は、ガラス、セラミックス、結晶体、樹脂など、微細構造体１１に要求される性質を満足する特性を有してエッチング可能な材料からなる。
【００１９】
この基材１０上に成形体２０を成形するには、図３に示すように複数の工程により行う。
まず、図３（ａ）に示すように、基材１０の一方の表面に第１のフォトレジスト層３１を形成する。
【００２０】
第１のフォトレジスト層は、ネガ型フォトレジスト、ポジ型フォトレジストの何れからなるものでもよい。この実施の形態１ではポジ型のフォトレジストを用いている。第１のフォトレジスト層３１を形成するには、例えばスピンコート法などで塗布し、乾燥させることで形成できる。次の露光工程において、精度良く露光し易くする目的で、第１のフォトレジスト層３１の表面は十分に平坦な平面に形成するのがよい。
【００２１】
第１のフォトレジスト層３１の厚さは、乾燥させることなく一度に塗布可能な厚さの範囲で適宜選択できる。過剰に厚く形成する必要はないが、第１のフォトレジスト層３１が薄いと、その分、他のフォトレジスト層３２の厚さや積層数を多くしなければならないため、第１のフォトレジスト層３１の厚さは表面を均一に平坦に形成できる範囲でなるべく厚くするのがよい。
【００２２】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第１の露光工程として、第１のマスク４０を用いて第１のフォトレジスト層３１を露光する。
【００２３】
第１のマスク４０は、バイナリーマスクからなり、平面視形状が目標形状に対応しており、溝部１２と同一形状の開口部４３を有している。第１のマスク４０は、基材１０の図示しない位置に設けられたアライメントマークと第１のマスク４０の図示しない位置に設けられたアライメントマークとを精密に位置合わせした状態で配置される。
【００２４】
そして、露光光を照射して露光する。露光光の強度や露光時間等は、第１のフォトレジスト層３１の厚さや材料に応じて適宜設定されている。露光光が開口部４３を通して第１のフォトレジスト層３１に照射されることで、第１のフォトレジスト層３１が開口部４３に一致した形状で露光される。この露光により、第１のフォトレジスト層３１には平面視において溝部１２と同一形状の可溶部位３１ａが形成される。この可溶部位３１ａは後述する現像工程において現像液により完全に溶解除去可能な程度まで露光されている。
【００２５】
次いで、図３（ｃ）に示すように、露光後の第１のフォトレジスト層３１上に第２のフォトレジスト層３２を形成する。
【００２６】
第２のフォトレジスト層３２は、第１のフォトレジスト層３１と同一のフォトレジストにより形成するのが好ましい。第１のフォトレジスト層３１上に第２のフォトレジスト３２を積層することで一体化させ易いからである。
【００２７】
第２のフォトレジスト層３２を露光後のフォトレジスト層３１の表面に形成するには、第１のフォトレジスト層３１を基材１０の表面に形成する場合と同様にして行うことができ、例えばフォトレジストをスピンコート法等により塗布して乾燥させればよい。この第２のフォトレジスト層３２の表面も出来るだけ平坦な平面となるように形成するのが好適である。露光工程において精度よく露光し易くできるからである。
【００２８】
このとき、第１のフォトレジスト層３１が現像されていないため、可溶部位３１ａは第１のフォトレジスト３１層内に存在しており、第１のフォトレジスト層３１の表面全面が平坦な状態で維持されている。そのため、第２のフォトレジスト層３２を容易に平坦に形成可能である。第１フォトレジスト層３１の表面に凹凸が存在すると、第２のフォトレジスト層３２を平坦に形成し難くなる上に、露光工程で焦点を精度よく合わせることが困難になり、第２のフォトレジスト層３２の露光精度が低下する。ところが、このように第１フォトレジスト層３１の表面が平坦に維持されていれば、第２のフォトレジスト層３２を平坦に形成でき、露光精度を向上することが可能である。
【００２９】
なお、第２のフォトレジスト層３２の厚さも、乾燥させることなく一度に塗布可能な厚さの範囲で適宜選択すればよく、全フォトレジスト層の積層数を少なくし易いという理由で、表面を均一に平坦に形成できる範囲でなるべく厚くするのがよい。
【００３０】
次いで、図３（ｄ）に示すように、第２の露光工程として、第２のマスク５０を用いて第２のフォトレジスト層３２を露光する。
【００３１】
