(57)【要約】【課題】円筒、角筒等の内面に付着させた感光性物質を所定のパターンに感光する装置および方法を提供する。【解決手段】被露光物の内部空間内に挿入され露光光線を該被露光物の内側に照射するガイドロッドと、前記被露光物と前記ガイドロッドとの相対位置および／または相対角度を変更するステージを設け、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、該露光光線を該被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付した感光性物質を所定のパターンに感光する。【選択図】図１
2007083489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線を導光する光ファイバーが配索され、かつ被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように該被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項２】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線を被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子と、該被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項３】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線と前記非感光光線とを合成する合成手段と、
前記露光光線と前記非感光光線との合成光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子が設けられたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記露光光線と前記非感光光線が、前記合成手段で合成された後に、前記ガイドロッドの内部を軸方向に進行し、前記ガイドロッドに設けられた前記反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射されるようになし、前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項４】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内部空間内に、前記露光光線が入射される側の反対側から挿入され、前記露光光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子と、被露光物に対して前記露光光線と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が先端部配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項５】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線と前記非感光光線を合成する合成手段と、
筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内部空間内に、前記露光光線が入射される側の反対側から挿入され、前記露光光線と前記非感光光線との合成光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子が先端部に設けられたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記露光光線と前記非感光光線が、前記合成手段で合成された後に、前記被露光物の内部空間内を軸方向に進行し、前記ガイドロッドの先端部に設けられた前記反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射されるようになし、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、該露光光線を該被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付した感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項６】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光源となる発光ダイオードが装着され、かつ該発光ダイオードに電力を供給するリード線が配索されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項７】
前記被露光物とガイドロッドの軸線が所定の傾斜角で配置されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の内面露光装置。
【請求項８】
前記ガイドロッドに沿って配索された光ファイバーの一端が前記被露光物の内面に直交するように曲げて配索され、他端が前記露光光源に接続されていることを特徴とする請求項１または７に記載の内面露光装置。
【請求項９】
前記光ファイバーが、前記ガイドロッドに沿って配索され、かつ該光ファイバーの射出端部の前方所定の位置に前記露光光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を設けたことを特徴とする請求項１または７に記載の内面露光装置。
【請求項１０】
前記ガイドロッドの先端に設けられた反射素子が、該ガイドロッドの先端を斜めに形成し、鏡面研磨して反射面となしたことを特徴とする請求項４または５または７に記載の内面露光装置。
【請求項１１】
前記露光光源から前記被露光物の露光面までの露光光線経路の途中にピンホールを配置し、該ピンホール射出口の像点を前記被露光物の露光面またはその近傍に結像させる光学系を配置したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の内面露光装置。
【請求項１２】
前記被露光物の内部空間内かつガイドロッドの先端部で、前記露光光線が前記被露光物に向かって照射される該被露光物内面の直近部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の内面露光装置。
【請求項１３】
前記光ファイバーの露光光線の射出端部かつ前記ロッドガイドの先端部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けたことを特徴とする請求項１または７に記載の内面露光装置。
【請求項１４】
前記露光光線が、レーザ光であることを特徴とする請求項１乃至５、７乃至１３のいずれか１に記載の内面露光装置。
【請求項１５】
前記非感光光線が、前記露光光線とは異なる波長帯の光線であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１に記載の内面露光装置。
【請求項１６】
筒状のもしくは穴状の空洞を有する被露光物の内部空間内に露光光線を照射するためにガイドロッドを位置せしめる工程と、
露光開始前に露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置を検知する工程と、
前記被露光物と前記ガイドロッドとの相対位置および／または相対角度を連続的または間欠的に変更しつつ、該ガイドロッドにより導光した前記露光光線を該被露光物の内面に付着された感光性物質に照射開始し、停止する工程とを有し、
前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質の所定の位置に、前記露光光線を照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒、角筒等の内面を所定のパターン形状に露光するための露光装置および露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィは、可視光、紫外光、遠紫外光、真空紫外光、極端紫外光、Ｘ線、電子ビーム、イオンビーム等の光線または粒子線を、レジスト等の感光性物質に所望の形状を指定して照射することにより該感光性物質を感光させ、その後に行う現像によって、ポジ型感光性物質の場合には感光部、ネガポジ型感光性物質の場合には未感光部を除去し、所望の形状を有する該感光性物質の微細パターンを得る技術である。【０００３】
リソグラフィは半導体集積回路や光エレクトロニクスデバイス、液晶パネルや、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）と総称される微細構造体やセンサ、アクチュエータ等の製造に広く利用されている。【０００４】
リソグラフィにおいて、感光性物質を所望のパターン形状に感光させる露光工程の露光方法には様々な方式があるが、大別すると、マスクまたはレチクルを原図として用いる方式と、単一または複数の光線ビームまたは粒子線ビームを被露光物に対して走査する方式とがある。【０００５】
光線ビームまたは粒子線ビームの被露光物に対する走査は相対的でよく、光線ビームまたは粒子線ビームを走査しても、被露光物を走査しても、光線ビームまたは粒子線ビームと被露光物の双方を走査してもよい。【０００６】
また、場合によっては、マスクまたはレチクルを用いる露光と、光線ビームまたは粒子線ビームによる露光とを組み合わせて露光を行うこともある。【０００７】
マスクまたはレチクルを用いる露光には、感光性物質を付した被露光物に原図とするマスクを接触させて露光を行う密着露光、感光性物質を付した被露光物と原図とするマスクとを近接させて露光を行う近接露光、原図とするレチクル上のパターンを、レンズまたはミラーを用いた投影光学系、またはレンズとミラーを組み合わせた投影光学系により被露光物上に投影し、該レチクル上のパターンの投影像を作って露光する投影露光等がある。【０００８】
そして、これらの投影露光においては、従来、スピンコート、ブレードスキャン、噴霧等の方法によって、比較的容易に均一膜厚で感光性物質が塗布できる、半導体ウエハやガラス基板等の平面度がかなり良い平面基板が被露光物として利用されてきた。【０００９】
これに対し、最近になって、円柱状や円筒状等の被露光物の外表面上にリソグラフィを施す方法および装置が開発された。【００１０】
例えば、特許文献１および非特許文献１には、可視光を露光光線とし、投影レンズを介してレチクル上のパターンを円柱状の被露光物の外表面上に投影して該パターンの光像を形成し、該被露光物の外表面上に塗布したレジストを感光させてパターンを形成する、投影露光方法および装置が開示されている。【００１１】
また、非特許文献２には、円柱の表面または円筒の表面に可視光を露光走査してパターンを形成する方法および装置が開示されている。【００１２】
非特許文献２に開示された方法および装置においては、露光光線束を円柱状または円筒状の被露光物に当て、該被露光物に円柱軸または円筒軸方向の直線運動、および／または、円柱軸または円筒軸のまわりの回転運動をさせることにより露光光線束を被露光物に対して相対的に走査して露光を行っている。【００１３】
さらに、非特許文献３には、Ｘ線近接露光によって、円柱の表面にレジストパターンを形成する方法が開示されている。【００１４】
非特許文献３に開示されている露光方法および露光装置においては、円柱状の被露光物にラインアンドスペース状のパターンを持つＸ線用マスクを近接させ、該被露光物を円柱軸まわりに回転しながら、該回転に同期させて軸方向に動かし、螺旋状に露光を行っている。【００１５】
上記に開示された円柱状や円筒状等の被露光物の外表面上にリソグラフィを施す方法および装置によれば、円柱状や円筒状等の被露光物の外表面上にレジストパターンを形成することができ、該レジストパターンをマスキング材として円柱状や円筒状等の被露光物の外表面をエッチングしたり、該レジストパターンを雌型としてめっきを施すことができる。【００１６】
