(57)【要約】【課題】  低コストで、高精度な微細構造体を得ることができる方法及び装置を提供すること。【解決手段】  本発明の紫外線露光方法は、紫外線源２が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスク４を介して材料５ｂに露光する紫外線露光方法であって、紫外線源２は、複数波長又は連続波長の紫外線を放射するものである。また、材料５ｂの露光中に、材料５ｂの表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が連続的に変化するように、フォトマスク４を材料５ｂの表面に対して平行方向に相対的に移動させるものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光方法であって、
前記紫外線源は、複数波長又は連続波長の紫外線を放射するものであることを特徴とする紫外線露光方法。
【請求項２】
紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光方法であって、
前記紫外線源と前記材料との間に配置される前記フォトマスクと前記材料との距離を複数の異なる距離に変更して紫外線を前記材料に露光することを特徴とする紫外線露光方法。
【請求項３】
前記材料の露光中に、前記材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が連続的に変化するように、前記フォトマスクを前記材料の表面に対して平行方向に相対的に移動させることを特徴とする請求項１又は２記載の紫外線露光方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の紫外線露光方法によって紫外線を吸収し現像により除去可能となった前記材料の一部を、現像により除去して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５】
請求項４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６】
請求項５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７】
請求項６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８】
請求項７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９】
請求項８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。
【請求項１０】
紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光装置であって、
前記紫外線源は、複数波長又は連続波長の紫外線を放射するものであることを特徴とする紫外線露光装置。
【請求項１１】
前記フォトマスクを前記材料の表面に対して平行方向に相対的に移動させる移動手段と、前記材料の露光中に、前記材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が連続的に変化するように、前記フォトマスクの移動を前記移動手段により制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１０記載の紫外線露光装置。
【請求項１２】
紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光装置であって、
前記紫外線源と前記材料との間に配置される前記フォトマスクと前記材料との距離を変更する変更手段と、前記距離を前記変更手段により制御する制御手段と、を備えることを特徴とする紫外線露光装置。
【請求項１３】
前記フォトマスクを前記材料の表面に対して平行方向に相対的に移動させる移動手段を更に備え、
前記制御手段は、前記材料の露光中に、前記材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が連続的に変化するように、前記フォトマスクの移動を前記移動手段により制御することを特徴とする請求項１２記載の紫外線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線をレジスト等の材料に露光する紫外線露光方法及び紫外線露光装置、紫外線を露光した材料を現像することにより得られる微細構造体の製造方法、これによって製造された微細構造体、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、これによって製造された微細金属構造体、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、並びにこれによって製造された微細樹脂部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信機器やマイクロマシン等の発達に伴い、光学部品や機械部品等の小型化が進行しており、様々な形状の３次元微細構造体が要求されている。また、この３次元微細構造体を安価に大量生産するための３次元微細金型が必要とされている。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、フォトリソグラフィやＸ線リソグラフィがある。以下、フォトリソグラフィやＸ線リソグラフィを用いた微細構造体の製造工程について説明する。
