(57)【要約】【課題】  感光性材料を高い精度で３次元形状の構造体に形成する。【解決手段】  基材に塗布された感光性材料に光を照射する光源を有する露光ユニットと、基材が配置されるテーブルとを備え、光源から感光性材料に光が照射されるときに光源または感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて光源の感光性材料に対する照射位置が変化し、感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光を光源から感光性材料に照射して感光性材料の所望の部分を選択的に露光することで３次元形状の構造体を形成する。【選択図】図１
2012194203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に塗布された感光性材料に光を照射する光源を有する露光ユニットと、
前記基材が配置されるテーブルとを備え、
前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化され、
前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光を前記光源から前記感光性材料に照射して３次元形状の構造体を形成するようにした
露光装置。
【請求項２】
前記感光性材料として、露光された部分が現像されたときに前記構造体として残存するネガ型フォトレジストを用いた
請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記感光性材料として、光の照射により酸を触媒とする反応によって露光された部分の現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型フォトレジストを用いた
請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記光源から光が照射されて露光された前記感光性材料に対して所定の時間加熱を行うようにした
請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、
前記感光性材料の露光される面積が前記光源から出射された光の焦点における集光面積よりも小さくされるようにした
請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、
前記感光性材料の露光される範囲が前記光源から出射された光の出射方向に沿って制御されるようにした
請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長より長い波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されるようにした
請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度の１００分の１の感度を与える波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されるようにした
請求項１に記載の露光装置。
【請求項９】
前記感光性材料が円筒形状または円柱形状に形成された
請求項１に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が前記感光性材料の軸方向へ移動して前記感光性材料に光が照射されるようにした
請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記光源から出射された光が集光レンズによって集光されて前記感光性材料に照射され、
前記集光レンズが前記光源から出射される光の出射方向へ移動可能とされた
請求項１に記載の露光装置。
【請求項１２】
テーブルに配置された基材に塗布された感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光が露光ユニットの光源から前記感光性材料に照射され、
前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化されて３次元形状に形成された
構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び構造体に関する。詳しくは、露光対象となる感光性材料に最大吸収感度を与える波長からずれた波長の光を照射して高い精度で３次元形状を形成する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ライフエレクトロニクスやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の分野で用いられる構造体などを形成する場合において、水銀ランプ、レーザービーム、電子ビームなどの光源を用いて感光性材料に光を照射して露光を行い感光性材料を３次元形状の構造体として形成する露光装置がある。
【０００３】
このような３次元形状の構造体を形成する露光装置として、光源からレーザー光を照射して焼結した樹脂を積層して３次元形状を形成する装置がある(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
特許文献１に記載された露光装置においては、粉末材料によって形成された薄層に対してレーザー光を照射して焼結させることにより焼結薄層を形成し、複数の焼結薄層を積層して焼結積層体を形成している。
【０００５】
