(57)【要約】【課題】より微細な構造を有する金属微細構造体を形成することができる金属微細構造体の製造方法を提供する。【解決手段】金属微細構造体Ｓの製造方法は、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材Ｃを形成する形成ステップと、レーザ装置３からレーザ光を出力するとともに当該レーザ光の偏光状態を制御する出力ステップと、偏光状態を制御されたレーザ光を予め設定された照射パターンで被処理部材Ｃに照射する照射ステップと、被処理部材Ｃを除去する除去ステップと、を備える。【選択図】図１
2019129190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材を形成する形成ステップと、
レーザ光源からレーザ光を出力するとともに当該レーザ光の偏光状態を制御する出力ステップと、
偏光状態を制御された前記レーザ光を予め設定された照射パターンで前記被処理部材に照射する照射ステップと、
前記被処理部材を除去する除去ステップと、を備える、金属微細構造体の製造方法。
【請求項２】
前記出力ステップにおいては、直線偏光になるように前記レーザ光の偏光状態を制御する、請求項１に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項３】
前記照射ステップにおいては、前記レーザ光の直線偏光の偏光方向に対して交差する方向に走査させながら照射する照射パターンで、前記レーザ光を前記被処理部材に照射する、請求項２に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項４】
前記照射ステップにおいては、前記レーザ光の直線偏光の偏光方向に対して直交する方向に走査させながら照射する照射パターンで、前記レーザ光を前記被処理部材に照射する、請求項３に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項５】
前記出力ステップにおいては、円偏光になるように前記レーザ光の偏光状態を制御する、請求項１に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項６】
前記照射ステップにおいては、走査させずに照射する照射パターンで、前記レーザ光を前記被処理部材に照射する、請求項５に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項７】
前記形成ステップにおいては、前記被処理部材を基板上に形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項８】
前記形成ステップにおいては、厚さが１０ｎｍ以上１μｍ以下の前記被処理部材を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項９】
前記照射ステップにおいては、集光部材を用いて前記レーザ光を集光して前記被処理部材に照射する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の金属微細構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記出力ステップにおいては、前記レーザ光源からパルス状の前記レーザ光を繰り返し出力し、
前記照射ステップにおいては、パルス状の前記レーザ光を前記被処理部材に繰り返し照射する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の金属微細構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属微細構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属微細構造体を形成する方法として、非特許文献１には、銀の微細構造体をポリイミド樹脂からなるフィルム上に形成する方法が開示されている。この方法においては、まず、ポリイミド樹脂からなるフィルムが水酸化カリウム水溶液に浸漬されることにより当該フィルムの表面にポリアミック酸の層が形成され、当該ポリアミック酸の層にイオン交換により銀イオンが導入される。次に、フィルム上にフォトマスクが配置されるとともにフォトマスクを介してフィルムの表面に紫外光が照射されることで、フォトマスクの形状に応じた回路パターンを有する銀の微細構造体がフィルム上に形成される。この方法によれば、幅５００ｎｍ程度の線状の銀の微細構造体をフィルム上に形成することができる。
【０００３】
一方、特許文献１には、より微細な金属微細構造体を形成する方法が開示されている。この方法においては、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む部材にレーザ光が照射されることで、当該部材に金属が析出する。このとき、金属塩がポリアミック酸に溶解することで生じた金属イオンが２光子吸収による光還元を起こすため、レーザ光の照射範囲よりも狭い領域に金属が析出する。したがって、この方法においてレーザ光を走査させると、当該レーザ光の照射範囲よりも狭い幅１００ｎｍ程度の線状の金属微細構造体を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１６２９８４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Kensuke Akamatsu、Shingo Ikeda、Hidemi Nawafune、“Site-Selective Direct SilverMetallization on Surface-Modified Polyimide Layers”、Langmuir、2003、19、p.10366-10371
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、金属微細構造体においては、例えば当該金属微細構造体により構成される回路の高密度化等の観点から、より一層の微細化が望まれている。
【０００７】
そこで、本開示は、より微細な構造を有する金属微細構造体を形成することができる金属微細構造体の製造方法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】
金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材にレーザ光が照射されると、被処理部材に金属が析出する。ここで、本発明者は、レーザ光の偏光状態に応じて金属の析出が部分的に阻害され得るとの推察を行い、このような推察に基づいて鋭意検討を行った結果、本開示に係る金属微細構造体の製造方法を見出すに至った。
【０００９】
本開示の一態様に係る金属微細構造体の製造方法は、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材を形成する形成ステップと、レーザ光源からレーザ光を出力するとともに当該レーザ光の偏光状態を制御する出力ステップと、偏光状態を制御されたレーザ光を予め設定された照射パターンで被処理部材に照射する照射ステップと、被処理部材を除去する除去ステップと、を備える。
【００１０】
この金属微細構造体の製造方法によれば、まず、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材にレーザ光が照射される。これにより、被処理部材において金属イオンが２光子吸収による光還元を起こすことで、レーザ光の照射範囲よりも狭い領域（金属の析出領域）において金属が析出し得る。このとき、被処理部材に照射されるレーザ光の偏光状態が制御されているため、レーザ光の偏光状態に応じて、金属の析出領域において実際に金属が析出する析出部分と金属の析出が阻害される非析出部分とが存在することとなる。ここで、レーザ光は予め設定された照射パターンで被処理部材に照射されるため、金属の析出部分と非析出部分との配置を制御して所望の形状に金属を析出させることができる。その後、被処理部材が除去されることで、析出した金属が金属微細構造体として取得される。以上により、この方法によれば、より微細な構造を有する金属微細構造体を形成することが可能となる。
【００１１】
この金属微細構造体の製造方法では、出力ステップにおいては、直線偏光になるようにレーザ光の偏光状態を制御してもよい。これによれば、金属の析出領域において、直線偏光の偏光方向に対して直交する方向に延在する析出部分及び非析出部分が、直線偏光の偏光方向に交互に並ぶように、金属微細構造体を形成することが可能となる。
【００１２】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、レーザ光の直線偏光の偏光方向に対して交差する方向に走査させながら照射する照射パターンで、レーザ光を被処理部材に照射してもよい。これによれば、レーザ光の直線偏光の偏光方向とレーザ光の走査方向との交差する角度を適宜変更することで、レーザ光の走査方向に対して所望の角度方向に延在する析出部分及び非析出部分を有する金属微細構造体を形成することが可能となる。