【０００３】
まず、図１１（ａ）に示すように、基板２０１の上に、紫外線又はＸ線に感光する性質を有するレジスト２０２を塗布したものに対し、所定のマスク２０３を介して紫外線又はＸ線を露光することにより、マスク２０３に形成された孔（パターン）に対応する部分のレジスト２０２を露光させて当該部分の分子鎖を切断する。その後、図１１（ｂ）に示すように、レジスト２０２を現像液に浸し、当該露光した部分を溶融させて除去することにより現像し、高アスペクト比の３次元的形状を有するレジスト２０２からなる微細構造体が形成される。該微細構造体を母型に、図１１（ｃ）に示すように、電鋳加工を行い、３次元的形状を有する微細金属構造体２０４を形成する。そして、この微細金属構造体２０４をレジスト２０２から取り外し、これを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、微細樹脂部品を低コストで生産することが可能となる。
【０００４】
ところで、紫外線をレジスト２０２に露光する場合には、紫外線の波長が長いため、マスク２０３に形成された孔の外周部で回折現象が生じ、この回折現象により、レジスト２０２に露光される紫外線のエネルギー分布が一定とならないので、高精度な微細構造体を得ることができないという問題点がある。これに対し、Ｘ線は、波長が短いため、上記のような回折現象が生じることがない。また、Ｘ線は、物質に対する透過能力が高いため、微細構造体において高アスペクト比の３次元的形状を得ることが可能である。これらの理由により、図１１（ａ）に示した紫外線又はＸ線をレジスト２０２に露光する工程においては、Ｘ線が用いられることが多い。特に、Ｘ線を用いて図１１に示した工程を行う技術は、ＬＩＧＡ（Lishographie Galvanofomung Abformung：独語）プロセスと呼ばれている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３５４４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにＸ線は微細構造体の製造には適しているが、Ｘ線を含む光を放射するシンクロトロン放射光源の価格は約１００億円と高価であるため、経済力の乏しい企業等においては、シンクロトロン放射光源を購入できないという問題点があった。
【０００６】
また、紫外線をレジスト２０２に露光して微細構造体を製造する場合は、上記の回折現象により、高精度な微細構造体を得ることができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで、高精度な微細構造体を得ることができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の紫外線露光方法は、紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光方法であって、前記紫外線源は、複数波長又は連続波長の紫外線を放射するものであることを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の紫外線露光方法は、紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光方法であって、前記紫外線源と前記材料との間に配置される前記フォトマスクと前記材料との距離を複数の異なる距離に変更して紫外線を前記材料に露光することを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の紫外線露光方法は、請求項１又は２記載の紫外線露光方法において、前記材料の露光中に、前記材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が連続的に変化するように、前記フォトマスクを前記材料の表面に対して平行方向に相対的に移動させることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の微細構造体の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか１に記載の紫外線露光方法によって紫外線を吸収し現像により除去可能となった前記材料の一部を、現像により除去して微細構造体を得ることを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の微細構造体は、請求項４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。
【００１３】
請求項６記載の微細金属構造体の製造方法は、請求項５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。
【００１４】