そして、この焼結積層体内から溶媒によって副粉末材料を溶出させて３次元形状の構造体を形成している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３０１９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記した特許文献１に記載された露光装置においては、３次元形状の構造体の各部位の最小サイズが粉末材料の粒径に依存するため、粉末材料の粒径よりも小さな精度で構造体を形成することが出来ず、３次元形状を高い精度で形成することが出来ないという問題がある。
【０００８】
また、従来の露光装置にあっては、感光性材料に対して最も効率よく光が吸収される波長（以後、「最大吸収波長」とする。）の光が照射されて露光が行われている。
【０００９】
図８は、感光性材料ａに最大吸収波長の光ｂを矢印Ａ方向に走査して照射を行っている状態を示した模式図である。図９は、感光性材料ａに最大吸収波長の光ｂの焦点ｃの位置を光ｂの照射方向へ移動させながら矢印Ａ方向に走査して照射を行っている状態を示した模式図である。図８及び図９においては、感光性材料ａの露光された部分をそれぞれ露光部ｄ及び露光部ｅとして斜線で示している。
【００１０】
このように最大吸収波長の光ｂを照射して露光を行うと、焦点ｃ、ｃ、・・・が走査された近傍の部分以外の部分についても露光されてしまい、意図しない部分が露光されることになり、やはり３次元形状を高い精度で形成することが出来ない。
【００１１】
そこで、本発明露光装置及び構造体は、上記した問題点を克服し、高い精度で３次元形状を形成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
露光装置は、上記した課題を解決するために、基材に塗布された感光性材料に光を照射する光源を有する露光ユニットと、前記基材が配置されるテーブルとを備え、前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化され、前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光を前記光源から前記感光性材料に照射して３次元形状の構造体を形成するようにしたものである。
【００１３】
従って、露光装置にあっては、感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光が照射位置を変化されながら照射されて感光性材料が３次元形状の構造体として形成される。
【００１４】
上記した露光装置にあっては、前記感光性材料として、露光された部分が現像されたときに前記構造体として残存するネガ型フォトレジストを用いることが望ましい。
【００１５】
感光性材料としてネガ型フォトレジストを用いることにより、感光性材料の露光された部分が現像されて構造体として形成される。
【００１６】
上記した露光装置にあっては、前記感光性材料として、光の照射により酸を触媒とする反応によって露光された部分の現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型フォトレジストを用いることが望ましい。
【００１７】
感光性材料として化学増幅型フォトレジストを用いることにより、感光性材料の露光された部分の現像液に対する溶解性が加熱によって大きく低下される。
【００１８】
上記した露光装置にあっては、前記光源から光が照射されて露光された前記感光性材料に対して所定の時間加熱を行うようにすることが望ましい。
【００１９】
光源から光が照射されて露光された感光性材料に対して所定の時間加熱を行うことにより、感光性材料の露光された部分の現像液に対する溶解性が低下される。
【００２０】
上記した露光装置にあっては、前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、前記感光性材料の露光される面積が前記光源から出射された光の焦点における集光面積よりも小さくされるようすることが望ましい。
【００２１】
光源から感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、感光性材料の露光される面積が光源から出射された光の焦点における集光面積よりも小さくされることにより、光の焦点の中心から特定の範囲が露光される。
【００２２】
上記した露光装置にあっては、前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、前記感光性材料の露光される範囲が前記光源から出射された光の出射方向に沿って制御されるようすることが望ましい。
【００２３】
光源から感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、感光性材料の露光される範囲が光源から出射された光の出射方向に沿って制御されることにより、感光性材料が光の出射方向において露光される。
【００２４】
上記した露光装置にあっては、前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長より長い波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されることが望ましい。
【００２５】
光源から感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長より長い波長の光が出射されて感光性材料に照射されることにより、感光性材料に最大吸収感度を与える波長よりも長い波長の光が照射されて露光される。
