(57)【要約】【課題】複数のマイクロキャビティを低コストで精度良くフィラメントに形成できるフィラメントの製造方法を提供する。【解決手段】フィラメントの製造方法は、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程とを含む。第１の工程は、所定の処理が施されることにより硬化する樹脂層２をフィラメント１の基材１１上に形成する工程である。第２の工程は、複数のマイクロキャビティ１２の型となる凸パターン３１を有する樹脂モールド３を樹脂層２側から基材１１へ押し付け、凸パターン３１が樹脂層２に食い込んだ状態で所定の処理を施して樹脂層２を硬化させる工程である。第３の工程は、樹脂モールド３を樹脂層２から剥離した後、凸パターン３１に対応する凹パターン２１が形成された樹脂層２に基づいて、基材１１に複数のマイクロキャビティ１２を形成する工程である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロキャビティを有するフィラメントの製造方法であって、
所定の処理が施されることにより硬化する樹脂層を前記フィラメントの基材上に形成する第１の工程と、
前記複数のマイクロキャビティの型となる凸パターンを有する樹脂モールドを前記樹脂層側から前記基材へ押し付け、前記凸パターンが前記樹脂層に食い込んだ状態で前記所定の処理を施して前記樹脂層を硬化させる第２の工程と、
前記樹脂モールドを前記樹脂層から剥離した後、前記凸パターンに対応する凹パターンが形成された前記樹脂層に基づいて、前記基材に前記複数のマイクロキャビティを形成する第３の工程と
を含む、フィラメントの製造方法。
【請求項２】
前記第３の工程において、前記凹パターンが形成された前記樹脂層をマスクとして前記基材をエッチングすることにより、前記基材に前記複数のマイクロキャビティを形成する、請求項１に記載のフィラメントの製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程において、前記基材と前記樹脂層との間にハードマスク層をさらに形成し、
前記第３の工程において、前記凹パターンが形成された前記樹脂層をマスクとして前記ハードマスク層をエッチングし、当該エッチングによって前記凸パターンに対応する凹パターンが形成された前記ハードマスク層をマスクとして前記基材をエッチングすることにより、前記基材に前記複数のマイクロキャビティを形成する、請求項１に記載のフィラメントの製造方法。
【請求項４】
前記ハードマスク層は、クロムからなる、請求項３に記載のフィラメントの製造方法。
【請求項５】
前記基材は、高融点金属である、請求項１〜４のうちのいずれかに記載のフィラメントの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂層は、紫外線硬化樹脂からなり、
前記第２の工程において、前記凸パターンが前記樹脂層に食い込んだ状態で前記樹脂層に紫外線を照射して前記樹脂層を硬化させる、請求項１〜５のうちのいずれかに記載のフィラメントの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれかに記載のフィラメントの製造方法により製造されたフィラメントを備える熱輻射光源。
【請求項８】
請求項１〜６のうちのいずれかに記載のフィラメントの製造方法により製造されたフィラメントを加熱手段として備える傍熱式ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロキャビティを有するフィラメントの製造方法、熱輻射光源、及び傍熱式ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のマイクロキャビティ（微細な穴）がフィラメントに形成された白熱電球が知られている（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照）。フィラメントに形成されたマイクロキャビティは、その開口径の２倍よりも大きい波長（カットオフ波長）の光の放射を抑制し、それ以外の波長の光を放射する。従って、白熱電球のフィラメントに、カットオフ波長が赤外域の波長（７００ｎｍ以上）となるマイクロキャビティ（例えば、開口径が３５０ｎｍのマイクロキャビティ）が形成されることで、当該白熱電球は、赤外光の放射を抑制でき、発光効率が高くなる。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示の白熱電球において、マイクロキャビティの開口の形状は円形であり、開口の直径は４００ｎｍであり、マイクロキャビティの深さは２０００ｎｍであり、隣り合う２つのマイクロキャビティの間隔は８００ｎｍである。また、例えば、特許文献２に開示の白熱電球において、マイクロキャビティの開口の形状は正方形であり、開口の一辺の長さは３５０ｎｍであり、マイクロキャビティの深さは７０００ｎｍであり、隣り合う２つのマイクロキャビティの間隔は１５０ｎｍである。このように、フィラメントに形成されるマイクロキャビティの構造（複数のマイクロキャビティの配置形態及び各マイクロキャビティの形状）は、微細である。