しかし、これらの従来の方法では、円筒、角筒等、周囲を囲まれた構造物の内面にリソグラフィを施すことができない。【００１７】
このため、上記のように、円柱状や円筒状の被露光物の外表面上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスキング材として被露光物の外表面をエッチングしたり、該レジストパターンを雌型としてめっきを施すことによって、ねじ状部品やスプライン状の部品を製作しても、それに噛み合うナット状の部品やスプライン状の部品を製作できないので、折角製作できる円柱状や円筒状等の被露光物外表面の微細形状を十分に活用することができなかった。【００１８】
すなわち、前記のリソグラフィで円柱状や円筒状の被露光物の外表面上に形成できるパターンと同等の高精細なパターンを筒状や穴状の内面を持つ被露光物の内面に形成する方法は開示されていない。【００１９】
筒状や穴状の内面を持つ被露光物の内面に加工を施す従来技術としては、図２９に示すように、レーザビーム６１を集光レンズ６２で絞って反射ミラー６３で向きを変え、小径円筒状の軸受スリーブ６４の内面に当て、円筒の内面を選択的に溶融蒸発させる方法が特許文献２に開示されている。【００２０】
そして、この方法によれば、軸受スリーブ６４の内面に幅３０〜５０μｍの溝を形成できることが開示されている。【００２１】
また、特許文献３には、回転可能なプローブにより中空体の内面にレーザスポットを生じさせ、搬送・保護ガス中に含有される合金粉を溶融させて合金化するレーザ加工法が開示されている。【００２２】
しかし、このようにレーザビームの熱エネルギによって被露光物の内面を直接加工する方法では、被露光物から溶融蒸散した材料が被露光物の内面に再付着し、被露光物の内径が小さい場合には、特に溶融蒸散した蒸気の排気が十分になされないため、溶融部より温度の低い周辺の未照射部への再付着が顕著となる。また、加工形状が滑らかでなく、加工部に凹凸ができるほか、加工部の縁がぎざぎざになったり、加工部の縁に盛り上がりができたりする。【００２３】
このため、特許文献３に比して高精度と考えられる特許文献２の場合でも、切削加工と比較すれば高精細であるものの、加工部である溝以外の部分に付着物が付いたり、突起があったりすることは軸受の性質上禁物であることから、溝加工ができてもそのままでは製品とすることは困難である。特許文献２には、「５μｍ程度の軸受隙間領域でも特性が劣化しない静圧軸受スピンドルが実現された。」と記載されているが、現在はさらに軸受隙間の小さい軸受が要求されており、開示された技術では必要な精細度が不足している。【００２４】
また、被加工物を溶融できるほど大出力のレーザでは、ビーム径をあまり小さくできないため、リソグラフィほど高精細な加工はできない。本発明は、上記問題点に鑑みて鋭意検討の結果なされたものである。
【特許文献１】特願２００４−１７１８９６号公報
【特許文献２】特開平６−３１５７８４号公報
【特許文献３】特開平１１−３２０１３６号公報
【非特許文献１】第６５回応用物理学会学術講演会講演予稿集、ｐ.618、2004年9月
【非特許文献２】２００２年度精密工学会春季大会講演予稿集、ｐ.564、2002年3月
【非特許文献３】Digest of Papers, Mcroprcesses and Nanotechnology 2003, pp.156-157、2003年10月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
従来、高エネルギのレーザ光を照射して熱反応により表面の一部を溶融蒸発させる加工において見られる、溝底の加工不均一や溝縁のぎざつきや盛り上がりがなく、再付着物による突起も出ない加工を、光化学反応を利用した低エネルギの光照射により実現し、従来の被加工物より遥かに細い内径１ｍｍ以下の被露光物の内面に、上記特許文献２の開示例の「幅３０〜５０μｍ」より遥かに微細な幅１０μｍ以下迄の高精細な感光性物質のパターンを形成できる装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、第１の発明は 、露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、前記露光光線を導光する光ファイバーが配索され、かつ被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように該被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置である。【００２７】
露光光源１１は発光ダイオードに限られず、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のランプ光源、ブルーレーザ、バイオレットレーザ等のレーザ光源等、各種の光源を用いることができる。【００２８】
感光性物質の所定の部分を所定のパターン形状、線幅で露光して感光せしめるには、予め前記露光光線の照射スポットの焦点合わせや位置合わせを行うことが必要である。【００２９】
その際、焦点合わせや位置合わせのために露光光線を該感光性物質に該感光性物質の感光閾値を超えて当てると不要に感光してしまうため、感光性物質が感光しにくい非感光光線を射出する非感光光線供給手段を用意する必要がある。【００３０】
しかし、露光光線供給手段の露光光源と非感光光線供給手段の非感光光源とは、必ずしも別々に設けなくてもよく、同じ光源から分けて取り出したり、フィルターによってそれぞれ必要な波長帯の光線を取り出してもよい。【００３１】
ガイドロッドは円筒状または角筒状に限られず、板状や中実棒状として、その外側に沿って光フィバーを配索したり、断面Ｕ字状にして、その溝内に光ファイバーを配索したりしてもよい。露光光線を感光性物質に対して直角な方向から当てることが重要である。【００３２】
光ファイバーの断面の形状・寸法、コア径は任意でよく、先端部で断面寸法が徐々に減じる光ファイバーを用いてもよい。【００３３】
露光光線による感光性物質の走査は、被露光物とガイドロッドの相対移動で行われ、被露光物とガイドロッドのいずれか一方、または双方を移動・回転させて行う。【００３４】
簡単な形状のパターンを露光するのみの用途ならば、コンピュータによる制御によらないで、ジョイスティクやスイッチ類により被露光物、および/またはガイドロッドを移動・回転させればよい。【００３５】
また、第２の発明は、第１の発明に対して光ファイバーは用いられず、露光光線はガイドロッドの一端側から被露光物の内部空間内を該ガイドロッドに沿って進行し、該ガイドロッドの他端部に設けられた第１の反射素子で直角に反射されて、被露光物の内面を露光する。一方非感光光線は、前記被露光物に対して露光光線が入射される側と同じ側または反対側から被露光物の軸方向に入射され、前記第１反射素子に近接して設けられた第２の反射素子によって反射され、露光光線による被露光物の内面の照射位置近傍を照射する内面露光装置である。【００３６】
露光光源として、ブルーレーザ、バイオレットレーザ等のレーザ光源等、略平行な光束を有する光源が用いられる。【００３７】
シャッターの方式は、機械式の開閉シャッターのほか、音響光学素子を利用したシャッター、ミラーの傾き角により光の取り込み有無を制御するシャッターとすることができ、シャッターの配置は、露光光源の直近に限られず、露光光線の供給・非供給を切り換えることができる位置ならばいずれでもよい。【００３８】
第３の発明は、第２の発明に対して、露光光線と非感光光線を合成する合成手段を有し、導光手段に含まれるガイドロッドが、前記合成手段によって合成された合成光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を有し、合成手段で合成された合成光線は、前記ガイドロッドの内部空間内を軸方向に進行し、前記ガイドロッドに設けられた反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射され、前記被露光物の内面の感光性物質を、露光せしめる内面露光装置である。【００３９】
前記合成手段は、ビームスプリッタとすることができ、ビームスプリッタはガイドロッド上に配置してもよいし、他の支持体上に配置してもよい。【００４０】
第４の発明は、第２の発明に対して、前記露光光線が入射される側の反対側から挿入され、前記露光光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する第１の反射素子が先端部に設けられたガイドロッドを有し、該露光光線は該反射素子で直角に反射され、被露光物の内面の感光性物質を照射する。一方非感光光線は、前記被露光物に対して露光光線が入射される側と同じ側または反対側から被露光物の軸方向に入射され、前記第１の反射素子に近接して設けられた第２の反射素子によって、露光光線による被露光物の内面の照射位置近傍を照射する内面露光装置である。【００４１】
ガイドロッドは、装着される光学素子が簡素化されるので、中実の丸棒、角棒等単純なものでよい【００４２】
第５の発明は、第４の発明に対して、露光光線と非感光光線を合成する合成手段を有し、導光手段に含まれるガイドロッドが、前記露光光線と前記非感光光線とを合成した合成光を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を有し、前記露光光線と前記非感光光線が、その合成手段で合成された後に、前記ガイドロッドの内部を軸方向に進行し、前記ガイドロッドに設けられた前記反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射され、前記被露光物の内面を照射し、露光せしめる内面露光装置である。【００４３】
前記合成手段は、ビームスプリッタとすることができ、ビームスプリッタはガイドロッド上に配置してもよいし、他の支持体上に配置してもよい。反射素子は、平面鏡やプリズムとすればよく、光線ビームを絞るために凸レンズまたは凹面鏡を用いるのもよい。【００４４】
第６の発明は、第１の発明に対して、露光光源を発光ダイオードとし、それを直接ガイドロッドに装着し、光ファイバーに代えて、発光ダイオードに電力を供給するリード線をガイドロッドに配索した内面露光装置である。【００４５】
第７の発明は、第１乃至第６のいずれか１の発明において、前記被露光物とガイドロッドの軸線に所定の傾斜角で配置した内面露光装置である。被露光物とガイドロッドの軸線を例えば上下方向に配置することによって、内面露光装置の各構成要素の配置の自由度が増す。【００４６】
第８の発明は、第１または第７の発明において、前記ガイドロッドに沿って配索された光ファイバーの一端が前記被露光物の内面に直交するように曲げて配索され、他端が前記露光光源に接続されている内面露光装置である。【００４７】
第９の発明は、第１または第７の発明において、前記光ファイバーが、前記ガイドロッドに沿って配索され、かつ該光ファイバーの射出端部の前方所定の位置に前記露光光線の方向を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を設けた内面露光装置である。【００４８】
第１０の発明は、第４、第５、第７のいずれか１の発明において、前記ガイドロッドの先端に設けた反射素子が、該ガイドロッドの先端を斜めに成形し、鏡面研磨して反射面となした内面露光装置である。【００４９】
第１１の発明は、第１乃至第１０のいずれか１の発明において、前記露光光源から前記被露光物の露光面までの露光光線経路の途中にピンホールを配置し、該ピンホール射出口の像点を前記被露光物の露光面またはその近傍に結像させる光学系を配置した内面露光装置である。【００５０】
第１２の発明は、第１乃至１０のいずれか１の発明において、前記被露光物の内部空間内かつガイドロッドの先端部で、前記露光光線が前記被露光物に向かって照射される該露光物内面の直近部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けた内面露光装置である。【００５１】