【００２６】
上記した露光装置にあっては、前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度の１００分の１の感度を与える波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されることが望ましい。
【００２７】
光源から感光性材料の有する最大吸収感度の１００分の１の感度を与える波長の光が出射されて感光性材料に照射されることにより、高い精度で３次元形状を形成するための最適な波長の光が感光性材料に照射される。
【００２８】
上記した露光装置にあっては、前記感光性材料が円筒形状及び円柱形状に形成されることが望ましい。
【００２９】
感光性材料が円筒形状及び円柱形状に形成されることにより、円筒形状及び円柱形状に３次元形状の構造体が形成される。
【００３０】
上記した露光装置にあっては、前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が前記感光性材料の軸方向へ移動して前記感光性材料に光が照射されることが望ましい。
【００３１】
光源または感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が感光性材料の軸方向へ移動して感光性材料に光が照射されることにより、円筒形状及び円柱形状の感光性材料に光が照射されて露光される。
【００３２】
上記した露光装置にあっては、前記光源から出射された光が集光レンズによって集光されて前記感光性材料に照射され、前記集光レンズが前記光源から出射される光の出射方向へ移動可能とされることが望ましい。
【００３３】
光源から出射された光が集光レンズによって集光されて感光性材料に照射され、集光レンズが光源から出射される光の出射方向へ移動可能とされることにより、感光性材料に照射される光の焦点が光の出射方向に移動される。
【００３４】
上記した構造体にあっては、テーブルに配置された基材に塗布された感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光が露光ユニットの光源から前記感光性材料に照射され、前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化されて３次元形状に形成されたものである。
【００３５】
従って、構造体にあっては、感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光が照射位置を変化されながら照射されて感光性材料が３次元形状に形成される。
【発明の効果】
【００３６】
本技術露光装置は、基材に塗布された感光性材料に光を照射する光源を有する露光ユニットと、前記基材が配置されるテーブルとを備え、前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化され、前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光を前記光源から前記感光性材料に照射して３次元形状の構造体を形成する。
【００３７】
従って、感光性材料の所望の部分を選択的に露光することが出来、３次元形状の構造体を高い精度で形成することが出来る。
【００３８】
請求項２に記載した技術にあっては、前記感光性材料として、露光された部分が現像されたときに前記構造体として残存するネガ型フォトレジストを用いている。
【００３９】
従って、３次元形状に形成された構造体の強度の向上を図ることが出来る。
【００４０】
請求項３に記載した技術にあっては、前記感光性材料として、光の照射により酸を触媒とする反応によって露光された部分の現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型フォトレジストを用いる。
【００４１】
従って、現像液による現像処理後において露光された部分が３次元形状の構造体として確実に残存し、成型精度の高い構造体を形成することが出来る。
【００４２】
請求項４に記載した技術にあっては、前記光源から光が照射されて露光された前記感光性材料に対して所定の時間加熱を行うようにしている。
【００４３】
従って、最大吸収波長からずれた波長の光で露光された感光性材料の現像液に対する溶解性を十分に低下させることが出来る。
【００４４】
請求項５に記載した技術にあっては、前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、前記感光性材料の露光される面積が前記光源から出射された光の焦点における集光面積よりも小さくされるようにしている。
【００４５】
従って、構造体をより一層高い精度で形成することが出来る。
【００４６】
請求項６に記載した発明にあっては、前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、前記感光性材料の露光される範囲が前記光源から出射された光の出射方向に沿って制御されるようにしている。
【００４７】
従って、中空形状を含む複雑な３次元形状に露光することが出来る。
【００４８】
請求項７に記載した技術にあっては、前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長より長い波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されるようにしている。
【００４９】
従って、最大吸収波長の光を出射する光源よりも安価な光源を用いることが出来るので、露光装置のコストの低減を図ることが出来る。
