(57)【要約】【課題】本発明は、比較的小さな円筒状部品であっても内部表面に良好な凹凸パターンを形成することができる円筒内部表面の加工方法および凹凸部品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】円筒状の内表面を有するワーク３の内表面に凹凸パターンを形成する円筒内部表面の加工方法であって、ワーク３の内表面に、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５を形成するレジスト形成工程と、ワーク３内に、半導体レーザを内蔵した露光装置（レーザ照射装置６）のヘッド６１を挿入し、このヘッド６１からフォトレジスト層５にレーザ光を照射することで、フォトレジスト層５に凹部パターンを形成する凹部形成工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内表面を有するワークの内表面に、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層を形成するレジスト形成工程と、
前記ワーク内に、半導体レーザを内蔵した露光装置のヘッドを挿入し、このヘッドから前記フォトレジスト層にレーザ光を照射することで、前記フォトレジスト層に凹部パターンを形成する凹部形成工程と、を備えたことを特徴とする円筒内部表面の加工方法。
【請求項２】
前記凹部形成工程において、
前記レーザ光を前記フォトレジスト層に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の円筒内部表面の加工方法。
【請求項３】
前記凹部形成工程において、
前記ワークを中心軸回りに回転させるとともに、
前記ヘッドをワークの中心軸に沿って移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒内部表面の加工方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の加工方法で加工されたワークの内表面に金属材料を成膜させることで、外表面に凹凸パターンを有した部品を製造することを特徴とする凹凸部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状または有底円筒状の部材の内部表面に微細なパターンを形成するための円筒内部表面の加工方法と、この方法を用いた凹凸部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、１ｍ以上の大面積のシート表面に微細なパターンを継ぎ目なく形成する方法として、所望のパターン形状が円筒状の外表面に形成されたスタンパロールを製作し、このスタンパロールにシートを巻き付けつつ走行させることにより、走行するシートにパターン形状を連続的に転写させる方法がある。そして、この方法に用いられるスタンパロールの円筒面の加工方法としては、従来、表面に凹凸が形成された可撓性シートを円筒状に丸め、その内側にメッキ処理を施すことで、メッキ材料にてスタンパロールを形成する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
具体的に、この技術では、表面に凹凸が形成された平板状の原盤で可撓性シートの表面に凹凸を転写した後、可撓性シートの凹凸面が内部表面(内周面)となるように可撓性シートを丸めて円筒状とする。次に、可撓性シートを円筒状のロール型治具内に固定し、円筒状の可撓性シート内にメッキ処理を施す。その後、ロール型治具と可撓性シートを取り外すことでメッキ材料からなる円筒状の部材が得られ、この部材の内側に、円柱状の部材を嵌め込むことによってスタンパロールが形成される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２３３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法では、内周面に凹凸が形成された円筒状の部品を製造するために、平板状の原盤を製造する工程と、この原盤で可撓性シートに凹凸を形成する工程と、可撓性シートをロール型治具に固定する工程とが必要であり、非常に煩雑であった。これに対し、本願発明者は、円筒状部品の内周面にレジストを塗布し、このレジストにレーザ光を照射することで、円筒状部品の内周面に凹凸を形成することを考えている。しかし、大規模なレーザ装置を使用すると、レーザ光を出射するヘッドを円筒状部品内に入れることができないため、円筒状部品の外側からレーザ光を円筒状部品の内周面に向けて照射しなければならず、加工が困難となるといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、比較的小さな円筒状部品であっても内部表面に良好な凹凸パターンを形成することができる円筒内部表面の加工方法および凹凸部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明は、円筒状の内表面を有するワークの内表面に凹凸パターンを形成する円筒内部表面の加工方法であって、前記ワークの内表面に、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層を形成するレジスト形成工程と、前記ワーク内に、半導体レーザを内蔵した露光装置のヘッドを挿入し、このヘッドから前記フォトレジスト層にレーザ光を照射することで、前記フォトレジスト層に凹部パターンを形成する凹部形成工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、半導体レーザを用いることでヘッドを小型にすることができるので、円筒状の内表面を有するワークが比較的小さなものであっても、ワーク内に小型のヘッドを入れて、ワークの内表面にあるフォトレジスト層に良好にレーザ光を照射することができる。