(57)【要約】【課題】微細領域を有する３次元形状物のプラスチック成形に用いられる金型中子を製造するために、ある程度の厚さを有するレジスト母型を製作する。【解決手段】３次元形状物の平面投影形状に対応する形状の遮光マスク２を光透過性の基板１に形成する。基板１の一方の面に遮光マスク２を覆ってレジスト層４を形成する。グレースケールマスクを用いてレジスト層４を露光して現像することにより、３次元形状物に対応する本体部４ａおよび本体部４ａの周囲に形成された平板状部４ｂを有する立体形状にレジスト層４を加工する。レジスト層４に対して基板１を通して露光し、レジスト層４を現像することにより、レジスト層４の平板状部４ｂを除去して、レジスト層４の本体部４ａを残すようにレジスト層４を加工する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細領域を有する３次元形状物の成形に用いるためのレジスト母型の製作方法であって、
前記３次元形状物の平面投影形状に対応する形状の遮光マスクを光透過性の基板に形成する遮光マスク形成工程と、
前記基板の一方の面に前記遮光マスクを覆ってレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
グレースケールマスクを用いて前記レジスト層を露光して現像することにより、前記３次元形状物に対応する本体部および当該本体部の周囲に形成された平板状部を有する立体形状に当該レジスト層を加工する第１レジスト層加工工程と、
前記第１レジスト層加工工程で加工されたレジスト層に対して前記基板を通して露光し、当該レジスト層を現像することにより、当該レジスト層の平板状部を除去して、当該レジスト層の本体部を残すように当該レジスト層を加工する第２レジスト層加工工程と
を含むことを特徴とするレジスト母型の製作方法。
【請求項２】
前記遮光マスク形成工程において、
前記遮光マスクを前記基板の一方の面に形成することを特徴とする請求項１に記載のレジスト母型の製作方法。
【請求項３】
前記第２レジスト層加工工程において、
前記レジスト層に対して平行光を照射することにより、当該レジスト層に対する露光を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレジスト母型の製作方法。
【請求項４】
前記第２レジスト層加工工程において、
前記第１レジスト層加工工程で加工されたレジスト層を観察しつつ当該レジスト層に対する現像を行い、前記基板の一方の面側から前記遮光マスクの外周部が見えた時点で当該現像を終了することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレジスト母型の製作方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のレジスト母型の製作方法によって製作されたことを特徴とするレジスト母型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血糖値測定のためのプラスチック製の穿刺用針を射出成形で製作する際などに適用されるレジスト母型の製作方法およびレジスト母型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の穿刺用針としては、従来、金属製のものが多用されている（例えば、特許文献１参照）。ところが、金属製の穿刺用針だと、蚊の口吻に似せた微細領域（穿刺部）を有する３次元形状に仕上げることができないので、穿刺時の痛みを十分には軽減できないばかりか、大量消費されるため、その廃棄方法が社会問題になっている。
【０００３】
そこで、こうした問題に対処すべく、プラスチック製の穿刺用針が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このプラスチック製の穿刺用針を製作する方法としては、この穿刺用針の３次元形状を製作するのに適したグレースケールマスク（レチクル）と、厚膜のレジスト層を用いたフォトリソグラフィとを組み合わせてレジスト母型を製作し、このレジスト母型を用いて穿刺用針を成形する方法（以下、製作方法１という。）が考えられる。
【０００４】
一方、採液流路を有する穿刺用針においては、その採液流路の断面積を大きくするため、採液流路を深くしたいという要望がある。そのためには、穿刺用針の穿刺部にある程度の厚さ（例えば、１００μｍ程度）が必要となる。
【０００５】