【００５０】
請求項８に記載した技術にあっては、前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度の１００分の１の感度を与える波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されるようにしている。
【００５１】
従って、構造体を極めて高い精度で形成することが出来る。
【００５２】
請求項９に記載した技術にあっては、前記感光性材料が円筒形状及び円柱形状に形成されている。
【００５３】
従って、円筒形状もしくは円柱形状の感光性材料から微細なパターンを有する構造体を高い精度で形成することが出来る。
【００５４】
請求項１０に記載した技術にあっては、前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が前記感光性材料の軸方向へ移動して前記感光性材料に光が照射されるようにしている。
【００５５】
従って、円筒形状もしくは円柱形状の感光性材料を高い精度で３次元形状に形成することが出来る。
【００５６】
請求項１１に記載した技術にあっては、前記光源から出射された光が集光レンズによって集光されて前記感光性材料に照射され、前記集光レンズが前記光源から出射される光の出射方向へ移動可能とされている。
【００５７】
従って、感光性材料における露光位置を任意に定めることが出来る。
【００５８】
本技術構造体にあっては、テーブルに配置された基材に塗布された感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光が露光ユニットの光源から前記感光性材料に照射され、前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化されて３次元形状に形成される。
【００５９】
従って、感光性材料の所望の部分を選択的に露光することが出来、３次元形状の構造体を高い精度で形成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下に、図面を参照して、本技術を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態と称する。）について詳細に説明する。
【００６１】
＜露光装置の第１の実施の形態＞
先ず、本技術に係る露光装置の第１の実施の形態について説明する（図１乃至図６参照）。
【００６２】
［感光性材料］
３次元形状の構造体を形成する露光装置においては、構造体を形成するための材料として、フォトレジストと呼ばれる感光性材料が用いられる。フォトレジストとしては、例えば、光の照射（露光）により現像液に対する溶解性が変化するものが用いられている。このようなフォトレジストは、露光により分解され、または架橋反応が促進される等によって溶解性が変化するため、露光された部分（露光部）と露光されなかった部分との間で溶解性に差が生じる。
【００６３】
フォトレジストには、露光部の溶解性が高くなるポジ型と、露光部の溶解性が低くなるネガ型とがある。例えば、ネガ型のフォトレジストを用いた場合には、露光装置によって露光された部分の溶解性が低くなるため、現像することにより露光されなかった部分が除去され、露光された部分が３次元形状の構造体として形成される。ネガ型のフォトレジストはポジ型のフォトレジストと比較して現像後の機械的強度に優れることが知られており、感光性材料としてネガ型のフォトレジストを用いることにより、３次元形状に形成された構造体の強度の向上を図ることが出来る。
【００６４】
また、フォトレジストには、光を照射することにより酸を発生する光酸発生剤と光酸発生剤から発生した酸の作用により溶解性が変化する基材成分とを含有する化学増幅型フォトレジストがある。化学増幅型フォトレジストにおいては、露光によって架橋反応は生じず、露光によって酸が発生し、露光後に加熱されることにより酸を触媒として基材成分に架橋反応が生じて現像液に対する溶解性が大きく変化する。
【００６５】
上記したようなフォトレジストを用いて３次元形状に形成された構造体は、例えば、ガラス基板の表面上に形成されるレンチキュラーレンズアレイなどの光学素子やシリコンウェハ基板の表面上に形成される機械要素部品（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）として用いることが可能である。
【００６６】
以下に示す露光装置には感光性材料として、例えば、上記したネガ型の化学増幅型フォトレジストが用いられる。ネガ型の化学増幅型フォトレジストとしては、公知のものを使用することが出来るが、例えば、製品名「ＳＵ−８  ３００５」（日本化薬株式会社製）が使用される。
【００６７】
但し、本技術の露光装置に用いられる感光性材料は、ネガ型の化学増幅型フォトレジストに限られることはなく、ポジ型の化学増幅型フォトレジストであってもよく、また、化学増幅型フォトレジスト以外の感光性材料であってもよい。
【００６８】
［露光装置等の構成］
露光装置１は露光ユニット２と基台３とスピンドル部４を備えている（図１及び図２参照）。露光装置１は信号出力部５と制御部６から出力される各信号に基づいて動作される。信号出力部５と制御部６は図示しない情報処理装置に備えられた記憶装置にプログラムとして設けられている。
【００６９】
なお、上記には、信号出力部５と制御部６が露光装置１に対して外部から信号を送出する外部出力部として設けられた例を示したが、信号出力部５と制御部６は外部出力部として設けられる場合に限られることはなく、露光装置１の一部として設けられていてもよい。