第１３の発明は、第１または第７の発明において、前記光ファイバーの露光光線の射出端部かつ前記ロッドガイドの先端部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けた内面露光装置である。【００５２】
第１４の発明は、第１乃至第５、第７乃至第１３のいずれか１の発明において、前記露光光線が、レーザ光である内面露光装置である。【００５３】
第１５の発明は、第１乃至第１４のいずれか１の発明において、前記非感光光線が、前記露光光線とは異なる波長帯の光線である内面露光装置である。【００５４】
第１６の発明は、筒状のもしくは穴状の空洞を有する被露光物の内部空間内に露光光線を射出するためガイドロッドを位置せしめる工程と、露光開始前に露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置を検知する工程と、前記被露光物と前記ガイドロッドとの相対位置および／または相対角度を連続的または間欠的に変更しつつ、該ガイドロッドの露光光線の射出口から露光光線を該被露光物の内面に付着された感光性物質に照射を開始し、停止する工程とを有し、前記被露光物の筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を該感光性物質の所定の位置に照射し、該感光性物質を所定のパターンに感光せしめる内面露光方法である。【００５５】
露光光線が感光性物質上の所定の正確な位置に照射されるようにするため、被露光物内面の端や、被露光物内面に付けた位置合わせマークが、露光光線の照射スポットの中心と合致するようにした後、被露光物またはガイドロッドを所定の距離および／または角度だけ動かし、露光光線の照射スポット中心が感光性物質上の露光開始点に来るようにする。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によると、円筒状や角筒状等中空の被露光物の内表面にリソグラフィを施して感光性物質のパターンを形成することができ、またその感光性物質をレジストとし、該レジストのパターンをマスキング材として被露光物の内表面をエッチングしたり、該レジストのパターンを雌型としてめっきを施すことによって、ナット状部品やスプライン筒状の部品等のマイクロ部品を製作できる。また、小径の軸受ボスの潤滑溝や空気軸受溝等の加工を高精度に行うことができる。【００５７】
また、該レジストのパターンをマスキング材とする被露光物内表面のエッチングをウェットエッチングで行うと、エッチング溝の断面形状を半円形にすることができ、ボールナットやボールスプライン筒を作ることができる。【００５８】
さらに、リソグラフィでパターンを形成するので、露光によってレジスト等の感光性物質を光化学反応で感光させればよく、被露光物の内表面を溶融蒸発させる場合に比して与えるエネルギ量がはるかに小さくて済むという効果がある。【００５９】
また、リソグラフィにおいては、露光後に現像を行ってパターンを形成するため、不要な感光性物質は完全に除去され、滑らかな輪郭線を有する感光形状が得られる。【００６０】
また、閾値となる露光量を境に急に現像液に溶け、あるいは不溶となる感光性物質を用いれば、該感光性物質のパターンの側壁は垂直側壁かそれに近いシャープな形状とすることができる。【００６１】
また、露光・現像により得た感光性物質のパターンをマスキング材としてエッチングしたり、該感光性物質のパターンをめっきの雌型としてめっきを行えば、非加工部が感光性物質のパターンで覆われているため、被露光物の素材に余分の付着物が付いたり、加工形状の縁に盛り上がりが出たりすることがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態（形態１−１）に係る内面露光装置
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態（形態１−１）を変形した形態１−２に係る内面露光装置
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態（形態１−１）を変形した形態１−３に係る内面露光装置
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態（形態１−２）を変形した形態１−４に係る内面露光装置
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態（形態１−４）を変形した形態１−５に係る内面露光装置
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態（形態１−５）を変形した形態１−６に係る内面露光装置
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態（形態１−１）を変形した形態１−７に係る内面露光装置
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態（形態２−１）に係る内面露光装置
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態（形態２−１）を変形した形態２−２に係る内面露光装置
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態（形態２−２）を変形した形態２−３に係る内面露光装置
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態（形態２−３）を変形した形態２−４に係る内面露光装置
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態（形態２−３）を変形した形態２−５に係る内面露光装置
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態（形態２−３）を変形した形態２−６に係る内面露光装置
【図１４】図１４は、本発明の第３の実施の形態（形態３−１）に係る内面露光装置
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施の形態（形態３−１）を変形した形態３−２に係る内面露光装置
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施の形態（形態３−２）を変形した形態３−３に係る内面露光装置
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施の形態（形態３−２）を変形した形態３−４に係る内面露光装置
【図１８】図１８は、本発明の第３の実施の形態（形態３−４）を変形した形態３−５に係る内面露光装置
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施の形態（形態３−３）を変形した形態３−６に係る内面露光装置
【図２０】図２０は、本発明の第４の実施の形態（形態４−１）に係る内面露光装置
【図２１】図２１は、本発明の第４の実施の形態（形態４−１）を変形した形態４−２に係る内面露光装置
【図２２】図２２は、本発明の第４の実施の形態（形態４−２）を変形した形態４−３に係る内面露光装置
【図２３】図２３は、本発明の第５の実施の形態に係る内面露光装置
【図２４】図２４は、ピンホールの直列配置に関する説明図
【図２５】図２５は、像形成のためのレンズ配置に関する説明図
【図２６】図２６は、本発明の実施例１に係る直線状レジストパターンの電子顕微鏡写真
【図２７】図２７は、本発明の実施例２に係る螺旋状レジストパターン(図（a）)と文字パターン（図（b））の電子顕微鏡写真
【図２８】図２８は、本発明の実施例３に係る螺旋状微細レジストパターンの顕微鏡写真
【図２９】図２９は、従来例（特許文献２に記載）に係る軸受スリーブの溝加工の説明図
【符号の説明】
【００６３】
１  被露光物
２  感光性物質
３  チャック
４ａ  ガイドロッド（露光光源側）
４ａ  ガイドロッド（露光光源と反対側）
５  露光光線
６  光ファイバー
７  ピンホール
８ａ、８ｂ、８ｃ  レンズ
９ａ、９ｂ、９ｃ  レンズホルダ
１０ａ  ミラー（平面）
１０ｂ  ミラー（凹面）
１０ｃ  反射面（平な鏡面）
１０ｄ  反射面（凹形の鏡面）
１１  光源（発光ダイオード等任意の露光光源）
１２  光源（レーザ等略平行光線を発する露光光源）
１３  フェルール
１４  回転ステージ
１５  Ｙステージ
１６  支持台（回転ステージ用）
１７  支持台
１８  Ｘステージ
１９  ζステージ
２０  ξステージ
２１  ηステージ
２２  Ｚステージ
２３ａ、２３ｂ  基台
２４  コンピュータ
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５d、２５ｅ  制御回路
３０  シャッター
３１  発光ダイオード
３２  リード線
３３  回路（発光ダイオード用）
３５  発光部（発光ダイオード）
４１  支持台
４２  支持台（チャック用）
４３  支持部材（ピンホール用）
４４  支柱
５１  非感光光源
５２  非感光光線
５３  ビームスプリッタ（非感光光線用）
５４  ミラー（非感光光線用）
５５  ミラー（非感光光線用）
５６  レンズ（非感光光線用）
５７  カメラ
５８  モニタ
５９  ビームスプリッタ
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。【００６５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態（形態１−１）に係る内面露光装置である。図１において、１は円筒状や角筒状等の内部に空洞（内部空間）がある所定の形状からなる被露光物であり、内面にレジストや紫外線硬化樹脂等の感光性物質２が塗布、噴霧、電着、接着等によって付着されている。【００６６】
４ａは露光光線５と非感光光線５２を被露光物１の内面に付着された感光性物質２に導光するための筒状のガイドロッドであり、その内部空間内に露光光線５を導光する光ファイバー６が挿通され、その先端部において略直角に曲げられた光ファイバー６がその壁面孔を挿通している。そして、光ファイバー６が挿通するガイドロッド４ａの壁面部にピンホール７とレンズホルダ９ａを介してレンズ８ａが装着されている。【００６７】
ピンホール７およびレンズ８ａは光ファイバー６の射出端から照射される露光光線５を絞って感光性物質２上に円形、楕円形、正多角形、長方形、またはそれらの擬似形状等、所定の形状・大きさの照射スポットを形成している。【００６８】
５４、５５はガイドロッド４ａの上壁に設けられた一対のミラーであり、後述の通り、感光性物質２上に形成された露光光線５の照射スポットおよびその近傍に非感光光線５２を導光するためのものである。【００６９】
１１は露光光源となる発光ダイオードであり、フェルール１３を介して光ファイバー６の他端に接続されている。【００７０】
１４は回転ステージであり、チャック３に保持された被露光物１をその長手方向の軸（Ｙ軸）回りに回転させる。表記の都合上、座標軸を装置構成図から離した位置に示しているが、被露光物１とガイドロッド４ａの各座標軸の原点の位置は任意であり、Ｙ軸は、被露光物１の中心軸に合わせるのが一般的である。【００７１】
１５はＹステージであり、被露光物１をその長手方向（Ｙ方向）に移動させるステージである。１６はＹステージ１５上に回転ステージ１４を保持するための保持台である。１８は、被露光物１を、図１の紙面に垂直な方向（Ｘ方向）に移動させるＸステージである。なお、上記の回転ステージ１４、Ｙステージ１５、Ｘステージ１８の積み上げ順序は任意でよい。【００７２】