【０００４】
特許文献１又は特許文献２には、マイクロキャビティをフィラメントに形成する方法として、半導体リソグラフィ技術を用いる方法又はフェムト秒レーザーを用いて加工する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１０２７０１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、半導体リソグラフィ技術を用いてマイクロキャビティを形成する場合、ＥＢ露光装置やステッパー等の高価な描画装置が必要となり、高コストになる。また、フェムト秒レーザーを用いて加工する場合、フェムト秒レーザー及び高精度な移動ステージが必要となるが、これらは高価であり、高コストになる。
【０００７】
また、ＥＢ露光装置及びステッパーは、焦点深度が浅いため、目的のパターンを精度良く対象物に形成するためには、パターンを形成している間、対象物のパターン形成面を平坦な状態に維持する必要がある。しかし、フィラメントに使用される金属材料は、シリコン等の弾性体材料に比べて剛性が低く変形しやすい。従って、ＥＢ露光装置又はステッパーを用いて複数のマイクロキャビティのパターン（以下「キャビティパターン」という）をフィラメント上のレジスト層に形成する場合は、フィラメントを平坦な状態に維持することが困難なため、キャビティパターンを精度良く形成することが困難となる。キャビティパターンを精度良くレジスト層に形成できなければ、目的の構造のマイクロキャビティを精度良くフィラメントに形成することができない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のマイクロキャビティを低コストで精度良くフィラメントに形成できるフィラメントの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点に係るフィラメントの製造方法は、複数のマイクロキャビティを有するフィラメントの製造方法であって、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程とを含む。前記第１の工程は、所定の処理が施されることにより硬化する樹脂層を前記フィラメントの基材上に形成する工程である。前記第２の工程は、前記複数のマイクロキャビティの型となる凸パターンを有する樹脂モールドを前記樹脂層側から前記基材へ押し付け、前記凸パターンが前記樹脂層に食い込んだ状態で前記所定の処理を施して前記樹脂層を硬化させる工程である。前記第３の工程は、前記樹脂モールドを前記樹脂層から剥離した後、前記凸パターンに対応する凹パターンが形成された前記樹脂層に基づいて、前記基材に前記複数のマイクロキャビティを形成する工程である。
【００１０】
上記フィラメントの製造方法の前記第３の工程において、前記凹パターンが形成された前記樹脂層をマスクとして前記基材をエッチングすることにより、前記基材に前記複数のマイクロキャビティを形成してもよい。
【００１１】
上記フィラメントの製造方法の前記第１の工程において、前記基材と前記樹脂層との間にハードマスク層をさらに形成してもよい。そして、前記第３の工程において、前記凹パターンが形成された前記樹脂層をマスクとして前記ハードマスク層をエッチングし、当該エッチングによって前記凸パターンに対応する凹パターンが形成された前記ハードマスク層をマスクとして前記基材をエッチングすることにより、前記基材に前記複数のマイクロキャビティを形成してもよい。
【００１２】
上記フィラメントの製造方法において、前記ハードマスク層は、クロムからなる層であってもよい。
【００１３】
上記フィラメントの製造方法において、前記基材は、高融点金属であってもよい。
【００１４】
上記フィラメントの製造方法において、前記樹脂層は、紫外線硬化樹脂からなる層であってもよい。そして、前記第２の工程において、前記凸パターンが前記樹脂層に食い込んだ状態で前記樹脂層に紫外線を照射して前記樹脂層を硬化させてもよい。
【００１５】
本発明の別の観点に係る熱輻射光源は、上記フィラメントの製造方法により製造されたフィラメントを備える。
【００１６】