請求項７記載の微細金属構造体は、請求項６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。
【００１５】
請求項８記載の微細樹脂部品の製造方法は、請求項７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。
【００１６】
請求項９記載の微細樹脂部品は、請求項８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。
【００１７】
請求項１０記載の紫外線露光装置は、紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光装置であって、前記紫外線源は、複数波長又は連続波長の紫外線を放射するものであることを特徴としている。
【００１８】
請求項１１記載の紫外線露光装置は、請求項１０記載の紫外線露光装置において、前記フォトマスクを前記材料の表面に対して平行方向に相対的に移動させる移動手段と、前記材料の露光中に、前記材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が連続的に変化するように、前記フォトマスクの移動を前記移動手段により制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１９】
請求項１２記載の紫外線露光装置は、紫外線源が放射する紫外線を１又は複数枚のフォトマスクを介して材料に露光する紫外線露光装置であって、前記紫外線源と前記材料との間に配置される前記フォトマスクと前記材料との距離を変更する変更手段と、前記距離を前記変更手段により制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００２０】
請求項１３記載の紫外線露光装置は、請求項１２記載の紫外線露光装置において、前記フォトマスクを前記材料の表面に対して平行方向に相対的に移動させる移動手段を更に備え、前記制御手段は、前記材料の露光中に、前記材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が連続的に変化するように、前記フォトマスクの移動を前記移動手段により制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の紫外線露光方法によれば、材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布を平均化することができる。また、紫外線源は、Ｘ線を含む光を放射するシンクロトロン放射光源等によって構成されるＸ線源に比べて安価である。したがって、紫外線が露光された材料を現像することにより、低コストで、高精度な微細構造体を得ることができる。
【００２２】
請求項２記載の紫外線露光方法によれば、材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布を平均化することができる。また、紫外線源は、Ｘ線を含む光を放射するシンクロトロン放射光源等によって構成されるＸ線源に比べて安価である。したがって、紫外線が露光された材料を現像することにより、低コストで、高精度な微細構造体を得ることができる。
【００２３】
請求項３記載の紫外線露光方法によれば、材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布は連続的に変化しているので、紫外線が露光された材料を現像することにより、傾斜方向が連続的又は段階的に変化する形状を有する微細構造体を得ることができる。例えば、傾斜方向が連続的又は段階的に変化する円錐形や角錐形の孔等を有する微細構造体を得ることができる。
【００２４】
請求項４記載の微細構造体の製造方法によれば、請求項１乃至３のいずれか１に記載の紫外線露光方法によって紫外線を吸収した材料を現像して微細構造体が得られるので、低コストで、高精度な微細構造体を製造することができる。
【００２５】
請求項５記載の微細構造体によれば、請求項４記載の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、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。
【００２６】
請求項６記載の微細金属構造体の製造方法によれば、請求項５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。また、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低コストで大量生産することができる。
【００２７】
請求項７記載の微細金属構造体によれば、請求項６記載の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、微細金属構造体は安価であるとともに、高精度な微細金属構造体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。
【００２８】