また、あるドラッグデリバリーシステムでは、生分解性プラスチック製の容器の中に薬品を入れ、これを生体内の患部に置いておき、所定の時間が経過した時点で容器を生分解させて薬品を患部に投与する手法が使われている。このようなドラッグデリバリーシステムにおいては、薬効を確保するため、容器にある程度の厚さ（例えば、１５０μｍ程度）が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３８０２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１７２１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようにプラスチック成形品（穿刺用針、容器）が厚くなると、上述した製作方法１を適用する場合、レジスト母型、ひいてはそのレジスト層を厚く形成しなければならない。すると、それに伴って必然的に露光現像量が多くなるため、窒素ガスなどのガスが多量に発生する恐れがある。この場合、レジスト層が発泡してレジスト母型の形状に欠陥が生じるため、プラスチック成形品を精度よく成形することができなくなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、ある程度の厚さを有するプラスチック成形品を精度よく成形することが可能なレジスト母型の製作方法およびレジスト母型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】
【０００９】
本発明に係る第１のレジスト母型の製作方法は、微細領域を有する３次元形状物（９）の成形に用いるためのレジスト母型の製作方法であって、前記３次元形状物の平面投影形状に対応する形状の遮光マスク（２）を光透過性の基板（１）に形成する遮光マスク形成工程と、前記基板の一方の面に前記遮光マスクを覆ってレジスト層（４）を形成するレジスト層形成工程と、グレースケールマスクを用いて前記レジスト層を露光して現像することにより、前記３次元形状物に対応する本体部（４ａ）および当該本体部の周囲に形成された平板状部（４ｂ）を有する立体形状に当該レジスト層を加工する第１レジスト層加工工程と、前記第１レジスト層加工工程で加工されたレジスト層に対して前記基板を通して露光し、当該レジスト層を現像することにより、当該レジスト層の平板状部を除去して、当該レジスト層の本体部を残すように当該レジスト層を加工する第２レジスト層加工工程とを含むレジスト母型の製作方法としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るレジスト母型は、上記レジスト母型の製作方法によって製作されたレジスト母型としたことを特徴とする。
【００１１】
なお、ここでは、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものでないことは言及するまでもない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、グレースケールマスクとフォトリソグラフィとを組み合わせ、かつ、レジスト層の露光・現像を露光方向を変えて２段階で行うことにより、ある程度の厚さを有するプラスチック成形品を精度よく成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るレジスト母型の製作方法の遮光マスク形成工程を示す図であって、（ａ）はガラス基板上にクロムおよびレジストが全面塗布された状態の断面図、（ｂ）はクロム層の不要部分に対応するレジスト部分が除去された状態の断面図、（ｃ）はクロム層の不要部分が除去された状態の断面図、（ｄ）は残りのレジスト部分が除去された状態の断面図、（ｅ）はガラス基板上にアライメントマークが作成された状態の平面図である。
【図２】同実施の形態１に係るレジスト母型の製作方法のレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図３】同実施の形態１に係るレジスト母型の製作方法の第１レジスト層加工工程を示す断面図である。
【図４】同実施の形態１に係るレジスト母型の製作方法の第２レジスト層加工工程を示す断面図である。
【図５】穿刺用針の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００１５】
図１乃至図５は、本発明の実施の形態１に係る図である。
【００１６】
図５に示すようなプラスチック製の穿刺用針９を成形するときに用いるプラスチック射出成形用の金型中子を製造する際には、これに先立ち、以下に述べる手順により、この金型中子を反転させた形状のレジスト母型を製作する。
【００１７】
まず、形状モデリング工程で、成形すべき穿刺用針９の３次元形状を３次元ＣＡＤ（計算機支援設計）でモデリングする。この３次元ＣＡＤとしては、例えば、富士通株式会社製のICAD/SX-UPを使用することができる。
【００１８】
