(57)【要約】【課題】微細構造体、特に電鋳加工し微細金型として利用可能な傾斜した側壁を有する高精度な微細構造体を、簡易な製造工程により、安価に大量生産できる方法を提供することを目的とする。【解決手段】  所定パターンに形成された第１Ｘ線吸収部２ａと第２Ｘ線吸収部２ｂとを備えるＸ線マスク２を介して、樹脂層１にＸ線を照射し露光する露光工程と、該露光工程において現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収して現像により除去可能となった樹脂層１の一部を現像により除去する現像工程と、を具備し、露光工程において少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が樹脂層１の表面全面に渡って吸収されるように、照射されるＸ線の照射方向における第１Ｘ線吸収部２ａと第２Ｘ線吸収部２ｂとの厚さをそれぞれ定めることによって、樹脂層１に傾斜した側壁を有する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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射されるＸ線の一部を吸収する所定パターンに形成された第１Ｘ線吸収部と、該第１Ｘ線吸収部の吸収するＸ線の吸収割合とは異なる割合で照射されるＸ線の一部を吸収する第２Ｘ線吸収部と、を備えるＸ線マスクを介して、樹脂層にＸ線を照射し露光する露光工程と、
該露光工程において現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収して現像により除去可能となった前記樹脂層の一部を現像により除去する現像工程と、
を具備し、
前記露光工程において少なくとも前記現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が前記樹脂層の表面全面に渡って吸収されるように、照射される前記Ｘ線の照射方向における前記第１Ｘ線吸収部と前記第２Ｘ線吸収部との厚さをそれぞれ定めることによって、前記樹脂層に傾斜した側壁を有する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２】
前記Ｘ線マスクは、前記第１Ｘ線吸収部又は前記第２Ｘ線吸収部を複数備えることを特徴とする請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項３】
照射される前記Ｘ線の照射方向における前記第１Ｘ線吸収部又は前記第２Ｘ線吸収部の厚さを、照射される前記Ｘ線の照射方向の水平方向において変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第２Ｘ線吸収部は、そのＸ線の吸収割合がほぼ０であるＸ線透過材からなることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項５】
前記露光工程が、互いに異なる所定パターンに形成された第１Ｘ線吸収部を備えたＸ線マスクを用いて複数回行われることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項６】
前記露光工程において前記樹脂層の表面に対して傾斜した方向から前記Ｘ線を照射し露光することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項７】
前記露光工程において前記Ｘ線マスクを前記樹脂層の表面に対して相対的に移動させながら前記Ｘ線を照射し露光することを特徴とする請求項１から５の何れか６項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項８】
前記Ｘ線がシンクロトロン放射光源から放射されることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂がポリメチルメタクリレートであることを特徴とする請求項１か８の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に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１１】
請求項１０に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１２】
請求項１１に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１３】
請求項１２に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１４】
請求項１３に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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を照射し露光した樹脂層を現像することにより得られる微細構造体の製造方法とこれによって製造された微細構造体、及び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とこれによって製造された微細金属構造体、及び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と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、医療や美容のための人体への薬物投与などを目的とした経皮的なドラッグ・デリバリ用デバイス（Drug Delivery Device）、さらには、生化学分析や化学合成を行う微小システムなどの微小集積化化学デバイス等の分野において、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術の発展と共に、様々な形状の３次元微細構造体が要求されている。又、経皮的なドラッグ・デリバリ用デバイスとしてのマイクロ・ニードルなど３次元微細構造体を安価に大量生産するための３次元微細金型を必要としている。
【０００３】
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、放射光装置からＸ線を照射してＸ線マスク上の極小の微細パターンをＸ線感受樹脂層上に高精度に転写できる露光技術であるＸ線リソグラフィがある。このＸ線リソグラフィを利用し、微細金型などの微細金属構造体を生産するプロセスは、ＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformung：独語）プロセスと呼ばれる。
【０００４】
このＬＩＧＡプロセスは、Ｘ線リソグラフィに電鋳加工とモールディングを組み合わせた加工方法である。Ｘ線透過膜に支持されるＸ線非透過膜に所定パターンが形成されたＸ線マスクを介して、ＳＲ（シンクロトロン放射）光装置からＸ線を照射し、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡという）からなるＰＭＭＡ基板を露光し、現像することによって、ＰＭＭＡ基板にパターンを形成し、微細構造体を形成する。該微細構造体を母型として電鋳加工を行ない、微細金属構造体を形成する。そして、該微細金属構造体を微細構造体から取り外し、これを微細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、微細樹脂部品を生産することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、微細樹脂部品を安価に大量生産するためには、高アスペクト比の高精度な３次元微細金型を必要とし、該３次元微細金型には抜き勾配に適した傾斜した側壁を設ける必要がある。このことを考慮して、特許文献１には、Ｘ線リソグラフィを用いて傾斜した側壁を有する３次元微細構造体を製造する方法として、２重露光方法が開示されている。