請求項８記載の微細樹脂部品の製造方法によれば、請求項７記載の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低コストで大量生産することができる。また、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に分断して、個々に分断された高精度な微細樹脂部品を低コストで大量生産することができる。
【００２９】
請求項９記載の微細樹脂部品によれば、請求項８記載の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、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。
【００３０】
請求項１０記載の紫外線露光装置によれば、材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布を平均化することができる。また、紫外線源は、Ｘ線を含む光を放射するシンクロトロン放射光源等によって構成されるＸ線源に比べて安価である。したがって、紫外線が露光された材料を現像することにより、低コストで、高精度な微細構造体を得ることができる。
【００３１】
請求項１１記載の紫外線露光装置によれば、材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布は連続的に変化しているので、紫外線が露光された材料を現像することにより、傾斜方向が連続的又は段階的に変化する形状を有する微細構造体を得ることができる。例えば、傾斜方向が連続的又は段階的に変化する円錐形や角錐形の孔等を有する微細構造体を得ることができる。
【００３２】
請求項１２記載の紫外線露光装置によれば、材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布を平均化することができる。また、紫外線源は、Ｘ線を含む光を放射するシンクロトロン放射光源等によって構成されるＸ線源に比べて安価である。したがって、紫外線が露光された材料を現像することにより、低コストで、高精度な微細構造体を得ることができる。
【００３３】
請求項１３記載の紫外線露光装置によれば、材料の表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布は連続的に変化しているので、紫外線が露光された材料を現像することにより、傾斜方向が連続的又は段階的に変化する形状を有する微細構造体を得ることができる。例えば、傾斜方向が連続的又は段階的に変化する円錐形や角錐形の孔等を有する微細構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは、まず、本発明に係る紫外線露光方法及び紫外線露光装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る紫外線露光装置１を概略的に示した図である。図示するように、紫外線露光装置１は、紫外線源２及び露光室３を備え、フォトマスク４とレジスト（材料）５ｂとがプロキシミティ（近接）状態で紫外線をレジスト５ｂに露光する装置である。
【００３５】
紫外線源２は、紫外線を放射するものであり、水銀ランプ６、レンズ７、及びフィルタ８によって構成されている。水銀ランプ６は、水銀（Ｈｇ）蒸気中の放電による発光を利用したランプである。図２は、水銀ランプ６が放射する光のスペクトルを示した図である。図示するように、水銀ランプ６は、特に強いスペクトルの光として、ｉ線（波長約３６５ｎｍ）、ｈ線（波長約４０５ｎｍ）、ｇ線（波長約４３６ｎｍ）を放射する。レンズ７は、水銀ランプ６が放射した光を平行光にするためのものであり、レンズ７を通過した光は、平行光となってフィルタ８に入射する。フィルタ８は、水銀ランプ６が放射するｈ線を除去するものである。水銀ランプ６が放射した光は、フィルタ８によってｈ線が除去され、露光室３には、紫外線であるｉ線とｇ線が主に入射する。このように、紫外線源２は、複数波長（ここでは、２波長）の紫外線を放射する。
【００３６】
露光室３は、紫外線源２から放射された紫外線にレジスト５ｂを露光させるための室であり、サンプルホルダ９、第１移動機構（移動手段）１０、及びマスクホルダ１１を備える。サンプルホルダ９は、サンプル５を支持するためのものであり、該サンプルホルダ９上に、サンプル５が配置される。サンプル５は、基板５ａと、該基板５ａ上に積層されたレジスト５ｂと、からなる。レジスト５ｂは、紫外線に感光する紫外線用レジストであり、厚さ数１００μｍの厚膜のレジストである。本実施の形態においては、レジスト５ｂとして、日本マイクロケム社製のＳＵ−８（商品名）を使用するが、紫外線に感光する紫外線用レジストであれば、これに限定されるものではない。
【００３７】
第１移動機構１０は、前記サンプルホルダ９上のサンプル５の側方に設けられており、該第１移動機構１０にマスクホルダ１１が取り付けられている。また、第１移動機構１０は、サンプルホルダ９に対してマスクホルダ１１をＸ軸方向（図１の左右方向）に移動させるＸ軸方向移動部材１０ａと、サンプルホルダ９に対してマスクホルダ１１をＹ軸方向（図１の紙面と直行方向）に移動させるＹ軸方向移動部材１０ｂとを備えており、マスクホルダ１１によって支持されるフォトマスク４をレジスト５ｂの表面に対して平行方向に相対的に移動させる。第１移動機構１０の動作は、図示しない制御手段により制御される。