１９乃至２２は、ガイドロッド４ａの移動ステージであり、１９はＺ軸まわりの角度整用のζステージ、２０はＸ軸回りの伏仰角調整用のξステージ、２１はＹ軸回りのローリング角調整用のηステージである。これらのステージが上下方向に順次積み上げられ、最上位のζステージ１９の上にガイドロッド４ａと発光ダイオード１１が固定されている。【００７３】
ζステージ１９、ξステージ２０、ηステージ２１を積み上げる順序は任意でよく、ξステージ２０およびηステージ２１の代りに、Ｙ軸回りのローリング角調整およびＸ軸回りの伏仰角調整を同時に行う傾斜調整ステージを設けてもよい。【００７４】
２２は、ガイドロッド４ａのＺ方向の位置を調整するＺステージであり、２３ａはその上にＸステージ１８とＺステージ２２が設置される基台である。【００７５】
なお、ηステージ２１によるガイドロッド４ａのＹ軸まわりの回転と、回転ステージ１４による被露光物１のＹ軸回りの回転とは相対的に同じ運動となる場合もある。ηステージ２１は、ガイドロッド４ａをＹ軸回りに回転させ、露光光線５の射出方向を調整するために設けたものであり、露光光線５の射出方向を変える必要がなければ、省略してもよい。【００７６】
２４は被露光物１の回転ステージ１４、Ｙステージ１５、Ｘステージ１８を制御し、ガイドロッド４ａのζステージ１９、ξステージ２０、ηステージ２１、Ｚステージ２２を制御するコンピュータである。【００７７】
２５a、２５b、２５c、２５ｄは上記各ステージおよび発光ダイオード１１をコンピュータ２４によりプログラム通りに動作させるための、インターフェイスを含む制御回路である。【００７８】
５１は非感光光源、５３はビームスプリッタ、５６はレンズ、５７はカメラである。非感光光源５１から出射された非感光光線５２は、レンズ５６、ビームスプリッタ５３と、ガイドロッド４ａ上に設けられた一対のミラー５４、５５を介して、感光性物質２上に形成された露光光線５の照射スポットおよびその近傍に場所に導光される。そして、非感光光線の反射光がカメラ５７で捉えられモニタ５８により画像が形成される。【００７９】
モニタ５８の画像データは、インターフェイスを含む制御回路２５ｄを介してコンピュータ２４に送られ、感光性物質２上の露光光線５の照射スポットの形状・大きさ、位置が所定値になるように被露光物１内面とガイドロッド４ａとの間の相対距離や相対傾斜角がコンピュータ２４により制御される。【００８０】
簡便には、ガイドロッド４ａが被露光物１の内面の感光性物質２に対して所定の間隙で保持されるように自動制御してもよい。被露光物１内面上への露光光線５の照射スポットの形状・大きさの制御は、露光中も継続して行えばさらによい。【００８１】
露光光線５が感光性物質２上の所定の正確な位置に照射されるようにするには、まず、被露光物１内面の端や、被露光物１内面に付けた位置合わせマークが、露光光線５の照射スポットの中心と合致するようにした後、被露光物１またはガイドロッド４ａを所定の距離および／または角度だけ動かし、露光光線５の照射スポット中心が感光性物質２上の露光開始点に来るようにするとよい。【００８２】
非感光光線５２を用いないで、露光光線５を感光性物質２に強く当て過ぎると感光性物質を不要に感光してしまうため、露光光線５とは異なる波長帯を有する感光性物質２が感光しにくい非感光光線５１を射出する非感光光源５２を用いている。【００８３】
非感光光線５１として露光光線５と同じ波長帯や露光光線５に近い波長帯の光線を用いる場合には、非感光光線５１を、感光性物質２が感光しない短時間のみ照射するか、照射強度を感光性物質２が感光しない弱い強度として照射する。短時間ずつ断続的に供給するようにしてもよい。【００８４】
露光光源１１と非感光光源５１とは、必ずしも別々に設けなくてもよく、同じ光源から分けて取り出したり、フィルターによってそれぞれ必要な波長帯の光線を取り出してもよい。【００８５】
感光性物質２上の非感光光線５２の照射範囲は、露光光線５の照射スポットおよびその近傍の広い範囲が観察できるように露光光線５の照射スポットより大きくする。被露光物１はチャック３により片側で外周面を保持するに限られず、被露光物１の両端の外周面を保持しても、被露光物１の下面を保持してもよい。【００８６】
また、光ファイバー６から出射される露光光線５は、ガイドロッド４ａの先端部から出射するに限られずガイドロッド４ａの中央部等いずれから出射してもよく、出射方向も上方向に限られず水平方向、下方向等いずれでもよい。【００８７】
露光光線５をガイドロッド４ａの射出口に導くために、筒状のガイドロッド４ａの内部空間内に光ファイバー６を挿通する。この場合、光ファイバー６の先端の露光光線の出射方向を感光性物質２に対して直角方向に向けることが重要である。一般的に、露光光線５の照射スポットの形状は、露光走査方向に関して対称であることが好ましく、光ファイバー６の先端の露光光線の出射方向を感光性物質２に対して直角方向に向けると、被露光物１の軸まわりに回転する走査に対して、露光光線５の照射スポットの形状を該露光走査方向に関して対称とすることができる。【００８８】
ガイドロッド４ａは円筒状または角筒状に限られず、中実板状または棒状として、その外側に沿って光フィバー６を配索したり、断面をＵ字状にして、その溝内に光ファイバー６を配索したりしてもよい。【００８９】
光ファイバー６の断面の形状・寸法、コア径は任意でよく、先端部で断面寸法が徐々に減じる光ファイバー６を用いてもよい。【００９０】
露光光線５によって感光性物質２を微細なパターン形状に感光させるため、露光光線５を絞った方がよいことはいうまでもない。【００９１】
ピンホール７とレンズ８ａは露光光線５を円形、楕円形、正多角形、長方形、またはそれらの擬似形状に整形して絞るために配置したものであり、該レンズ８ａは球形であるかのように描いてあるが、任意の凸レンズでよく、１枚のレンズに限定されるものではなく組み合わせレンズでもよいことは言うまでもない。【００９２】
またピンホールおよびレンズの位置・個数は図示したものに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。【００９３】
レンズ８ａとレンズホルダ９ａは一体にしてもよく、光ファイバー６の射出端は平滑な鏡面とするのが一般的であるが、球面、２次曲面等、レンズの有無やレンズの特性を考えて、露光光線５を効率よく集光できる形状にするのがよい。【００９４】
光ファイバー６の入射端に、フェルール１３を付けると、光ファイバー６の入射端を平滑に磨き易くなり、発光ダイオード１１の発光部の直近にフェルール１３を付けて磨いた光ファイバー６の入射端を配置すると、露光光線の集光効率がよくなる。発光ダイオード１１と、フェルール１３を付けて磨いた光ファイバー６の入射端とを十分離し、その間にレンズ等の集光光学系を配置してもよい。【００９５】
露光光線５による感光性物質２の走査は、被露光物１とガイドロッド４ａの相対移動で行われるから、被露光物１とガイドロッド４ａのいずれか一方、または双方を移動・回転させて行う。【００９６】
各種ステージを、被露光物１のチャック３による固定側に配置するか、ガイドロッド４ａの側に配置するかはいずれでもよく、どちらか片方の側に全てのステージを集合させてもよく、同じ移動方向（軸方向）または同じ回転方向のステージを、被露光物１の側とガイドロッド４ａの側の両方に重複して配置してもよい。【００９７】
また、各種ステージは必要に応じて設ければよく、必ずしも回転ステージ１４、Ｙステージ１５、Ｘステージ１８、ζステージ１９、ξステージ２０、ηステージ２１、Ｚステージ２２の全部を設けなくてもよい。【００９８】
被露光物１側のステージの制御回路２５ａと、ガイドロッド４ａ側のステージの制御回路を２５ｂと、発光ダイオード１１の制御回路を２５ｃ、とは分離するものに限られず、その一部または全部を一体に製作してもよい。【００９９】
なお、簡単な形状のパターンを露光するのみの用途ならば、コンピュータ２４で全体を制御しないで、ジョイスティクやスイッチ類により各種ステージを適宜駆動してもよく、一部のステージを手動としてもよい。また、ピンホール７およびレンズ８ａはどちらか片方だけでもよく、露光するパターンが大きい場合には配置しなくてもよい。【０１００】
露光光源は必ずしも発光ダイオード１１に限られず、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のランプ光源や、ブルーレーザ、バイオレットレーザ等のレーザ光源等、各種の光源を用いることができる。【０１０１】
本発明の感光性物質２の露光は光化学反応であり、露光後に行う現像によってパターンを形成するため、露光時に与える光エネルギは、図２９に示した従来例に係る軸受スリーブの溝加工等に使用される材料を熱反応によって溶融蒸発させるアブレーション加工に比して遥かに少なくてもよい。【０１０２】
具体的な数値を示せば、従来例の溶融蒸発加工用のレーザとしては、特許文献３に「レーザ光の出力が１．３〜６ｋＷであると、より好ましい発明になる。」と記載されていることからも分かるように、出力が数Ｗ〜数ｋＷのレーザが必要であるのに対して、本発明では、射出光の指向性が良い発光ダイオードやレーザ光源の場合には、数１０ｍＷ〜数１００ｍＷ程度の小出力光源でよい。レーザ光源は、小型安価な半導体レーザでも出力的には十分であり、露光装置を小型、簡便、安価に製作できる。【０１０３】
本実施の形態（形態１−１）においては、円筒状や角筒状等内部空間を有する被露光物の内表面にリソグラフィを施して感光性物質のパターンを形成することができ、またその感光性物質をレジストとし、該レジストのパターンをマスキング材として被露光物の内表面のエッチングをしたり、該レジストのパターンをめっきの雌型としてめっきしたりすることによって、ナット状部品やスプライン筒状の部品等のマイクロ部品の製作を少ないエネルギ量で高効率、高精度に行うことができるという効果がある。【０１０４】
図２は第１の実施の形態を変形した形態１−２に係る内面露光装置である。図１に示した第１の実施の形態（形態１−１）に対して、レンズ８ａを省略して、ピンホール７だけとし、被露光物１に対して、非感光光源５１を露光光源１１と反対側（被露光物１のチャック３により保持された側）に設け、一対の反射ミラー５４、５５も反対側に設けたものであり、形態１−１と同一の部位には同一の符号を付しその説明を省略する。【０１０５】
第１の実施の形態（形態１−１）に対して、レンズ８ａを省略して、ピンホール７だけとしているので、図２に示すように、ピンホール７の射出口をできるだけ被露光物１の内面に付着させた感光性物質２に近付けた方が好ましく、ピンホール７の射出口を感光性物質２に軽く押し付けてもよい。ピンホール７の射出口を感光性物質２に近付けるほど、露光光線５は小さい照射スポットで感光性物質２に当たることになる。【０１０６】
形態１−１に対して、レンズ８ａを省略し、ピンホール７のガイドロッド４ａの上面からの飛び出しを最小限に抑えているので、内径が小さい円筒状の被露光物１等、内部空間が小さい被露光物１を露光することができるという効果がある。【０１０７】
図３は、第１の実施の形態（形態１−１）を変形した形態１−３に係る内面露光装置である。形態１−１に対して、ガイドロッド４ａの円筒の内部に配索される光ファイバー６の射出端をガイドロッドの途中までとし、その先に露光光線を収束するための凸レンズ８ｂを配置し、さらにその先に露光光線５を直角に反射するミラー１０ａを配置したものである。レンズ８ｂによって、ピンホール７の射出口の光像を作り、ミラー１０ａで光路を略直角に曲げて、光像が感光性物質２上に形成されるようにしたものであり、形態１−１と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１０８】
本実施の形態においては、図２５（ａ）に示すように１つのレンズ６６で像を形成する結像光学系を用いており、図２５（ａ）のレンズ６６に相当するレンズ８ｂとピンホール７の射出口との間の距離ａを、レンズ８ｂと光像を作る感光性物質２との距離ｂより大幅に長くでき、光像の倍率はｍ＝ｂ／ａとなるので、レンズ８ｂの位置を適宜選定することにより、ピンホール７の射出口の寸法よりかなり小さい照射スポットを得ることができるという効果がある。【０１０９】