第２のマスク５０は、バイナリーマスクからなり、平面視形状が目標形状に対応しており、溝部１２と同一形状の開口部５３を有している。この第２のマスク５０の開口部５３は第１のマスク４０の開口部４３と同一形状となっている。ここでは、第１のマスク４０と同一のマスクを使用することができる。第２のマスク５０は、基材１０の図示しない位置に設けられたアライメントマークと第２のマスク５０の図示しない位置に設けられたアライメントマークとを精密に位置合わせした状態で配置される。このとき、第１のフォトレジスト層３１と第２のマスク５０とが精度よく位置合わせされる。
【００３２】
この状態で露光光を照射して露光する。露光光の強度や時間等は、第１のフォトレジスト層３１の厚さや材料に応じて適宜設定されている。露光光が開口部５３を通して第２のフォトレジスト層３２に照射されることで、第２のフォトレジスト層３２が開口部５３に一致した形状で露光される。この露光により、第２のフォトレジスト層３２には平面視において溝部１２と同一形状の可溶部位３２ａが形成される。この第２のフォトレジスト層３２の可溶部位３２ａは、第１のフォトレジスト層３１の露光部３１ａと平面視において同一位置に重なる位置となる。この可溶部位３２ａは後述する現像工程において現像液により完全に溶解除去可能な程度まで露光されている。
【００３３】
なお、第２のマスク５０で露光する際、第１のマスク４０により露光された可溶部位３１ａが再び露光光が照射されて露光されることになる。しかし、この可溶部位３１ａは、溶解除去する部位であるため、更に露光されても不都合は生じない。
【００３４】
これにより、全てのフォトレジスト層３１、３２の露光が完了した後、図３（ｅ）に示すように、現像工程として、露光後の第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２を合せて現像する。
【００３５】
この現像工程では、各フォトレジスト層３１、３２に形成されている全ての可溶部位３１ａ、３２ａを同時に現像液により現像して、完全に溶解除去する。現像液は、第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２の材料等に応じて適宜選択可能である。
【００３６】
このようにして現像が完了すると、第１のフォトレジスト層３１には、第１のマスク４０の開口４３の形状に対応した形状で第１の成形部３１ｂが成形されると共に、第２のマスク５０の開口５３の形状に対応した形状で第２の成形部３２ｂが成形され、これらが一体に組み合わされた状態で成形部２０が成形される。ここでは、第１のフォトレジスト層３１の第１の成形部３１ｂと第２のフォトレジスト層３２の第２の成形部３２ｂとが、互いに重なる位置に配置された状態で一体化している。この第１の成形部３１ｂの溝部１２の側面１２ｂに対応する側面３１ｃと、第２の成形部３２ｂの溝部１２の側面１２ｂに対応する側面３２ｃとは何れも基材１０の表面に対して、略垂直に形成される。これは、第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２の厚さが適度であるため、各フォトレジスト層３１、３２内での露光光の散乱が少ないからである。
【００３７】
この実施の形態では、次いで、全ての成形部３１ｂ、３２ｂが成形されている現像後の基材１０を加熱雰囲気中に配置して、表面形状の平滑化処理を行ってもよい。第１及び第２のマスク４０、５０の微細な位置ズレや、第１のフォトレジスト３１と第２のフォトレジスト３２との間の界面での溶解量の微細な差等に起因して、第１の成形部３１ｂと第２の成形部３２ｂとの間の界面等で、微細な段差が生じた場合、この平滑化処理により、側面３１ｃと側面３２ｃとを滑らかに連続させることができる。
【００３８】
この平滑化処理の温度は、第１のフォトレジスト層３１及び第２のフォトレジスト層３２の材料に応じて適宜設定することができる。この温度は、第１フォトレジスト層３１及び第２フォトレジスト層３２の軟化温度以上であって、流動しない範囲出来るだけ軟化させることができる温度とするのが好適である。
【００３９】
これにより、フォトレジストからなる成形体２０の成形が終了する。この成形体２０は、図２に示すように、微細構造体１１の目標形状に応じた形状を呈しており、第１のフォトレジスト層３１の側面３１ｃと第２のフォトレジスト層３２の側面３２ｃとが連続して基材１０に対して略垂直な平面となっている。
【００４０】