また、フォトレジスト層をヒートモードの形状変化が可能な材料で形成することで、フォトレジスト層にレーザ光を照射するだけでフォトレジスト層に微細な孔を開けることができるので、微細な凹凸パターンを良好に形成することができる。
【０００９】
また、本発明では、前記凹部形成工程において、前記レーザ光を前記フォトレジスト層に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を行ってもよい。
【００１０】
これによれば、フォーカスサーボ制御によってレーザ光をフォトレジスト層に対する所定位置に集束させることができるので、レーザ光の照射によりフォトレジスト層に形成される孔の径を一定にすることができ、良好な凹凸パターンを形成することができる。
【００１１】
また、本発明では、前記凹部形成工程において、前記ワークを中心軸回りに回転させるとともに、前記ヘッドをワークの中心軸に沿って移動させてもよい。
【００１２】
これによれば、ワークの内表面の広範囲に亘って、良好に凹凸パターンを形成することができる。
【００１３】
また、前述した各加工方法で加工されたワークを、外表面に凹凸パターンを有した凹凸部品の製造方法に使用してもよい。すなわち、前述した各加工方法で加工されたワークの内表面に金属材料を成膜させることで、外表面に凹凸パターンを有した部品を製造してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ワーク内に小型のヘッドを入れて、ワークの内表面にあるレジスト層に良好にレーザ光を照射することができるので、比較的小さな円筒状部品であっても内部表面に良好な凹凸パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明に係る円筒内部表面の加工方法およびパターンシートの製造方法の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は円筒内部表面の塗布液を塗布するのに用いる設備を示す断面図であり、図２は浸漬工程を示す断面図（ａ）と、取出工程および乾燥工程を示す断面図（ｂ）である。また、図３はレーザ照射装置を示す断面図（ａ）と、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｂ）であり、図４はワークをレーザ照射装置に装着する様子を示す断面図である。さらに、図５は、フォトレジスト層に凹部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｂ）と、ワーク内部に形成された部品をワークから外してフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）である。
【００１６】
最初に、円筒内部表面の加工方法について説明する。
図１に示すように、まず、塗布液１を入れた液槽２を用意するとともに、円筒状のワーク３（被加工物）をその中心軸ＣＡ回りに回転可能に支持するチャック装置４を用意する。
【００１７】
ここで、塗布液１は、後述するフォトレジスト層５（図３参照）を構成する化合物が有機溶剤に溶解されることで生成されている。例えば、塗布液１としては、下記化学式の色素材料を、有機溶剤であるＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）溶剤に２％（重量比）で溶解させたものを使用することができる。
【００１８】
【化１】
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【００１９】
ワーク３の材料としては、ステンレス系の材料（もしくは加工しやすい金属材料）やＡｌ２Ｏ３などが好ましい。また、ワーク３の内表面３ａには、クロムメッキをしてもよい。このようにクロムメッキをすると、ワーク３の表面硬度や表面平滑性を上げることができる。なお、ワーク３の内表面３ａに塗布液１を塗布する前においては、ワーク３を洗浄しておく。
【００２０】
さらに、チャック装置４としては、図１に示すようなワーク３の外表面を支持する装置を利用する。このようなチャック装置４によれば、ワーク３の内表面を支持しないので、内表面全体に塗布液１を塗布できる。ただし、本発明はこれに限定されず、ワーク３の内表面を支持する装置で、ワーク３を保持してもよい。
【００２１】
そして、図２（ａ）に示すように、チャック装置４で把持した円筒状のワーク３を、その中心軸ＣＡが鉛直方向に沿うような姿勢で液槽２内に入れて、液槽２内の塗布液１中に浸漬させる（浸漬工程）。その後は、図２（ｂ）に示すように、ワーク３を中心軸ＣＡ回りに回転させながら所定位置まで引き上げていく（取出工程）。