結像性能を上げるため、レンズ８ａを単レンズではなく組み合わせレンズとしてもよいことは言うまでもない。【０１１０】
なお、ミラー１０ａは二等辺三角形のミラーに限られるものではなく、板状等、直角に反射するものであればよい。【０１１１】
図４は、第１の実施の形態（形態１−２）を変形した形態１−４に係る内面露光装置である。形態１−２において、ピンホール７を省略し、光ファイバー６からの射出光を露光光線５として直接感光性物質２を感光するようにしたものであり、形態１−２と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１１２】
本実施の形態においては、レンズ８ｂもピンホール７も設けていないので、ガイドロッド４ａに取り付ける光学部品が少なくなるので、より内部空間の小さい被露光物１を露光することができる。光ファイバー６としてコア径が小さく、開口数の小さいものを用いれば、さらに露光光線５を狭い範囲に射出することができ、微細なパターンに露光することができるという効果がある。【０１１３】
図５は、第１実施の形態（形態１−４）を変形した形態１−５に係る内面露光装置である。形態１−４において、光ファイバー６を曲げて配索する代わりにミラー１０ａを設け、光ファイバー６の先端をミラー１０ａの直近に配置したものであり、形態１−４と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１１４】
本実施の形態においては、形態１−４のように光ファイバー６の先端を直角に曲げる必要がなく、光ファイバー６の先端部が、ロッドガイド４ａの上壁を挿通することもないので装置の製作が容易であり、より内部空間の小さい被露光物１の内面を露光することができるという効果がある。【０１１５】
図６は、第１の実施の形態（形態１−５）を変形した形態１−６に係る内面露光装置である。形態１−５において、平面ミラー１０ａを、凹面ミラー１０ｂに代え、光ファイバー６から射出される光を集光するか、もしくは、光ファイバー６の射出口の光像を感光性物質２上に形成するようにしたものであり、形態１−５と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１１６】
本実施の形態においては、凸レンズ８ａやピンホール７を省略して構成を簡素化しながら、凹面ミラー１０ｂによって露光光線を絞るので、内部空間の小さい被露光物１の内面を小さい照射スポットで露光できるという効果がある。【０１１７】
図７は、第１の実施の形態（形態１−１）を変形した形態１−７に係る内面露光装置である。形態１−１において、露光光源１１と、光ファイバー６の入射端に付けたフェルール１３との間に、露光光線の供給、非供給を制御するためのシャッター３０を設けたものであり、形態１−１と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１１８】
シャッター３０の開閉制御は、コンピュータ２４によって制御回路２５ｅを介して行われる。【０１１９】
シャッター３０の方式は、機械式の開閉シャッターのほか、音響光学素子を利用したシャッター、ミラーの傾き角により光の取り込み有無を制御するシャッター等いずれでよい。また、シャッター３０の配置場所も、露光光源１１の直前に限られず、露光光線５の供給・非供給を切り換えることができる位置ならばいずれでもよい。【０１２０】
本実施の形態においては、露光光源が点灯、消灯を頻繁に繰り返すことが好ましくない、ランプ光源やレーザ光源を用いる場合に、露光光線５の供給・非供給に制約が生じないという効果がある。【０１２１】
なお、図７に示した露光光線５の供給・非供給をシャッター３０により制御する仕組みを、図２乃至図６に示した形態１−２乃至形態１−６の変形形態とできることは、改めて図示するまでもなく明らかである。【０１２２】
（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施の形態（形態２−１）に係る内面露光装置である。第１の実施の形態（形態１−７）に対して、光ファイバー６を省略して、露光光源１２から発せられる露光光線５がガイドロッド４ａに沿って進行し、ピンホール７を介してミラー１０ａに達し、ミラー１０ａで感光性物質２上に所定の照射スポットを形成するものである。また非感光光線５２はガイドロッド４ａ上に装着された一対のミラー５４、５５によって、感光性物質２上に形成された露光光線５の照射スポットおよびその近傍を照射するものであり、形態１−７と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１２３】
本実施の形態においては、露光光源１２として、レーザ等、略平行な光束を出射する光源が用いられ、露光光源１２から出射された露光光線５がピンホール７によって円形、楕円形、正多角形、長方形、またはそれらの擬似形状に整形された後、ミラー１０ａによって直角に反射され、レンズホルダ９ｂで支持されたレンズ８ｂによって、ピンホール７の光像が、照射スポットとして感光性物質２上に形成される。【０１２４】
ランプや発光ダイオードを光源１１とし、発散光をミラーやレンズにより集光して光軸に平行な光束を得てもよいし、図２４に示すように、２つのピンホール７、７を、距離を隔てて直列に配置することにより、ほぼ平行な光束を得て、それを露光光線５としてもよい。６５は遮光筒である。【０１２５】
レーザ光はほぼ平行な光束ではあるが、発散角を有しており、また、ビームの強度分布が必ずしも点対称でないため、単にレンズで集光すると、露光光線５の照射スポットをあまり小さくできず、また、照射スポットの形状を円形や矩形等に整形することができないが、ピンホール７を設けることにより、露光光線５の照射スポットをより小さくでき、かつ射出口の形状と相似形に整形することができる。【０１２６】
このため、本実施の形態では、特許文献３に開示されているようにレーザ光を単にレンズで集光する場合に比して露光光線５の照射スポットがより小さく、かつピンホール７の射出口の形状と相似形に整形され、微細なパターンの露光を行うことができるという効果がある。【０１２７】
図９は本発明の第２の実施の形態（形態２−１）を変形した形態２−２に係る内面露光装置である。形態２−１に対して、ビームスプリッタ５９によって、露光光線５と非感光光線５２が合成され、その合成光線が、ロッドガイド４ａの内部空間内を進行し、ロッドガイド４ａに装着されたピンホール７を介してミラー１０ａで直角に反射され、レンズ８ｂによってピンホール７の射出口の光像が感光性物質２上に形成されるようにしたものである。形態２−１と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１２８】
本実施の形態においては、感光性物質２上から反射される非感光光線５２は、ガイドロッド４ａ上のビームスプリッタ５９まで、合成光線の出射経路と同じ経路を逆に進行し、ビームスプリッタ５９で反射されて、カメラ５７で捉えられモニタ５８で観察される。またモニタ５８の画像データが、インターフェイスを含む制御回路２５ｄを介してコンピュータ２４に送られる。【０１２９】
合成光線に含まれる非感光光線５２の感光性物質２上における照射スポットの形状・大きさは、露光光線５の照射スポット形状・大きさと同じにする必要はなく、露光光線５の照射スポットおよびその近傍が照射され、十分観察できる大きさになるようにレンズ５６の焦点距離を選定する。【０１３０】
本実施の形態においては、露光光線と非感光光線が、ビームスプリッタ５９で合成されるので、非感光光線を導光するための一対のミラー５４、５５等が不要となり、装置の簡素化、小型化が図られ、内部空間の小さい被露光物１の内面露光が容易になるという効果がある。【０１３１】
図１０は、本発明の第２の実施の形態（形態２−２）を変形した形態２−３に係る内面露光装置であり、実施の形態２−２におけるガイドロッド４ａの先端部に配置されたピンホール７をシャッター３０の直前に移動させたものである。形態２−２と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１３２】
本実施の形態においては、ピンホール７をレンズ８ｂから離すことにより、非感光光線５２とは独自に感光性物質２上に形成されるピンホールの光像、即ち感光性物質２上の露光光線５の照射スポットが小さくできるという効果がある。また、ピンホール７が非感光光線５２の供給光路および反射光の観察光路に入らないため、露光光線５の照射スポットをより明るく鮮明に観察できるという効果がある。【０１３３】
図１１は、本発明の第２の実施の形態（形態２−３）を変形した形態２−４に係る内面露光装置である。形態２−３におけるレンズ８ｂとミラー１０ａとを凹面ミラー１０ｂに代えたものであり、形態２−３と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１３４】
本実施の形態においては、構成を簡素化しながら実施の形態２−２と同一の効果を得ることができるという効果がある。【０１３５】
図１２は、本発明の第２の実施の形態（形態２−３）を変形した形態２−５に係る内面露光装置である。実施の形態２−３に対して、凸レンズ８ｂを省略し、ガイドロッド４ａの先端部で、かつ被露光物１の内面の直近にピンホール７を移動させたものであり、形態２−３と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１３６】
４３はピンホール７の支持部材であり、ピンホール７の射出口を感光性物質２に軽く押し付けてもよい。【０１３７】
本実施の形態においては、形態２−３に対して、レンズ８ｂが省略され、装置の簡素化が図られるという効果がある。【０１３８】
図１３は、本発明の第２の実施の形態（形態２−３）を変形した形態２−６に係る内面露光装置である。実施の形態２−３に対して、レンズ８ｂをビームスプリッタ５９の前方かつ被露光物１の内部空間の外側に移動したものであり、形態２−３と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１３９】
本実施の形態においては、実施の形態２−３に対して、レンズ８ｂを被露光物１の内部空間の外側に配置しているので、レンズ８ｂの寸法に対する制約が除かれる。一方、被露光物１の内部空間内に挿入される光学部品の大きさが小さくなり、内部空間の大きさがより小さい被露光物１の内面を露光することができるという効果がある。【０１４０】
（第３の実施の形態）
図１４は、本発明の第３実施の形態（形態３−１）に係る内面露光装置である。【０１４１】
図１４において、４１は支持台であり、光源１２、シャッター３０、ピンホール７、一対のレンズ８ｂ、８ｃと非感光光学系部品（光源５１、レンズ５６等）を支持している。１６は回転テージ１４を支持する支持台であり、この支持台１６がＹステージ１５上に固定されている。被露光物１は回転ステージ１４、Ｙステージ１５、Ｘステージ１８によりＹ軸回りの回転と、Ｙ方向とＸ方向の移動が可能である。【０１４２】
ガイドロッド４ｂはその一端にミラー１０ａが装着され、露光光源１２の反対側から被露光物１内に挿入されている。そしてガイドロッド４ｂの他端は積み上げられたζステージ１９、ηステージ２０、ξステージ２１、Ｚステージ２２の最上位に固定されている。支持台４１、Ｘステージ１８、Ｚステージ２２は基台２３上にそれぞれ固定されている。【０１４３】
露光光源１２から出射された露光光線５は、シャッター３０、ピンホール７、一対のレンズ８ｂ、８ｃを介してガイドロッド４ｂの先端のミラー１０ａに達し、ミラー１０ａによって、直角に反射され感光性物質２上に照射スポットが形成される。レンズ８ｂ、８ｃにより、図２５（ｂ）に示す光学系を用いてピンホール７の像を感光性物質２の上に作ることが好ましく、結像性能を上げるため、レンズ８ｂ、８ｃはそれぞれ組み合わせレンズとしてもよい。非感光光線５２は、支持台４１上に固定されたミラー５４とガイドロッドの先端上部に装着されたミラー５５によって、感光性物質２上の露光光線５の照射スポットおよびその近傍を照射する。その他、実施の形態２−１と同一の部位には同一の符号を付しその説明を省略する。【０１４４】