【００７０】
露光ユニット２は光源７と集光レンズ８と集光レンズ８を制御する図示しないボイスコイルモーターとを備えている。光源７からは、例えば、青色半導体レーザーが下方に向けて出射される。このレーザー光の波長は４０５ｎｍである。なお、光源７としては、例えば、青色半導体レーザーと同等の波長の光を出射する紫外線ランプを用いることも可能である。光源７から出射される光の照射強度は信号出力部５から出力される信号に基づいて制御される。
【００７１】
集光レンズ８は光源７から出射された光を集光する機能を有している。
【００７２】
基台３の内部には図示しないリニア駆動部と回転駆動部が配置されている。ボイスコイルモーターとリニア駆動部と回転駆動部はそれぞれ制御部６から出力される駆動信号によって動作される。
【００７３】
スピンドル部４は上下方向に延びる回転軸４ａと上下方向を向くテーブル４ｂとを有し、回転軸４ａとテーブル４ｂが一体に回転される。テーブル４ｂは、図示しないチャック、例えば、静電チャックを有している。スピンドル部４はリニア駆動部の駆動動作により水平方向へ移動され、回転駆動部の駆動により回転軸４ａの軸回り方向へ回転される。スピンドル部４の回転の開始及び停止、回転速度の制御などは制御部６から回転駆動部に対して入力される信号に基づいて行われる。また、スピンドル部４の移動距離及び速度の制御などは制御部６からリニア駆動部に入力される信号に基づいて行われる。
【００７４】
スピンドル部４のテーブル４ｂ上には、例えば、平板状の基材９が配置される。基材９上には感光性材料１０が塗布される。基材９としては、例えば、円形のシリコンウェハや板ガラスなどが用いられる。基材９に感光性材料１０を塗布する方法としては、公知の各種の方法、例えば、スピンコートやダイコートなどの各種の方法が用いられる。基材９はスピンドル部４の静電チャックによってテーブル４ｂに固定される。基材９はスピンドル部４の回転に伴って回転されると共にスピンドル部４の移動に伴って水平方向へ移動される。
【００７５】
感光性材料１０には光源７から出射されたレーザービーム１１が集光レンズ８によって集光されて照射される。このとき感光性材料１０の表面または内部にレーザービーム１１の焦点１２が形成される（図２参照）。感光性材料１０に対する焦点１２の位置はボイスコイルモーターが集光レンズ８をレーザービーム１１の出射方向へ移動させることによって定められ、この焦点１２の位置の制御は制御部６から出力される信号に基づいて連続的に行われる。
【００７６】
上記のように、レーザービーム１１を集光する集光レンズ８が光の出射方向に移動可能とされているため、集光レンズ８によって集光されて形成される焦点１２を所望の位置に定めることが出来、感光性材料１０における露光位置を任意に定めることが出来る。
【００７７】
感光性材料１０において光の吸収感度が最大とされる波長（以後、「最大吸収波長」とする。）は、例えば、３６５ｎｍであるｉ線相当の短波長である。露光装置１においては最大吸収波長からずれた波長（４０５ｎｍ）のレーザービーム１１が感光性材料１０に照射される。感光性材料１０にレーザービーム１１が照射された場合には、光の吸収感度は最大吸収波長の光が照射された場合の吸収感度に比べて、例えば、約１００分の１程度にされる。
【００７８】
露光装置１にあっては、上記したように、最大吸収波長より長い波長の光のレーザービーム１１が光源７から感光性材料１０に照射されるようにしている。従って、光源７として、最大吸収波長の光を出射する短波長のレーザー光源よりも一般に安価である可視光域に近い波長のレーザー光源を用いることが出来るので、露光装置１のコストの低減を図ることが出来る。
【００７９】
［露光装置の動作］
以下に、露光装置１の動作について説明する（図２乃至図６参照）。
【００８０】
先ず、露光ユニット２の光源７からレーザービーム１１が出射され、出射されたレーザービーム１１が集光レンズ８によって感光性材料１０の表面または内部における所望の位置に集光される（図２参照）。
【００８１】
感光性材料１０としては、例えば、上記したように、ネガ型の化学増幅型フォトレジストが用いられている。
【００８２】
図３は、レーザービーム１１の焦点１２の位置を基材９の上面に定め、矢印Ｂ方向に走査して露光を行っている状態を示した模式図である。図４は、レーザービーム１１の焦点１２の位置を感光性材料１０の内部に定め、矢印Ｂ方向に走査して露光を行っている状態を示した模式図である。図３及び図４においては、それぞれ露光された部分である露光部１３及び露光部１３Ａを斜線で示している。
【００８３】
最大吸収波長からずれた波長のレーザービーム１１が感光性材料１０に照射されると、焦点１２を中心とした特定の範囲、即ち、焦点１２の近傍の範囲が露光されて露光部１３及び露光部１３Ａが形成され（図３及び図４参照）、酸の発生する反応が促進される。また、レーザービーム１１の波長が最大吸収波長からずれているので、上記した特定の範囲以外、即ち、焦点１２から離れた範囲においては、酸が発生する反応が十分に生じないため露光されない。従って、感光性材料１０のうち焦点１２の近傍の範囲以外の部分は露光されず、焦点１２を中心とした特定の範囲のみが選択的に露光される。また、レーザービーム１１は集光レンズ８によって集光されているので、焦点１２の中心付近ほど照射強度が高くされる。このため、焦点１２の中心付近と外周付近との間で酸が発生する反応に差が生じる。上記した焦点１２を中心とした特定の範囲のみが選択的に露光される場合よりもレーザービーム１１の照射強度が低くなるように制御されると、集光レンズ８の回折限界によって定められる焦点１２の集光面積よりも小さい範囲が露光される。