【００２２】
これにより、液槽２から取り出したワーク３の内表面３ａを伝って流れ落ちようとする塗布液１に遠心力がかかるので、塗布液１が下方に流れ難くなる。そのため、重力の影響によって塗布液１の厚さがワーク３の上部から下部に向けて徐々に厚くなってしまうことが抑えられる。また、液槽２の塗布液１中にワーク３を浸漬させるので、液槽２から取り出したワーク３の内表面３ａ全体に塗布された塗布液１は、略同時に乾燥するようになっている。
【００２３】
そして、ワーク３を所定位置まで引き上げた後は、引き続きワーク３を回転させることでワーク３の内表面３ａに塗布された塗布液１を乾燥させる（乾燥工程）。これにより、前述した重力の影響による塗布液１の厚さのムラの抑制が維持されつつ、ワーク３の内表面３ａが迅速に乾燥する。そして、塗布液１の乾燥が完了すると、ワーク３の内表面３ａに、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５が所定の膜厚で形成されることとなる（レジスト形成工程）。
【００２４】
ここで、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５とは、強い光の照射により光が熱に変換されてこの熱により材料が形状変化して凹部を形成することが可能な層であり、いわゆるヒートモード型の記録材料の層である。なお、フォトレジスト層５の膜厚の上限値は、１μｍ以下が望ましく、０．５μｍ以下がさらに望ましく、０．３μｍ以下が特に望ましい。また、フォトレジスト層５の膜厚の下限値は、０．０１μｍ以上が望ましく、０．０３μｍ以上がさらに望ましく、０．０５μｍ以上が特に望ましい。
【００２５】
なお、フォトレジスト層５の膜厚を良好にコントロールするためには、塗布液１の粘度を０．５〜１０ｍＰａ・ｓの範囲から設定し、ワーク３の周速を０．１〜１０ｍ／ｓの範囲から設定し、引き上げ速度を０．０２〜２ｍ／ｓの範囲から設定することが望ましい。ここで、塗布液１の粘度調整は、溶剤の量を調整することによって行われる。
【００２６】
なお、例えば、塗布液１の粘度を３０ｍＰａ・ｓにするとともに、周速０．５ｍ／ｓで内径１２０ｍｍのワーク３を回転させながら、０．２ｍ／ｓの速度で引き上げ、ワーク３の回転速度を徐々に上げていくことで周速を１ｍ／ｓまで上げて乾燥を行うと、フォトレジスト層５の膜厚を略均一（０．１μｍ）にすることができる。ただし、フォトレジスト層５の膜厚は、ワーク３の周速や引き上げ速度だけでなく、塗布液１の物性、塗布液１とワーク３の内表面３ａとの濡れ性などにも影響を受けるので、必要に応じて適宜条件を変更しながら、膜厚を調整するのが望ましい。
【００２７】
その後は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ワーク３を露光装置としてのレーザ照射装置６に装着する。ここで、レーザ照射装置６は、ヘッド６１、ヘッドガイド軸６２、ヘッド駆動装置６３およびワーク駆動装置６４を主に備えて構成されている。
【００２８】
ヘッド６１は、半導体レーザを内蔵しており、ワーク３内に挿入可能な大きさで形成されている。ヘッド６１は、公知の光学部品（対物レンズ６１ａ等）を備えており、図示せぬ制御装置によって対物レンズ６１ａなどが光軸方向に動かされることでフォーカスサーボ制御を実行するようになっている。また、ヘッド６１の適所には、後述するヘッド駆動軸６３ｂの雄ねじ部６３ａに螺合する雌ねじ部６１ｂが形成されるとともに、ヘッドガイド軸６２が挿入される貫通孔６１ｃが形成されている。
【００２９】
ヘッドガイド軸６２は、ヘッド６１の移動をワーク３の軸方向に規制する部材であり、ヘッド６１の貫通孔６１ｃに挿入された状態で、その両端が一対の支持台６５で支持されている。なお、図示左側の支持台６５に形成される貫通孔６５ａに対して、ヘッドガイド軸６２は着脱可能なクリアランスで嵌合している。
【００３０】
ヘッド駆動装置６３は、ヘッド６１の雌ねじ部６１ｂと螺合する雄ねじ部６３ａを有するヘッド駆動軸６３ｂと、ヘッド駆動軸６３ｂを回転させるモータ６３ｃとを備えて構成されている。そして、モータ６３ｃでヘッド駆動軸６３ｂを回転させると、雄ねじ部６３ａが雌ねじ部６１ｂを軸方向に押圧することによって、ヘッド６１が軸方向において移動可能となっている。
【００３１】
なお、ヘッド駆動軸６３ｂの一端部（図示左側の端部）は、モータ６３ｃの回転軸６３ｄの先端に対してキー溝を介して連結されている。これにより、ヘッド駆動軸６３ｂとモータ６３ｃの回転軸６３ｄは、回転方向においては相対移動不能となり、軸方向（離間する方向）においては相対移動可能となっている。
【００３２】
ワーク駆動装置６４は、ワーク３の両端部をそれぞれ支持する一対の中空支持軸６４ａと、中空支持軸６４ａを回転可能に支持する一対のベアリング台６４ｂと、一対の中空支持軸６４ａの一方（図示右側の中空支持軸６４ａ）に対して図示せぬモータからの回転力を伝達させるベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄとを備えて構成されている。そして、中空支持軸６４ａとワーク３は、これらの間にテーパ面を有するスリーブ６４ｅが圧入されることで互いに固定され、一体的に回転することが可能となっている。