【０００６】
２重露光方法は、図１７及び図１８に示すように、所定パターンに形成されたＸ線非透過膜１０２ａとこれを支持するＸ線透過膜１０２ｂとを積層して備えるＸ線マスク１０２を介してＸ線をＰＭＭＡ基板１０１に照射し露光する部分露光工程と、ＰＭＭＡ基板１０１の表面全体にＸ線を照射し露光する全面露光工程と、部分露光工程及び全面露光工程において露光されたＰＭＭＡ基板１０１を現像する現像工程と、を具備することにより、ＰＭＭＡ基板１０１に傾斜した側壁を有する微細構造体１０３，１０４を得る方法である。
【０００７】
更に詳細に説明すると、まず、ＰＭＭＡ基板１０１の上方に所定の間隔を隔てて、図１７（ａ）及び図１８（ａ）に示すように、Ｘ線マスク１０２を平行に配置する。Ｘ線マスク１０２は、円形のパターンに形成され通過するＸ線をほぼ吸収し透過させないＸ線非透過膜１０２ａと、照射されるＸ線をほぼ吸収せずに透過するＸ線透過膜１０１ｂと、を備えている。そして、図示しないＳＲ（シンクロトロン放射）光装置からＸ線マスク１０２を介して、ＰＭＭＡ基板１０１表面に対して垂直に照射量ＱｐのＸ線を照射し露光する部分露光工程を行う。部分露光工程においては、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）に示すように、Ｘ線非透過膜１０２ａの直下部分（Ａ部）のＰＭＭＡ基板１０１表面へのＸ線照射量は、Ｘ線非透過膜１０２ａによりＸ線が吸収され、ほぼ０となる。一方、Ａ部以外の部分（Ｂ部）のＰＭＭＡ基板１０１のＰＭＭＡ基板１０１表面へのＸ線照射量は、Ｘ線はＸ線透過膜１０２ｂをほぼ吸収されないので、ほぼ均一の照射量Ｑｐとなる。
【０００８】
次に、ＳＲ光装置からＸ線マスクを介さず、図１７（ｃ）及び図１８（ｃ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１０１表面全面に渡ってＸ線吸収量が現像限界Ｘ線吸収量を超えるように、照射量ＱａのＸ線をＰＭＭＡ基板１０１の表面全体に対してＸ線を照射し露光する全面露光工程を行う。ＰＭＭＡに現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が吸収されると現像により除去可能となる。全面露光工程におけるＰＭＭＡ基板１０１へのＸ線照射量は、Ｘ線マスクを介さないので、図１７（ｄ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１０１の表面全面において均一の照射量Ｑａとなる。
【０００９】
前記部分露光工程と全面露光工程とにおけるＸ線照射量の総計は、図１７（ｅ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１０１表面のＡ部においては照射量Ｑａとなり、Ｂ部においては照射量Ｑｐ＋Ｑａとなる。ＰＭＭＡ基板１０１内部のＸ線吸収量は、表面へのＸ線照射量と表面からの距離に依存し、部分露光工程が完了したときのＸ線吸収量は、図１８（ｂ）に示すようになり、さらに全面露光工程が完了したときのＸ線吸収量は、図１８（ｄ）に示すようになる。なお、図１８において、ＰＭＭＡ基板１０１内部の濃度変化は各部のＸ線吸収量をモデルとして示すものであり、濃度が濃いほどＸ線吸収量が大きいことを表す。
【００１０】
露光により現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が吸収され一定限度の分子量以下に低下したＰＭＭＡを、現像により選択的に溶解し除去する現像工程を行う。現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が吸収されると、Ｘ線吸収量が多いほど、ＰＭＭＡの溶解速度は速くなる。ＰＭＭＡ基板１０１表面のＡ部へのＸ線照射量ＱａよりもＢ部へのＸ線照射量Ｑｐ＋Ｑａが大きいので、ＰＭＭＡ基板１０１表面のＡ部のＸ線吸収量よりもＢ部のＸ線吸収量が大きい。ＰＭＭＡ基板１０１表面のＡ部とＢ部に吸収されたＸ線は、ともに現像限界Ｘ線吸収量を超えており、Ａ部の溶解速度よりＢ部の溶解速度が速い。この溶解速度の違いによって、表面から溶解が進行するとともに、Ｂ部からＡ部に向かっても溶解が進行することにより、表面から斜め方向に溶解が進行する。
【００１１】
所定時間が経過した段階で現像を終了すると、図１７（ｆ）及び図１８（ｅ）に示すように、ＰＭＭＡからなる円錐形状を備えた微細構造体１０３が得られる。さらに現像時間が経過すると、さらにＰＭＭＡの溶解が進行するが、Ａ部におけるＰＭＭＡの分子量が低下していない部分は溶解しないので、図１７（ｇ）及び図１８（ｆ）に示すように、円柱上に円錐形を備えたＰＭＭＡからなる微細構造体１０４が得られる。以上に示したように、２重露光を用いることにより傾斜した側壁を有する３次元微細構造体１０３，１０４を得ることができる。
【特許文献１】特願２００３−１６５２８８号に係る特許掲載公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記２重露光方法を用いて傾斜した側壁を有する３次元微細構造体を製造する方法は、Ｘ線マスクを介した部分露光工程と、Ｘ線マスクを介さない全面露光工程との少なくとも２回の露光工程を必要とするので、製造工程が複雑になる問題があった。
【００１３】
本発明は、上記した事情や問題に鑑みてなされたものであり、微細構造体、特に電鋳加工し微細金型として利用可能な傾斜した側壁を有する微細構造体を、簡易な製造工程により、安価に大量生産できる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】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の微細構造体の製造方法は、照射されるＸ線の一部を吸収する所定パターンに形成された第１Ｘ線吸収部と、該第１Ｘ線吸収部の吸収するＸ線の吸収割合とは異なる割合で照射されるＸ線の一部を吸収する第２Ｘ線吸収部と、を備えるＸ線マスクを介して、樹脂層にＸ線を照射し露光する露光工程と、該露光工程において現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収して現像により除去可能となった前記樹脂層の一部を現像により除去する現像工程と、を具備し、前記露光工程において少なくとも前記現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が前記樹脂層の表面全面に渡って吸収されるように、照射される前記Ｘ線の照射方向における前記第１Ｘ線吸収部と前記第２Ｘ線吸収部との厚さをそれぞれ定めることによって、前記樹脂層に傾斜した側壁を有する微細構造体を得ることを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１に記載の微細構造体の製造方法において、前記Ｘ線マスクは、前記第１Ｘ線吸収部又は前記第２Ｘ線吸収部を複数備えることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１又は２にに記載の微細構造体の製造方法において、照射される前記Ｘ線の照射方向における前記第１Ｘ線吸収部又は前記第２Ｘ線吸収部の厚さを、照射される前記Ｘ線の照射方向の水平方向において変化させることを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１から３の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法において、前記第２Ｘ線吸収部は、そのＸ線の吸収割合がほぼ０であるＸ線透過材からなることを特徴としている。
【００１８】