【００３８】
マスクホルダ１１は、上記のように、フォトマスク４を支持するためのものであり、マスクホルダ１１上には、フォトマスク４が基板５ａと対向させて配置される。フォトマスク４は、平面図である図４（ａ）及び垂直断面図である図４（ｃ）に示すように、紫外線透過膜４ａ上に紫外線吸収膜４ｂを積層してなり、紫外線吸収膜４ｂの中央部には、例えば円形孔４ｃが形成されて、この円形孔４ｃの部位を紫外線が透過できるようになっている。なお、マスクホルダ１１には、紫外線を透過させるための孔１１ａが設けられている。
【００３９】
図３は、レジスト５ｂに露光される紫外線のエネルギー分布を概略的に示した図である。図中の実線で示す折れ線は、フォトマスク４とレジスト５ｂの表面との距離（以下、「ギャップ」という。）Ｌを１０μｍとした場合のｇ線のエネルギー分布を示しており、図中の一点鎖線で示す折れ線は、同じくギャップＬを１０μｍとした場合のｉ線のエネルギー分布を示している。なお、図３においては、フォトマスク４の円形孔４ｃの半径を５０μｍとし、円形孔４ｃの図４（ａ）におけるＸ軸方向の直径と対応する部分の紫外線のエネルギー分布を示しており、直径の中点（円形孔４ｃの中心）に対応する部分をｘ＝０μｍ、直径の両端（円形孔４ｃの外周と直径の交点）に対応する部分をそれぞれｘ＝±５０μｍで表している。紫外線の波長は長いため、円形孔４ｃの外周部で回折現象が生じる。これにより、図示するように、ｘ＝０μｍからそれぞれｘ＝±５０μｍに近づくにつれて、ｉ線及びｇ線のエネルギーの値が大きくなっている。また、エネルギーのピークが生じる位置は、ｉ線とｇ線とで異なっている。
【００４０】
フォトマスク４とレジスト５ｂがプロキシミティ状態で紫外線をレジスト５ｂに露光した場合、フォトマスク４の円形孔４ｃの外周部における回折現象のため、図３に示したように、レジスト５ｂに露光される紫外線のエネルギー分布が一定とならない。この紫外線のエネルギー分布を一定とするため、第１の実施の形態では、ｉ線とｇ線の２波長の紫外線をレジスト５ｂに露光する。上記のように、ｉ線とｇ線のエネルギーのピークが生じる位置は異なっているので、紫外線源２が放射するｉ線とｇ線をレジスト５ｂに露光することにより、レジスト５ｂに露光される紫外線（ｉ線とｇ線）のエネルギーのピークが相殺される。
【００４１】
レジスト５ｂに露光される紫外線のエネルギーのピークが相殺されると、レジスト５ｂの表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が平均化されて一定となる。例えばｉ線とｇ線をレジスト５ｂに露光した場合、図３に二点鎖線で示すように、紫外線のエネルギー分布が平均化される。これにより、レジスト５ｂを現像すれば、高精度な微細構造体を得ることができる。また、紫外線源２を構成する水銀ランプ６は、Ｘ線を含む光を放射するシンクロトロン放射光源に比べて安価であるので、低コストで、高精度な微細構造体を得ることができる。
【００４２】
なお、ここでは、複数波長の紫外線をレジスト５ｂに露光する場合について説明したが、連続波長の紫外線をレジスト５ｂに露光するようにしてもよい。この場合、水銀ランプ６に代えて、約２００ｎｍ〜１０００ｎｍの連続波長の光を放射するクセノンショートアークランプを用い、ｈ線を除去するフィルタ８に代えて、一定波長以下の光を除去するフィルタと、一定波長以上の光を除去するフィルタを用いる。例えば、クセノンショートアークランプが放射する波長が３５０ｎｍ未満の光と、波長が４５０ｎｍを超える光をフィルタにより除去し、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの連続波長の紫外線をレジスト５ｂに露光する。このように、連続波長の紫外線をレジスト５ｂに露光しても、レジスト５ｂに露光される紫外線のエネルギーのピークが相殺され、レジスト５ｂの表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が平均化されて一定となる。
【００４３】
次に、傾斜した側壁を有する微細構造体を製造する場合の露光手順を図４に基づいて説明する。例えば、サンプル５の垂直断面図である図４（ｅ）及びレジスト５ｂに形成すべき孔５ｃのみの概略斜視図である図４（ｆ）に示すように、レジスト５ｂに下方へ向かうにつれて縮径する逆円錐台形状の孔５ｃを設ける場合、レジスト５ｂの各部に露光される紫外線のエネルギー分布が図４（ｄ）中の折れ線Ａに示すように、孔５ｃの形状に対応して孔５ｃの中央部で高く、外周部に向かうにつれて次第に低くなるエネルギー分布とする必要がある。なお、図４（ｄ）にはＸ軸方向における紫外線のエネルギー分布を示したが、Ｙ軸方向における紫外線のエネルギー分布も折れ線Ａと同様とする必要がある。
【００４４】
例えば、孔５ｃの上端部における円５ｄの半径を３７．５μｍ、孔５ｃの下端部における円５ｅの半径を１２．５μｍとする場合、紫外線のエネルギー分布は、フォトマスク４の中心における半径１２．５μｍの領域内で最も強くなり、半径１２．５μｍから半径３７．５μｍの領域までは徐々に紫外線のエネルギーが減少するように制御する。このような制御を実現するためには、円形孔４ｃの半径を２５μｍとし、紫外線源２から紫外線を連続的に露光しながら、図４（ａ）に平面図を示すフォトマスク４をレジスト５ｂの表面５ｆと平行な平面内において半径１２．５μｍの円周上で円運動させればよい。