本発明の別の観点に係る傍熱式ヒータは、上記フィラメントの製造方法により製造されたフィラメントを加熱手段として備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数のマイクロキャビティを低コストで精度良くフィラメントに形成できるフィラメントの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示す工程断面図である。
【図３】図３は、樹脂モールドの一例の構成図である。
【図４】図４は、マスターモールドの一例の構成図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示す工程断面図である。
【図７】図７は、マイクロキャビティが形成されたフィラメントを備える熱輻射光源の一例の構成図である。
【図８】図８は、マイクロキャビティが形成されたフィラメントを備える傍熱式ヒータの一例の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明する構成要素の全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。複数の図を通じて同一の符号は、同一の構成要素を示している。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係るフィラメント１（図２（ｅ）、図７、及び図８を参照）の製造方法を説明する。当該製造方法は、複数のマイクロキャビティ（微細な穴）１２を備えるフィラメント１の製造方法であり、複数のマイクロキャビティ１２をフィラメント１の基材（以下「フィラメント基材」という場合がある）１１に形成する方法でもある。以下、マイクロキャビティを単に「キャビティ」という場合がある。
【００２１】
図１は、第１の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示すフローチャートである。図２は、第１の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示す工程断面図である。
【００２２】
まず、フィラメント基材１１上に樹脂層２を形成する（図１のステップＳ１０１、図２（ａ））。フィラメント基材１１は、高融点金属、例えばタングステンである。第１の実施形態において、樹脂層２は、フィラメント基材１１をエッチングする際のマスクとなる層（レジスト層）である。
【００２３】
具体的には、樹脂層２を形成する樹脂（以下「樹脂層形成樹脂」という）をフィラメント基材１１の表面に塗工することで、フィラメント基材１１上に樹脂層２を形成する。樹脂層形成樹脂をフィラメント基材１１に塗工する方法として、例えばスピンコート法が採用される。スピンコート法では、まず、樹脂層形成樹脂をフィラメント基材１１の表面に滴下する。その後、フィラメント基材１１を所定の回転数、例えば４０００ｒｐｍで回転させる。これにより、フィラメント基材１１上に樹脂層２が形成される。樹脂層２の膜厚は、例えば２００ｎｍである。
【００２４】
樹脂層形成樹脂は、所定の処理、例えば冷却、加熱、又は光の照射が施されることにより硬化する樹脂である。以下、樹脂層形成樹脂を硬化させて樹脂層２を硬化させる処理（冷却、加熱、光の照射等）を「樹脂層硬化処理」という。樹脂層形成樹脂として、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は光硬化性樹脂が用いられる。具体的には、樹脂層形成樹脂として、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル、エポキシ樹脂、シクロオレフィン樹脂、又はポリエチレンテレフタレートが用いられる。
【００２５】
本実施形態では、樹脂層形成樹脂として、紫外線（ＵＶ）が照射されることにより硬化する光硬化性樹脂が用いられる場合を例に挙げて説明する。なお、発明者らが実際に用いた樹脂層形成樹脂は、光ラジカル硬化性樹脂であり、具体的には、丸善石油化学社製のＭＵＲ−ＸＲ０２であった。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態に係るフィラメントの製造方法では、樹脂製のモールド（以下「樹脂モールド」という）３が用いられる。樹脂モールド３は、複数のキャビティ１２の型となる凸パターン３１を有する（詳しくは、図３を参照）。なお、本実施形態において、凸パターン３１を構成する複数の凸部３２の形状は、略直方体であるが、これに限られず、その他の形状、例えば円柱であってもよい。樹脂モールド３の作製方法については、後述する。
【００２７】