本実施の形態においては、ガイドロッド４ｂにはミラー１０ａ、５５が装着されるのみなので、ガイドロッド４ｂの構成が簡素化され、簡素化されたガイドロッド４ｂが被露光物１の内部空間内に挿入されるので内部空間の小さい被露光物１の内面を露光できるという効果がある。【０１４５】
図１５は、本発明の第３の実施の形態（形態３−１）を変形した形態３−２係る内面露光装置である。【０１４６】
実施の形態３−１に対して、一対のレンズ８ｂ、８ｃの間にビームスプリッタ５９が配置されている。そして光源１２から出射され、シャッター３０、ピンホール７、レンズ８ｂを通過した後の露光光線５と、非感光光線５２とがビームスプリッタ５９で合成され、合成光線はレンズ８ｃを通過し、その後は形態３−１と同様にガイドロッド４ｂの先端部のミラー１０ａで直角に反射され、感光性物質２上に所定の照射スポットが形成される。【０１４７】
レンズ像を形成する場合、図２５（ａ）に示すように、１つのレンズ６６で直接像を形成する方法と、図(ｂ)のごとく、無限遠補正の２つのレンズ６７、６８を用いて像を形成する方法とがあるが、本実施の形態は２つのレンズを用いて像を形成するものであり、点Ｐがピンホール７の開口に相当する物点、点Ｐ’が感光性物質２上の像点に相当する。その他、形態３−１と同一の部位には同一の符号を付しその説明を省略する。【０１４８】
図１４、１５（後述の図１６，１７、１８を含む）においては、感光性物質２上の像点とレンズ８ｂや８ｃとの距離は不変に保つ必要がある。従って、露光中はガイドロッド４ｂを固定し、被露光物１を移動および／または回転させて走査する。なお、被露光物１が円筒の場合には、露光光線５が円筒の中心軸上を通るようにすれば、ガイドロッド４ｂを回転させ、被露光物１をＹ方向に移動させるか、もしくは、被露光物１を固定し、ガイドロッド４ｂを回転・移動して走査してもよい。【０１４９】
本実施の形態では、レンズ８ｂと８ｃを被露光物１の内部空間内に入れず、また形態３−１（図１４）に対して、ミラー１０ａのみを装着したガイドロッド４ｂを被露光物１の内部空間内に挿入するので、さらに内部空間の小さい被露光物１の内面を露光できるという効果がある。【０１５０】
図１６は、本発明の第３の実施の形態（形態３−２）を変形した形態３−３に係る内面露光装置である。形態３−２においてはガイドロッド４ｂに取り付けた別体のミラー１０ａを、ガイドロッド４ｂの先端を斜めに成形して鏡面に研磨した反射面１０ｃに代えたものであり、形態３−２と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１５１】
細いガイドロッド４ｂの先端の鏡面に銀やアルミニウム等の高反射率の金属膜や、露光光線の波長に合わせた高反射誘電体多層膜を付加すれば、反射率を一層高めることができる。【０１５２】
本実施の形態においては、形態３−２に対して、別体のミラー１０ａが省略され、装置のコスト低減を図ることができるという効果がある。また、被露光物１の内部空間内に入れるガイドロッド４ｂが単純なロッドだけとなるため、非常に内部空間の小さい被露光物１の内面を露光することができるという効果がある。【０１５３】
図１７は、本発明の第３の実施の形態（形態３−２）を変形した形態３−４に係る内面露光装置であり、形態３−２のガイドロッド４ｂの先端の平面ミラー１０ａを凹面ミラー１０ｂに代えたものである。形態３−２と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１５４】
本実施の形態では、実施の形態３−２に対して、レンズ８ｂ、８ｃが省略できるので、装置のコスト低減が図れ、凹面ミラー１０ｂが装着されたガイドロッド４ｂのみが、被露光物１の内部空間内に挿入されるので、形態３−２と同様に内部空間の小さい被露光物１の内面を露光できるという効果がある。【０１５５】
図１８は、本発明の第３の実施の形態（形態３−４）を変形した形態３−５に係る内面露光装置である。形態３−４においてガイドロッド４ｂに取り付けた別体のミラー１０ｂを、ガイドロッド４ｂの先端部を凹面形状の鏡面に研磨した反射面１０ｄに代えたものである。形態３−４と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１５６】
本実施の形態では、実施の形態３−４に対して、ガイドロッド４ｂの先端部の別体の凹面ミラー１０ｂが省略できるので、装置のコスト低減が図れ、被露光物１の内部空間内にその細いガイドロッド４ｂだけが挿入されるので、内部空間の非常に小さい被露光物１の内面を露光ができるという効果がある。【０１５７】
図１９は、本発明の第３の実施の形態（形態３−３）を変形した形態３−６に係る内面露光装置である。【０１５８】
実施の形態３−３（図１６）では、被露光物１が回転ステージ１４、Ｙステージ１５、Ｘステージ１８によって移動・回転されるのに対して、本実施の形態では、被露光物１はチャック３で保持され、支持台４２上に固定されている。【０１５９】
一方、ガイドロッド４ｂは保持台１６を介してＹステージ１５上に設置された回転ステージ１４により回転可能に取り付けられている。【０１６０】
そして、露光光線５を照射する光源１２、シャッター３０、ピンホール７、非感光光線５２の光源５１、レンズ５６、ビームスプリッタ５９、カメラ５７等は保持台１７上に取り付けられ、その保持台１７は回転ステージ１４と同じＹステージ１５上に固定されている。【０１６１】
また、Ｙステージ１５は順次積み上げられたＸステージ１８、ζステージ１９、ξステージ２０、ηステージ２１、Ｚステージ２２の最上位に設置されており、その結果、保持台１７上の光源１２等が駆動されるとガイドロッド４ｂもそれに伴って一緒に駆動される。その他、形態３−３と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１６２】
本実施の形態では、移動・回転ステージの全てのステージがガイドロッド側に集約されているので、感光性物質２上への露光光線５の焦点合わせ等、露光動作の初期段階における装置の微調整が容易になるという効果がある。【０１６３】
なお、第３の実施の形態３−２乃至３−６（図１５乃至図１９）においても、形態３−１（図１４）と同様に、反射素子５４、５５を設け、非感光光線５２を露光光線５とは別の光路で導くようにしてもよいことは、図を示すまでもなく明らかである。【０１６４】
図２０は本発明の第４の実施の形態（形態４−１）に係る内面露光装置であり、第１の実施の形態（形態１−１）と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。本実施の形態は、第１の実施の形態（形態１−１）において、ガイドロッド４ａの先端部に発光ダイオード３１を装着し、この発光ダイオードに電力を供給するリード線３２がガイドロッド４ａに沿って、ζステージ１９上に設置された点灯回路３３まで配索されている。【０１６５】
そして、発光ダイオード３１は点灯回路３３およびその制御回路２５cを介してコンピュータ２４に接続され、コンピュータ２４によって点灯、消灯が制御される。７はピンホール、８ａはレンズ、９ｃはレンズホルダである。【０１６６】
発光ダイオード３１の発光部３５から出射された露光光線５はピンホール７とレンズ８ａを通り、感光性物質２上に所定の照射スポットを形成する。【０１６７】
本実施の形態では、第１の実施の形態（形態１−１）に対して、光ファイバー６が不要となりガイドロッド４ａの製作が容易になるという効果がある。また、露光光線５を導光するためのレンズ８ｂ、８ｃ、ビームスプリッタ５９、反射ミラー１０ａ、１０ｂ等の光学部品が不要となり、ガイドロッド４ａのアライメント調整が不要になるという効果がある。【０１６８】
図２１は、本発明の第４の実施の形態（形態４−１）を変形した形態４−２に係る内面露光装置である。第４の実施の形態（形態４−１）において、非感光光源５１を点灯回路３３と反対側に配置し、ミラー５５を発光ダイオード３１に対して、非感光光源５１側となるガイドロッド４ａの先端部に装着し、さらにレンズ８ａを省略したものである。第４の実施の形態（形態４−１）と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１６９】
本実施の形態では、第４の実施の形態（形態４−１）と同様に、光ファイバー６が不要となりガイドロッド４ａの製作が容易になるという効果と、露光光線５に関するレンズ、ミラー等の光学部品が不要となり、ガイドロッド４ａのアライメント調整が容易になるという効果がある。【０１７０】
図２２は、本発明の第４の実施の形態（形態４−２）を変形した形態４−３に係る内面露光装置である。実施の形態４−２に対して、ピンホール７を省略したものであり、形態４−２と同一の部位については同一の符号を付しその説明を省略する。【０１７１】
本実施の形態では、形態４−２（図２１）に対して、ガイドロッドの製作がさらに容易になるという効果がある。【０１７２】
図２３は、本発明の第５の実施の形態に係る内面露光装置である。本発明の第１の実施の形態（形態１−１）において、被露光物１、ガイドロッド４ａの長手方向を上下方向としたものであり、形態１−１における基台２３の代わりに支柱４４を設け、その支柱４４を基台２３ｂ上に取り付けたものである。その他、形態１−１と同一の部位には、同一の符号を付しその説明を省略する。【０１７３】
被露光物１とガイドロッド４ａの配置は、被露光物１が下側、ガイドロッド４ａが上側に限定されるものではなく、被露光物１を上側、ガイドロッド４ａを下側に配置してもよい。また被露光物１、ガイドロッド４ａの長手方向は、上下方向に限定されるものではなく、所定の傾斜を有するものとすることができる。【０１７４】
また、被露光物１、ガイドロッド４ａの長手方向に所定の角度を付与する配置は、第１の実施の形態乃至第４の実施の形態の全ての実施の形態（図１乃至図２２）に適用することができる。【０１７５】
本実施の形態では、装置のレイアウトの自由度が増すという効果がある。【０１７６】
次に、第１の実施の形態および第４の実施の形態（図１〜７および図２０〜図２２）に係る発光ダイオード１１を露光光源とする装置の内面露光動作について説明する。【０１７７】
内面露光装置の動作は、コンピュータによる自動制御によって行われるが、その主要なものは次の通りである。【０１７８】
（１）最初に、被露光物１が、チャック３を介して、回転ステージ１４にセットされる。【０１７９】
（２）発光ダイオード１１を消灯にした状態で、ガイドロッド４ａの露光光線５の射出口が、所定の距離を隔てて、被露光物１の内面に近接または接触される。【０１８０】
（３）非感光光線５１による光学系によって、露光光線５の感光性物質２上の照射スポットおよびその近傍が照射され、露光光線５の照射スポットの形状や大きさが観察される。【０１８１】
（４）一方、モニタ５８の画像データが、インターフェイスを含む制御回路２５ｄを介してコンピュータ２４に送られ、被露光物１内面とガイドロッド４ａとの間の相対距離や相対傾斜角が調整され、被露光物１内面上に形成される露光光線５の照射スポットの形状・大きさが所定値になるように、自動制御される。【０１８２】
この場合、露光光線５の感光性物質２上への照射スポットの径が最小になるように、自動制御をかけてもよい。また、簡便には、ガイドロッド４ａが被露光物１の内面に対して所定の間隙で保持されるように自動制御してもよい。【０１８３】
（５）被露光物１とガイドロッド４ａとの相対位置および姿勢角の調整は、コンピュータの指令により、回転ステージ１４、Ｙステージ１５、Ｘステージ１８、ζステージ１９、ξステージ２０、ηステージ２１、Ｚステージ２２の各ステージにより行われる。【０１８４】