【００４５】
すなわち、図４（ａ）では、フォトマスク４の中心Ｂ、つまり、円形孔４ｃの中心が図４（ｅ）におけるレジスト５ｂの中心Ｃと合致しているが、実際のレジスト５ｂの露光に際しては、図４（ｂ）に示すように、フォトマスク４の中心ＢがＸ軸及びＹ軸を含む平面、つまり、レジスト５ｂの表面５ｆと平行な平面内でレジスト５ｂの中心Ｃを中心とする半径１２．５μｍの円周Ｄ上を移動するようにフォトマスク４全体を連続的に回転させながら、フォトマスク４を通してレジスト５ｂに紫外線を露光する。これにより、レジスト５ｂの中心Ｃを中心とする半径１２．５μｍの範囲内には紫外線が常時露光されるが、半径１２．５乃至３７．５μｍの範囲では外周側に向かうにつれて紫外線の露光時間、つまり、紫外線の露光エネルギーが少なくなるように紫外線のエネルギー分布を制御することができる。
【００４６】
上記のような円周Ｄ上でのフォトマスク４の回転運動は、第１移動機構１０のＸ軸方向移動部材１０ａ及びＹ軸方向移動部材１０ｂを同時に駆動し、前記円周Ｄ上でフォトマスク４の中心Ｂが移動するようにフォトマスク４のＸ軸方向及びＹ軸方向における移動の向き及び速度を各々連続的に制御することにより実現できる。
【００４７】
紫外線が露光されたレジスト５ｂは、紫外線を吸収して分子鎖が切断され、その一部が現像により除去可能となっているので、レジスト５ｂを現像することにより微細構造体を製造することができる。現像されたレジスト５ｂにはエネルギー分布に対応して、下底部（孔５ｅ）の半径１２．５μｍ、上底部（孔５ｄ）の半径３７．５μｍの逆円錐台形状の微細構造（孔５ｃ）が形成される。このように、紫外線を吸収し現像により除去可能となったレジスト５ｂの一部を、現像により除去して３次元形状を有する微細構造体を得ることができる。なお、半径２５μｍの円形の円形孔５ｃを、例えばピッチ２００μｍでフォトマスク４上に多数個アレイ状に形成しておけば、レジスト５ｂ上の逆円錐台状の微細構造（孔５ｃ）もピッチ２００μｍのアレイ状で多数形成され、一括加工に対応可能である。
【００４８】
現像して得られる微細構造体は、そのまま利用してもよいが、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。微細構造体を母型として微細金属構造体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５（ａ）に示す微細構造体１２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５（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１３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、微細構造体１２を溶剤により除去すると、図５（ｃ）に示すように、微細金属構造体１４が得られる。微細金属構造体１４は、微細樹脂成形部品等の微細金型、あるいはそのまま微細金属部品として用いる。
【００４９】
更に、微細金属構造体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を得ることができる。微細樹脂部品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、図６（ａ）に示すように、ステンレス鋼等からなる金属板１５上に、微細金型１４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１６が形成された樹脂板１７を加熱した状態で、離型剤処理をした微細金型１４に押し付ける。図６（ｂ）に示すように、樹脂層１７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１４と金属板１５をアクリル樹脂から取り外すと、図６（ｃ）に示すように、アクリル樹脂からなる微細樹脂部品１８が完成する。また、例えば、図６（ｄ）に示すように、微細樹脂部品１８を個別に切り離して、微細樹脂部品１９を得ることも可能である。なお、樹脂層１６としては、アクリル樹脂の他に、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネイド樹脂等の樹脂を用いてもよい。また、上記した微細構造体の製造方法、微細金属構造体の製造方法、微細樹脂部品の製造方法は、以下に説明する第１の実施の形態の変形例及び第２の実施の形態においても同様であるため説明を省略し、紫外線露光方法及び紫外線露光装置について主に説明する。
【００５０】
本発明の第１の実施の形態の変形例について説明する。第１の実施の形態に係る紫外線露光装置１においては、１枚のフォトマスク４を使用するようになっていたが、図７に示す変形例に係る紫外線露光装置５１においては、２枚のフォトマスク５２、５３を使用する点が主に相違する。以下、第１の実施の形態に係る紫外線露光装置１と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略し、主に相違点を説明する。