【００８４】
図５は、レーザービーム１１の焦点１２の位置を出射方向に沿って移動させながら矢印Ｂ方向に走査して露光を行っている状態を示す模式図である。図６は、レーザービーム１１の照射強度を制御しながら矢印Ｂ方向に走査して露光を行っている状態を示す模式図である。図５及び図６においては、それぞれ露光された部分である露光部１３Ｂ及び露光部１３Ｃを斜線で示している。
【００８５】
レーザービーム１１の焦点１２の位置を移動させながら感光性材料１０にレーザービーム１１を照射することにより、感光性材料１０のうち焦点１２を中心とした特定の範囲、即ち、焦点１２の近傍の範囲が所定の３次元形状の露光部１３Ｂとして形成される（図５参照）。
【００８６】
また、レーザービーム１１の照射強度を変更しながら感光性材料１０に照射することにより、露光される範囲がレーザービーム１１の出射方向に沿って拡大または縮小され、所定の３次元形状の露光部１３Ｃが形成される（図６参照）。このようにレーザービーム１１の照射強度を制御しながら感光性材料１０に照射することにより、中空形状を含む複雑な３次元形状の露光部を形成することが可能である。
【００８７】
上記したように、感光性材料１０には最大吸収波長からずれた波長のレーザービーム１１が照射されるため、感光性材料１０における光の吸収感度が低く、露光部１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）の溶解性が十分には低下していない状態にある。なお、露光部１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）を、以下の記載においては露光部１３等とする。
【００８８】
上記した感光性材料１０に対する露光が行われると、続いて、図示しないクリーンオーブンによって露光部１３等の架橋反応を生じさせて現像液に対する溶解性を低下させるための焼き締め処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）が行われて感光性材料１０が加熱される。
【００８９】
焼き締め処理によって露光部１３等における溶解性が十分に低下しないと、次に行われる現像工程において露光部１３等が現像液によって溶解されてしまい、所望の形状を有する構造体を形成することが出来なくなるため、焼き締め処理における感光性材料１０に対する加熱は露光部１３等の溶解性を十分に低下させるのに十分な時間行われる。
【００９０】
従って、焼き締め処理は、最大吸収波長からずれた波長のレーザービーム１１が照射されたことにより溶解性の低下が不十分な状態で形成された露光部１３等に関し、溶解性の低下を補完するために行われる処理である。
【００９１】
露光部１３等の溶解性を十分に低下させるために感光性材料１０を加熱する時間は、感光性材料１０に対して最大吸収波長の光が照射されて露光される場合に比し、例えば、４倍以上の時間である。
【００９２】
上記した焼き締め処理によって露光部１３等の溶解性が十分に低下される一方、感光性材料１０のうち露光部１３等以外の部分は溶解性が高くされたままである。
【００９３】
このとき、上記したように、感光性材料１０として化学増幅型フォトレジストが用いられているため、露光後の焼き締め処理における加熱により露光部１３等の現像液に対する溶解性が大きく低下されている。
【００９４】
上記したように、焼き締め処理において感光性材料１０に対して所定の時間加熱を行うことにより、露光部１３等の現像液に対する溶解性を十分に低下させることが出来る。
【００９５】
焼き締め処理が行われると、続いて、現像液による現像処理が行われる。現像処理が行われると、溶解性が十分に低下した露光部１３等は残存し、露光部１３等以外の露光されなかった部分は現像液によって溶解されることにより基材９から除去される。露光部１３等以外の露光されなかった部分が感光性材料１０から除去されることにより、露光部１３等が３次元形状の構造体として形成される。
【００９６】
上記したように、感光性材料１０として化学増幅型フォトレジストを用いることにより、加熱によって露光部１３等の現像液に対する溶解性が大きく低下されている。従って、感光性材料１０として化学増幅型フォトレジストを用いることにより、現像液による現像処理後において露光部１３等が３次元形状の構造体として確実に残存し、成形精度の高い構造体を形成することが出来る。
【００９７】
現像処理が行われると、続いて、追加加熱が行われる。追加加熱は３次元形状の構造体及び基材９に対して、例えば、１００°Ｃ〜１５０°Ｃの適切な温度の熱が加えられることにより行われる。構造体及び基材９に対して追加加熱が行われると、構造体及び基材９の表面に残留していた現像液などが除去される。また、追加加熱により構造体の架橋反応がさらに進行され、構造体の基材９に対する密着性が向上する。さらに、構造体の機械的強度の向上が図られる。
【００９８】
追加加熱が行われて機械的強度が向上すると、構造体を各種の装置に設けられる部品として使用することが可能となり、構造体を、例えば、上記したように、液晶ディスプレイに設けられるレンチキュラーレンズアレイなどの光学素子として用いることが出来る。
【００９９】
なお、上記には、基材９上に構造体が形成される例を示したが、基材９と基材９上に形成された３次元形状とが合わせて構造体とされてもよい。
【０１００】