その後、このようにして基材１０の表面に成形体２０を成形した後、成形体２０及び基材１０をエッチングすることで、図１に示すように、成形体２０に対応した形状を有し、溝部１２を備えた微細構造体１１を製造する。
【００４１】
エッチングでは、第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２と基材１０とを、所定の選択比でエッチングすることにより、基材１０の表面に成形体２０に対応した形状を形成する。このエッチングの方法は、各フォトレジスト層３１、３２と基材１０とを所定の選択比でエッチングできる限り特に限定されるものではなく、例えば、第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２に対応したエッチングガスを用いたドライエッチングをで行ってもよい。
【００４２】
なお、エッチング時の選択比は１以上としても、１未満としてもよい。１より大きければ、成形体２０より更に高低差の大きな微細構造体１１を製造することが可能となり、フォトレジスト層３１、３２の積層数を抑えることができる。但し、選択比が１より過剰に大きい場合には、成形体２０の形状の誤差が拡大されることになるため、適度な選択比とするのが好適である。一方、選択比を１未満とすれば、成形体２０より高低差が小さい微細構造体１１が製造されることになるが、成形体２０の誤差を縮小することができるため、微細構造体１１の精度を向上することが可能である。これらは、微細構造体１１に要求される精度等に応じて適宜設定するのが好ましい。
【００４３】
以上のような成形体２０の成形方法によれば、第１のフォトレジスト層３１に第１のマスク４０を用いて露光した後、現像することなく、第２のフォトレジスト層３２を形成すると共に第２のマスク５０を用いて露光し、その後、第１及び第２のフォトレジスト層３２を合せて現像することで、各マスク４０、５０の開口４３、５３の形状に対応して露光された各フォトレジスト層３１、３２の第１の成形部３１ｂと第２の成形部３２ｂとが組み合わされた成形体２０を成形するので、各フォトレジスト層３１、３２より厚い成形体２０を成形することが可能である。しかも、各フォトレジスト層３１、３２毎に露光するため、成形体２０の高低差が過剰に大きくても確実に露光することができる。
【００４４】
また、各フォトレジスト層３１、３２を露光する毎に現像しないため、第２のフォトレジスト層３２を平坦な第１のフォトレジスト層３１の表面に形成することができ、第２のフォトレジスト層３２の形成や露光を精度良く形成することが可能であると共に、複数のフォトレジスト層３１、３２の可溶部位３１ｂ、３２ｂを一度に現像することができる。
【００４５】
そのため、基材１０上に各フォトレジスト層３１、３２の厚さに比べて、過剰に高低差の大きい成形体２０を容易に精度よく成形することが可能である。
【００４６】
また、この成形体２０の成形方法では、第１及び第２のマスク４０、５０がバイナリーマスクからなり、第１及び第２の成形部３１ｂ、３２ｂが平面視で同一形状を呈すると共に平面視で同一位置に配置されているので、第１の成形部３１ｂと第２の成形部３２ｂとが、基材に対して鉛直方向に一致して重なった形状の成形体２０が得られる。その際、各フォトレジスト層３１、３２毎に露光しているため、露光時に各フォトレジスト層３１、３２内での露光光の散乱に起因する露光量の誤差が生じ難く、現像後に各成形部３１ｂ、３２ｂの側面を基材１０に対して鉛直方向に形成し易い。そのため、エッチングにより基材１０に対して略鉛直方向の深い凹み形状や突出形状を精度良く形成し易い。
【００４７】
更に、現像後に全成形部３１ｂ、３２ｂを加熱雰囲気中に配置すれば、成形体２０の基材１０と直交方向の側面において、隣接するフォトレジスト層３１、３２間で段差が形成され難い。
【００４８】
また、このように成形された成形体２０によれば、一度に形成可能なフォトレジスト層３１、３２の厚さに比べて大幅に高低差が大きくて高精度の成形体２０を提供することが可能である。
【００４９】
そして、このような微細構造体１１の製造方法によれば、上記のような成形体２０の成形方法により基材１０上に成形された成形体２０を用いて、成形体２０及び基材１０をエッチングするので、エッチング時の選択率を過剰に大きく設定することなく、一度に形成可能なフォトレジスト層に比べて過剰に高低差の大きい微細構造体を容易に精度良く製造することが可能である。
【００５０】