次に、樹脂モールド３を樹脂層２側からフィラメント基材１１へ押し付ける。そして、樹脂モールド３の凸パターン３１が樹脂層２に食い込んだ状態で樹脂層硬化処理を施して、樹脂層２を硬化させる。
【００２８】
本実施形態において、樹脂層形成樹脂は、紫外線が照射されることにより硬化する光硬化性樹脂である。従って、樹脂モールド３の凸パターン３１が樹脂層２に食い込んだ状態で樹脂層２に紫外線を照射（樹脂層２を露光）して、樹脂層２を硬化させる（図１のステップＳ１０２、図２（ｂ））。
【００２９】
なお、樹脂層形成樹脂として熱硬化性樹脂が用いられる場合は、例えば、樹脂モールド３の凸パターン３１が樹脂層２に食い込んだ状態で樹脂層２を加熱して、樹脂層２を硬化させる。また、樹脂層形成樹脂として熱可塑性樹脂が用いられる場合は、例えば、次のように処理する。すなわち、樹脂層２を所定の温度以上に加熱した状態で、樹脂モールド３を樹脂層２側からフィラメント基材１１へ押し付ける。そして、樹脂モールド３の凸パターン３１が樹脂層２に食い込んだ状態で樹脂層２を冷却して、樹脂層２を硬化させる。
【００３０】
樹脂モールド３をフィラメント基材１１へ押し付ける際は、例えば、樹脂モールド３の上に透明な石英板を覆いかぶせ、石英板の上から樹脂モールド３に圧力を加えてもよい。このようにすることで、樹脂モールド３の凸パターン３１を樹脂層２に均一に押し付けることができる。また、透過率の高い石英板を利用することで、石英板の上から樹脂モールド３を介して樹脂層２を露光することができる。なお、樹脂モールド３を押し付ける際の圧力は、０．１〜５ＭＰａが好ましい。
【００３１】
樹脂層２を露光する際の露光光源としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ケミカルランプ、又はＵＶ−ＬＥＤが好ましい。発明者らは、露光光源として、高圧水銀ランプを用いた。発明者らは、バンドパスフィルターを用いて抽出した、波長が３６５ｎｍの紫外線を、樹脂層２に照射した。発明者らが樹脂層２に照射した紫外線の光量は、３００ｍＪ／ｃｍ2以上だった。
【００３２】
その後、樹脂モールド３を樹脂層２から剥離する（図１のステップＳ１０３）。これにより、フィラメント基材１１上の樹脂層２には、凸パターン３１に対応する凹パターン２１、具体的には、凸パターン３１の凸部３２が食い込んだ部分が凹部２２となった凹パターン２１（キャビティパターン）が形成される（図２（ｃ））。
【００３３】
ここで、フィラメント基材１１として用いられる高融点金属は、シリコン等の弾性体材料に比べて剛性が低く変形しやすい。従って、焦点深度の浅いＥＢ露光装置又はステッパーを用いて微細な凹パターン２１を形成する場合は、フィラメント１を平坦な状態に維持することが困難なため、凹パターン２１を精度良く形成することは困難である。しかし、本実施形態によれば、フィラメント基材１１が変形したとしても、樹脂モールド３がフィラメント基材１１の変形に合わせて変形し、その凸部３２が樹脂層２の目的の位置に食い込むので、凹パターン２１を精度良く形成することができる。
【００３４】
その後、凹パターン２１が形成された樹脂層２をマスクとしてフィラメント基材１１をエッチング、例えばドライエッチングする（図１のステップＳ１０４）。これにより、フィラメント基材１１には、複数のキャビティ１２が形成される（図２（ｄ））。
【００３５】
発明者らは、六フッ化硫黄（ＳＦ6）によるエッチングと八フッ化シクロブタン（Ｃ4Ｆ8）による保護膜の形成とを交互に繰り返すドライエッチング手法によりフィラメント基材１１をエッチングした。このときのドライエッチングの条件は、次の通りであった。すなわち、ＳＦ6については、流量が２０ｓｃｃｍに設定され、圧力が０．９Ｐａに設定され、高周波プラズマ電力が６００Ｗに設定され、エッチングの時間が２秒に設定された。Ｃ4Ｆ8については、流量が５０ｓｃｃｍに設定され、圧力が０．９Ｐａに設定され、高周波プラズマ電力が４００Ｗに設定され、ＤＣバイアスが２００Ｗに設定され、エッチング時間が２秒に設定された。そして、発明者らは、１回のＳＦ6の流入と１回のＣ4Ｆ8の流入との組み合わせを１ステップとして、１５ステップを繰り返して行った。
【００３６】
フィラメント基材１１に形成される複数のキャビティ１２の配置形態及び各キャビティ１２の開口の形状は、凹パターン２１の複数の凹部２２の配置形態及び各凹部２２の開口の形状と略同一である。一方、フィラメント基材１１に形成される各キャビティ１２の深さは、エッチングの程度により調整可能である。発明者らは、当該フィラメント１の製造方法を利用して、次のようなキャビティ１２をフィラメント基材１１に形成した。すなわち、各キャビティ１２の開口の形状は、略正方形であり、開口の一辺の長さは、３５０ｎｍであった。また、各キャビティ１２の深さは、３５０ｎｍであった。また、複数のキャビティ１２のうちの隣り合う２つのキャビティ１２の間隔（ピッチ間隔）は、６００ｎｍであった。