【００３３】
そして、以上のように構成されるレーザ照射装置６にワーク３を取り付ける際には、まず、図４に示すように、レーザ照射装置６の左側の部品を左側にずらす。その後、ワーク３の右側端部を、右側の中空支持軸６４ａにスリーブ６４ｅで仮止めするとともに、レーザ照射装置６の左側の部品を元の位置に戻して、ワーク３の左側端部を、左側の中空支持軸６４ａにスリーブ６４ｅで仮止めする。続いて、各スリーブ６４ｅをそれぞれワーク３に圧入することで、ワーク３を一対の中空支持軸６４ａに固定する。
【００３４】
その後は、図３（ａ）に示すように、図示せぬモータから回転力をベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄを介して中空支持軸６４ａに伝達させることで、ワーク３を回転させる。また、このとき、モータ６３ｃを駆動するとともに、図示せぬ制御装置からヘッド６１に信号を送ることで、ヘッド６１がフォーカスサーボ制御されつつワーク３の軸方向に移動してフォトレジスト層５の所定の深さ位置にレーザ光を照射して、フォトレジスト層５全体に凹部パターン５１が形成されることとなる（凹部形成工程；図５（ａ）参照）。
【００３５】
具体的には、フォトレジスト層５に、材料の光吸収波長域に入る波長（材料で吸収される波長）のレーザ光を照射すると、フォトレジスト層５によってレーザ光が吸収され、この吸収された光が熱に変換され、光の照射部分の温度が上昇する。これにより、フォトレジスト層５が、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化を起こす。そして、このような変化を起こした材料が移動または／および消失して、ワーク３の内表面３ａ上から除去されることで、凹部パターン５１が形成される。
【００３６】
なお、レーザ照射装置６から出射されるレーザ光の出力値等は、レーザ光の照射によりワーク３の内表面３ａが露出するような値に適宜設定されている。また、凹部パターン５１の幅（半値幅）が１μｍ以下となるように、レーザ光のスポット径が適宜設定されている。ここで、半値幅とは、凹部パターン５１の深さの半分の深さ位置での幅を意味する。
【００３７】
また、レーザ照射装置６のヘッド６１やヘッドに信号を送る制御装置としては、例えばパルステック工業株式会社製ＮＥ５００（波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）を採用することができる。さらに、凹部パターン５１の形成方法としては、例えば、ライトワンス光ディスクや追記型光ディスクなどで公知となっているピットの形成方法を適用することができる。具体的には、例えば、ピットサイズによって変化するレーザの反射光の強度を検出し、この反射光の強度が一定となるようにレーザの出力を補正することで、均一なピットを形成するといった、公知のランニングＯＰＣ技術（例えば、特許第３０９６２３９号公報段落［００１２］）を適用することができる。
【００３８】
そして、フォトレジスト層５に凹部パターン５１を形成した後は、図５（ｂ）に示すように、ワーク３を図示せぬメッキ槽に入れて、ワーク３の内表面３ａから、金属材料の一例としてメッキ材料からなるメッキ膜７を成長させた。なお、各凹部パターン５１の底面から成長する各メッキ膜７は、フォトレジスト層５の厚さよりも高く成長すると、ワーク３の軸方向に成長して互いに接合する。その後は、ワーク３の内側に形成された円筒状の形成品をワーク３から外して、その外表面に付着したフォトレジスト層５をエタノールなどの洗浄液で洗い流すと、図５（ｃ）に示すように、外表面に凹凸パターン３１を有した凹凸部品の一例としてのスタンパロール３０が製造される。
【００３９】
なお、メッキ材料からなるスタンパロール３０をワーク３から取り外し易くするために、ワーク３の内表面３ａに予め剥離液を塗布しておいてもよい。剥離液としては、市販のものが適用でき、シリコン系やカーボン系が好ましい。また、メッキ材料の種類としては、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、アルミニウム、チタン、銅などの金属または金属含有物を採用できる。
【００４０】
次に、スタンパロール３０を用いたパターンシートの製造方法について説明する。参照する図面において、図６は、スタンパロールを用いたパターンシートの製造方法を示す概念図である。
【００４１】
図６に示すように、スタンパロール３０は、公知のパターンシート製造装置１０（例えば、特開２００７−８３４４７号参照）に組み込まれることにより、走行するシートＷに微細パターンを連続的に形成することに寄与する。具体的に、パターンシート製造装置１０では、シート供給手段１１より、一定速度でシートＷを送り出す。シートＷは塗布手段１２へ送り込まれ、シートＷの表面に樹脂液が塗布される。
【００４２】
ここで、塗布手段１２は、シートＷの表面に放射線硬化樹脂液を塗布する装置であり、放射線硬化樹脂液を供給する液供給源１２Ａと、液供給装置（送液ポンプ）１２Ｂと、塗布ヘッド１２Ｃと、塗布の際にシートＷを巻き掛けて支持する支持ローラ１２Ｄと、液供給源１２Ａより塗布ヘッド１２Ｃまで放射線硬化樹脂液を供給するための配管等より構成される。