なお、上記発明の実施の形態１は、この発明の範囲内で適宜変更可能である。
【００５１】
例えば、上記では、第１のフォトレジスト層３１と第２のフォトレジスト層３２とをポジ型フォトレジストにより形成した例について説明したが、それぞれネガ型フォトレジストを用いて形成することも可能である。その場合、上記発明の実施の形態１と同様にして成形体２０を成形すると、図４に示す第１の変形例のように、基材１０の中央部に突出した形状で成形体２０を形成することができる。
【００５２】
また、上記では、第１のマスク４０の開口部４３と第２のマスク５０の開口部５３とが同一形状の例について説明したが、それぞれ異なる形状を呈するものであってもよい。例えば、第１のマスク４０の開口部４３より第２のマスク部５０の開口部５３が小さい他は、上記発明の実施の形態１と同様にして成形体２０を形成すると、図５に示す第２の変形例のように、成形体２０の壁面２７は、第１のフォトレジスト層３１より第２のフォトレジスト層３２の縁部が突出するような段差状に形成される。
【００５３】
更に、ポジ型フォトレジストの代わりにネガ型フォトレジストを用いる他は、第２の変形例と同様にして成形体２０を成形すると、図６に示す第３の変形例のように、成形体２０の壁面２７は、第１のフォトレジスト層３１の縁部より第２のフォトレジスト層３２が凹んだような段差状に形成される。
【００５４】
また、上記では、第１のフォトレジスト層３１と第２のフォトレジスト層３２との２層を積層した例について説明したが、何ら限定されるものではなく、３層以上のフォトレジスト層を積層することも可能である。例えば、図７に示す第４の変形例のように、各フォトレジスト層３１〜３４を形成する度に、適宜な開口を有するマスクを用いて露光し、現像することなく、次のフォトレジスト層３２〜３５を積層することを繰り返し、第１のフォトレジスト層３１から第５のフォトレジスト層３５を積層して実施の形態１と同様にして成形体２０を形成することも可能である。この場合、各フォトレジスト層３１〜３５の縁部が多段の段差部２９となっており、段差部２９の一部に同一形状部２９ａが形成されている。
【００５５】
更に、図８に示す第５の変形例のように、第１のフォトレジスト層３１から第５のフォトレジスト層３５を積層して現像することで、逆の勾配の多段の段差部２９を形成してもよい。
【００５６】
そして、このようにフォトレジスト層を３層以上積層する場合、現像時に各フォトレジスト層の可溶部位を確実に溶解除去できる限り、積層数は限定されず、適宜、選択することができる。
【００５７】
更に、上記第１の実施の形態では、微細構造体を製造するために用いる成形体２０について説明したが、成形体２０の用途は特に限定されるものではなく、成形体２０をそのまま、或いは硬化させて、各種部材として使用することも可能である。
［発明の実施の形態２］
【００５８】
図９及び図１０は、この発明の実施の形態２を示す。
【００５９】
この発明の実施の形態２では、図１に示す微細構造体１１の溝部１２の側面１２ｂが底面１２ｃに対して傾斜している場合の成形体２０を成形する例について説明する。
【００６０】
成形する成形体２０は、図９に示すように、微細構造体１１の目標形状に応じた形状を呈し、第１のフォトレジスト層３１の側面３１ｃと第２のフォトレジスト層３２の側面３２ｃとが連続して基材１０に対して傾斜した平面となる他は、発明の実施の形態１と同様である。
【００６１】
このような成形体２０を成形するには、発明の実施の形態１と同様にして行うことが可能であり、まず、図１０（ａ）に示すように、基材１０の一方の表面に第１のフォトレジスト層３１を形成する。
【００６２】
この発明の実施の形態２では、第１のフォトレジスト層３１は、ネガ型のフォトレジストを用いて、例えば、スピンコート法等により塗布して乾燥させることで、表面が出来るだけ平坦な平面となるように形成する。
【００６３】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、第１の露光工程として、第１のフォトレジスト層３１に第１のマスク６０を用いて露光する。
【００６４】
第１のマスク６０は、グレースケールマスクからなり、平面視形状が目標形状に対応しており、溝部１２の反転形状の開口部６３を有している。開口部６３には、第１のフォトレジスト層３１の側面３１ｃを形成する部位に濃度勾配部６５が設けられている。濃度勾配部６５は、側面３１ｃの目標形状の傾斜に応じて、露光光の透過率が調整された領域であり、第１のマスク６０を面方向に分けた多数のピクセル毎に開口率が調整されることで濃度勾配が形成されている。