請求項５に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１から４の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法において、前記露光工程が、互いに異なる所定パターンに形成された第１Ｘ線吸収部を備えたＸ線マスクを用いて複数回行われることを特徴としている。
【００１９】
請求項６に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１から５の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法において、前記露光工程において前記樹脂層の表面に対して傾斜した方向から前記Ｘ線を照射し露光することを特徴としている。
【００２０】
請求項７に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１から６の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法において、前記露光工程において前記Ｘ線マスクを前記樹脂層の表面に対して相対的に移動させながら前記Ｘ線を照射し露光することを特徴としている。
【００２１】
請求項８に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１から７の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法において、前記Ｘ線がシンクロトロン放射光源から放射されることを特徴としている。
【００２２】
請求項９に記載の微細構造体の製造方法は、請求項１から８の何れか１項に記載の微細構造体の製造方法において、前記樹脂がポリメチルメタクリレートであることを特徴としている。
【００２３】
請求項１０に記載の微細構造体は、請求項１から９の何れか１項に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。
【００２４】
請求項１１に記載の微細金属構造体の製造方法は、請求項１０に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。
【００２５】
請求項１２に記載の微細金属構造体は、請求項１１に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。
【００２６】
請求項１３に記載の微細樹脂部品の製造方法は、請求項１２に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。
【００２７】
請求項１４に記載の微細樹脂部品は、請求項１３に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。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の微細構造体の製造方法によれば、露光工程において少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が樹脂層の表面全面に渡って吸収されるように、照射されるＸ線の照射方向における第１Ｘ線吸収部と第２Ｘ線吸収部との厚さをそれぞれ定めるので、所定パターンに形成された第１Ｘ線吸収部と第２Ｘ線吸収部とを通過してＸ線が到達する樹脂層の表面と、第２Ｘ線吸収部のみを通過してＸ線が到達する樹脂層の表面とには、露光工程において現像限界Ｘ線吸収量を超える互いに異なる量のＸ線が吸収される。これにより、現像工程において樹脂層の前記各表面から樹脂層の内部に対して樹脂層を除去する速度が相違し、樹脂層に傾斜した側壁を有する微細構造体を製造することができる。又、Ｘ線を照射し樹脂層を露光するので、高アスペクト比の高精度な微細構造体を製造することができる。又、１度のみの露光工程により樹脂層に傾斜した側壁を有する微細構造体を製造することができるので、前記従来の２重露光方法に比べて、簡易な製造工程とすることができる。
【００２９】
請求項２の微細構造体の製造方法によれば、Ｘ線マスクは、第１Ｘ線吸収部又は第２Ｘ線吸収部を複数備えるので、例えば、Ｘ線マスクが互いに異なるパターンに形成された第１Ｘ線吸収部を複数備えることにより、第１Ｘ線吸収部を通過してＸ線が到達する樹脂層の表面において、露光後におけるＸ線吸収量の相違の態様の多様性が増し、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を製造することができる。
【００３０】
請求項３の微細構造体の製造方法によれば、照射される前記Ｘ線の照射方向における第１Ｘ線吸収部又は第２Ｘ線吸収部の厚さを、照射されるＸ線の照射方向の水平方向において変化させるので、この厚さを変化させた第１Ｘ線吸収部又は第２Ｘ線吸収部を通過してＸ線が到達する樹脂層の表面において、露光後におけるＸ線吸収量の相違の態様の多様性が厚さの変化に応じて増し、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を製造することができる。
【００３１】
請求項４の微細構造体の製造方法によれば、第２Ｘ線吸収部がＸ線透過材からなるので、第１Ｘ線吸収部と第２Ｘ線吸収部とを通過してＸ線が到達する樹脂層の表面と、第２Ｘ線吸収部のみを通過してＸ線が到達する樹脂層の表面とに吸収されるＸ線の量の相違が大きくなる。これにより、現像工程において樹脂層の前記各表面から樹脂層の内部に対して樹脂層を除去する速度の差異が大きくなり、樹脂層により急な角度に傾斜した側壁を有する微細構造体を製造することができる。
【００３２】
請求項５の微細構造体の製造方法によれば、露光工程が、互いに異なるパターンに形成したＸ線吸収部を備えたＸ線マスクを用いて複数回行われるので、露光後における樹脂層のＸ線吸収量の相違の態様の多様性が増し、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を製造することができる。
【００３３】
請求項６の微細構造体の製造方法によれば、露光工程において樹脂層の表面に対して傾斜した方向からＸ線を照射し露光するので、露光後における樹脂層のＸ線吸収量の相違の態様の多様性を増すことができるため、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を製造することができる。
【００３４】
請求項７の微細構造体の製造方法によれば、露光工程においてＸ線マスクを樹脂層の表面に対して相対的に移動させながらＸ線を照射し露光するので、露光後における樹脂層のＸ線吸収量の相違の態様の多様性を増すことができるため、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を製造することができる。
【００３５】
請求項８の微細構造体の製造方法によれば、Ｘ線がシンクロトロン放射光源から放射されるので、高エネルギーのＸ線を容易に発生でき、精度の良いリソグラフィが可能となるため、高精度の微細構造体を製造することができる。
【００３６】
請求項９の微細構造体の製造方法によれば、樹脂がポリメチルメタクリレートであるので、Ｘ線によりパターンが高精度に転写され、高精度の微細構造体を製造することができる。
【００３７】
請求項１０の微細構造体によれば、前記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、該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。
【００３８】