＜露光装置の第２の実施の形態＞
以下に、第２の実施の形態に係る露光装置１Ａについて説明する（図７参照）。
【０１０１】
なお、以下に示す露光装置１Ａは、上記した露光装置１と比較して、露光ユニットが移動されること及びスピンドル部が回転はされるが移動されないことのみが異なる。従って、第２の実施の形態に係る露光装置１Ａについては、露光装置１と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については露光装置１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して露光装置１と重複する説明は省略する。
【０１０２】
［露光装置等の構成］
露光装置１Ａは、露光ユニット２Ａと基台３Ａとスピンドル部４Ａとユニット支持部１４を備えている。露光装置１Ａは信号出力部５と制御部６から出力される各信号に基づいて動作される。
【０１０３】
露光ユニット２Ａは光源７と集光レンズ８と集光レンズ８を制御するボイスコイルモーターとを備え、水平方向へレーザービーム１１を出射する向きとされてユニット支持部１４に垂直方向へ移動自在に支持されている。
【０１０４】
基台３Ａの内部には図示しない回転駆動部が配置されている。
【０１０５】
スピンドル部４Ａは回転軸４ａとテーブル４ｂを有し、回転駆動部の駆動により回転軸４ａの軸回り方向へ回転される。
【０１０６】
スピンドル部４Ａのテーブル４ｂ上には、例えば、円柱形状に形成されている石英ガラスなどのガラス材料とされる基材９Ａが配置される。基材９Ａの外周面には所定の厚さの感光性材料１０Ａが塗布され感光性材料１０Ａは円筒形状に形成されている。基材９Ａは円柱の一方の面の中心が回転軸４ａの中心と一致するようにテーブル４ｂに固定される。基材９Ａはスピンドル部４Ａの回転に伴って回転される。
【０１０７】
ユニット支持部１４には図示しないリニア駆動部が配置されている。リニア駆動部は制御部６から出力される駆動信号によって動作される。露光ユニット２Ａはリニア駆動部によって感光性材料１０Ａの軸方向へ移動される。
【０１０８】
なお、上記には、感光性材料１０Ａが円柱形状の基材９Ａの外周面に塗布された円筒形状である例を示したが、感光性材料は、例えば、円板形状の基材の上面に塗布された円柱形状とされていてもよい。
【０１０９】
また、上記には、露光ユニット２Ａが感光性材料１０Ａの軸方向へ移動される例を示したが、例えば、露光ユニットを固定した状態で配置し、基台３Ａにリニア駆動部を配置してスピンドル部が感光性材料１０Ａの軸方向へ移動されるように構成することも可能である。
【０１１０】
［第２の実施の形態に係る露光装置の動作］
以下に、露光装置１Ａの動作について説明する。
【０１１１】
露光装置１Ａにおいては、露光ユニット２Ａの光源７から出射されたレーザービーム１１が集光レンズ８によって集光されて感光性材料１０Ａの外周面に照射される。露光ユニット２Ａはユニット支持部１４によって基材９Ａの軸方向へ移動され、基材９Ａはスピンドル部４Ａの回転に伴って回転され、感光性材料１０Ａにレーザービーム１１が照射されることによって感光性材料１０Ａの所望の部分が露光される。
【０１１２】
次に、露光された感光性材料１０Ａに対して焼き締め処理が行われ、焼き締め処理が行われると、続いて、現像液によって感光性材料１０Ａに対して現像処理が行われて露光されなかった部分が除去され、基材９Ａの外周面上に３次元形状の構造体が形成される。
【０１１３】
現像処理の後に追加加熱が行われ、構造体の機械的強度の向上が図られる。
【０１１４】
露光装置１Ａにあっては、基材９Ａが円筒形状または円柱形状に形成され、外周面上に感光性材料１０Ａが塗布されていることにより、例えば、シート状媒体に微細な配線パターンを形成するプリンテッドエレクトロニクス技術で用いられる印刷版胴に好適な円筒形状または円柱形状の外周面上に連続した微細なパターンを有する構造体を高い精度で形成することが出来る。
【０１１５】
また、露光装置１Ａにあっては、露光ユニット２Ａまたは感光性材料１０Ａが塗布された基材９Ａの少なくとも一方が感光性材料１０Ａの軸方向へ移動して感光性材料１０Ａに光が照射されることにより、円筒形状もしくは円柱形状の感光性材料１０Ａを高い精度で３次元形状に形成することが出来る。
【０１１６】
［まとめ］
以上に記載した通り、露光装置１及び露光装置１Ａにあっては、感光性材料１０及び感光性材料１０Ａに最大吸収波長からずれた波長のレーザービーム１１が照射される。従って、レーザービーム１１の焦点１２の近傍の部分のみが露光されるため、感光性材料１０、１０Ａの所望の部分を選択的に露光することが出来、３次元形状の構造体を高い精度で形成することが出来る。
【０１１７】
また、感光性材料１０及び感光性材料１０Ａにおける光の吸収感度が最大吸収波長の光の約１００分の１になる波長のレーザービーム１１は、高い精度で３次元形状を形成するための最適な波長の光であり、光の吸収感度が最大吸収波長の光の約１００分の１になる波長のレーザービーム１１を照射することにより、構造体を極めて高い精度で形成することが出来る。
【０１１８】
さらにまた、光源７から感光性材料１０及び感光性材料１０Ａに照射されるレーザー
ビーム１１の照射強度を制御し、感光性材料１０及び感光性材料１０Ａの露光される面積が焦点１２における集光面積よりも小さくされるようにしていることにより、構造体をより一層高い精度で形成することが出来る。
【０１１９】
［本技術］
なお、本技術は以下のような構成とすることが出来る。
【０１２０】