（６）露光光線５を感光性物質２上の正しい露光開始位置に合致させるために、まず、被露光物１内面の端部や、被露光物１内面に付けた位置合わせマークに、露光光線５の照射スポットの中心を合致させた後、被露光物１またはガイドロッド４ａを所定の距離および／または角度だけ動かして、被露光物１内面の露光開始点に合わせられる。【０１８５】
（７）次に、所定のステージを移動・回転させて、感光性物質２が所定の形状に感光される。【０１８６】
(i)被露光物１が円筒の場合には、発光ダイオード１１を点灯・消灯させながら、回転ステージ１４とＹステージ１５を所定量動かして、ガイドロッド４ａと被露光物１を相対的に移動させることによって、感光性物質２が所定のパターンに露光される。【０１８７】
各種ステージのうち少なくとも回転ステージ１４の回転とＹステージ１５の移動と、発光ダイオード１１の点灯・消灯と、その点灯・消灯時間または被露光物１上の露光位置に応じた露光・非露光の区別の指定とが、コンピュータ２４によって制御されて、感光性物質２が所定のパターンに露光される。【０１８８】
（ii）パターンが、螺旋形状、円筒の軸直角面の円やその繰り返し形状、円筒軸方向の直線やその繰り返し形状の場合には、回転ステージ１４および／またはＹステージ１５が等速駆動され、駆動と同時に発光ダイオード１１が点灯され上記各パターンに露光される。【０１８９】
（iii）被露光物１が角筒等回転中心に対して点対称でない断面形状（以下「非対称形状」という。）の場合には、感光性物質２と、ガイドロッド４ａの露光光線５の射出口との距離が一定になるように、Ｚステージ２２を用いて、その距離（Ｚ方向）が調整される。露光光線５の射出方向を一定としたままで、非対称形状の被露光物１を、回転中心を一定にして回転すると、感光性物質２に照射される露光光線５の方向が変化し、必ずしも被露光面に直角な方向から照射されなくなる。【０１９０】
また、これらの非対称形状の被露光物１を回転速度一定で回転させると、感光性物質２に対するガイドロッド４ａの相対移動速度が変化し露光光線の走査速度も一定でなくなる。【０１９１】
従って、被露光物１が非対称形状の場合には、露光光線の照射角度や走査速度を勘案して、感光性物質２が内面に直角な方向から均一の露光量で露光されるように、回転ステージ１４および／またはＹステージ１５および／またはＸステージ１８が駆動される。【０１９２】
例えば、角筒の場合には、各内平面毎に、Ｙステージ１５および／またはＸステージ１８によって、被露光物１をガイドロッド４ａに対して移動させて走査露光される。【０１９３】
被露光物１とガイドロッド４ａとを相対的に移動させて行う走査は、移動と照射を連続して行うものに限られず、連続移動と間欠照射とを組合わせ、または間欠移動と間欠照射とを組合わせて、小領域の露光の集合として、および／または、照射スポットによる露光点の集合として、所定のパターンを得てもよい。【０１９４】
（９）被露光物１内面の感光性物質２が所定のパターンに感光されると露光動作は終了し、露光終了点で発光ダイオード１１が消灯され、駆動された各ステージも停止される。【０１９５】
次に、露光光源として、発光ダイオード１１の代りに、点灯・消灯を頻繁に繰り返すことができないランプ光源やレーザ光源１２を用いる第２および第３の実施の形態（図８〜図１９）に係る装置の内面露光動作について説明する。【０１９６】
この内面露光動作においては、露光光源を点灯・消灯する代りに、光源から露光点までの間に設けたシャッター３０を開閉して露光光線の供給・非供給が制御される。その他は、第１および第４の実施の形態（図１〜７および図２０〜２２）に係る内面露光装置により露光する場合と同じである。【０１９７】
また、第１乃至第４の実施の形態に係る内面露光装置を傾斜してレイアウトした第５の実施の形態に係る内面露光装置の場合も、上記の第１乃至第４の実施の形態に係る露光装置により露光する場合と同様に行うことができる。【０１９８】
（実施例１）
図２に示した内面露光装置を用いて下記条件の下、直線状レジストパターンの内面露光を行った。【０１９９】
被露光物  アルミニウム合金製円筒
外径：６ｍｍ、内径：５ｍｍ、長さ：５０ｍｍ
被露光物内面の感光性物質  
東京応化工業株式会社製レジストＰＭＥＲ  Ｐ−ＡＲ９００
厚さ：約１０μｍ
露光パターン
円筒形の内面の長手軸方向の直線状のレジストパターン
露光光源  発光ダイオード（波長３９５ｎｍ）
ガイドロッド  アルミニウム合金円筒パイプ
外径：２.６ｍｍ、内径：２ｍｍ、長さ：５８ｍｍ
光ファイバー  プラスチック製
外径：７５０μｍ、コア径：７３８μｍ
ピンホール  ニッケル製
穴径：約１７０μｍ、厚さ：２０μｍ
現像液  ＰＭＥＲ  Ｐ−７Ｇ
被露光物とガイドロッド（露光光線）との相対速度
８μｍ/ｓ、７０μｍ/ｓ  の２種  【０２００】
まず、被露光物であるアルミニウム合金製円筒をＹ方向に動かして露光し、続けて、現像液に４ｍｉｎ間浸漬し、純水で４ｍｉｎリンスし、純水を乾燥除去した。その後パターンが形成されたアルミニウム合金製円筒を軸方向に切断し、その内面を電子顕微鏡で観察した。【０２０１】
図２６（ａ）はアルミニウム合金製円筒とガイドロッドとの相対速度を８μｍ／ｓとした場合、図２６（ｂ）はアルミニウム合金製円筒とガイドロッドとの相対速度を７０μｍ／ｓとした場合のレジストパターンの電子顕微鏡写真であり、写真中央部の縦方向に白く見える部分がレジストパターン、周囲の黒く見える部分が現像後に残っているレジスト部分、写真下部中央の横線は、長さ５００μｍのスケールである。【０２０２】
被露光物と露光光線との相対移動速度が大きい方が、他の現像条件が同一でもレジストを現像する時に得られるレジストパターンの線幅が狭くなっていることが判る。【０２０３】
（実施例２）
図２に示した内面露光装置を用いて下記条件の下、螺旋状レジストパターンと文字パターンの２種類の内面露光を行った。【０２０４】
被露光物  アルミニウム合金製円筒
外径：６ｍｍ、内径：５ｍｍ、長さ：５０ｍｍ
被露光物内面の感光性物質  
東京応化工業株式会社製レジストＰＭＥＲ  Ｐ−ＡＲ９００
厚さ：約１０μｍ
露光パターン
螺旋状レジストパターン、文字パターンの２種
露光光源  発光ダイオード
波長：３９５ｎｍ
ガイドロッド  アルミニウム合金円筒パイプ
外径：２.６ｍｍ、内径：２ｍｍ、長さ：５８ｍｍ
光ファイバー  プラスチック製
外径：７５０μｍ、コア径：７３８μｍ
ピンホール  ニッケル製
穴径：約１００μｍ、厚さ：２０μｍ、
現像液  ＰＭＥＲ  Ｐ−７Ｇ
被露光物とガイドロッド（露光光線）との相対速度：
Ｙ方向：０.５μｍ/ｓ、
回転方向（Ｙ軸回り）：約０.１５ｄｅｇ/ｓ    【０２０５】
まず、被被露光物であるアルミニウム合金製円筒をＹ方向の移動とＹ軸回りの回転を同時に行って露光し、続けて被露光物を現像液に４ｍｉｎ間浸漬し、純水で４ｍｉｎリンスし、純水を乾燥除去した。その後パターンが形成されたアルミニウム合金製円筒の上半分を切断除去し、その内面を電子顕微鏡で観察した。図２７は本発明の実施例２に係る螺旋状レジストパターン(図（a）)と文字パターン（図（b））の電子顕微鏡写真である。写真の中で白っぽく見える部分がレジストパターン、黒っぽく見える部分が現像後に残っているレジスト部分であり、図（ａ）の右上と左側、図（ｂ）の上下にアルミニウム合金製円筒の切断面が写っている。写真下部に示したスケールから分かるように、レジストパターンの線幅は約２００μｍである。【０２０６】
（実施例３）
図１６に示した内面露光装置を用いて露光光源として、レーザ光を用いて螺旋状のレジストパターンの露光を行った。【０２０７】
被露光物  アルミニウム合金製円筒
外径：１.４ｍｍ、内径：１ｍｍ、長さ：３０ｍｍ
被露光物内面の感光性物質  
東京応化工業株式会社製レジスト  ＴＨＭＲ−ｉＰ３３００
厚さ：約１０μｍ
露光パターン
円筒形の内面に形成する螺旋状のレジストパターン
露光光源  半導体レーザ
波長：４０６ｎｍ、最大出力：５０ｍＷ、実効出力：３５ｍＷ
ガイドロッド  ステンレス製丸棒（直径０.５ｍｍ）
先端を４５度に切断・研磨    
ピンホール  ニッケル製
穴径：約１７０μｍ、厚さ：２０μｍ
現像液  ＰＭＥＲ  ＮＭＤ−Ｗ
被露光物とガイドロッド（露光光線）との相対速度
Ｙ方向／回転方向（Ｙ軸回り）：
４μｍ/ｓ／５.８ｄｅｇ/ｓ、３２μｍ/ｓ／１１．１ｄｅｇ/ｓの２種【０２０８】
まず、被被露光物であるアルミニウム合金製円筒をＹ方向の移動とＹ軸回りの回転を同時に行って露光し、続けて被露光物を現像液に２ｍｉｎ間浸漬し、純水で１ｍｉｎリンスし、純水を乾燥除去した。その後パターンが形成されたアルミニウム合金製円筒の上半分を切断除去し、その内面を電子顕微鏡で観察した。【０２０９】
図２８は本発明の実施例３に係る螺旋状微細レジストパターンの顕微鏡写真である。上下の白い帯状の部分がアルミニウム合金製円筒の円筒壁、斜めに白く見える部分が螺旋状レジストパターンであり、ピッチ約２５０μｍ、線幅約１２μｍである。本実施例において、不図示であるが、ピッチ約１ｍｍ、線幅約９μｍの螺旋状レジストパターンも得られた。【０２１０】
内径１ｍｍ、長さ３０ｍｍという非常に細くて長い円筒被露光試料に対し、特許文献２に開示されている「３０〜５０μｍ」という線幅より大幅に微細なパターンを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
本発明を用いれば、細い軸受ボスの内面に潤滑溝や空気軸受溝等の加工を、高効率・高精度に行うことができ、従来不可能であった極細径のボールねじやボールスプラインを得ることができる。
【図１】
2007083489.tif 000003
【図２】
2007083489.tif 000004
【図３】
2007083489.tif 000005
【図４】
2007083489.tif 000006
【図５】
2007083489.tif 000007
【図６】
2007083489.tif 000008
【図７】
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【図８】
2007083489.tif 000010
【図９】
2007083489.tif 000011
【図１０】
2007083489.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007083489.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２９】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月13日(2007.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線を導光する光ファイバーが配索され、かつ被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように該被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項２】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線を被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子と、該被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項３】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線と前記非感光光線とを合成する合成手段と、
前記露光光線と前記非感光光線との合成光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子が設けられたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記露光光線と前記非感光光線が、前記合成手段で合成された後に、前記ガイドロッドの内部を軸方向に進行し、前記ガイドロッドに設けられた前記反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射されるようになし、