請求項１１の微細金属構造体の製造方法によれば、前記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。又、現像工程において樹脂層の表面に近いほどＸ線吸収量が多く樹脂を除去する速度が速いので、側壁が表面に向かって広がるように傾斜する微細構造体を製造することができ、高精度な金型として好適に用いられる微細金属構造体を製造することができる。又、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安価に大量生産することができる。
【００３９】
請求項１２の微細金属構造体によれば、前記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、該微細金属構造体は安価であるとともに、高精度な微細金属部品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。
【００４０】
請求項１３の微細樹脂部品の製造方法によれば、前記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安価に大量生産することができる。又、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を分断して、個々に分断された高精度な微細樹脂部品を安価に大量生産することができる。
【００４１】
請求項１４の微細樹脂部品によれば、前記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、該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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。第１の実施の形態に係る微細構造体の製造方法は、図１に示すように、Ｘ線マスク２を介してＸ線をポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡという。）基板１に照射し露光する露光工程と、露光工程において露光されたＰＭＭＡ基板１を現像する現像工程と、を具備してなり、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すような傾斜した側壁を有する微細構造体３、４を得る方法である。
【００４３】
まず、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔ててＸ線マスク２を平行に配置する。ＰＭＭＡ基板１は、ＰＭＭＡからなる厚さ数十から数百μｍの樹脂層よりなる。ＰＭＭＡ基板１の厚さは、製造する微細構造体３、４の大きさに応じて適宜決める。なお、ＰＭＭＡ基板１は、Ｎｉからなる厚さ数百μｍの金属基板層上にＰＭＭＡからなる厚さ数十から数百μｍの樹脂層を塗布により備えた構成でもよい。又、金属基板層はＮｉ以外に、ＮｉＷやＮｉＦｅ等のＮｉ合金やＮｉ合金以外の金属めっき層からなるものでもよい。さらに、金属基板層として、シリコン基板上にスパッタによって形成した金属膜を用いることも可能である。
【００４４】
Ｘ線マスク２は、照射されるＸ線の一部を吸収し所定パターンに形成された第１Ｘ線吸収部であるＸ線吸収膜２ａと、このＸ線吸収膜２ａの吸収するＸ線の吸収割合とは異なる割合で照射されるＸ線の一部を吸収する第２Ｘ線透過部であるＸ線透過膜１ｂとを、備えている。ここでは、Ｘ線吸収膜２ａは、照射方向における厚さに応じて所定の吸収割合で照射されるＸ線の一部を吸収するタングステンや金等のＸ線吸収材からなる。Ｘ線吸収膜２ａは、円形のパターンに形成された薄膜である。Ｘ線透過膜２ｂは、照射されるＸ線の吸収割合がほぼ０である窒化シリコン、ＳｉＣ、カーボン、ポリイミド等のＸ線透過材からなる。Ｘ線透過膜２ｂは、Ｘ線吸収膜２ａを支持する厚さ数μｍの薄膜の支持膜であり、ダイヤモンド等からなるメンブレンであってもよい。Ｘ線マスク２は、Ｘ線吸収膜２ａとＸ線透過膜２ｂとが積層して形成される。
【００４５】
次に、図示しないＳＲ（シンクロトロン放射）光装置からＸ線マスク２を介して、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直に照射量ＱｂのＸ線を照射し露光する露光工程を行う。ＳＲ光装置を用いることにより、高エネルギーのＸ線を容易に発生でき、精度の良いリソグラフィが可能になる。露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照射量は、ＳＲ光装置から照射されるＸ線の直進性が非常に高いので、図１（ｂ）に示すように、Ｘ線吸収膜２ａの直下部分のＰＭＭＡ基板１表面においては、Ｘ線吸収膜２ａによりＸ線の一部が吸収されるため、照射量Ｑｂよりも少ないほぼ均一の照射量Ｑａとなる。一方、Ｘ線吸収膜２ａの直下部分以外のＰＭＭＡ基板１表面の部分においては、Ｘ線透過膜２ｂをＸ線はほぼ透過し、ほぼ均一の照射量Ｑｂとなる。なお、ＳＲ光装置からのＸ線照射量は、照射されるＸ線の照射強度と照射時間との積分和により定まる。
【００４６】
Ｘ線が照射されＰＭＭＡにＸ線が吸収されると、ラジカルが発生し、分子鎖が切断され、ＰＭＭＡの分子量は低下する。Ｘ線が照射された表面のＰＭＭＡは、露光により最も多くのＸ線（Ｘ線エネルギ）が吸収されるので、最も分子量が小さくなる。内部のＰＭＭＡは、その上部に存在するＰＭＭＡ分子によるＸ線の吸収によってＸ線が減衰するため、吸収されるＸ線が低下する。これにより、ＰＭＭＡ基板１の表面からの深さが深くなるにつれて、Ｘ線吸収量（Ｘ線エネルギ吸収量）が減少し、ＰＭＭＡの分子量が大きくなる。
【００４７】
ＰＭＭＡ基板１内部のＸ線吸収量は、表面へのＸ線照射量と表面からの距離に依存し、露光工程が完了したときのＸ線吸収量は、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すようになる。なお、図２及び図３において、ＰＭＭＡ基板１内部の濃度変化は各部のＸ線吸収量をモデルとして示すものであり、濃度が濃いほどＸ線吸収量が大きいことを表す。
【００４８】
露光によりＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量（現像限界Ｘ線エネルギ吸収量）を超えるＸ線が吸収され一定程度の分子量以下に低下したＰＭＭＡを、現像液に浸すことによって選択的に溶解し除去するウエットエッチング（現像工程）を行う。現像液によるＰＭＭＡの溶解速度（エッチング速度）は、図４にモデルとして示すように、ＰＭＭＡの分子量に依存する。図４から明らかなように、ＰＭＭＡの分子量がＭ１より低下すると溶解速度は速くなり、ＰＭＭＡの分子量がＭ１以上のとき溶解速度は非常に遅くＰＭＭＡはほとんど溶解されない。ＰＭＭＡの分子量が０を超えてＭ１の領域においては、ＰＭＭＡの溶解速度はその分子量に依存し、分子量が大きくなるにつれて急激に溶解速度が遅くなる。なお、ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量とは、露光されたＰＭＭＡが現像により実質的に溶解可能な分子量（Ｍ１）以下となる場合において、そのＰＭＭＡに吸収されたＸ線の吸収量を意味するが、現像工程における現像液や現像時間などの現像条件に依存される。ある部分のＰＭＭＡのＸ線吸収量が現像限界Ｘ線吸収量を超えると、その部分のＰＭＭＡは現像により除去可能となる。
【００４９】
本発明は、現像工程におけるＰＭＭＡの溶解速度が、その分子量、ついては表面へのＸ線照射量に依存することを積極的に利用して、ＰＭＭＡ基板１の表面に対する垂直方向から傾斜した側壁を有する微細構造体を製造する方法であり、この現像工程における過程を説明する。ＰＭＭＡ基板１表面のＸ線吸収膜２ａの直下部分（Ａ部）のＸ線照射量ＱａよりもＰＭＭＡ基板１表面のＸ線吸収膜２ａの直下部分以外の部分（Ｂ部）のＸ線照射量Ｑｂが大きいので、ＰＭＭＡ基板１表面のＡ部のＸ線吸収量よりもＢ部のＸ線吸収量が大きく、各部のＸ線吸収量はＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えている。このため、各部のＰＭＭＡの分子量はＭ１以下となるが、ＰＭＭＡ基板１表面のＡ部のＰＭＭＡの分子量よりもＢ部のＰＭＭＡの分子量が小さい。ＰＭＭＡ基板１の表面以外の周囲は図示しない保護膜等により溶解しないように保護されており、現像液に曝されたＰＭＭＡ基板１の表面から溶解が進行するが、前記分子量の違いにより、図３（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の表面の溶解速度は、Ａ部よりＢ部の方が速い。なお、図３に示す矢印の大きさは、ＰＭＭＡの溶解速度に対応するものである。
