(57)【要約】【課題】本発明は、曲面に形成したフォトレジスト層へのレーザ光の走査時間を短縮することができるフォトレジスト層の加工方法および曲面状部材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】フォトレジスト層の加工方法および曲面状部材の製造方法は、断面視円弧状の曲面６１ａを有する曲面状素材（シリンドリカルレンズ６１）を複数用意する準備工程と、曲面状素材の曲面６１ａに、フォトレジスト層６２を形成するレジスト形成工程と、複数の曲面状素材の各曲面６１ａが１つの円Ｃに沿うように、曲面状素材を支持部材２に設置する設置工程と、支持部材２を円Ｃの中心軸２Ａ回りに回転させるとともに、ヘッド３を中心軸２Ａ方向に移動させながら、ヘッド３からレーザ光を照射する露光工程と、を備える。【選択図】図１
2009282278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面視円弧状の曲面を有する曲面状素材を複数用意する準備工程と、
前記曲面状素材の曲面に、フォトレジスト層を形成するレジスト形成工程と、
前記複数の曲面状素材の各曲面が１つの円に沿うように、前記曲面状素材を支持部材に設置する設置工程と、
前記フォトレジスト層に対してレーザ光を照射するヘッドおよび前記支持部材の少なくとも一方を前記円の中心軸回りに回転させるとともに、前記ヘッドおよび前記支持部材の少なくとも一方を前記中心軸方向に移動させながら、前記ヘッドからレーザ光を照射する露光工程と、を備えたことを特徴とするフォトレジスト層の加工方法。
【請求項２】
前記フォトレジスト層が、ヒートモードの形状変化が可能な材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトレジスト層の加工方法。
【請求項３】
前記曲面が、前記中心軸に対して非平行に形成され、
前記露光工程において、
前記フォトレジスト層に対するレーザ光の焦点位置が一定範囲に収まるように、レーザ光の焦点を前記円の径方向に移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトレジスト層の加工方法。
【請求項４】
前記支持部材を筒状に形成するとともに、前記複数の曲面状素材を前記支持部材の内面に配置することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトレジスト層の加工方法。
【請求項５】
断面視円弧状の曲面を有する曲面状素材を複数用意する準備工程と、
前記曲面状素材の曲面に、フォトレジスト層を形成するレジスト形成工程と、
前記複数の曲面状素材の各曲面が１つの円に沿うように、前記曲面状素材を支持部材に設置する設置工程と、
前記フォトレジスト層に対してレーザ光を照射するヘッドおよび前記支持部材の少なくとも一方を前記円の中心軸回りに回転させるとともに、前記ヘッドおよび前記支持部材の少なくとも一方を前記中心軸方向に移動させながら、前記ヘッドからレーザ光を照射する露光工程と、を備えたことを特徴とする曲面状部材の製造方法。
【請求項６】
前記フォトレジスト層が、ヒートモードの形状変化が可能な材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の曲面状部材の製造方法。
【請求項７】
前記曲面が、前記中心軸に対して非平行に形成され、
前記露光工程において、
前記フォトレジスト層に対するレーザ光の焦点位置が一定範囲に収まるように、レーザ光の焦点を前記円の径方向に移動させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の曲面状部材の製造方法。
【請求項８】
前記露光工程の後、前記曲面状素材の曲面に残ったフォトレジスト層をマスクとしてエッチングを行ってからフォトレジスト層を除去することで、前記曲面状素材の曲面にエッチングによる凹凸パターンを形成する凹凸形成工程をさらに備えたことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の曲面状部材の製造方法。
【請求項９】
前記支持部材を筒状に形成するとともに、前記複数の曲面状素材を前記支持部材の内面に配置することを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の曲面状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の露光によりパターンが形成されるフォトレジスト層の加工方法と、この加工方法を利用した曲面状部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、サブミクロンオーダの凹凸パターンを形成する方法として、基板上に形成したフォトレジスト層に対して、ＥＢ（電子ビーム）描画やマスク露光などを行った後、現像することでフォトレジスト層に微細な穴部を形成する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１７３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＥＢ描画やマスク露光などは、極めて高価な設備が必要であり、生産性も低いといった問題があった。
【０００５】
この問題に対し、本願発明者は、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層（レーザ光の照射だけで穴部が形成されるフォトレジスト層）に対して、レーザ光を所定パターンで走査することで、サブミクロンオーダの凹凸パターンを形成する方法を案出している。この方法は、設備を簡易化することができるとともに、現像工程が不要となるため生産性も高いといったメリットを有している。
【０００６】