【００１３】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、レーザ光の直線偏光の偏光方向に対して直交する方向に走査させながら照射する照射パターンで、レーザ光を被処理部材に照射してもよい。これによれば、レーザ光の走査方向に沿って延在する長尺状の析出部分及び非析出部分を有する金属微細構造体を形成することが可能となる。
【００１４】
この金属微細構造体の製造方法では、出力ステップにおいては、円偏光になるようにレーザ光の偏光状態を制御してもよい。これによれば、金属の析出領域において、非析出部分を囲む環状の析出部分を有するように、金属微細構造体を形成することが可能となる。
【００１５】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、走査させずに照射する照射パターンで、レーザ光を被処理部材に照射してもよい。これによれば、金属の析出領域において、円形状の非析出部分を囲む円環状の析出部分を有するように、金属微細構造体を形成することが可能となる。
【００１６】
この金属微細構造体の製造方法では、形成ステップにおいては、被処理部材を基板上に形成してもよい。これによれば、基板上に金属微細構造体を形成することができるため、除去ステップにおいて、被処理部材を除去する際に金属微細構造体の形状及び配置を維持することが可能となる。
【００１７】
この金属微細構造体の製造方法では、形成ステップにおいては、厚さが１０ｎｍ以上１μｍ以下の被処理部材を形成してもよい。これによれば、被処理部材の厚さが１０ｎｍ以上であるため、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む部材の部材量が十分に存在し、十分な量の金属を析出させることが可能となる。また、被処理部材の厚さが１μｍ以下であるため、除去ステップにおいて被処理部材を確実に除去することが可能となる。
【００１８】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、集光部材を用いてレーザ光を集光して被処理部材に照射してもよい。これによれば、レーザ光を集光して被処理部材に照射することにより、金属微細構造体を一層微細化することが可能となる。
【００１９】
この金属微細構造体の製造方法では、出力ステップにおいては、レーザ光源からパルス状のレーザ光を繰り返し出力し、照射ステップにおいては、パルス状のレーザ光を被処理部材に繰り返し照射してもよい。これによれば、レーザ光が照射された被処理部材において２光子吸収を効率的に生じさせることができるため、金属を析出させるために必要なレーザ光のエネルギーを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本開示の種々の態様によれば、より微細な構造を有する金属微細構造体を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係る金属微細構造体の製造方法を実行するための金属微細構造体形成装置を示す図である。
【図２】図２は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射することにより析出した金属を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、直線偏光の偏光方向に応じた金属微細構造体の画像を示す図である。
【図４】図４は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、直線偏光の偏光方向に応じた金属微細構造体の画像を示す図である。
【図５】図５は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、直線偏光の偏光方向に応じた金属微細構造体の画像を示す図である。
【図６】図６は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、レーザパワーに応じた金属微細構造体の画像を示す図である。
【図７】図７は、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射することにより析出した金属を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、レーザパワー及び焦点位置に応じた金属微細構造体の画像を示す図である。
【図９】図９は、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、レーザパワーに応じた金属微細構造体の画像を示す図である。
【図１０】図１０は、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、レーザパワーに応じた金属微細構造体の画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２３】
［金属微細構造体形成装置］
本実施形態に係る金属微細構造体の製造方法を実行するために用いることができる金属微細構造体形成装置１について説明する。図１は、本実施形態に係る金属微細構造体の製造方法を実行するための金属微細構造体形成装置１を示す図である。なお、以下に説明する金属微細構造体形成装置１の構成は一例であって、金属微細構造体の製造方法を実行可能であれば金属微細構造体形成装置１とは異なる装置が用いられてもよい。金属微細構造体Ｓはいわゆるナノスケールとなるように形成可能であり、その場合、金属微細構造体Ｓは金属ナノ構造体とも称される。
【００２４】
金属微細構造体形成装置１は、処理対象物Ｐを処理して金属微細構造体Ｓを形成（作製）する装置である。処理対象物Ｐは、基板Ｂ及び被処理部材Ｃを備えている。基板Ｂは、被処理部材Ｃを支持するとともに形成された金属微細構造体Ｓを支持する部材である。基板Ｂは、例えば板状を呈している。金属微細構造体Ｓは、基板Ｂの一方の面Ｂａ上に形成される。なお、基板Ｂの剛性については特に限定されず、例えば基板Ｂは可撓性を有していてもよい。基板Ｂは、例えばガラス、シリコン、ＰＥＴ、ポリイミド等を材料として含んでいてもよい。
【００２５】
被処理部材Ｃは、レーザ光が照射されることで、金属微細構造体Ｓを構成する金属を析出する部材である。被処理部材Ｃは、金属塩を溶解させたポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を材料として含んでいる。被処理部材Ｃにレーザ光が照射されると、当該被処理部材Ｃから金属塩が金属として析出し、析出した金属が金属微細構造体Ｓを構成することとなる。被処理部材Ｃは、例えば板状を呈し、基板Ｂの一方の面Ｂａ上に配置されている。「被処理部材Ｃが板状を呈している」とは、被処理部材Ｃの厚さが金属微細構造体Ｓの製造方法を実行可能な程度に薄いことを意味していてもよい（詳しくは後述）。なお、被処理部材Ｃは、板状を呈していなくてもよく、例えば不均一な厚さを有していてもよい。また、被処理部材Ｃの剛性については特に限定されず、例えば被処理部材Ｃは可撓性を有していてもよい。また、被処理部材Ｃは、基板Ｂとは独立した状態で（基板Ｂ上に配置されていない状態で）、その形状を維持することができてもよく、その形状を維持することができなくてもよい。
【００２６】
金属微細構造体形成装置１は、処理対象物Ｐにレーザ光を照射して金属微細構造体Ｓを形成するための照射系システム１ａ、及び、処理対象物Ｐに形成される金属微細構造体Ｓの状態を観察するための観察系システム１ｂを備えている。
【００２７】
照射系システム１ａは、レーザ装置３、光シャッタ５、ミラー７、偏光状態制御部８、ビームエキスパンダ９、ビームスプリッタ１１、対物レンズ１３、及びＸＹＺピエゾステージ１５を有している。
【００２８】
レーザ装置（レーザ光源）３は、様々な波長のパルス状のレーザ光（パルスレーザ光）を様々な繰返し周波数で繰り返し出力可能である。レーザ装置３は、例えばチタンサファイアレーザ装置であり、発振可能なレーザ光の波長を例えば赤外領域から近赤外領域の範囲で調整可能である。なお、レーザ装置３は、発振可能なレーザ光の波長を例えば近赤外領域から紫外領域までの範囲で調整可能であってもよい。レーザ装置３は、一例として、波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓｅｃ、繰返し周波数８０ＭＨｚのパルスレーザ光を出力するように設定される。また、レーザ装置３は、出力するパルスレーザ光のレーザパワーを調整可能であってもよく、例えば、照射パワーが１ｍＷ〜１０ｍＷのパルスレーザ光を出力する。光シャッタ５は、レーザ装置３から出力されたパルスレーザ光の処理対象物Ｐへの照射をオン／オフする。ミラー７は、光シャッタ５を通過したパルスレーザ光を偏光状態制御部８に向けて反射する。
【００２９】