【００５０】
現像工程を開始し微小時間が経過したとき、図３（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の表面のＰＭＭＡの溶解速度の相違により、Ａ部とＢ部との境界に側面を設けるようにＰＭＭＡが溶解する。この時、Ａ部の側面は現像液に曝されるので、この側面に対して垂直方向に、すなわち図３（ｂ）における横方向に、ＰＭＭＡの溶解が進行することになる。しかし、これは現像工程の微小時間の経過が離散的に進行すると考えたためである。実際には、現像工程の時間経過は連続的に進行するので、Ａ部は表面から順次溶解するとともに、隣接するＢ部の溶解速度がＡ部の表面からの溶解速度よりも速いため、隣接するＢ部が溶解することによってＡ部の側面はその表面に近い順に現像液に曝されるので、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、Ａ部とＢ部との境界に対して斜め方向に溶解が進行する。
【００５１】
所定時間が経過した段階で現像を終了すると、図１（ｃ）、図２（ｃ）及び図３（ｅ）に示すように、ＰＭＭＡからなる円錐形状を備えた微細構造体３が得られる。さらに現像時間が経過すると、さらにＰＭＭＡの溶解が進行するが、Ａ部におけるＰＭＭＡの分子量がＭ１以下に低下していない部分は溶解しないので、図１（ｄ）及び図２（ｄ）に示すように、円柱上に円錐形を備えたＰＭＭＡからなる微細構造体４が得られる。以上に示したように、ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡを全て溶解して除去するのではなく、その一部を残存させ、現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収したＰＭＭＡの一部のみを除去するように、現像時間や現像温度等の現像条件を調整することにより、傾斜した側壁を有する所望の微細構造体３、４を得ることができる。なお、各微小部分において隣接するＡ部とＢ部との溶解速度等によって、微細構造体３、４の側壁形状は定まるものであり、微細構造体３、４の側壁は必ずしも直線状となるものではなく、曲線状となることもある。
【００５２】
得られる微細構造体３、４の形状は、Ｘ線吸収膜２ａが照射されるＸ線の吸収割合、露光工程におけるＸ線照射量、現像工程における現像条件等により定まる。Ｘ線吸収膜２ａの照射されるＸ線の吸収割合は、ＰＭＭＡ基板１表面のＡ部とＢ部とへのＸ線照射量の割合にほぼ等しくなり、Ａ部とＢ部との溶解速度に影響を及ぼす。又、Ｘ線吸収膜２ａの照射されるＸ線の吸収割合は、照射されるＸ線の照射方向におけるＸ線吸収部２ａの厚さに依存する。露光工程において少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線がＰＭＭＡ基板１の表面全面に渡って吸収されるとともに、露光工程におけるＸ線照射量や現像工程における現像条件等の工程条件を考慮して、Ｘ線吸収膜２ａの材質及び厚さを適切に定めることにより、所望の微細構造体３，４を得ることができる。又、露光工程後におけるＰＭＭＡ基板１内部のＸ線吸収量は、図２（ｂ）に示すように、前記従来の２重露光方法において部分露光工程と全面露光工程との２回の露光工程後におけるＰＭＭＡ基板１内部のＸ線吸収量（図１７（ｄ）参照）と、同様にすることができ、２重露光方法に比べ簡易な製造工程によって、隣接する領域のＸ線吸収量を相違させることが可能になる。
【００５３】
前記Ｘ線マスク２のＸ線吸収膜２ａに形成するパターンを変更することにより他の所望の微細構造体を得ることができる。以下、Ｘ線マスクに他のパターンを形成した例を示し、これにより得られる微細構造体を図面に基づいて説明する。
【００５４】
Ｘ線マスク２１が、図５（ａ）に示すように、円形の開口を有するパターンに形成されたＸ線吸収膜２１ａとＸ線透過膜２１ｂとを積層して備えるとき、露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、図５（ｂ）に示すようになる。ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図５（ｃ）に示すように、その表面に逆円錐台形状が刳り貫かれた微細構造体５や、図５（ｄ）に示すように、その表面に逆円錐形状が刳り貫かれた微細構造体６が得られる。
【００５５】
又、Ｘ線マスク２２がLine & Space Maskと呼ばれ、図６（ａ）に示すように、所定間隔を設けながら長方形が連続するパターンに形成されたＸ線吸収膜２２ａとＸ線透過膜２２ｂとを積層して備えるとき、露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、図６（ｂ）に示すようになる。ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図６（ｃ）に示すように、台形が延出する形状を連続して備えた微細構造体７や、図６（ｄ）に示すように、エッジ形状を連続して備えた微細構造体８が得られる。
【００５６】
又、Ｘ線マスク２３が、図７（ａ）に示すように、複数の円と複数の細い線を組み合わせた形状のパターンに形成されたＸ線吸収膜２３ａとＸ線透過膜２３ｂとを積層して備えるとき、露光工程を経た後に、ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図７（ｂ）に示すように、円錐形とエッジ形状とを備えた微細構造体９を得ることができる。さらに、円錐形やエッジ形状は、円錐台形や台形が延出した形状とすることもでき、これらの高さなども異ならせることができる。このような形状の微細構造体は、生化学分析や化学合成を行う微小システムなどの微小集積化化学デバイス等の分野において特に有用である。
【００５７】
又、Ｘ線マスク２４が、図８（ａ）に示すように、円形がアレイ状に配列された形状のパターンに形成されたＸ線吸収膜２４ａとＸ線透過膜２４ｂとを積層して備えるとき、露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、図８（ｂ）に示すようになる。露光工程を経た後、ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図８（ｃ）に示すような円錐形がアレイ状に配列された微細構造体１０や、図８（ｄ）に示すような円柱上に円錐形を備えた形状がアレイ状に配列された微細構造体１１が得られる。これらを個々に分断することにより、多数の円錐形や円柱上に円錐形を備えた形状の微細部品が得られる。さらに、パターンの大きさ、現像時間、Ｘ線照射量等を変更することにより、円錐形は針状突起とすることもでき、例えば、経皮的なドラッグ・デリバリ用デバイスとしてのマイクロ・ニードルとして用いることができる。以上に例示したように、Ｘ線吸収膜２４ａの厚さやパターン形状、現像時間、Ｘ線照射量等を適宜変更することにより、傾斜した側壁を有する所望の微細構造体が得られる。
【００５８】