【００３７】
その後、フィラメント基材１１上に樹脂層２が残っている場合、その残った樹脂層２をエッチング、例えばドライエッチングして除去する（図１のステップＳ１０５）。その結果、複数のキャビティ１２を備えるフィラメント１が生成される（図２（ｅ））。
【００３８】
発明者らは、酸素（Ｏ2）を用いたドライエッチングによりフィラメント基材１１上に残った樹脂層２をエッチングした。このときのドライエッチングの条件は、次の通りであった。すなわち、流量が５０ｓｃｃｍに設定され、圧力が１．２Ｐａに設定され、高周波プラズマ電力が５００Ｗに設定され、エッチング時間が６０秒に設定された。
【００３９】
以上が、第１の実施形態に係るフィラメント１の製造方法の説明である。このように、第１の実施形態に係るフィラメント１の製造方法は、第１の工程（図１のステップＳ１０１、図２（ａ））と、第２の工程（図１のステップＳ１０２、図２（ｂ））と、第３の工程（図１のステップＳ１０３〜ステップＳ１０５、図２（ｃ）〜（ｅ））とを含む。第１の工程は、所定の処理が施されることにより硬化する樹脂層２をフィラメント１の基材１１上に形成する工程である。第２の工程は、複数のマイクロキャビティ１２の型となる凸パターン３１を有する樹脂モールド３を樹脂層２側から基材１１へ押し付け、凸パターン３１が樹脂層２に食い込んだ状態で所定の処理（樹脂層硬化処理）を施して樹脂層２を硬化させる工程である。第３の工程は、樹脂モールド３を樹脂層２から剥離した後、凸パターン３１に対応する凹パターン２１が形成された樹脂層２に基づいて、基材１１に複数のマイクロキャビティ１２を形成する工程である。第３の工程は、具体的には、凸パターン３１に対応する凹パターン２１が形成された樹脂層２をマスクとして基材１１をエッチングすることにより、基材１１に複数のマイクロキャビティ１２を形成する工程である。
【００４０】
すなわち、第１の実施形態に係るフィラメントの製造方法では、樹脂モールド３が用いられて、微細なキャビティパターン（凹パターン２１）が樹脂層２に形成される。そして、キャビティパターンをマスクとしてフィラメント基材１１がエッチングされることで、複数のキャビティ１２がフィラメント基材１１に形成される。従って、本実施形態によれば、ＥＢ露光装置等の高価な装置を用いる必要がなく、複数のキャビティ１２を低コストで精度良くフィラメント基材１１に形成できる。
【００４１】
次に、樹脂モールド３の作製方法について説明する。
【００４２】
図３は、樹脂モールドの一例の構成図である。図４は、マスターモールドの一例の構成図である。
【００４３】
まず、図４を参照して、マスターモールド４について説明する。マスターモールド４は、樹脂モールド３を作製するための鋳型である。マスターモールド４は、樹脂モールド３の凸パターン３２の反転パターン（凸部３２を凹部４２に反転させたパターン）である凹パターン４１を有する。マスターモールド４の基材は、高精度な加工が可能な材料であればよく、例えば、石英ガラス、紫フッ素樹脂、ＳｉＣ基板、ニッケル基板等の剛性の高い材料である。マスターモールド４の凹パターン４１は、例えば、半導体リソグラフィ技術又はドライエッチング技術を用いて形成される。
【００４４】
発明者らは、樹脂モールド３を作製するために、次のような凹パターン４１を有するマスターモールド４を作製した。すなわち、各凹部４２の開口の形状は、略正方形であり、開口の一辺の長さは、３５０ｎｍであった。また、各凹部４２の深さは、２３０ｎｍであった。また、複数の凹部４２のうちの隣り合う２つの凹部４２の間隔（ピッチ間隔）は、６００ｎｍであった。
【００４５】
図３に示すように、樹脂モールド３は、複数の凸部３２が所定の形態で配置された凸パターン３１を有する。樹脂モールド３の凸パターン３１は、上述したように、マスターモールド４の凹パターン４２の反転パターンであり、複数のキャビティ１２を形成するための型となる。樹脂モールド３の基材は、例えば熱可塑性樹脂であり、具体的な例を挙げると、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、又はポリエステル系樹脂である。
【００４６】