次に、座標群抽出工程に移行し、穿刺用針９の３次元形状のサーフェスデータの３次元座標群を抽出する。すなわち、先ほどモデリングした穿刺用針９の３次元形状よりサーフェスデータを作成し、これを所定の縦横サイズ（例えば、０．５μｍ×０．５μｍ）のメッシュで切り出した後、それぞれの位置でのＺ座標を取り出し、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標群、つまり３次元座標群を作成する。
【００１９】
その後、グレースケールマスク作製工程に移行し、穿刺用針９の３次元形状のサーフェスデータの３次元座標群に基づいてグレースケールマスクを作製する。すなわち、先ほど抽出した３次元座標群のＺ座標に所定の関数を乗じてグレースケール値（透過率）を算出する。この関数は、後述するレジスト層形成工程で使用するレジストの感度と、投影レンズの光学特性とに基づくものである。次に、このグレースケール値に基づき、穿刺用針９の３次元形状の所定の倍率（例えば、２５倍）の元グレースケールマスクをレーザープロッタで描画する。このとき、一辺が所定の長さ（例えば、１２．５μｍ）の正方形領域を１階調領域とし、その開口面積比を元グレースケールマスクのその位置（例えば、（２５Ｘ，２５Ｙ））におけるグレースケール値とする。そして、この元グレースケールマスクより、縮小投影型露光装置（例えば、株式会社ニコン製のｉ線ステッパーNSR-I12型）を用いて所定の縮小率（例えば、１／５）で縮小露光し、穿刺用針９の３次元形状の所定の倍率（例えば、５倍）のグレースケールマスクを作製する。
【００２０】
次いで、遮光マスク形成工程に移行し、図１に示すように、ガラス基板１上に、穿刺用針９の平面投影形状に対応する形状のクロム層２を形成する。それには、まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１上に、その全面にわたってクロムを所定の厚さＴ１（例えば、Ｔ１＝０．２〜０．３μｍ）だけ塗布してクロム層２を形成した後、このクロム層２上に、その全面にわたってポジ型またはネガ型のレジストを所定の厚さＴ２（例えば、Ｔ２＝０．５〜１μｍ）だけ塗布してレジスト層３を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、クロム層２の不要部分に対応するレジスト層３部分を露光・現像して除去する。その後、図１（ｃ）に示すように、クロム層２上に残ったレジスト層３をマスクとして利用することにより、クロム層２の不要部分をエッチングで除去する。次に、図１（ｄ）に示すように、クロム層２上に残ったレジスト層３を薬品（剥離剤）により除去する。最後に、図１（ｅ）に示すように、ガラス基板１上の２箇所にアライメントマーク５を作成する。これで、ガラス基板１上に、穿刺用針９の平面投影形状に対応する形状のクロム層２が形成されるとともに、２つのアライメントマーク５が作成された状態となる。
【００２１】
次に、レジスト層形成工程に移行し、図２に示すように、ガラス基板１上に、その全面にわたってポジ型のレジストをクロム層２が覆われる形で所定の厚さＴ３（例えば、Ｔ３＝１１０μｍ）だけ塗布してレジスト層４を形成する。
【００２２】
その後、第１レジスト層加工工程に移行し、先ほど作製したグレースケールマスクを用いてフォトリソグラフィで、図３に示すように、レジスト層４の一部を所定の深さＤ１（例えば、Ｄ１＝９０μｍ）まで露光して現像する。すなわち、縮小投影型露光装置（例えば、株式会社ニコン製のｇ線ステッパーNSR-G8型）により、先ほど作製したグレースケールマスクを用いて所定の縮小率（例えば、１／５）で所定の露光時間（例えば、４５秒）だけ縮小露光した後、有機系現像液を用いて所定の現像時間（例えば、２５分）だけ現像する。すると、レジスト層４は、穿刺用針９の３次元形状に対応する本体部４ａおよび本体部４ａの周囲に所定の厚さＴ４（例えば、Ｔ４＝２０μｍ）で形成された平板状部４ｂを有する立体形状に加工された状態となる。このとき、ガラス基板１上の２つのアライメントマーク５を基準として露光位置を決定することにより、レジスト層４の加工を精度よく迅速に行うことができる。
【００２３】
最後に、第２レジスト層加工工程に移行し、図４に示すように、本体部４ａおよび平板状部４ｂを有する立体形状のレジスト層４に対して、所定の露光時間（例えば、４分）だけガラス基板１の裏側からガラス基板１を通して平行光を照射して露光した後、このレジスト層４を現像する。すると、レジスト層４は、平板状部４ｂが除去されるとともに、ガラス基板１の裏側からの平行光をクロム層２が遮光マスクとなって遮るため、本体部４ａが除去されることなく残る。なお、レジスト層４に対する現像は、ルーペ（拡大鏡）を用いてレジスト層４を拡大して観察しつつ行い、ガラス基板１の表側からクロム層２の外周部が見えた時点で終了する。こうすることにより、厚いレジスト層４のγ値が微妙に異なるために予め現像時間を正確に設定できないときでも、現像の正確な終点を容易に見極め、レジスト層４の加工を精度よく行うことができる。その結果、本体部４ａのみからなるレジスト層４が得られ、このレジスト層４をレジスト母型として使用することが可能となる。なお、このレジスト層４にはクロム層２が残ったままとなるが、クロム層２は薄いため、これを取り除かなくても、レジスト母型として使用する上で問題はない。