現像工程を終了して得られる微細構造体は、そのまま利用してもよいが、該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３０を母型として微細金属構造体３１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９（ａ）に示す微細構造体３０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９（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３１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、ＰＭＭＡからなる微細構造体３０を溶剤によって除去すると、図９（ｃ）に示すように、微細金属構造体３１が得られる。該微細金属構造体３１は、微細樹脂成形部品等用の微細金型、あるいはそのまま微細金属部品として用いる。微細金属構造体３１は、微細金型として用いるとき、抜き勾配に好適な傾斜した側壁を有する。これは、前記現像工程においてＰＭＭＡ基板１の表面に近いほどＰＭＭＡが速く溶解するので、各側壁が表面に向かって広がるように傾斜するためである。さらに、例えば、図８（ｆ）に示した微細構造体１０のような、円錐形や円錐台形などの同じ特定の形状がアレイ状に配列した微細構造体を母型として電鋳加工を行うことにより、該微細構造体の形状が反転した微細金属構造体が得られるので、該微細金属構造体を個々を分断することにより、多数の微細金属構造部品が得られる。
【００５９】
さらに、微細金属構造体３１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３５、３６を得ることができる。該微細樹脂部品３５、３６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、ステンレス鋼等からなる金属板３３上に、微細金型３１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３４が形成された樹脂板３２を加熱した状態で、図１０（ａ）に示すように、離型剤処理をした微細金型３１に押し付ける。図１０（ｂ）に示すように、樹脂層３４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３１と金属板３３をアクリル樹脂から取り外すと、図１０（ｃ）に示すように、アクリル樹脂からなる微細樹脂部品３５が完成する。さらに、例えば、針状突起がアレイ状に配列された微細樹脂部品３５であれば、図１０（ｄ）に示すように、個々に切り離して多数の針状突起の微細樹脂部品３６が得られる。なお、樹脂層３４としてアクリル樹脂の他に、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネイト樹脂等の樹脂を用いてもよい。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。該第２の実施の形態に係る微細構造体の製造方法は、図１１に示すように、前記第１の実施の形態に係る微細構造体の製造方法において、前記露光工程が互いに異なる所定パターンに形成されたＸ線吸収膜を備えたＸ線マスクを用いて複数回行われる方法である。
【００６１】
ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔てて、図１１（ａ）に示すように、円形のパターンに形成されたＸ線吸収膜２５ａとＸ線透過膜２５ｂとを積層して備えるＸ線マスク２５を平行に配置した後、ＳＲ光装置からＸ線マスク２５を介してＰＭＭＡ基板１に、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直に照射量Ｑｂ１のＸ線を照射し露光する１回目の露光工程を行う。該露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、図１１（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１表面のＸ線吸収膜２５ａの直下部分においては照射量Ｑｂ１より少ないほぼ均一の照射量Ｑａ１であり、それ以外の部分においてはほぼ均一の照射量Ｑｂ１となる。
【００６２】
その後、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔てて、図１１（ｃ）に示すように、Ｘ線吸収膜２５ａの円形のパターンより大きな円形のパターンに形成されたＸ線吸収膜２６ａとＸ線透過膜２６ｂとを積層して備えるＸ線マスク２６を平行に配置した後、ＳＲ光装置からＸ線マスク２６を介してＰＭＭＡ基板１に、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直に照射量Ｑｂ２のＸ線を照射し露光する２回目の露光工程を行う。該露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、図１１（ｄ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１表面のＸ線吸収膜２６ａの直下部分においては照射量Ｑｂ２より少ないほぼ均一の照射量Ｑａ２であり、それ以外の部分においてはほぼ均一の照射量Ｑｂ２となる。
【００６３】
２回の露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量の総計は、図１１（ｅ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１表面のＸ線吸収膜２５ａ及びＸ線吸収膜２６ａの直下部分においてはＱａ１＋Ｑａ２となり、ＰＭＭＡ基板１表面のＸ線吸収膜２６ａのみの直下部分においてはＱａ１＋Ｑｂ１となり、ＰＭＭＡ基板１表面のこれら以外の部分においてはＱｂ１＋Ｑｂ２となる。少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が２回の露光工程の合計においてＰＭＭＡ基板１表面全面に渡って吸収されるように、Ｘ線吸収膜２５ａとＸ線吸収膜２６ｂとの厚さを定める。ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図１１（ｆ）に示すような微細構造体１２が得られる。
【００６４】
なお、露光工程は２回に限定されず３回以上でもよい。又、露光工程におけるＸ線マスクのパターンの形状は円形に限らず種々の形状でもよく、複数の部分露光工程において同じＸ線マスクを用いＸ線マスクの設置状態を変えることによりパターンを変更してもよい。このように、露光工程を複数回行うことにより、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を得ることができる。
【００６５】
次に、本発明の第３の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。該第３の実施の形態に係る微細構造体の製造方法は、図１２及び図１３に示すように、前記第１又は第２の実施の形態に係る微細構造体の製造方法における露光工程において、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して傾斜した方向からＸ線を照射し露光する方法である。
【００６６】
円形のパターンが形成されたＸ線吸収膜２７ａとＸ線透過膜２５ｂとを積層して備えるＸ線マスク２７を、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔てて平行に配置した後、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して傾斜した方向から、ＳＲ光装置から照射量ＱｂのＸ線を照射し露光する露光工程を行う。ＳＲ光装置からのＸ線の照射方向に対してＰＭＭＡ基板１を傾斜させることにより、ＰＭＭＡ基板１の表面に対して傾斜した方向からＸ線を照射する。
【００６７】