熱可塑性樹脂を基材とする樹脂モールド３の作製方法は、例えば、次の通りである。すなわち、まず、シート状の熱可塑性樹脂を、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度まで加熱する。次に、加熱した熱可塑性樹脂を、所定のプレス圧、例えば３ＭＰａのプレス圧で、マスターモールド４の凹パターン４１の形成面に押し付ける。その後、熱可塑性樹脂を、マスターモールド４に押し付けた状態で、ガラス転移温度より低い温度まで冷却する。これにより、熱可塑性樹脂は、凸パターン３１が形成された状態で硬化する。その後、凸パターン３１が形成された熱可塑性樹脂（樹脂モールド３）をマスターモールド４から剥離することで、樹脂モールド３が得られる。
【００４７】
なお、マスターモールド４と樹脂モールド３との間の剥離性を向上させるために、マスターモールド４に離型処理を施してもよい。この離型処理には、例えば、シリコン系、フッ素系等のシランカップリング剤が用いられてもよい。具体的には、ダイキン工業（株）製のオプツールＤＳＸ、住友スリーエム（株）製のＮｏｖｅｃ ＥＧＣ−１７２０等の市販の離型剤が、この離型処理に用いられてもよい。マスターモールド４に離型処理が施されることにより、マスターモールド４と樹脂モールド３との間の剥離性が高まることに加え、樹脂モールド３を作製する際のマスターモールド４の耐久性が高まる。
【００４８】
［第２の実施形態］
次に、図５及び図６を参照して、第２の実施形態に係るフィラメント１（複数のキャビティ１２を備えるフィラメント１）の製造方法を説明する。なお、第１の実施形態との相違点を主に説明し、第１の実施形態との共通点については説明を省略或いは簡略する。
【００４９】
図５は、第２の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示すフローチャートである。図６は、第２の実施形態に係るフィラメントの製造方法を示す工程断面図である。
【００５０】
まず、フィラメント基材１１上にハードマスク層５を形成する。そして、ハードマスク層５の上に樹脂層２を形成する（図５のステップＳ２０１、図６（ａ））。
【００５１】
すなわち、第２の実施形態では、フィラメント基材１１と樹脂層２との間にハードマスク層５が形成される。第２の実施形態において、ハードマスク層５は、フィラメント基材１１をエッチングする際のマスクとなる層である。ハードマスク層５は、例えばクロム（Ｃｒ）等の金属材料からなる。ハードマスク層５の形成方法として、例えば蒸着法が採用される。なお、発明者らは、蒸着法を用いて、Ｃｒからなる膜厚が３０ｎｍのハードマスク層５をフィラメント基材１１上に形成した。樹脂層２の構成及び形成方法は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
次に、樹脂モールド３を樹脂層２側からフィラメント基材１１へ押し付ける。そして、樹脂モールド３の凸パターン３１が樹脂層２に食い込んだ状態で樹脂層硬化処理（本実施形態では樹脂層２への紫外線の照射）を施して、樹脂層２を硬化させる（図５のステップＳ２０２、図６（ｂ））。このステップＳ２０２の処理は、第１の実施形態（図１のステップＳ１０２の処理）と同様である。
【００５３】
その後、樹脂モールド３を樹脂層２から剥離する（図５のステップＳ２０３）。これにより、ハードマスク層５上の樹脂層２には、凸パターン３１に対応する凹パターン２１、具体的には、凸パターン３１の凸部３２が食い込んだ部分が凹部２２となった凹パターン２１が形成される（図６（ｃ））。樹脂モールド３の構成及び作成方法は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
その後、凹パターン２１が形成された樹脂層２をマスクとしてハードマスク層５をエッチング、例えばドライエッチングする（図５のステップＳ２０４）。これにより、ハードマスク層５には、樹脂層２の凹パターン２１と略同一（凹部の深さは異なる）の凹パターン５１、すなわち凸パターン３１に対応する凹パターン５１（キャビティパターン）が形成される（図６（ｄ１））。なお、ハードマスク層５上に樹脂層２が残っている場合に、その残った樹脂層２をエッチング、例えばドライエッチングして除去してもよい（図６（ｄ２））。
【００５５】
発明者らは、アルゴン（Ａｒ）を用いたドライエッチングによりハードマスク層５をエッチングした。このときのドライエッチングの条件は、次の通りであった。すなわち、流量が８ｓｃｃｍに設定され、圧力が２Ｐａに設定され、高周波プラズマ電力が６００Ｗに設定され、エッチング時間が４０秒に設定された。
【００５６】
その後、凹パターン５１が形成されたハードマスク層５をマスクとしてフィラメント基材１１をエッチング、例えばドライエッチングする（図５のステップＳ２０５）。これにより、フィラメント基材１１には、複数のキャビティ１２が形成される（図６（ｄ３））。このステップＳ２０５の処理は、第１の実施形態（図１のステップＳ１０４の処理）と同様である。