偏光状態制御部８は、入力されるパルスレーザ光の偏光状態を制御する。偏光状態制御部８は、例えば波長板等を必要に応じて組み合わせて構成される。偏光状態制御部８は、例えば予め設定された偏光方向の直線偏光となるように、入力されるパルスレーザ光の偏光状態を制御可能である。「偏光方向」とは、パルスレーザ光の直線偏光の向きであり、電場の振動方向を意味する。また、偏光状態制御部８は、例えば円偏光となるように、入力されるパルスレーザ光の偏光状態を制御可能である。偏光状態制御部８により偏光状態を制御されたパルスレーザ光は、ビームエキスパンダ９に入射する。
【００３０】
ビームエキスパンダ９は、パルスレーザ光のビーム径を拡大する。ビームエキスパンダ９によりビーム径を拡大されたパルスレーザ光は、ビームスプリッタ１１により反射されると、対物レンズ（集光部材）１３に入射する。対物レンズ１３は、入射したパルスレーザ光を集光して、ＸＹＺピエゾステージ１５により支持された処理対象物Ｐに照射する。ＸＹＺピエゾステージ１５は、処理対象物Ｐを、基板Ｂの一方の面Ｂａとは反対側の他方の面Ｂｂ側が対物レンズ１３に対面するように支持している。つまり、対物レンズ１３により集光されたパルスレーザ光は、処理対象物Ｐに基板Ｂ側から入力され、基板Ｂを透過して被処理部材Ｃに照射される。ＸＹＺピエゾステージ１５は、処理対象物Ｐを３次元的に移動させる駆動装置である。ＸＹＺピエゾステージ１５が駆動して処理対象物Ｐを移動させることにより、パルスレーザ光を予め設定された照射パターンで処理対象物Ｐに照射することが可能となる。なお、「照射パターン」とは、処理対象物Ｐ（すなわち、被処理部材Ｃ）に対するパルスレーザ光の走査及び照射のパターンを意味する。パルスレーザ光は、走査されてもよく、走査されなくてもよい。また、照射系システム１ａは、ＸＹＺピエゾステージ１５に代えて、ピエゾ素子を用いないＸＹＺステージ等を有していてもよい。この場合、ピエゾ素子を用いないＸＹＺステージ等としては、十分な位置精度を有していればよく、具体的な構成は限定されない。
【００３１】
観察系システム１ｂは、集光レンズ１７及び撮像装置１９を有している。集光レンズ１７は、ビームスプリッタ１１を透過した処理対象物Ｐからの光を集光して、撮像装置１９に入射させる。撮像装置１９は、例えばＣＣＤカメラである。撮像装置１９は、処理対象物Ｐからの光が入射されることで処理対象物Ｐを撮像する。撮像装置１９は、例えば撮像した画像をモニタ（不図示）等に表示する。
【００３２】
［金属微細構造体の製造方法］
続いて、金属微細構造体形成装置１を用いた金属微細構造体Ｓの製造方法について説明する。
【００３３】
まず、第１工程（形成ステップ）として、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材Ｃを形成する。より詳細には、金属塩を溶解させたポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を材料として含む板状の被処理部材Ｃを、板状の基板Ｂ上に形成する。これにより、処理対象物Ｐが準備される。被処理部材Ｃは、基板Ｂ上にポリアミック酸樹脂を塗布した後、ホットプレート等にて所定温度（例えば８０度）及び所定時間（例えば１０分間）のプリベークを行うことにより形成される。
【００３４】
形成ステップにおいては、好ましくは厚さが１０ｎｍ以上１μｍ以下の被処理部材Ｃを形成し、より好ましくは厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の被処理部材Ｃを形成し、更に好ましくは厚さが５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の被処理部材Ｃを形成する。被処理部材Ｃの厚さが薄すぎないことで、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む部材の部材量が十分に存在し、十分な量の金属を析出させることができる。また、被処理部材Ｃの厚さが厚すぎないことで、後述する除去ステップにおいて被処理部材Ｃを確実に除去することが可能となる。
【００３５】
ポリアミック酸樹脂は、公知の方法を用いて、酸無水物とジアミンを有機溶媒に溶解させてから重合反応させることで得ることができる。例えば、酸無水物としてピロメリト酸二無水物、ジアミンとして４，４’−オキシジアニリン、有機溶媒として１−メチル−２−ピロリドンを用いることができるが、これらには限定されない。ポリアミック酸樹脂に金属塩を溶解させる際には、ポリアミック酸樹脂と金属化合物とを含有する塗布液を基板Ｂ上に塗布してもよく、或いは、ポリアミック酸樹脂を含有する塗布液を基板Ｂ上に塗布してから金属塩を含む溶液を含浸させてもよい。上述したプリベークによってポリアミック酸樹脂を低温で加熱することにより、金属イオンにポリアミック酸の中で流動性を持たせることができる。
【００３６】
被処理部材Ｃに含まれる金属塩としては、硝酸銀のような硝酸塩のほか、塩酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、又はクエン酸塩等が用いられる。また、金属塩を組成する金属としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）等が挙げられる。
【００３７】
被処理部材Ｃに含まれるポリアミック酸としては、イミド化後のポリイミドが、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミドエステル、ポリエーテルイミド、ポリシロキサンイミド等の構造中にイミド基を有するポリマーからなる耐熱性樹脂であるものの中から選択されてもよい。被処理部材Ｃに含まれるポリアミック酸は、下記の化学式（１）によって表される。
【化１】
2019129190.tif 000003
[式中、nは任意の整数を意味する。]
【００３８】
形成ステップによって得られた被処理部材Ｃにおいては、下記の化学式（２）に示すように、ポリアミック酸と金属塩との間のイオン交換による反応によって、ポリアミック酸の中のカルボキシル基に金属イオンが結合して存在する。
−ＣＯ２−Ｈ＋  →  −ＣＯ２−Ａｇ＋      …（２）
上記化学式（２）には、金属塩として硝酸銀を用いた反応の例が示されている。そして、形成ステップ中のプリベークによって、ポリアミック酸樹脂の全体にわたってカルボキシル基に結合した金属イオンが分散して生じることとなる。
【００３９】
次に、第２工程（出力ステップ）として、レーザ装置３からパルスレーザ光を繰り返し出力するとともに当該レーザ光の偏光状態を制御する。より詳細には、レーザ装置３が発振して、例えば波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓｅｃ、繰返し周波数８０ＭＨｚのパルスレーザ光を繰り返し出力する。また、レーザ装置３は、被処理部材Ｃに対する照射パワーが数ｍＷ程度（例えば、１ｍＷ以上１０ｍＷ以下）に設定されたパルスレーザ光を繰り返し出力する。なお、パルスレーザ光は、その光路において、上記照射パワーとなるように減衰させられてもよい。パルスレーザ光が上記照射パワーに設定されることで、パルスレーザ光が被処理部材Ｃに照射された場合に被処理部材Ｃにおける金属イオンの光還元が好適に生じ、且つ、被処理部材Ｃの損傷が抑制される。パルスレーザ光は、光シャッタ５及びミラー７を介して偏光状態制御部８に入力される。
【００４０】
偏光状態制御部８は、例えば波長板等が予め調整された状態とされており、入力されたパルスレーザ光を所望の偏光状態に制御する。例えば、偏光状態制御部８は、直線偏光になるようにパルスレーザ光の偏光状態を制御してもよく、円偏光になるようにパルスレーザ光の偏光状態を制御してもよい。偏光状態制御部８は、直線偏光になるようにパルスレーザ光の偏光状態を制御する場合には、予め設定された偏光方向の直線偏光となるように、パルスレーザ光の偏光状態を制御する。
【００４１】
次に、第３工程（照射ステップ）として、偏光状態を制御されたレーザ光を予め設定された照射パターンで被処理部材Ｃに照射することにより、被処理部材Ｃに金属を析出させる。より詳細には、被処理部材ＣをＸＹＺピエゾステージ１５に載置した後に、偏光状態制御部８から繰り返し出力されたパルスレーザ光を、ビームエキスパンダ９及びビームスプリッタ１１を介して、対物レンズ１３により集光して被処理部材Ｃに繰り返し照射する。このとき、外部の制御装置による制御により、ＸＹＺピエゾステージ１５を駆動するとともに光シャッタ５をオン／オフさせることで、予め設定された照射パターンで被処理部材Ｃにパルスレーザ光を照射する。
【００４２】
例えば、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合に、直線偏光の偏光方向に対して交差する方向に走査させながら照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射してもよい。特に、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合に、直線偏光の偏光方向に対して直交する方向に走査させながら照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射してもよい。パルスレーザ光は、直線状に走査されてもよく、曲線状に走査されてもよい。