Ｘ線吸収膜２７ａにより照射されるＸ線が遮られることにより、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、Ｘ線吸収膜２７ａの円形のパターンからＸ線の照射角度に等しい角度に延長させた延長上のＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、照射されたＸ線の照射方向におけるＸ線吸収膜２ａの厚さに依存する。例えば、ＰＭＭＡ基板１表面の位置Ｓ３に照射されるＸ線は、厚さＴ３に相当するＸ線吸収膜２ａを垂直に通過して照射されるＸ線に相当する。又、ＰＭＭＡ基板１表面の位置Ｓ５に照射されるＸ線は、厚さＴ５に相当するＸ線吸収膜２ａを垂直に通過して照射されるＸ線に相当する。照射されるＸ線の照射方向におけるＸ線吸収膜２ａの厚さは、照射されるＸ線の照射方向の水平方向において変化している。厚さＴ３に相当するＸ線吸収体２ａを通過してＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量を照射量Ｑａとすると、露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すようになる。少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線が露光工程においてＰＭＭＡ基板１表面全面に渡って吸収されるように、照射されるＸ線の照射方向におけるＸ線吸収膜２ａの厚さを定める。ＰＭＭＡ基板１表面に照射されたＸ線は、ＰＭＭＡ基板１内部において照射された方向に沿ってほぼ直進し、ＰＭＭＡ基板１内部のＸ線吸収量はＸ線の照射方向に沿って表面からの進行距離に従って減衰する。
【００６８】
その後、ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図１２（ｃ）に示すような微細構造体１３や、図１２（ｄ）に示すようなＸ線の照射方向に等しい角度に傾斜した側壁も有する微細構造体１４が得られる。このように、露光工程においてＰＭＭＡ基板１の表面に対して傾斜した方向からＸ線を照射し露光することにより、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体を得ることができる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。該第４の実施の形態に係る微細構造体の製造方法は、図１４及び図１５に示すように、前記第１から第３の実施の形態に係る微細構造体の製造方法における露光工程において、Ｘ線マスク２８、２９を連続的に移動させながらＰＭＭＡ基板１にＸ線を照射し露光する方法である。
【００７０】
長方形の開口を有するパターンに形成されたＸ線吸収膜２８ａとＸ線透過膜２８ｂとを積層して備えるＸ線マスク２８を、図１４（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔てて、平行に配置する。Ｘ線マスク２８をＸ軸のマイナス方向に連続的に所定距離だけ平行移動させながら、ＳＲ光装置からＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直に照射量ＱｂのＸ線を照射し露光する露光工程を行う。該露光工程におけるＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量は、図１４（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１表面の常にＸ線吸収膜２８ａの直下となる部分においては照射量Ｑｂより少ないほぼ均一の照射量Ｑａであり、ＰＭＭＡ基板１表面の常にＸ線吸収膜２８ａの直下とならない部分においてはほぼ均一の照射量Ｑｂとなり、Ｘ線マスク２８の移動によりＸ線吸収膜２８ａの直下になる場合とならない場合のあるＰＭＭＡ基板１表面の部分においては、Ｘ線がＸ線吸収膜２ａを通過して吸収された割合に応じてＸ線照射量が連続的に分布する。ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図１４（ｃ）に示すような微細構造体１５が得られる。
【００７１】
又、トラック形状（長円形状）の開口を有するパターンに形成されたＸ線吸収膜２９ａとＸ線透過膜２９ｂとを積層して備えるＸ線マスク２９を、図１５（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１の上方に所定の間隔を隔てて、平行に配置する。トラック形状の開口の中心を中心軸としてＸ線マスク２９を連続的に一周回転させながら、ＳＲ光装置からＰＭＭＡ基板１の表面に対して垂直に照射量ＱｂのＸ線を照射し露光する露光工程を行う。露光工程におけるＰＭＭＡ基板１へのＸ線照射量は、図１５（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ基板１表面の常にＸ線吸収膜２９ａの直下となる部分においては照射量Ｑｂより少ないほぼ均一の照射量Ｑａであり、ＰＭＭＡ基板１表面の常にＸ線吸収膜２９ｂの直下とならない部分においてはほぼ均一の照射量Ｑｂとなり、Ｘ線マスク２９の移動によりＸ線吸収膜２９ａの直下になる場合とならない場合のあるＰＭＭＡ基板１表面の部分においては、Ｘ線がＸ線吸収膜２ａを通過して吸収された割合に応じてＸ線照射量が連続的に分布する。ＰＭＭＡの現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線を吸収しＭ１以下の分子量となったＰＭＭＡの一部を除去するように現像条件を調整し、このＰＭＭＡ基板１を現像することにより、図５（ｃ）や図５（ｄ）に示す微細構造体５、６よりも傾斜面が急俊な図１５（ｃ）や図１５（ｄ）に示すような微細構造体１６、１７が得られる。このように部分露光工程において前記移動マスクＸ線露光法を用いることにより、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体が得られる。
【００７２】
又、移動マスクＸ線露光法にＰＭＭＡ基板を傾斜・回転させてＰＭＭＡ基板表面に対するＸ線の入射方向を変更することができる構成を追加したマルチステージ露光システムにより、露光工程を行ってもよい。これにより、さらに高自由度の加工が可能になり多様な微細構造体が得られる。
【００７３】
なお、本発明の実施の形態の説明においては、Ｘ線マスクは、所定パターンに形成されたＸ線吸収膜と、このＸ線吸収膜を支持するＸ線透過膜とを積層して備えるものであると説明したが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ線マスクは、所定パターンに形成されたＸ線吸収膜と、このＸ線吸収膜を支持しＸ線吸収膜の吸収するＸ線の吸収割合とは異なる割合で照射されるＸ線の一部を吸収する第２Ｘ線吸収膜とを積層して備えるものであってもよい。このとき、Ｘ線吸収膜と第２Ｘ線吸収膜との照射されるＸ線の照射方向における厚さは、照射されるＸ線がＸ線吸収膜と第２Ｘ線吸収膜とを通過してＰＭＭＡ基板表面へ吸収されるＸ線吸収量が少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超えるようにそれぞれ定める。なお、Ｘ線吸収膜と第２Ｘ線吸収膜とを同じ材料によって構成し、照射されるＸ線の照射方向の厚さを相違させることにより、照射されるＸ線の吸収割合を相違させるものであってもよい。このようなＸ線マスクを介して露光することによって、照射されるＸ線がＸ線吸収膜と第２Ｘ線吸収膜とを通過してＰＭＭＡ基板表面に到達する部分と、照射されるＸ線が第２Ｘ吸収膜のみを通過してＰＭＭＡ基板表面に到達する部分とにおけるＸ線照射量の差異を、前記Ｘ線透過膜を備えたＸ線マスクを用いた場合に比べて、小さくすることができる。そのため、現像工程において前記各部分のＰＭＭＡの溶解速度の差異が少なくなり、より緩やかに傾斜した側壁を有する微細構造体を得ることができる。