【００５７】
その後、フィラメント基材１１上にハードマスク層５が残っている場合、その残ったハードマスク層５をエッチング、例えばドライエッチングして除去する（図５のステップＳ２０６）。その結果、複数のキャビティ１２を備えるフィラメント１が生成される（図６（ｅ））。
【００５８】
以上が、第２の実施形態に係るフィラメント１の製造方法の説明である。このように、第２の実施形態に係るフィラメント１の製造方法は、第１の実施形態に係るフィラメント１の製造方法の第１の工程において、基材１１と樹脂層２との間にハードマスク層５をさらに形成する。そして、第１の実施形態に係るフィラメント１の製造方法の第３の工程において、凸パターン３１に対応する凹パターン２１が形成された樹脂層２をマスクとしてハードマスク層５をエッチングする。そして、当該エッチングによって凸パターン３１に対応する凹パターン５１が形成されたハードマスク層５をマスクとして基材１１をエッチングすることにより、基材１１に複数のマイクロキャビティ１２を形成する。
【００５９】
すなわち、第２の実施形態に係るフィラメントの製造方法では、キャビティパターン（凹パターン５１）が形成されたハードマスク層５をマスクとしてフィラメント基材１１がエッチングされることで、複数のキャビティ１２がフィラメント基材１１に形成される。これにより、フィラメント基材１１をエッチングする際の選択比を向上させることができ、深いキャビティ１２の形成が可能となる。なお、発明者らは、樹脂層形成樹脂として丸善石油化学社製のＭＵＲ−ＸＲ０２を用い、Ｃｒからなるハードマスク層５を形成することで、フィラメント基材１１をエッチングする際の選択比を２から１０に大幅に向上させることができた。
【００６０】
また、第２の実施形態に係るフィラメントの製造方法においても、第１の実施形態と同様に、ＥＢ露光装置等の高価な装置を用いる必要がなく、複数のキャビティ１２を低コストで精度良くフィラメント基材１１に形成できる。
【００６１】
第１の実施形態又は第２の実施形態に係るフィラメント１の製造方法により製造されたフィラメント１は、図７又は図８に示すように、例えば、熱輻射光源６のフィラメント１ａ又は傍熱式ヒータ７のフィラメント１ｂとして用いることができる。第１の実施形態又は第２の実施形態に係るフィラメント１の製造方法により、精度の良いスペクトル制御が可能な熱輻射光源６及び傍熱式ヒータ７を低コストで製造できるようになる。
【００６２】
実施形態によれば、樹脂モールド３が用いられて微細なキャビティパターンが樹脂層２又はハードマスク層５に形成され、当該キャビティパターンに基づいて複数のキャビティ１２がフィラメント基材１１に形成される。従って、ＥＢ露光装置等の高価な装置を用いる必要がなく、複数のキャビティ１２を低コストで精度良くフィラメント基材１１に形成できる。
【００６３】
また、フィラメント基材１１として用いられる高融点金属は、シリコン等の弾性体材料に比べて剛性が低く変形しやすい。しかし、本実施形態によれば、フィラメント基材１１が変形したとしても、樹脂モールド３がフィラメント基材１１の変形に合わせて変形し、その凸部３２が樹脂層２の目的の位置に食い込むので、キャビティパターンを精度良く形成することができる。
【００６４】
また、フィラメント基材１１と樹脂層２との間にハードマスク層５を形成した場合は、ハードマスク層５に形成されたキャビティパターンに基づいて複数のキャビティ１２がフィラメント基材１１に形成される。これにより、フィラメント基材１１をエッチングする際の選択比を向上させることができ、深いキャビティ１２の形成が可能となる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。なお、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は、一例であってこれらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６６】
１    フィラメント
１１  基材
１２  マイクロキャビティ
２    樹脂層
２１  凹パターン
３    樹脂モールド
３１  凸パターン
３２  凸部
４    マスターモールド
４１  凹パターン
４２  凹部
５    ハードマスク層
５１  凹パターン
６    熱輻射光源
７    傍熱式ヒータ
【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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