【００２４】
このとき、ガラス基板１の裏側から照射される光が平行光であるため、露光時の照度分布を均一化することができる。
【００２５】
また、クロム層２がガラス基板１の表面に形成されているので、クロム層２がガラス基板１の裏面に形成されている場合と異なり、ガラス基板１の厚さとは無関係に、レジスト層４の不要部分（平板状部４ｂ）のみを正確に除去することができる。すなわち、仮にクロム層２がガラス基板１の裏面に形成されているとすると、クロム層２がガラス基板１の厚さ分だけレジスト層４から下方に離れて位置することから、ガラス基板１の裏側から照射された平行光が、クロム層２の周縁部近傍で回折してクロム層２の内側に回り込むため、特にガラス基板１が厚い場合にレジスト層４の必要部分（本体部４ａ）が部分的に除去される恐れがある。これに対して、この実施の形態１では、図４に示すように、クロム層２がガラス基板１の表面に形成されているため、クロム層２がレジスト層４のすぐ下側に位置することから、たとえガラス基板１が厚くても、レジスト層４の必要部分が部分的に除去される事態を回避することが可能となる。
【００２６】
さらに、このときの露光は、レジスト層４の本体部４ａをクロム層２で遮光しつつガラス基板１の裏側から行われるので、所定の厚さのレジスト層４を形成することができる。すなわち、仮にガラス基板１の表側（レジスト層４の上方）から露光すると、除去したくない部分（レジスト層４の本体部４ａ）まで光の回り込みによりレジスト層４の全面にある程度の露光が起ってしまい、結局、レジスト層４の厚さが不足するという不都合が生じる。これに対して、この実施の形態１では、レジスト層４の本体部４ａをクロム層２で遮光しつつガラス基板１の裏側から露光しているので、レジスト層４の厚さを確保することが可能となる。
【００２７】
ここで、レジスト母型の製作が終了する。
【００２８】
このように、この実施の形態１によれば、グレースケールマスクとフォトリソグラフィとを組み合わせ、かつ、レジスト層４の露光・現像を露光方向を変えて２段階で行うことにより、ある程度の厚さ（ここでは、１１０μｍ）を有するレジスト母型を精度よく成形することが可能となる。
【００２９】
しかも、レジスト層４の加工に際しては、まず第１レジスト層加工工程で、レジスト層４が発泡しない最大の深さ（ここでは、９０μｍ）まで露光・現像して除去した後、第２レジスト層加工工程で、残りの厚さ（ここでは、２０μｍ）をガラス基板１の裏側からガラス基板１を通して露光・現像して除去している。そのため、レジスト層４が発泡してレジスト母型の形状に欠陥が生じる事態を回避することができる。したがって、このレジスト母型を用いて、ある程度の厚さを有するプラスチック製の穿刺用針９を精度よく成形することが可能となる。
［発明のその他の実施の形態］
【００３０】
なお、上述した実施の形態１では、第２レジスト層加工工程において、露光時の照度分布の均一化を目的としてガラス基板１の裏側から平行光を照射する場合について説明した。しかし、露光時の照度分布を均一化するための手法を併用する場合や、露光時の照度分布を均一化する必要がない場合には、平行光に代えて拡散光を照射するようにしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、血糖値測定やインシュリン投与、点滴、輸血のために用いられるプラスチック製の穿刺用針（採液流路の有無を問わない。）のほか、特定のドラッグデリバリーシステムで使用される生分解性プラスチック製の容器など各種の医療用デバイスを製作する際に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１……ガラス基板（基板）
２……クロム層（遮光マスク）
３、４……レジスト層
４ａ……本体部
４ｂ……平板状部
５……アライメントマーク
９……穿刺用針（３次元形状物）
Ｄ１……レジスト層の露光・現像深さ
Ｔ１……クロム層の厚さ
Ｔ２、Ｔ３……レジスト層の厚さ
Ｔ４……平板状部の厚さ
【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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