【００７４】
又、Ｘ線マスク４１は、例えば図１７（ａ）に示すように、互いに異なる所定パターンに形成された複数のＸ線吸収膜４１ａ，４１ａ´と、これらのＸ線吸収膜４１ａ，４１ａ´を支持するＸ線透過膜４１ｂとを合わせて３層以上積層して備えるものであってもよい。なお、複数のＸ線吸収膜は、その材料や照射されるＸ線の照射方向の厚さを相違させ、照射されるＸ線の吸収割合を相違させるものであってもよし、材料や照射されるＸ線の照射方向の厚さを同一とし、照射されるＸ線の吸収割合を同一とするものであってもよい。ただし、Ｘ線吸収膜と第２Ｘ線吸収膜との照射されるＸ線の照射方向における厚さは、露光工程において少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超える照射されるＸ線が、ＰＭＭＡ基板表面全面に渡って吸収されるように、各Ｘ線吸収膜とＸ線透過膜の厚さやＸ線吸収膜の層数をそれぞれ定める。このようなＸ線マスクを介して露光することによって、照射されるＸ線がＸ線吸収膜を通過してＰＭＭＡ基板表面に到達する部分において、Ｘ線吸収膜のパターンに応じてＸ線照射量に差異を設けることができる。そのため、１度の露光工程によって前記第２の実施の形態と同様のＰＭＭＡ基板表面へのＸ線照射量に差異を設けることができ、多様な微細構造体を得ることができる。更に、Ｘ線マスクは、互いに異なる所定パターンに形成された複数のＸ線吸収膜と、これらのＸ線吸収膜を支持しＸ線吸収膜が吸収するＸ線の吸収割合とは異なる割合で照射されるＸ線の一部を吸収する第２Ｘ線吸収膜とを合わせて３層以上積層して備えるものであってもよい。
【００７５】
又、Ｘ線マスクは、照射されるＸ線の照射方向の水平方向においてその厚さを変化させ所定パターンに形成されたＸ線吸収層と、このＸ線吸収膜を支持するＸ線透過膜とを備えるものであってもよい。例えば、図１６（ｂ）〜図１６（ｅ）にその断面図を示すように、Ｘ線マスク４２〜４５は、Ｘ線吸収層４２ａ〜４５ａと、これらを支持するＸ線透過膜４２ｂ〜４５ｂとをそれぞれ積層して備える。このように厚さを変化させたＸ線吸収層は、エッチングやめっき等の工程を用いることによって製造する。ただし、照射されるＸ線の照射方向におけるＸ線吸収層の最大厚さは、露光工程において少なくとも現像限界Ｘ線吸収量を超えるＸ線がＰＭＭＡ基板の表面全面に渡って吸収されるように定める。このようなＸ線マスクを介して露光することによって、照射されるＸ線がＸ線吸収層を通過して到達するＰＭＭＡ基板表面において、Ｘ線吸収層の厚さに応じてＸ線照射量に変化が生じ、さらに多様な微細構造体を得ることができる。なお、厚さ一定のＸ線吸収膜を備えたＸ線マスクをＰＭＭＡ基板表面に対し傾斜させて配置し、ＰＭＭＡ基板表面に対して垂直にＸ線を照射し露光させて露光工程を行なってもよい。このような露光工程を行なうことにより、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）において示すように、Ｘ線の照射角度に等しい角度に延長させた延長上のＰＭＭＡ基板表面へのＸ線照射量は、照射されたＸ線の照射方向におけるＸ線吸収膜の厚さに依存するので、照射されるＸ線の照射方向におけるＸ線吸収膜の厚さを照射されるＸ線の照射方向の水平方向において変化させることができる。更に、上記説明した各Ｘ線マスクを組み合わせたＸ線マスクを用いてもよい。
【００７６】
又、Ｘ線露光用レジスト基板としての樹脂層は、Ｘ線によりパターンが高精度に転写されるため、ＰＭＭＡ基板を用いるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、他のＸ線感受性樹脂層からなる基板であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
Ｘ線を照射し露光した樹脂層を現像することにより得られる微細構造体の製造方法とこれによって製造された微細構造体、及び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とこれによって製造された微細金属構造体、及び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と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】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る微細構造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明図である。
【図２】図１に示した微細構造体の製造方法によるＰＭＭＡ基板内部のＸ線吸収量をその手順に沿って示す説明図である。
【図３】図１に示した微細構造体の製造方法によるＰＭＭＡの溶解する過程を示す説明図である。
【図４】ＰＭＭＡの分子量と溶解速度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細構造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細構造体の製造方法及びＸ線照射量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の実施の形態に係る別の微細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８】本発明の第１の実施の形態に係る別の微細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９】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１０】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１１】本発明の第２の実施の形態に係る微細構造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る微細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１３】図１２に示した微細構造体の製造方法において、（ａ）は照射されたＸ線の照射方向におけるＸ線吸収膜２ａの厚さを示す説明図であり、（ｂ）はＰＭＭＡ基板１表面へのＸ線照射量を示す説明図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る微細構造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る別の微細構造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明図である。
【図１６】本発明に係るＸ線マスクの変形例を示す断面図である。
【図１７】従来の微細構造体の製造方法及びＸ線照射量をその手順に沿って示す説明図である。
【図１８】図１７に示した従来の微細構造体の製造方法によるＰＭＭＡ基板内部のＸ線吸収量をその手順に沿って示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  ＰＭＭＡ基板（樹脂層）
２、２１〜２９  Ｘ線マスク
２ａ、２１ａ〜２９ａ  Ｘ線吸収膜（第１Ｘ線吸収部）
２ｂ、２１ｂ〜２９ａ  Ｘ線透過膜（第２Ｘ線吸収部）
３〜１７、３０  微細構造体
３１  微細金属構造体（金属層、微細金型）
３２  樹脂板
３３  金属板
３４  樹脂層
３５、３６  微細樹脂部品
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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