【００５１】
紫外線露光装置５１では、上下２枚のフォトマスク５２、５３が使用され、各フォトマスク５２、５３を保持する２つのマスクホルダ５４、５５が設けられている。これらマスクホルダ５４、５５には、各々紫外線を透過させるための孔５４ａ、５５ａが設けられている。第１移動機構５６は、各マスクホルダ５４、５５を各々Ｘ軸方向（図７の左右方向）へ移動させる２つのＸ軸方向移動部材５６ａ、５６ｂから構成されている。サンプルホルダ９には、紫外線露光装置１と同様、基板５７ａ及びレジスト５７ｂからなるサンプル５７が配置される。
【００５２】
図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、フォトマスク５２、５３は各々紫外線透過膜５２ａ、５３ａと紫外線吸収膜５２ｂ、５３ｂとを積層してなる。紫外線吸収膜５２ｂ、５３ｂには対角線長５０μｍの正方形の孔５２ｃ、５３ｃが形成され、２枚のフォトマスク５２、５３の孔５２ｃ、５３ｃの重複部分を紫外線が透過するようにしている。
【００５３】
レジスト５７ｂへの紫外線の露光に際して、最初は２枚のフォトマスク５２、５３を図８（ａ）に示す互いの１頂点Ｅ、Ｆ同士が重なる位置からスタートし、紫外線の露光を継続しながらフォトマスク５２をＸ軸方向に沿って図８（ａ）及び（ｂ）の左側へ２５μｍ移動させる一方、フォトマスク５３はＸ軸方向に沿って図８（ａ）及び（ｃ）の右側へフォトマスク５２と同一速度で２５μｍ移動させ、最終的には、図８（ａ）に二点鎖線で示す位置で互いのフォトマスク５２、５３が重なるようにする。
【００５４】
このような露光により得られるレジスト５７ｂ上のＸ軸方向における紫外線のエネルギー分布は、図８（ｄ）に折れ線Ｇで示すように、最終的な位置におけるフォトマスク５２、５３の中心Ｈで最も強くなり、周辺領域まで徐々に露光エネルギーが減少することとなる。また、Ｙ軸方向における紫外線のエネルギー分布も折れ線Ｇと同様となる。
【００５５】
したがって、上記レジスト５７ｂを現像すると、加工深さは露光エネルギーの増加と共に深くなるので、レジスト５７ｂには露光エネルギー分布に対応して、図８（ｅ）及び（ｆ）に示すように、底部の対角線長５０μｍの逆四角錐状の微細構造（孔５７ｃ）が形成される。なお、２枚のフォトマスク５２、５３の孔５２ｃ、５３ｃのサイズは、対角線長が５０μｍ以上であれば同一サイズでなくてもよく、互いに交差した部分の長さが５０μｍになるまでフォトマスク５２、５３を移動させればよいことはいうまでもない。また、孔５２ｃ、５３ｃを、フォトマスク５２、５３上に例えば、ピッチ２００μｍのアレイ状に形成しておけば、レジスト５７ｂ上にも複数の逆四角錐状の微細構造（孔５７ｃ）がピッチ２００μｍのアレイ状に形成され、一括加工に対応可能である。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る紫外線露光方法及び紫外線露光装置について説明する。本発明の第１の実施の形態に係る紫外線露光装置１は、紫外線源２が放射する複数波長又は連続波長の紫外線をレジスト５ｂに露光する装置であったが、図９に示す第２の実施の形態に係る紫外線露光装置１０１は、ギャップＬを複数の異なるギャップに変更して単一波長の紫外線をレジスト５ｂに露光する装置である点が相違する。以下、第１の実施の形態に係る紫外線露光装置１と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略し、主に相違点を説明する。
【００５７】
紫外線露光装置１０１は、図９に示すように、紫外線源１０２及び露光室１０３を備える。紫外線源１０２は、水銀ランプ６、レンズ７、及びフィルタ１０４によって構成されている。フィルタ１０４は、水銀ランプ６が放射するｈ線を除去するｈ線カットフィルタ１０４ａと、水銀ランプ６が放射するｇ線を除去するｇ線カットフィルタ１０４ｂと、からなる。水銀ランプ６が放射した光は、フィルタ１０４によってｈ線とｇ線が除去され、露光室１０３には、紫外線であるｉ線が主に入射する。
【００５８】
露光室１０３は、サンプルホルダ９、第１移動機構１０、第２移動機構（変更手段）１０５、及びマスクホルダ１１を備える。第２移動機構１０５は、サンプルホルダ９の下方に設けられており、サンプルホルダ９をＺ軸方向（図１の上下方向）に移動させるものである。該第２移動機構１０５は、サンプルホルダ９をＺ軸方向に移動させることにより、ギャップＬを変更することができる。第２移動機構１０５の動作は、図示しない制御手段により制御される。なお、ここでは、第２移動機構１０５により、サンプルホルダ９をＺ軸方向に移動させて、ギャップＬを変更するが、マスクホルダ１１をＺ軸方向に移動させることにより、ギャップＬを変更するようにしてもよい。
【００５９】