【００４３】
そして、塗布手段１２による樹脂液の塗布後に乾燥手段１９によりシートＷに塗布された樹脂液が乾燥され、溶剤分が蒸発する。次いで、シートＷはスタンパロール３０とニップローラ１４からなる成形手段へ送り込まれる。これにより、連続走行するシートＷが、回転するスタンパロール３０とニップローラ１４との間で押圧される。すなわち、スタンパロール３０に、走行するシートＷを巻き付けて型付けすることにより、シートＷの樹脂層にスタンパロール３０の外表面の凹凸パターンが連続的に転写される。
【００４４】
次いで、シートＷがスタンパロール３０に巻き掛けられている状態で、樹脂硬化手段１５によりシートＷを透過して樹脂液層に放射線照射を行い、樹脂液層を硬化させる。その後、シートＷを剥離ローラ１６に巻き掛けることにより、シートＷがスタンパロール３０から剥離する。
【００４５】
剥離されたシートＷは、シート巻き取り手段１８に搬送され、保護フィルム供給手段１７より供給される保護フィルムＨがシートＷの表面に供給され、両フィルムが重なった状態でシート巻き取り手段１８の巻き取りロールにより巻き取られ、収納される。以上により、微細パターンが形成されたパターンシートが製造される。
【００４６】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
半導体レーザを用いることでヘッド６１を小型にできるので、円筒状の内表面を有するワーク３が比較的小さなものであっても、ワーク３内に小型のヘッド６１を入れて、ワーク３の内表面３ａにあるフォトレジスト層５に良好にレーザ光を照射することができる。また、フォトレジスト層５をヒートモードの形状変化が可能な材料で形成することで、フォトレジスト層５にレーザ光を照射するだけでフォトレジスト層５に微細な孔を開けることができるので、微細な凹部パターン５１を良好に形成することができる。
【００４７】
フォーカスサーボ制御によってレーザ光をフォトレジスト層５に対する所定位置に集束させることができるので、レーザ光の照射によりフォトレジスト層５に形成される孔の径を一定にすることができ、良好な凹部パターン５１を形成することができる。
【００４８】
ワーク３を液槽２に浸けた後回転させながら引き上げることで、ワーク３上の塗布液１が遠心力によって略均一の厚さになるとともに略同時に乾燥されるので、フォトレジスト層５の膜厚を略均一に形成して良好な凹部パターン５１をワーク３の内表面３ａに形成することができる。
【００４９】
取出工程の後に引き続きワーク３を回転させることで塗布液１を乾燥させるので、重力の影響による塗布液１の厚さのムラの抑制を維持しつつ、塗布液１を迅速に乾燥させることができる。
【００５０】
本実施形態のような取出工程および乾燥工程を経ることにより、非常に薄いフォトレジスト層５をワーク３の内表面３ａに略均一の膜厚で形成することができるので、ワーク３の内側に形成するスタンパロール３０の外表面の凹凸パターンを例えばサブミクロンオーダーで形成することができる。そのため、このような微細パターンが形成されたスタンパロール３０を製造することができる。また、このスタンパロール３０を用いてパターンシートを製造することで、サブミクロンオーダーの微細パターンを有するパターンシート（反射防止膜、偏光板、波長板、電子材料など）を、大面積で効率良く生産できる。なお、スタンパロール３０は低コストで製造することができるので、スタンパロール３０を予備ロールとして複数製作して、スタンパロールの再生産にかかる費用を抑制することができる。
【００５１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、ワーク３を液槽２内の塗布液１に浸けることで、ワーク３の内表面３ａへの塗布液１の塗布を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えばスプレーなどによって塗布を行ってもよい。
【００５２】
前記実施形態では、フォトレジスト層５を露光する際に、ワーク３の内側を支持して回転させる構造を採用したが、本発明はこれに限定されず、ワーク３の外側をチャックして回転させてもよい。この場合、ワーク３の内表面３ａに形成したフォトレジスト層５がチャックする爪によって破壊されることがないので、ワーク３の内表面３ａ全体に良好に凹凸形状を形成することができる。
【００５３】
前記実施形態では、ワーク３を回転させながら取り出した後、その回転を継続させることでワーク３の乾燥を行ったが、本発明はこれに限定されず、ワーク３を回転させながら取り出した後、その回転を止めてワーク３の乾燥を行ってもよい。ただし、前記実施形態のようにワーク３を回転させながら乾燥させる場合には、乾燥工程中においても重力の影響によるフォトレジスト層５の膜厚のムラを抑えることができるので、乾燥工程中においてもワーク３を回転させるのが望ましい。
【００５４】
前記実施形態では、ワーク３を回転させるとともにヘッド６１を軸方向に移動させることで、ワーク３の内表面３ａ全体に凹部パターン５１を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ヘッド６１をワーク３の中心軸回りに回転させ、ワーク３を軸方向に移動させてもよい。