【００４３】
或いは、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合に、走査させずに照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射してもよい。例えば、パルスレーザ光は、被処理部材Ｃの一点に対して照射されてもよい。
【００４４】
照射ステップによって、被処理部材Ｃに含まれる金属イオンが光還元により金属として析出し、照射パターンに対応したパターンで金属微細構造体Ｓが形成される。ここで、パルスレーザ光を用いて金属を析出させることにより、２光子吸収による光還元が効果的に生じるため、パルスレーザ光のエネルギーが比較的低くても効率的に高密度な金属微細構造体Ｓを形成することができる。被処理部材Ｃにおいて金属イオンが２光子吸収による光還元を起こすことで、レーザ光の照射範囲よりも狭い領域（金属の析出領域Ｒ）において金属が析出し得る。ただし、パルスレーザ光の偏光状態に応じて、金属の析出領域Ｒにおいて実際に金属が析出する析出部分Ｍと金属の析出が阻害される非析出部分Ｎとが存在する。
【００４５】
次に、第４工程（除去ステップ）として、被処理部材Ｃを除去する。より詳細には、ウェットエッチング又はドライエッチングを用いて、被処理部材Ｃの全体を除去する。ウェットエッチングは、被処理部材Ｃに水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液を含浸することによって行われてもよく、被処理部材Ｃにアルカリ溶液を滴下することによって行われてもよい。また、ドライエッチングは、例えば反応性イオンエッチング装置を用いた反応性イオンエッチングによって行われてもよい。このような工程により、基板Ｂ上において被処理部材Ｃであるポリアミック酸樹脂が取り除かれ、金属微細構造体Ｓのみが残存した基板Ｂを作製することができる。
【００４６】
［第１実施例］
以下、第１実施例に係る金属微細構造体の製造方法について説明する。第１実施例に係る金属微細構造体の製造方法では、直線偏光になるようにパルスレーザ光の偏光状態を制御するとともに、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅに対して様々な角度の走査方向Ａに走査させながら照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射する。なお、第１実施例に係る金属微細構造体の製造方法においては、パルスレーザ光は、１回だけ走査させながら照射する照射パターンで被処理部材Ｃに照射されている。
【００４７】
まず、第１実施例に係る金属微細構造体の製造方法によって形成される金属微細構造体Ｓについて、図２を参照して説明する。図２は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射することにより析出した金属を模式的に示す斜視図である。図２に示されるように、第１実施例では、金属の析出領域Ｒにおいて、直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向に延在する析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように、金属微細構造体Ｓが形成されている。特に、図２には、一例として、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向を走査方向Ａとする照射パターンでパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射することで、パルスレーザ光の走査方向Ａに沿って延在する長尺状の析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎが形成された金属微細構造体Ｓが例示されている（図３（ａ）等参照）。このように、第１実施例に係る金属微細構造体の製造方法では、パルスレーザ光を１回だけ走査させながら照射する照射パターンで被処理部材Ｃに照射することにより、複数（図２では４本）の析出部分Ｍを自己形成することも可能である。なお、図２には、照射ステップを実行した後であって除去ステップを実行する前の処理対象物Ｐの状態が示されている。
【００４８】
図３、図４、及び図５は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合において、直線偏光の偏光方向Ｅに応じた金属微細構造体Ｓの画像を示す図である。各図において、レーザ装置３は、波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓｅｃ、繰返し周波数８０ＭＨｚ、照射パワー６ｍＷに設定されたパルスレーザ光を繰り返し出力している。レーザ装置３により出力されたパルスレーザ光は、対物レンズ１３により集光されて被処理部材Ｃにスポット照射されている。「スポット照射」とは、パルスレーザ光を点状に集光して照射することを意味する。また、各図において、ＸＹＺピエゾステージ１５により、パルスレーザ光が、被処理部材Ｃにスポット照射されながら、走査速度０．５μｍ／ｓで図中上下方向の走査方向Ａに走査されている。各図において、金属の析出領域Ｒの析出部分Ｍには析出した銀が撮像されている。一方、金属の析出領域Ｒの非析出部分Ｎ及び金属の析出領域Ｒ以外の領域には基板Ｂの一方の面Ｂａが撮像されている。なお、各図に示される金属微細構造体Ｓの基板Ｂに垂直な高さは、数１０ｎｍ程度である。
【００４９】
図３（ａ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが＋９０度傾いている照射パターン（すなわち、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向を走査方向Ａとする照射パターン）で、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図３（ａ）の条件では、レーザ光の走査方向Ａに沿って延在する長尺状の析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎを有する金属微細構造体Ｓが形成されている。図３（ａ）に示される金属微細構造体Ｓは、走査方向Ａに対して直交する方向（すなわち、金属の析出領域Ｒの幅方向）の両端に幅１００ｎｍ程度の析出部分Ｍがそれぞれ形成されているとともに、これら析出部分Ｍの間に、幅３０ｎｍ程度の３列の非析出部分Ｎと、幅５０ｎｍ程度の２列の析出部分Ｍとが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように形成されている。
【００５０】
図３（ｂ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが＋６０度傾いている照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図３（ｂ）に示される金属微細構造体Ｓは、走査方向Ａに対して直交する方向（すなわち、金属の析出領域Ｒの幅方向）の両端に幅１００ｎｍ程度の析出部分Ｍがそれぞれ形成されているとともに、これら析出部分Ｍの間に、直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向に延在する析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように形成されている。
【００５１】
同様に、図３（ｃ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが＋４５度傾いている照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図４（ａ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが＋３０度傾いている照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図４（ｂ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが０度傾いている（すなわち、走査方向Ａと偏光方向Ｅとが一致している）照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図４（ｃ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが−３０度傾いている照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図５（ａ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが−４５度傾いている照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図５（ｂ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが−６０度傾いている照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。これらの各図に示される金属微細構造体Ｓは、走査方向Ａに対して直交する方向（すなわち、金属の析出領域Ｒの幅方向）の両端に幅１００ｎｍ程度の析出部分Ｍがそれぞれ形成されているとともに、これら析出部分Ｍの間に、直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向に延在する析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように形成されている。