（１）基材に塗布された感光性材料に光を照射する光源を有する露光ユニットと、前記基材が配置されるテーブルとを備え、前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化され、前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光を前記光源から前記感光性材料に照射して３次元形状の構造体を形成するようにした露光装置。
【０１２１】
（２）前記感光性材料として、露光された部分が現像されたときに前記構造体として残存するネガ型フォトレジストを用いた前記（１）に記載の露光装置。
【０１２２】
（３）前記感光性材料として、光の照射により酸を触媒とする反応によって露光された部分の現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型フォトレジストを用いた前記（１）または前記（２）に記載の露光装置。
【０１２３】
（４）前記光源から光が照射されて露光された前記感光性材料に対して所定の時間加熱を行うようにした前記（１）から前記（３）の何れかに記載の露光装置。
【０１２４】
（５）前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、
前記感光性材料の露光される面積が前記光源から出射された光の焦点における集光面積よりも小さくされるようにした前記（１）から前記（４）の何れかに記載の露光装置。
【０１２５】
（６）前記光源から前記感光性材料に照射される光の照射強度を制御し、
前記感光性材料の露光される範囲が前記光源から出射された光の出射方向に沿って制御されるようにした前記（１）から前記（５）の何れかに記載の露光装置。
【０１２６】
（７）前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長より長い波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されるようにした前記（１）から前記（６）の何れかに記載の露光装置。
【０１２７】
（８）前記光源から前記感光性材料の有する最大吸収感度の１００分の１の感度を与える波長の光が出射されて前記感光性材料に照射されるようにした前記（１）から前記（７）の何れかに記載の露光装置。
【０１２８】
（９）前記感光性材料が円筒形状及び円柱形状に形成された前記（１）から前記（８）の何れかに記載の露光装置。
【０１２９】
（１０）前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が前記感光性材料の軸方向へ移動して前記感光性材料に光が照射されるようにした前記（９）に記載の露光装置。
【０１３０】
（１１）前記光源から出射された光が集光レンズによって集光されて前記感光性材料に照射され、前記集光レンズが前記光源から出射される光の出射方向へ移動可能とされた前記（１）から前記（１０）の何れかに記載の露光装置。
【０１３１】
（１２）テーブルに配置された基材に塗布された感光性材料の有する最大吸収感度を与える波長から所定の長さずれた波長の光が露光ユニットの光源から前記感光性材料に照射され、
前記光源から前記感光性材料に光が照射されるときに前記光源または前記感光性材料が塗布された基材の少なくとも一方が移動されて前記光源の前記感光性材料に対する照射位置が変化されて３次元形状に形成された構造体。
【０１３２】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本技術を実施する際の具体化のほんの一例を示したにすぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本技術を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は、第１の実施の形態における露光装置の模式図である。
【図２】光源からレーザービームが出射され感光性材料が露光されている状態を示す斜視図である。
【図３】レーザービームの焦点の位置を基材の上面に定め、矢印方向に走査しながら露光を行っている状態を示す模式図である。
【図４】レーザービームの焦点の位置を感光性材料の内部に定め、矢印方向に走査して露光を行っている状態を示す模式図である。
【図５】レーザービームの焦点の位置が出射方向に沿って移動されながら矢印方向に走査して露光を行っている状態を示す模式図である。
【図６】レーザービームの照射強度が制御されながら矢印方向に走査して露光を行っている状態を示す模式図である。
【図７】第２の実施の形態における露光装置の模式図である。
【図８】感光性材料に最大吸収波長の光を矢印方向に走査して照射を行ったときの問題点を示す模式図である。
【図９】感光性材料に最大吸収波長の光の焦点の位置を光の照射方向へ移動させながら矢印方向に走査して照射を行ったときの問題点を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…露光装置、２…露光ユニット、７…光源、８…集光レンズ、９…基材、１０…感光性材料、１２…焦点、１Ａ…露光装置、２Ａ…露光ユニット、９Ａ…基材、１０Ａ…感光性材料
【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】
2012194203.tif 000008
【図７】
2012194203.tif 000009
【図８】
2012194203.tif 000010
【図９】
2012194203.tif 000011