図１０は、レジスト５ｂに露光される紫外線のエネルギー分布を概略的に示した図である。図中の実線で示す折れ線は、ギャップＬを５０μｍとした場合の紫外線のエネルギー分布を示しており、図中の一点鎖線で示す折れ線は、ギャップＬを１００μｍとした場合の紫外線のエネルギー分布を示している。なお、図１０においては、フォトマスク４の円形孔４ｃの半径を５０μｍとし、円形孔４ｃの図４（ａ）におけるＸ軸方向の直径と対応する部分の紫外線のエネルギー分布を示しており、直径の中点（円形孔４ｃの中心）に対応する部分をｘ＝０μｍ、直径の両端（円形孔４ｃの外周と直径の交点）に対応する部分をそれぞれｘ＝±５０μｍで表している。紫外線の波長は長いため、円形孔４ｃの外周部で回折現象が生じる。これにより、図示するように、ｘ＝０μｍからそれぞれｘ＝±５０μｍに近づくにつれて、紫外線のエネルギーの値が大きくなっている。また、紫外線のエネルギーのピークが生じる位置は、ギャップＬが５０μｍの場合とギャップＬが１００μｍの場合とで異なっている。
【００６０】
フォトマスク４とレジスト５ｂがプロキシミティ状態で紫外線をレジスト５ｂに露光した場合、フォトマスク４の円形孔４ｃの外周部における回折現象のため、図１０に示したように、レジスト５ｂに露光される紫外線のエネルギー分布が一定とならない。この紫外線のエネルギー分布を一定とするため、第２の実施の形態では、前記制御手段により第２移動機構１０５を制御し、フォトマスク４とレジスト５ｂの表面とのギャップＬを複数の異なるギャップに変更してレジスト５ｂを多重露光する。具体的には、ギャップＬが変化すると、紫外線のエネルギーのピークが生じる位置も変化するので、これを利用し、紫外線のエネルギーのピークが相殺される複数の異なるギャップＬでレジスト５ｂを多重露光する。
【００６１】
レジスト５ｂに露光される紫外線のエネルギーのピークが相殺されると、レジスト５ｂの表面と平行な平面内における紫外線のエネルギー分布が平均化されて一定となる。例えば、ギャップＬ＝５０μｍとギャップＬ＝１００μｍで紫外線をレジスト５ｂに露光した場合、図１０に二点鎖線で示すように、紫外線のエネルギー分布が平均化される。これにより、レジスト５ｂを現像すれば、高精度な微細構造体を得ることができる。
【００６２】
なお、第２の実施の形態において、傾斜した側壁を有する微細構造体を製造する場合、図４に基づいて説明した露光を、上記のように異なるギャップＬで複数回行う。また、第１の実施の形態においては、複数波長又は連続波長の紫外線をレジスト５ｂに露光し、第２の実施の形態においては、ギャップＬを複数の異なるギャップに変更して単一波長の紫外線をレジスト５ｂに露光するようにしたが、複数波長又は連続波長の紫外線を複数の異なるギャップＬでレジスト５ｂに露光してもよい。この場合にも、紫外線のエネルギー分布が平均化されるので、紫外線が露光されたレジスト５ｂを現像すれば、高精度な微細構造体を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
紫外線を材料に露光する紫外線露光方法及び紫外線露光装置、紫外線を露光した材料を現像することにより得られる微細構造体の製造方法、これによって製造された微細構造体、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、これによって製造された微細金属構造体、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、並びにこれによって製造された微細樹脂部品等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る紫外線露光装置を概略的に示した図である。
【図２】水銀ランプが放射する光のスペクトルを示した図である。
【図３】レジストに露光される紫外線のエネルギー分布を概略的に示した図である。
【図４】紫外線をレジストに露光する手順を説明するための図である。
【図５】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６】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７】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る紫外線露光装置を概略的に示した図である。
【図８】紫外線をレジストに露光する手順を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る紫外線露光装置を概略的に示した図である。
【図１０】レジストに露光される紫外線のエネルギー分布を概略的に示した図である。
【図１１】従来の微細構造体を製造する工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１、５１、１０１    紫外線露光装置
２、１０２    紫外線源
３、１０３    露光室
４、５２、５３    フォトマスク
５ｂ、５７ｂ    レジスト（材料）
１０、５６    第１移動機構（移動手段）
１２    微細構造体
１４    微細金属構造体
１８、１９    微細樹脂部品
１０５    第２移動機構（変更手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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