【００６５】
この露光により、第１のフォトレジスト層３１に可溶部位３１ａが形成される。第１のフォトレジスト層３１では、可溶部位３１ａを除く部分は、現像工程において現像液により十分に溶解除去不能な程度まで露光され、可溶部位３１ａの濃度勾配部６５に対応する部位は濃度勾配に対応して露光される。
【００６６】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、第１のフォトレジスト層３１上に第２のフォトレジスト層３２を形成する。
【００６７】
第２のフォトレジスト層３２は、第１のフォトレジスト層３１が現像されていない状態で、第１のフォトレジスト層３１と同一のフォトレジストを用いて同様に形成することができる。
【００６８】
次いで、図１０（ｄ）に示すように、第２の露光工程として、第２のマスク７０を用いて第２のフォトレジスト層３２を露光する。
【００６９】
第２のマスク７０は、第１のマスクとは異なるグレースケールマスクからなる。第２のマスク７０では、開口部７３以外の遮蔽部７７が第１のマスク６０の開口部６３以外の遮蔽部６７より大きく形成されている。
【００７０】
第２のマスク７０の開口部７３には、第２のフォトレジスト層３２の側面３２ｃを形成する部位に、開口率の調整により濃度勾配部７５が設けられている。濃度勾配部７５の濃度勾配は第１のマスク６０の濃度勾配部６５の濃度勾配と同一に形成されている。ここでは、図示しないアライメントマークにより第１のマスク６０を基材１０に精密に位置合わせしたときに配置される濃度勾配部６５の位置と、第２のマスク７０を基材１０に精密に位置合わせしたときに配置される濃度勾配部７５の位置とが、隣接するように形成されている。
【００７１】
このような第２のマスク７０を用いて露光すると、露光光が開口部７３を通して第２のフォトレジスト層３２に照射されることで、第２のフォトレジスト層３２が開口部７３に一致した形状で露光される。その際、第１のフォトレジスト層３１において第１のマスク６０の濃度勾配部６５により露光された部位と、第２のフォトレジスト層３２において第２のマスク７０の濃度勾配部７５により露光される部位とが、平面視において隣接する。
【００７２】
なお、第２のマスク７０による露光時には、第１のマスク６０により露光された露光部位に再び露光光が照射されるが、この部位は溶解しない部位であるため、更に露光されてもよい。
【００７３】
全てのフォトレジスト層３１、３２の露光が完了した後、図１０（ｅ）に示すように、露光後の第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２を合せて現像する。
【００７４】
現像では、第１のフォトレジスト層３１により、傾斜した側面３１ｃを有する第１の成形部３１ｂが成形され、第２のフォトレジスト層３１により、傾斜した側面３２ｃを有する第２の成形部３２ｂが成形され、両者が互いに重なる位置に配置されて一体化した状態で成形部２０が成形される。このとき、第１の成形部３１ｂの側面３１ｃと第２の成形部３２の側面３２ｃとが同一勾配で連続するように、平面視において隣接して配置されている。
【００７５】
この実施の形態では、次いで、全ての成形部３１ｂ、３２ｂが成形されている現像後の基材１０を、全成形部３１ｂ、３２ｂを溶解ガス雰囲気中に配置して、表面形状の平滑化処理を行ってもよい。第１及び第２のマスク６０、７０の微細な位置ズレや、第１のフォトレジスト３１と第２のフォトレジスト３２との間の界面での溶解量の微細な差等に起因して、第１の成形部３１ｂの側面３１ｃと第２の成形部３２ｂの側面３２ｂとの間の界面等で微細な段差が生じた場合、この平滑化処理により、側面３１ｃと側面３２ｃとを滑らかに連続させることができる。
【００７６】
この平滑化処理では、第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２を溶解可能なガス、例えば東京応化工業株式会社製ＰＭシンナー等の溶解ガス雰囲気中に、全ての成形部３１ｂ、３２ｂを配置し、必要に応じて加温して、所定時間配置することで処理を行うことができる。
【００７７】