前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項４】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内部空間内に、前記露光光線が入射される側の反対側から挿入され、前記露光光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子と、被露光物に対して前記露光光線と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が先端部配置されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項５】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光線と前記非感光光線を合成する合成手段と、
筒状もしくは穴状の空洞をなす被露光物の内部空間内に、前記露光光線が入射される側の反対側から挿入され、前記露光光線と前記非感光光線との合成光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子が先端部に設けられたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記露光光線と前記非感光光線が、前記合成手段で合成された後に、前記被露光物の内部空間内を軸方向に進行し、前記ガイドロッドの先端部に設けられた前記反射素子により、前記被露光物の内面に直交する方向に反射されるようになし、前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、該露光光線を該被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付した感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項６】
露光光源を含む、露光光線を供給する露光光線供給手段と、
非感光光源を含む、露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、
前記露光光源となる発光ダイオードが装着され、かつ該発光ダイオードに電力を供給するリード線が配索されたガイドロッドを含む導光手段と、
前記ガイドロッドと被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように前記被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、
前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす被露
光物の内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置。
【請求項７】
前記被露光物とガイドロッドの軸線が所定の傾斜角で配置されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の内面露光装置。
【請求項８】
前記ガイドロッドに沿って配索された光ファイバーの一端が前記被露光物の内面に直交するように曲げて配索され、他端が前記露光光源に接続されていることを特徴とする請求項１または７に記載の内面露光装置。
【請求項９】
前記光ファイバーが、前記ガイドロッドに沿って配索され、かつ該光ファイバーの射出端部の前方所定の位置に前記露光光線を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を設けたことを特徴とする請求項１または７に記載の内面露光装置。
【請求項１０】
前記ガイドロッドの先端に設けられた反射素子が、該ガイドロッドの先端を斜めに形成し、鏡面研磨して反射面となしたことを特徴とする請求項４または５または７に記載の内面露光装置。
【請求項１１】
前記露光光源から前記被露光物の露光面までの露光光線経路の途中にピンホールを配置し、該ピンホール射出口の像点を前記被露光物の露光面またはその近傍に結像させる光学系を配置したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の内面露光装置。
【請求項１２】
前記被露光物の内部空間内かつガイドロッドの先端部で、前記露光光線が前記被露光物に向かって照射される該被露光物内面の直近部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の内面露光装置。
【請求項１３】
前記光ファイバーの露光光線の射出端部かつ前記ロッドガイドの先端部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けたことを特徴とする請求項１または７に記載の内面露光装置。
【請求項１４】
前記露光光線が、レーザ光であることを特徴とする請求項１乃至５、７乃至１３のいずれか１に記載の内面露光装置。
【請求項１５】
前記非感光光線が、前記露光光線とは異なる波長帯の光線であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１に記載の内面露光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
る露光光線供給手段と、非感光光源を含む、前記露光光線の照射スポットを検知するための非感光光線を供給する非感光光線供給手段と、前記露光光線を導光する光ファイバーが配索され、かつ被露光物に対して前記露光光線が入射される側と同じ側または反対側から該被露光物の軸方向に入射される前記非感光光線を前記被露光物の内面方向に導光するための少なくとも１個の反射素子が配置されたガイドロッドを含む導光手段と、前記ガイドロッドと前記被露光物の相対位置および／または相対角度を変えるように該被露光物および／またはガイドロッドを移動させる移動手段と、を有し、前記非感光光線を前記被露光物の極微細な筒状もしくは穴状の空洞をなす内面に付着された感光性物質に照射し、前記露光光線の照射スポットの焦点合わせおよび／または露光開始位置合わせをした後に、前記露光光線を前記被露光物の所定の位置に照射し、該被露光物の内面に付着された感光性物質を所定のパターンに感光せしめることを特徴とする内面露光装置である。
［００２７］
露光光源１１は発光ダイオードに限られず、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のランプ光源、ブルーレーザ、パイオレットレーザ等のレーザ光源等、各種の光源を用いることができる。
［００２８］
感光性物質の所定の部分を所定のパターン形状、線幅で露光して感光せしめるには、予め前記露光光線の照射スポットの焦点合わせや位置合わせを行うことが必要である。
［００２９］
その際、焦点合わせや位置合わせのために露光光線を該感光性物質に該感光性物質の感光閾値を超えて当てると不要に感光してしまうため、感光性物質が感光しにくい非感光光線を射出する非感光光線供給手段を用意する必要がある。
［００３０］
しかし、露光光線供給手段の露光光源と非感光光線供給手段の非感光光源とは、必ずしも別々に設けなくてもよく、同じ光源から分けて取り出したり、フィルターによってそれぞれ必要な波長帯の光線を取り出してもよい。
［００３１］
ガイドロッドは円筒状または角筒状に限られず、板状や中実棒状として、その外側に沿って光フィバーを配索したり、断面Ｕ字状にして、その溝内に光ファイバーを配索したりしてもよい。露光光線を感光性物質に対して直角な方向から当てることが重要である。
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月9日(2007.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
た光ファイバーの一端が前記被露光物の内面に直交するように曲げて配索され、他端が前記露光光源に接続されている内面露光装置である。
［００４７］
第９の発明は、第１または第７の発明において、前記光ファイバーが、前記ガイドロッドに沿って配索され、かつ該光ファイバーの射出端部の前方所定の位置に前記露光光線の方向を前記被露光物の内面に直交する方向に反射する反射素子を設けた内面露光装置である。
［００４８］
第１０の発明は、第４、第５、第７のいずれか１の発明において、前記ガイドロッドの先端に設けた反射素子が、該ガイドロッドの先端を斜めに成形し、鏡面研磨して反射面となした内面露光装置である。
［００４９］
第１１の発明は、第１乃至第１０のいずれか１の発明において、前記露光光源から前記被露光物の露光面までの露光光線経路の途中にピンホールを配置し、該ピンホール射出口の像点を前記被露光物の露光面またはその近傍に結像させる光学系を配置した内面露光装置である。
［００５０］
第１２の発明は、第１乃至１０のいずれか１の発明において、前記被露光物の内部空間内かつガイドロッドの先端部で、前記露光光線が前記被露光物に向かって照射される該露光物内面の直近部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けた内面露光装置である。
［００５１］
第１３の発明は、第１または第７の発明において、前記光ファイバーの露光光線の射出端部かつ前記ロッドガイドの先端部に、照射する露光光線の照射スポットの大きさを絞るためのピンホールまたはレンズを設けた内面露光装置である。
［００５２］
第１４の発明は、第１乃至第５、第７乃至第１３のいずれか１の発明において、前記露光光線が、レーザ光である内面露光装置である。
［００５３］
第１５の発明は、第１乃至第１４のいずれか１の発明において、前記非感光光線が、前記露光光線とは異なる波長帯の光線である内面露光装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［００５５］
露光光線が感光性物質上の所定の正確な位置に照射されるようにするため、被露光物内面の端や、被露光物内面に付けた位置合わせマークが、露光光線の照射スポットの中心と合致するようにした後、被露光物またはガイドロッドを所定の距離および／または角度だけ動かし、露光光線の照射スポット中心が感光性物質上の露光開始点に来るようにする。
発明の効果
［００５６］
本発明によると、円筒状や角筒状等中空の被露光物の内表面にリソグラフィを施して感光性物質のパターンを形成することができ、またその感光性物質をレジストとし、該レジストのパターンをマスキング材として被露光物の内表面をエッチングしたり、該レジストのパターンを雌型としてめっきを施すことによって、ナット状部品やスプライン筒状の部品等のマイクロ部品を製作できる。また、小径の軸受ボスの潤滑溝や空気軸受溝等の加工を高精度に行うことができる。
［００５７］
また、該レジストのパターンをマスキング材とする被露光物内表面のエッチングをウェットエッチングで行うと、エッチング溝の断面形状を半円形にすることができ、ボールナットやボールスプライン筒を作ることができる。
［００５８］
さらに、リソグラフィでパターンを形成するので、露光によってレジスト等の感光性物質を光化学反応で感光させればよく、被露光物の内表面を溶融蒸発させる場合に比して与えるエネルギ量がはるかに小さくて済むという効果がある。
［００５９］
また、リソグラフィにおいては、露光後に現像を行ってパターンを形成するため、不要な感光性物質は完全に除去され、滑らかな輪郭線を有する感光形状が得られる。
［００６０］
また、閾値となる露光量を境に急に現像液に溶け、あるいは不溶となる感光性物質を用いれば、該感光性物質のパターンの側壁は垂直側壁かそれに近いシャープな
【国際調査報告】
2007083489.tif 000032
2007083489.tif 000033
2007083489.tif 000034
2007083489.tif 000035