【００５２】
図５（ｃ）は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが−９０度傾いている照射パターン（すなわち、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向を走査方向Ａとする照射パターン）で、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図５（ｃ）の条件では、図３（ａ）と同様に、レーザ光の走査方向Ａに沿って延在する長尺状の析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎを有する金属微細構造体Ｓが形成されている。図５（ｃ）に示される金属微細構造体Ｓは、走査方向Ａに対して直交する方向（すなわち、金属の析出領域Ｒの幅方向）の両端に幅１００ｎｍ程度の析出部分Ｍがそれぞれ形成されているとともに、これら析出部分Ｍの間に、幅３０ｎｍ程度の３列の非析出部分Ｎと、幅５０ｎｍ程度の２列の析出部分Ｍとが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように形成されている。
【００５３】
以上より、第１実施例に係る金属微細構造体の製造方法によれば、金属微細構造体Ｓの構造を金属の析出領域Ｒよりも微細化することができることが確認された。より具体的には、金属微細構造体Ｓの構造を３０ｎｍ程度まで微細化することができることが確認された。
【００５４】
図６は、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合において、レーザパワーに応じた金属微細構造体Ｓの画像を示す図である。図６の各図は、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅが＋９０度傾いている照射パターン（すなわち、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向を走査方向Ａとする照射パターン）で、照射パワーを３ｍＷ〜６ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。
【００５５】
図６（ａ）は、照射パワーを３ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図６（ａ）に示される金属微細構造体Ｓは、金属の析出領域Ｒにおいて、非析出部分Ｎが形成されていない。すなわち、金属の析出領域Ｒにおいて、１列の析出部分Ｍのみが形成されている。
【００５６】
図６（ｂ）は、照射パワーを４ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図６（ｂ）に示される金属微細構造体Ｓは、走査方向Ａに対して直交する方向（すなわち、金属の析出領域Ｒの幅方向）の両端に幅１００ｎｍ程度の析出部分Ｍがそれぞれ形成されているとともに、これら析出部分Ｍの間に、幅３０ｎｍ程度の１列の非析出部分Ｎが形成されている。
【００５７】
図６（ｃ）は、照射パワーを５ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図６（ｃ）に示される金属微細構造体Ｓは、走査方向Ａに対して直交する方向（すなわち、金属の析出領域Ｒの幅方向）の両端に幅１００ｎｍ程度の析出部分Ｍがそれぞれ形成されているとともに、これら析出部分Ｍの間に、幅３０ｎｍ程度の２列の非析出部分Ｎと、幅５０ｎｍ程度の１列の析出部分Ｍとが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように形成されている。
【００５８】
図６（ｄ）は、照射パワーを６ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図６（ｄ）に示される金属微細構造体Ｓは、走査方向Ａに対して直交する方向（すなわち、金属の析出領域Ｒの幅方向）の両端に幅１００ｎｍ程度の析出部分Ｍがそれぞれ形成されているとともに、これら析出部分Ｍの間に、幅３０ｎｍ程度の３列の非析出部分Ｎと、幅５０ｎｍ程度の２列の析出部分Ｍとが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように形成されている。
【００５９】
以上より、直線偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合に析出する金属微細構造体Ｓは、パルスレーザ光の被処理部材Ｃに対する照射パワーを調整することで、形成される析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎの列の数を制御可能であることが見出された。
【００６０】
［第２実施例］
以下、第２実施例に係る金属微細構造体の製造方法について説明する。第２実施例に係る金属微細構造体の製造方法では、円偏光になるようにパルスレーザ光の偏光状態を制御して照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射する。
【００６１】
まず、第２実施例に係る金属微細構造体の製造方法によって形成される金属微細構造体Ｓについて、図７を参照して説明する。図７は、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射することにより析出した金属を模式的に示す斜視図である。図７に示されるように、第２実施例では、金属の析出領域Ｒにおいて、非析出部分Ｎを囲む環状の析出部分Ｍを有するように、金属微細構造体Ｓが形成されている。特に、図７には、一例として、一点照射する照射パターンでパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射することで、円形状の非析出部分Ｎを囲む円環状の析出部分Ｍが形成された金属微細構造体Ｓが例示されている（図９（ｂ）等参照）。「一点照射」とは、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに対して走査させずに、当該被処理部材Ｃに向けてスポット照射することを意味する。なお、図７には、照射ステップを実行した後であって除去ステップを実行する前の処理対象物Ｐの状態が示されている。
【００６２】
図８は、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合において、パルスレーザ光の照射パワー及び焦点位置に応じた金属微細構造体Ｓの画像を示す図である。「焦点位置」とは、基板Ｂの一方の面Ｂａを基準として、被処理部材Ｃ側に向かって当該一方の面Ｂａに垂直な方向への焦点の高さを意味する。図中の左右方向においてパルスレーザ光の照射パワーが異なり、図中の上下方向において焦点位置が異なる。図８において、レーザ装置３は、波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓｅｃ、繰返し周波数８０ＭＨｚ、照射パワーが２ｍＷ〜８ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光を繰り返し出力している。また、図８において、ＸＹＺピエゾステージ１５により、パルスレーザ光の焦点位置が基板Ｂの一方の面Ｂａを基準として０ｎｍ〜６００ｎｍとなるように制御されている。なお、被処理部材Ｃに対するパルスレーザ光の照射時間は、それぞれ１ｓとされている。図８において、金属の析出領域Ｒの析出部分Ｍには析出した銀が撮像されている。一方、金属の析出領域Ｒの非析出部分Ｎ及び金属の析出領域Ｒ以外の領域には基板Ｂの一方の面Ｂａが撮像されている。なお、各図に示される金属微細構造体Ｓの基板Ｂに垂直な高さは、数１０ｎｍ程度である。
【００６３】
図８では、照射パワーが２ｍＷ〜３ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が被処理部材Ｃに照射されても、焦点位置によらず金属が析出していない。すなわち、被処理部材Ｃにおける金属イオンの光還元が十分に生じていない。同様に、照射パワーが４ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置３００ｎｍ〜６００ｎｍとなるように照射された場合、及び、照射パワーが５ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置６００ｎｍとなるように照射された場合においても、金属が析出していない。