【００５５】
前記実施形態では、円筒状のワーク３を加工対象としたが、本発明はこれに限定されず、例えば有底筒状のワークを加工対象としてもよい。
【００５６】
前記実施形態では、塗布液１に入れる色素材料として化学式１で示すような材料を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、色素材料を有するフォトレジスト層５の好適な例としては、メチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。中でも、メチン色素、オキソノール色素、大環状色素、アゾ色素が好ましい。
【００５７】
中でも、色素型のフォトレジスト層５は、露光波長領域に吸収を有する色素を含有していることが好ましい。特に、光の吸収量を示す消衰係数ｋの値は、その上限が、１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましく、３以下であることがさらに好ましく、１以下であることが最も好ましい。その理由は、消衰係数ｋが高すぎると、フォトレジスト層５の光の入射側から反対側まで光が届かず、不均一な穴が形成されるからである。また、消衰係数ｋの下限値は、０．０００１以上であることが好ましく、０．００１以上であることがより好ましく、０．１以上であることがさらに好ましい。その理由は、消衰係数ｋが低すぎると、光吸収量が少なくなるため、その分大きなレーザパワーが必要となり、加工速度の低下を招くからである。
【００５８】
なお、フォトレジスト層５は、前記したように露光波長において光吸収があることが必要であり、かような観点からレーザ光源の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変することができる。
【００５９】
例えば、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。この中でも、フタロシアニン色素またはペンタメチンシアニン色素を用いるのが好ましい。
【００６０】
また、レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
【００６１】
さらに、レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。
【００６２】
以下、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、６６０ｎｍ付近であった場合、４０５ｎｍ付近であった場合に対し、フォトレジスト層５（フォトレジスト材料）としてそれぞれ好ましい化合物の例を挙げる。ここで、以下の化学式２，３で示す化合物（Ｉ-１〜Ｉ-１０）は、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合の化合物である。また、化学式４，５で示す化合物（II-１〜II-８）は、６６０ｎｍ付近であった場合の化合物である。さらに、化学式６，７で示す化合物（III-１〜III-１４）は、４０５ｎｍ付近であった場合の化合物である。なお、本発明はこれらをフォトレジスト材料に用いた場合に限定されるものではない。
【００６３】
＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化２】
2009214381.tif 000004
【００６４】
＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化３】
2009214381.tif 000005
【００６５】
＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化４】
2009214381.tif 000006
【００６６】
＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化５】
2009214381.tif 000007
【００６７】
＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化６】
2009214381.tif 000008
【００６８】
＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化７】
2009214381.tif 000009
【００６９】
また、特開平４−７４６９０号公報、特開平８−１２７１７４号公報、同１１−５３７５８号公報、同１１−３３４２０４号公報、同１１−３３４２０５号公報、同１１−３３４２０６号公報、同１１−３３４２０７号公報、特開２０００−４３４２３号公報、同２０００−１０８５１３号公報、及び同２０００−１５８８１８号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。
【００７０】