これにより、基材１０の表面にフォトレジストからなる成形体２０が成形される。この成形体２０は、図９に示すように、微細構造体１１の目標形状に応じた形状を呈しており、第１のフォトレジスト層３１の側面３１ｃと第２のフォトレジスト層３２の側面、３２ｃとが連続して基材１０に対して傾斜した平面となっている。
【００７８】
そして、このようにして成形された成形体２０を用い、成形体２０に対応した形状を有して溝部１２を備えた微細構造体１１を製造するには、発明の実施の形態１と同様にすればよい。
【００７９】
以上のようにして成形体２０を成形したり、微細構造体１１を製造しても、発明の実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００８０】
特に、この発明の実施の形態２では、第１及び第２のマスク６０、７０がグレースケールマスクからなり、第１及び第２の成形部３１ｂ、３２ｂがそれぞれ傾斜した側面３１ｃ、３２ｃを含むと共に、各側面３１ｃ、３２ｃ同士が連続する位置に配置されているので、各フォトレジスト層３１、３２に比べて深い溝部１２が傾斜面を有していても、成形体２０や微細構造体１１を精度良く形成することが可能である。
【００８１】
また、ここでは、成形体２０の傾斜面を複数のフォトレジスト層３１、３２毎に露光して形成しているので、一定勾配の傾斜面を形成することが容易である。通常、過剰に厚いフォトレジスト層に傾斜面を形成する場合、一定の濃度勾配を有するグレースケールマスクを用いて露光すると、露光光の散乱等に起因して、深い位置ほど傾斜のズレが大きくなり易い。ところが、この実施の形態のように複数のフォトレジスト層３１、３２毎に露光すれば、そのようなことが生じ難く、精度よく傾斜面を露光して成形し易い。
【００８２】
なお、この発明の実施の形態２でも、本発明の範囲内で適宜変更可能である。
【００８３】
例えば、上記では、溝部１２に対応するように第１の成形部３１ｂ及び第２の成形部３２ｂにより凹形状を形成したが、第１及び第２のマスク６０、７０の開口部６３、７３と遮蔽部６７、７７を反転させると共に、各濃度勾配部６５、７５の濃度勾配を反転させ、更に、第２のマスク７０により第１のフォトレジスト層３１を露光すると共に第１のマスク６０により第２のフォトレジスト層３２を露光する他は、上記発明の実施の形態２と同様にし、露光光を調整しつつ成形体２０を成形すれば、図１１に示す第１の変形例のように、基材１０の中央部に突出した形状で成形体２０を形成することができる。
【００８４】
また、この発明の実施の形態２でも、２層のフォトレジスト層を積層した例について説明したが、何ら限定するものではなく、３層以上のフォトレジスト層を積層することも可能であり、各フォトレジスト層を積層する毎に露光することを繰り返すことで、より高低差の大きい成形体を形成することが可能である。
【００８５】
更に、上記では、各成形部３１ｂ、３２ｂの側面３１ｃ、３２ｃが一定勾配の傾斜した平面である例について説明したが、側面３１ｃ、３２ｃが、それぞれ異なる傾斜の平面から形成されていてもよく、また、それぞれが曲面や屈曲面で形成されていてもよい。
［発明の実施の形態３］
【００８６】
図１２及び図１３は、この発明の実施の形態３を示す。
【００８７】
この発明の実施の形態３は、微細構造体として、図１２に示すようなレンズアレイ２５を製造する例である。
【００８８】
このレンズアレイ２５は、基材１０の表面に凸形の所定の曲面形状を有するレンズ部１５が１個或いは複数個設けられたものである。ここでは、基材１０は光を透過可能な光学基材からなる。
【００８９】
このようなレンズアレイ２５であっても、図１３に示すような成形体２０を成形して発明の実施の形態２と同様に製造することが可能である。この成形体２０では、第１の成形体３１ｂと第２の成形体３２ｂとに、それぞれ異なる形状の曲面３１ｅ、３２ｅが形成されており、曲面３１ｅと曲面３２ｅが連続して形成される表面が、レンズ部１５の表面形状に精度良く対応している。
【００９０】
この成形体２０を成形する際には、第１及び第２のフォトレジスト層３１、３２を構成するフォトレジストがポジ型であるかネガ型であるかによって、第１及び第２のマスク６０、７０の開口部６３、７３や濃度勾配部６５、７５を、レンズアレイ２５の目標形状に対応するように設けるが、その際、第１のマスク６０の濃度勾配部６５の濃度勾配を目標形状よりも小さくし、第２の露光工程で、第２のマスク７０の開口部７３により露光されることで、所望の露光量となるように構成してもよい。
【００９１】