【００６４】
照射パワーが４ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置０ｎｍ〜２００ｎｍとなるように照射された場合、照射パワーが５ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置４００ｎｍ〜５００ｎｍとなるように照射された場合、及び、照射パワーが６ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置６００ｎｍとなるように照射された場合においては、非析出部分Ｎが形成されていない円形状の析出部分Ｍのみの形状（ドット状）となるように金属が析出している。
【００６５】
照射パワーが５ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置０ｎｍ〜３００ｎｍとなるように照射された場合、照射パワーが６ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置０ｎｍ〜５００ｎｍとなるように照射された場合、及び、照射パワーが７ｍＷ〜８ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光が焦点位置０ｎｍ〜６００ｎｍとなるように照射された場合においては、円形状の非析出部分Ｎを囲む円環状の析出部分Ｍを有する形状となるように金属が析出している。
【００６６】
以上より、第２実施例に係る金属微細構造体の製造方法によれば、金属微細構造体Ｓの構造を金属の析出領域Ｒよりも微細化することができることが確認された。また、パルスレーザ光の照射パワー及び焦点位置を調整することで、ドット状又は円環状の金属微細構造体Ｓを形成可能であることが見出された。
【００６７】
続いて、金属微細構造体Ｓについて、拡大画像を参照して詳細に検討する。図９及び図１０は、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材に照射した場合において、レーザパワーに応じた金属微細構造体Ｓの画像を示す図である。各図において、レーザ装置３は、波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓｅｃ、繰返し周波数８０ＭＨｚ、照射パワーが４ｍＷ〜８ｍＷとなるように設定されたパルスレーザ光を繰り返し出力している。また、各図において、パルスレーザ光の焦点位置は０ｎｍ、照射時間は１ｓとされている。
【００６８】
図９（ａ）は、照射パワーを４ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図９（ａ）に示される金属微細構造体Ｓは、金属の析出領域Ｒにおいて、非析出部分Ｎが形成されていない円形状の析出部分Ｍのみを有している。析出部分Ｍは、直径２００ｎｍ程度の円形状を呈している。
【００６９】
図９（ｂ）は、照射パワーを５ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図９（ｂ）に示される金属微細構造体Ｓは、金属の析出領域Ｒにおいて、直径９０ｎｍ程度の円形状の非析出部分Ｎを囲む直径２７０ｎｍ程度の円環状の析出部分Ｍを有している。
【００７０】
図９（ｃ）は、照射パワーを６ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図９（ｃ）に示される金属微細構造体Ｓは、金属の析出領域Ｒにおいて、直径１８０ｎｍ程度の円形状の非析出部分Ｎを囲む直径３３０ｎｍ程度の円環状の析出部分Ｍを有している。
【００７１】
図１０（ａ）は、照射パワーを７ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図１０（ａ）に示される金属微細構造体Ｓは、金属の析出領域Ｒにおいて、直径１９０ｎｍ程度の円形状の非析出部分Ｎを囲む直径３６０ｎｍ程度の円環状の析出部分Ｍを有している。
【００７２】
図１０（ｂ）は、照射パワーを８ｍＷに設定されたパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合の金属微細構造体Ｓを示している。図１０（ｂ）に示される金属微細構造体Ｓは、金属の析出領域Ｒにおいて、直径２４０ｎｍ程度の円形状の非析出部分Ｎを囲む直径３８０ｎｍ程度の円環状の析出部分Ｍを有している。
【００７３】
以上より、円偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射した場合に析出する金属微細構造体Ｓは、レーザパワーを調整することで異なる直径の円形状又は円環状に形成可能であることが確認された。
【００７４】
［作用及び効果］
以上説明したように、本開示の一態様に係る金属微細構造体の製造方法は、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材Ｃを形成する形成ステップと、レーザ装置３からパルスレーザ光を出力するとともに当該パルスレーザ光の偏光状態を制御する出力ステップと、偏光状態を制御されたパルスレーザ光を予め設定された照射パターンで被処理部材Ｃに照射する照射ステップと、被処理部材Ｃを除去する除去ステップと、を備える。
【００７５】
この金属微細構造体の製造方法によれば、まず、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む被処理部材Ｃにパルスレーザ光が照射される。これにより、被処理部材Ｃにおいて金属イオンが２光子吸収による光還元を起こすことで、パルスレーザ光の照射範囲よりも狭い領域（金属の析出領域Ｒ）において金属が析出し得る。このとき、被処理部材Ｃに照射されるパルスレーザ光の偏光状態が制御されているため、パルスレーザ光の偏光状態に応じて、金属の析出領域Ｒにおいて実際に金属が析出する析出部分Ｍと金属の析出が阻害される非析出部分Ｎとが存在することとなる。ここで、パルスレーザ光は予め設定された照射パターンで被処理部材Ｃに照射されるため、金属の析出部分Ｍと非析出部分Ｎとの配置を制御して所望の形状に金属を析出させることができる。その後、被処理部材Ｃが除去されることで、析出した金属が金属微細構造体Ｓとして取得される。以上により、この方法によれば、より微細な構造を有する金属微細構造体Ｓを形成することが可能となる。
【００７６】
この金属微細構造体の製造方法では、出力ステップにおいては、直線偏光になるようにパルスレーザ光の偏光状態を制御する。これにより、金属の析出領域Ｒにおいて、直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向に延在する析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎが、直線偏光の偏光方向Ｅに交互に並ぶように、金属微細構造体Ｓを形成することが可能となる。
【００７７】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅに対して交差する方向に走査させながら照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射する。これにより、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅとパルスレーザ光の走査方向Ａとの交差する角度を適宜変更することで、パルスレーザ光の走査方向Ａに対して所望の角度方向に延在する析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎを有する金属微細構造体Ｓを形成することが可能となる。
【００７８】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、パルスレーザ光の直線偏光の偏光方向Ｅに対して直交する方向に走査させながら照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射する。これにより、パルスレーザ光の走査方向Ａに沿って延在する長尺状の析出部分Ｍ及び非析出部分Ｎを有する金属微細構造体Ｓを形成することが可能となる。
【００７９】
この金属微細構造体の製造方法では、出力ステップにおいては、円偏光になるようにパルスレーザ光の偏光状態を制御する。これにより、金属の析出領域Ｒにおいて、非析出部分Ｎを囲む環状の析出部分Ｍを有するように、金属微細構造体Ｓを形成することが可能となる。
【００８０】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、走査させずに照射する照射パターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射する。これにより、金属の析出領域Ｒにおいて、円形状の非析出部分Ｎを囲む円環状の析出部分Ｍを有するように、金属微細構造体Ｓを形成することが可能となる。