このような色素型のフォトレジスト層５は、色素を、結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液１を調製し、次いで、この塗布液１を、ワーク３上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより形成できる。その際、塗布液１を塗布する面の温度は、１０〜４０℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは、下限値が、１５℃以上であり、２０℃以上であることが更に好ましく、２３℃以上であることが特に好ましい。また、上限値としては、３５℃以下であることがより好ましく、３０℃以下であることが更に好ましく、２７℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さを均一とすることができる。
なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれが任意で組み合わせることができる。
ここで、フォトレジスト層５は、単層でも重層でもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数回行うことによって形成される。
塗布液１中の色素の濃度は、一般に０．０１〜１５質量％の範囲であり、好ましくは０．１〜１０質量％の範囲、より好ましくは０．５〜５質量％の範囲、最も好ましくは０．５〜３質量％の範囲である。
【００７１】
塗布液１の溶剤としては、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン；ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素；ジメチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサン等の炭化水素；テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール；２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類；等を挙げることができる。なお、フッ素系溶剤、グリコールエーテル類、ケトン類が好ましい。特に好ましいのはフッ素形溶剤、グリコールエーテル類である。更に好ましいのは、２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルである。
上記溶剤は使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは二種以上を組み合わせて使用することができる。塗布液１中には、更に、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、可塑剤、潤滑剤等各種の添加剤を目的に応じて添加してもよい。
【００７２】
また、塗布の際、塗布液１の温度は、２３〜５０℃の範囲であることが好ましく、２４〜４０℃の範囲であることがより好ましく、中でも、２５〜３０℃の範囲であることが特に好ましい。
【００７３】
塗布液１が結合剤を含有する場合、結合剤の例としては、ゼラチン、セルロース誘導体、デキストラン、ロジン、ゴム等の天然有機高分子物質；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物等の合成有機高分子；を挙げることができる。フォトレジスト層５の材料として結合剤を併用する場合に、結合剤の使用量は、一般に色素に対して０．０１倍量〜５０倍量（質量比）の範囲にあり、好ましくは０．１倍量〜５倍量（質量比）の範囲にある。
【００７４】
また、フォトレジスト層５には、フォトレジスト層５の耐光性を向上させるために、種々の褪色防止剤を含有させることができる。
褪色防止剤としては、一般的に一重項酸素クエンチャーが用いられる。一重項酸素クエンチャーとしては、既に公知の特許明細書等の刊行物に記載のものを利用することができる。
その具体例としては、特開昭５８−１７５６９３号公報、同５９−８１１９４号公報、同６０−１８３８７号公報、同６０−１９５８６号公報、同６０−１９５８７号公報、同６０−３５０５４号公報、同６０−３６１９０号公報、同６０−３６１９１号公報、同６０−４４５５４号公報、同６０−４４５５５号公報、同６０−４４３８９号公報、同６０−４４３９０号公報、同６０−５４８９２号公報、同６０−４７０６９号公報、同６３−２０９９９５号公報、特開平４−２５４９２号公報、特公平１−３８６８０号公報、及び同６−２６０２８号公報等の各公報、ドイツ特許３５０３９９号明細書、そして日本化学会誌１９９２年１０月号第１１４１頁等に記載のものを挙げることができる。前記一重項酸素クエンチャー等の褪色防止剤の使用量は、色素の量に対して、通常０．１〜５０質量％の範囲であり、好ましくは、０．５〜４５質量％の範囲、更に好ましくは、３〜４０質量％の範囲、特に好ましくは５〜２５質量％の範囲である。
【００７５】
なお、色素の吸収ピークの波長は、必ずしも可視光の波長域内であるものに限定されず、紫外域や、赤外域にあるものであっても構わない。
【００７６】
レーザで凹部パターン５１を形成する波長λｗは、色素吸収波長λａとの関係において、λａ＜λｗの関係であることが好ましい。このような関係にあれば、色素の光吸収量が適切で形成効率が高まるし、きれいな凹凸形状が形成できるからである。
【００７７】