そして、このような成形体２０を基材１０上に成形した後、エッチングすれば、成形体２０の形状に対応したレンズアレイ２５を製造することができる。
【００９２】
このような成形体２０を成形したりレンズアレイ２５を製造する場合であっても、発明の実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。
【００９３】
特に、この発明の実施の形態３によれば、成形体２０の曲面からなる表面形状の高低差を、各フォトレジスト層３１、３２の厚さに比べて大きく形成することが容易であるため、レンズアレイ２５のレンズ部１５として、所謂ＳＡＧで示される高低差がフォトレジスト層３１、３２に比べて大きいレンズを製造することが容易である。
【００９４】
なお、この発明の実施の形態３でも、本発明の範囲内で適宜変更可能である。
【００９５】
例えば、上記では、凸形のレンズ部を形成するための成形体２０を成形した例について説明したが、図１４に示すように、凹形状のレンズを形成するための成形体であっても、第１及び第２のマスクの形状を反転させたり、用いるフォトレジストの種類を逆にしたり、露光量を調整するなどにより成形することが可能であり、この成形体２０を用いて、凹形状のレンズを製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明の実施の形態１の微細構造体を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】この発明の実施の形態１の成形体を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の成形体の成形工程を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１の第１の変形例の成形体を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１の第２の変形例の成形体を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１の第３の変形例の成形体を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１の第４の変形例の成形体を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１の第５の変形例の成形体を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態２の成形体を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２の成形体の成形工程を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態２の変形例の成形体を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３の微細構造体を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３の成形体を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３の変形例の成形体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  基材
１１  微細構造体
１２  溝部
２０  成形体
３１  第１のフォトレジスト層
３２  第２のフォトレジスト層
３１ａ、３２ａ  可溶部位
４０、６０  第１のマスク
５０、７０  第２のマスク
４３、５３、６３、７３  開口
【図１】
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【図２】
2010002757.tif 000004
【図３】
2010002757.tif 000005
【図４】
2010002757.tif 000006
【図５】
2010002757.tif 000007
【図６】
2010002757.tif 000008
【図７】
2010002757.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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