【００８１】
この金属微細構造体の製造方法では、形成ステップにおいては、被処理部材Ｃを基板Ｂ上に形成する。これにより、基板Ｂ上に金属微細構造体Ｓを形成することができるため、除去ステップにおいて、被処理部材Ｃを除去する際に金属微細構造体Ｓの形状及び配置を維持することが可能となる。
【００８２】
この金属微細構造体の製造方法では、形成ステップにおいては、厚さが１０ｎｍ以上１μｍ以下の被処理部材Ｃを形成する。これにより、被処理部材Ｃの厚さが１０ｎｍ以上であるため、金属塩を溶解させたポリアミック酸を含む部材の部材量が十分に存在し、十分な量の金属を析出させることが可能となる。また、被処理部材Ｃの厚さが１μｍ以下であるため、除去ステップにおいて被処理部材Ｃを確実に除去することが可能となる。
【００８３】
この金属微細構造体の製造方法では、照射ステップにおいては、対物レンズ１３を用いてパルスレーザ光を集光して被処理部材Ｃに照射する。これにより、パルスレーザ光を集光して被処理部材Ｃに照射することにより、金属微細構造体Ｓを一層微細化することが可能となる。
【００８４】
この金属微細構造体の製造方法では、出力ステップにおいては、レーザ装置３からパルス状のレーザ光を繰り返し出力し、照射ステップにおいては、パルス状のレーザ光を被処理部材Ｃに繰り返し照射する。これにより、パルス状のレーザ光が照射された被処理部材Ｃにおいて２光子吸収を効率的に生じさせることができるため、金属を析出させるために必要なレーザ光のエネルギーを低減することが可能となる。
【００８５】
［変形例］
上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
【００８６】
例えば、本実施形態に係る金属微細構造体の製造方法においては、レーザ装置３は、パルスレーザ光を出力する機能に加えて、当該パルスレーザ光の偏光状態を制御する機能を有していてもよい。この場合、レーザ装置３は、直線偏光となるように、出力するパルスレーザ光の偏光状態を制御してもよい。或いは、レーザ装置３は、円偏光となるように、出力するパルスレーザ光の偏光状態を制御してもよい。レーザ装置３がパルスレーザ光を出力する機能及び当該パルスレーザ光の偏光状態を制御する機能の両方を有している場合には、偏光状態制御部８を用いてパルスレーザ光の偏光状態を制御しなくてもよい。
【００８７】
また、本実施形態に係る金属微細構造体の製造方法においては、「パルスレーザ光を走査させる」ことの一例として、パルスレーザ光の光軸を移動させずに処理対象物Ｐを移動させることで、パルスレーザ光が処理対象物Ｐに照射される照射位置を移動させる手法を示した。しかし、「パルスレーザ光を走査させる」こととは、上記のように、パルスレーザ光の光軸を移動させずに処理対象物Ｐを移動させることで、パルスレーザ光が処理対象物Ｐに照射される照射位置を移動させること意味しなくてもよく、例えば、処理対象物Ｐを移動させずにパルスレーザ光の光軸を移動させることで、パルスレーザ光が処理対象物Ｐに照射される照射位置を移動させることを意味してもよく、処理対象物Ｐ及びパルスレーザ光の光軸の両方を移動させることで、パルスレーザ光が処理対象物Ｐに照射される照射位置を移動させることを意味してもよい。
【００８８】
また、本実施形態に係る金属微細構造体の製造方法は、パルスレーザ光の被処理部材Ｃに対する照射パワーを、パルスレーザ光が被処理部材Ｃに照射された場合に当該被処理部材Ｃにおける金属イオンの光還元を生じさせ、且つ、被処理部材Ｃを損傷させない（例えば、アブレーションを発生させない）レーザフルエンスとなるように調整する調整ステップをさらに備えてもよい。例えば、このようなレーザフルエンスは、好ましくは０．１ｍＪ／ｃｍ２以上１００ｍＪ／ｃｍ２以下であってもよく、より好ましくは１ｍＪ／ｃｍ２以上５０ｍＪ／ｃｍ２以下であってもよく、更に好ましくは３ｍＪ／ｃｍ２以上２０ｍＪ／ｃｍ２以下であってもよい。これによれば、被処理部材Ｃを損傷させずに好適に金属微細構造体Ｓを形成することが可能となる。
【００８９】
なお、照射パワー（平均パワー）と上述したレーザフルエンスとの関係について、例えば第１実施例及び第２実施例では、照射パワーが６ｍＷである場合には、レーザフルエンスは７．５ｍＪ／ｃｍ２である。
【００９０】
また、処理対象物Ｐは、基板Ｂを備えていなくてもよい。この場合、被処理部材Ｃは、ポリアミック酸樹脂自体が板状に形成されたものをプリベークすることで形成されてもよい。
【００９１】
また、形成ステップにおいては、厚さが１０ｎｍ未満又は１μｍより大きい被処理部材Ｃを形成してもよい。
【００９２】
また、照射ステップにおいては、対物レンズ１３を用いてレーザ光を集光しなくてもよい。
【００９３】
また、出力ステップにおいては、レーザ装置３からパルスレーザ光を繰り返し出力しなくてもよく、その場合、照射ステップにおいては、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに繰り返し照射しなくてもよい。
【００９４】
また、照射ステップにおいては、パルスレーザ光を走査させる手段として、ＸＹＺピエゾステージ１５を用いる手段以外の手段が用いられてもよい。例えば、レーザ装置３から照射されたパルスレーザ光をガルバノミラー等を用いて被処理部材Ｃに対して走査させてもよく、或いは、金属微細構造体形成装置１自体をモータ等の駆動装置を用いて動かすことによって、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに対して走査させてもよい。また、空間光位相変調器を用いてパルスレーザ光の２次元パターンを一度に被処理部材Ｃに形成してもよい。
【００９５】
また、金属微細構造体の製造方法は、上述した実施形態の態様に限らず、以下のような他の態様によっても実施可能である。
【００９６】
例えば、他の態様に係る金属微細構造体の製造方法（第１態様）においては、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を、被処理部材Ｃに対して光軸が平行移動するように走査させながら、当該被処理部材Ｃにスポット照射してもよい。このような方法について、より詳細には、出力ステップにおいて、レーザ装置からパルスレーザ光を出力するとともに、直線偏光又は円偏光となるように当該パルスレーザ光の偏光状態をレーザ装置により制御する。そして、照射ステップにおいて、対物レンズを用いてパルスレーザ光を点状に集光して被処理部材Ｃにスポット照射する。このとき、照射ステップにおいて、処理対象物Ｐを移動させずに、被処理部材Ｃへのスポット照射を継続しながら、被処理部材Ｃに対してパルスレーザ光の光軸を平行移動させるようにレーザ装置の位置を移動させることで、パルスレーザ光が処理対象物Ｐに照射される照射位置を移動させる。これにより、直線偏光又は円偏光となるように偏光状態を制御されたパルスレーザ光を予め設定された照射パターンで被処理部材Ｃに照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、処理対象物Ｐを移動させなくても、被処理部材Ｃに対して線状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【００９７】
或いは、他の態様に係る金属微細構造体の製造方法（第２態様）においては、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光の光軸をレーザ装置の位置を略中心としてスイングさせる（振る）ことにより、被処理部材Ｃに対して走査させながら、当該被処理部材Ｃにスポット照射してもよい。このような方法について、より詳細には、出力ステップにおいて、レーザ装置からパルスレーザ光を出力するとともに、直線偏光又は円偏光となるように当該パルスレーザ光の偏光状態をレーザ装置により制御する。そして、照射ステップにおいて、対物レンズを用いてパルスレーザ光を点状に集光して被処理部材Ｃにスポット照射する。このとき、照射ステップにおいて、処理対象物Ｐを移動させずに、被処理部材Ｃへのスポット照射を継続しながら、被処理部材Ｃに対してパルスレーザ光の光軸をスイングさせることで、パルスレーザ光が処理対象物Ｐに照射される照射位置を移動させる。被処理部材Ｃに対してパルスレーザ光の光軸をスイングさせるためには、例えば光軸上にガルバノミラー等を配置してもよく、レーザ装置自体の向きを変化させてもよい。これにより、直線偏光又は円偏光となるように偏光状態を制御されたパルスレーザ光を予め設定された照射パターンで被処理部材Ｃに照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、処理対象物Ｐを移動させなくても、被処理部材Ｃに対して線状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【００９８】