なお、凹部パターン５１を形成するためのレーザ光の波長λｗは、大きなレーザパワーが得られる波長であればよく、例えば、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１０００ｎｍ以下が好ましい。
【００７８】
また、レーザ光の種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザであってもよい。ただし、光学系を簡単にするために、固体レーザや半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザ光は、連続光でもパルス光でもよいが、自在に発光間隔が変更可能なレーザ光を採用するのが好ましい。例えば、半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザを直接オンオフ変調できない場合は、外部変調素子で変調するのが好ましい。
【００７９】
また、レーザパワーは、加工速度を高めるためには高い方が好ましい。ただし、レーザパワーを高めるにつれ、スキャン速度（レーザ光でフォトレジスト層５を走査する速度）を上げなければならない。そのため、レーザパワーの上限値は、スキャン速度の上限値を考慮して、１００Ｗが好ましく、１０Ｗがより好ましく、５Ｗがさらに好ましく、１Ｗが最も好ましい。また、レーザパワーの下限値は、０．１ｍＷが好ましく、０．５ｍＷがより好ましく、１ｍＷがさらに好ましい。
【００８０】
さらに、レーザ光は、発信波長幅およびコヒーレンシが優れていて、波長並みのスポットサイズに絞ることができるような光であることが好ましい。また、露光ストラテジ（凹部パターン５１を適正に形成するための光パルス照射条件）は、光ディスクで使われているようなストラテジを採用するのが好ましい。すなわち、光ディスクで使われているような、露光速度や照射するレーザ光の波高値、パルス幅などの条件を採用するのが好ましい。
【００８１】
また、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解は、その変化の割合が大きく、急峻であることが好ましい。具体的には、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少率が５％以上であることが好ましく、より好ましくは１０％以上、更に好ましくは２０％以上である。また、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少の傾き（昇温１℃あたりの重量減少率）が０．１％／℃以上であることが好ましく、より好ましくは０．２％／℃以上、更に好ましくは０．４％／℃以上である。
【００８２】
また、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化の転移温度は、その上限値が、２０００℃以下であることが好ましく、１０００℃以下であることがより好ましく、５００℃以下であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が高すぎると、大きなレーザパワーが必要となるからである。また、転移温度の下限値は、５０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましく、１５０℃以上であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が低すぎると、周囲との温度勾配が少ないため、明瞭な穴エッジ形状を形成することができなくなるからである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】円筒内部表面の塗布液を塗布するのに用いる設備を示す断面図である。
【図２】浸漬工程を示す断面図（ａ）と、取出工程および乾燥工程を示す断面図（ｂ）である。
【図３】レーザ照射装置を示す断面図（ａ）と、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｂ）である。
【図４】ワークをレーザ照射装置に装着する様子を示す断面図である。
【図５】フォトレジスト層に凹部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｂ）と、ワーク内部に形成された部品をワークから外してフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）である。
【図６】スタンパロールを用いたパターンシートの製造方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８４】
１      塗布液
２      液槽
３      ワーク
３ａ    内表面
５      フォトレジスト層
６      レーザ照射装置
７      メッキ膜
３０    スタンパロール
３１    凹凸パターン
５１    凹部パターン
６１    ヘッド
【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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