或いは、他の態様に係る金属微細構造体の製造方法（第３態様）においては、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を、被処理部材Ｃに対して走査させずに、当該被処理部材Ｃにライン照射してもよい。「ライン照射」とは、パルスレーザ光を線状に集光して照射することを意味する。このような方法について、より詳細には、出力ステップにおいて、レーザ装置からパルスレーザ光を出力するとともに、直線偏光又は円偏光となるように当該パルスレーザ光の偏光状態をレーザ装置により制御する。そして、照射ステップにおいて、例えばシリンドリカルレンズ（集光部材）を用いてパルスレーザ光を線状に集光して被処理部材Ｃにライン照射する。このとき、照射ステップにおいて、処理対象物Ｐ及びパルスレーザ光の光軸のいずれも移動させずに、パルスレーザ光を処理対象物Ｐにライン照射する。これにより、シリンドリカルレンズにより集光された線状のパターンで、パルスレーザ光を被処理部材Ｃに照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、処理対象物Ｐを移動させなくても、被処理部材Ｃに対して線状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【００９９】
或いは、他の態様に係る金属微細構造体の製造方法（第４態様）においては、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を被処理部材Ｃに対して一点照射してもよい。このような方法について、より詳細には、出力ステップにおいて、レーザ装置からパルスレーザ光を出力するとともに、直線偏光又は円偏光となるように当該パルスレーザ光の偏光状態をレーザ装置により制御する。そして、照射ステップにおいて、対物レンズを用いてパルスレーザ光を点状に集光して被処理部材Ｃにスポット照射する。このとき、照射ステップにおいて、処理対象物Ｐ及びパルスレーザ光の光軸のいずれも移動させずに、パルスレーザ光を処理対象物Ｐにスポット照射する。これにより、直線偏光又は円偏光となるように偏光状態を制御されたパルスレーザ光を走査させずに一点照射する照射パターンで被処理部材Ｃに照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、被処理部材Ｃに対して点状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【０１００】
ここで、第４態様においては、レーザ装置の位置を移動させることで、被処理部材Ｃへのパルスレーザ光のスポット照射を被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点に順次行ってもよい。すなわち、まず、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を出力し、被処理部材Ｃに対して走査させずに、当該被処理部材Ｃに第１回目のスポット照射を行う。続いて、被処理部材Ｃへのスポット照射を停止した状態で、レーザ装置の位置を移動させる。続いて、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を再度出力し、被処理部材Ｃに対して走査させずに、当該被処理部材Ｃの前回とは異なる位置に第２回目のスポット照射を行う。以下、この操作を繰り返してもよい。これにより、直線偏光又は円偏光となるように偏光状態を制御されたパルスレーザ光を走査させずに照射する照射パターンで、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点のそれぞれに順次一点照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、処理対象物Ｐを移動させなくても、被処理部材Ｃの互いに異なる複数の点に対して、順次、点状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【０１０１】
また、第４態様においては、レーザ装置の位置を略中心としてパルスレーザ光の光軸をスイングさせることにより、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点にパルスレーザ光のスポット照射を順次行ってもよい。すなわち、まず、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を出力し、被処理部材Ｃに対して走査させずに、当該被処理部材Ｃに第１回目のスポット照射を行う。続いて、処理対象物Ｐを移動させずに、被処理部材Ｃへのスポット照射を停止した状態でパルスレーザ光の光軸をスイングさせることで、パルスレーザ光が処理対象物Ｐに照射される照射位置を移動させる。パルスレーザ光の光軸をスイングさせるためには、例えば光軸上にガルバノミラー等を配置してもよく、レーザ装置自体の向きを変化させてもよい。続いて、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を再度出力し、被処理部材Ｃに対して走査させずに、当該被処理部材Ｃの前回とは異なる位置に第２回目のスポット照射を行う。以下、この操作を繰り返してもよい。これにより、直線偏光又は円偏光となるように偏光状態を制御されたパルスレーザ光を走査させずに照射する照射パターンで、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点のそれぞれに順次一点照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、処理対象物Ｐを移動させなくても、被処理部材Ｃの互いに異なる複数の点に対して、順次、点状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【０１０２】
また、第４態様においては、複数のレーザ装置を用いることにより、被処理部材Ｃへのパルスレーザ光のスポット照射を、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点に同時に行ってもよい。すなわち、複数のレーザ装置のそれぞれにより、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を出力し、被処理部材Ｃに対して走査させずに、当該被処理部材Ｃにスポット照射を行う。これにより、直線偏光又は円偏光となるように偏光状態を制御されたパルスレーザ光を走査させずに照射する照射パターンで、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点のそれぞれに同時に一点照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、処理対象物Ｐを移動させなくても、被処理部材Ｃの互いに異なる複数の点に対して、同時に、点状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【０１０３】
或いは、他の態様に係る金属微細構造体の製造方法（第５態様）においては、直線偏光又は円偏光のパルスレーザ光を複数のパルスレーザ光に分岐させることで、被処理部材Ｃへのパルスレーザ光のスポット照射を、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点に同時に行ってもよい。このような方法について、より詳細には、出力ステップにおいて、レーザ装置からパルスレーザ光を出力するとともに、直線偏光又は円偏光となるように当該パルスレーザ光の偏光状態をレーザ装置により制御する。そして、照射ステップにおいて、例えばマイクロレンズアレイ（集光部材）を用いてパルスレーザ光を複数のパルスレーザ光に分岐させるとともに点状に集光して、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点に同時にスポット照射する。このとき、照射ステップにおいて、処理対象物Ｐ及びパルスレーザ光の光軸のいずれも移動させずに、パルスレーザ光を処理対象物Ｐにスポット照射する。これにより、直線偏光又は円偏光となるように偏光状態を制御されたパルスレーザ光を走査させずに照射する照射パターンで、被処理部材Ｃ上の互いに異なる複数の点のそれぞれに同時に一点照射することとなる。なお、形成ステップ及び除去ステップについては、上述した実施形態と同じ処理を行ってもよい。この方法によれば、処理対象物Ｐを移動させなくても、被処理部材Ｃの互いに異なる複数の点に対して、同時に、点状にパルスレーザ光を照射することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０４】
３…レーザ装置（レーザ光源）、１３…対物レンズ（集光部材）、Ｂ…基板、Ｃ…被処理部材、Ｓ…金属微細構造体。
【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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