しかし、この方法でフォトレジスト層を有する基板に対して直線状のラインパターンを複数平行に形成する場合には、Ｘ−Ｙテーブルにて、レーザ光で１本のラインパターンを形成した後、パターンの幅だけずらしてから、再びレーザ光で新たなラインパターンを形成するといった動作を繰り返す必要があるため、加工時間が長くなるといった問題があった。具体的には、例えば２０ｍｍ角の基板上に形成したフォトレジスト層に、０．２μｍピッチでラインパターンを形成する場合には、１０万本のラインパターンを形成する必要があるので、レーザ光が１本のラインパターンを形成して次のラインパターンの形成開始位置まで移動するまでの１サイクルにかかる時間を０．５秒としても、加工時間は約１４時間になるといった問題があった。
【０００７】
さらに、レンズ表面のような曲面上に形成したフォトレジスト層に対してレーザ光を照射して微細な凹凸を形成する場合には、前述したようにＸ−Ｙテーブルにてレーザ光を移動させる他、レーザ光を曲面に沿って光軸方向にも移動させなくてはならないため、工程がさらに複雑になり、加工時間も増大するといった問題があった。具体的には、例えば、円柱の一部のような形状のシリンドリカルレンズの曲面上に形成したフォトレジスト層に対して、レーザ光をＸ方向に所定ピッチずつずらしながらＹ方向に走査させる場合には、Ｙ方向に走査する際にレーザ光を曲面に沿って光軸方向に移動させなければならず、時間がかかっていた。また、球の一部のような形状のレンズの曲面上に形成したフォトレジスト層に対して、レーザ光をＸ方向に所定ピッチずつずらしながらＹ方向に走査させる場合には、Ｘ方向における各位置によってレーザヘッドと加工面とのギャップが異なるため、さらに制御が複雑になり、時間がかかっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、曲面に形成したフォトレジスト層へのレーザ光の走査時間を短縮することができるフォトレジスト層の加工方法および曲面状部材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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法および曲面状部材の製造方法は、断面視円弧状の曲面を有する曲面状素材を複数用意する準備工程と、前記曲面状素材の曲面に、フォトレジスト層を形成するレジスト形成工程と、前記複数の曲面状素材の各曲面が１つの円に沿うように、前記曲面状素材を支持部材に設置する設置工程と、前記フォトレジスト層に対してレーザ光を照射するヘッドおよび前記支持部材の少なくとも一方を前記円の中心軸回りに回転させるとともに、前記ヘッドおよび前記支持部材の少なくとも一方を前記中心軸方向に移動させながら、前記ヘッドからレーザ光を照射する露光工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、例えば曲面状部材がシリンドリカルレンズのような円筒の一部のような曲面を有する場合、まず、複数の曲面状素材（例えば反射防止用の微細な凹部を形成する前のシリンドリカルレンズ）の曲面にフォトレジスト層を形成した後、各曲面状素材の曲面が１つの円に沿うように各曲面状素材を支持部材に設置する。これにより、各曲面状素材の曲面によって１つの円筒面の各部分が構成され、各曲面が周方向において略面一となる。そして、例えば支持部材を前記円の中心軸回りに回転させるとともに、ヘッドを中心軸に沿って移動させながら、ヘッドからレーザ光を照射する。これにより、レーザ光が前記円の中心軸を中心とした螺旋状に走査されることとなり、複数の曲面状素材のフォトレジスト層にレーザ光の照射に応じたパターンが形成される。したがって、従来のようなＸ−Ｙテーブルの停止・移動を繰り返すことでレーザ光を断続的に走査する方法に比べ、複数の曲面状素材に対してレーザ光を連続して走査することができるので、レーザ光の走査時間を短縮することができる。また、円筒の一部のような形状の曲面上に形成されたフォトレジスト層を走査する場合には、前述したようにレーザ光を光軸方向に動かす必要がないので、従来のようなＸ−Ｙテーブルを用いた方法に比べ、レーザ光の走査時間を短縮することができる。
【００１１】
また、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法および曲面状部材の製造方法では、前記フォトレジスト層が、ヒートモードの形状変化が可能な材料で形成されているのが望ましい。
【００１２】
これによれば、フォトレジスト層にレーザ光を照射するだけで、レーザ光のスポット径よりも小さな穴部がフォトレジスト層に形成されるので、サブミクロンオーダの微細な穴部をフォトレジスト層に迅速に形成することができる。
【００１３】
また、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法および曲面状部材の製造方法では、前記曲面が前記中心軸に対して非平行に形成されている場合には、前記露光工程において、前記フォトレジスト層に対するレーザ光の焦点位置が一定範囲に収まるように、レーザ光の焦点を前記円の径方向に移動させるのが望ましい。
【００１４】
これによれば、例えば、曲面が球面の一部であり、支持部材を前記円の中心軸回りに回転させるとともに、ヘッドを中心軸方向に移動させる場合には、ヘッドを中心軸方向に移動させる際に、フォトレジスト層に対するレーザ光の焦点位置が一定範囲に収まるように、レーザ光の焦点を前記円の径方向に移動させる。すなわち、例えば、ヘッドを中心軸方向に移動させる際に、球面状の曲面の頂部を通るようにヘッドを所定の曲率半径の円弧状に移動させるだけで、複数の曲面状素材の各曲面上のフォトレジスト層に対してレーザ光の焦点位置が一定範囲に収まることとなる。そのため、従来のようなＸ−Ｙテーブルを用いた方法で球面を走査する場合には、Ｘ方向における各位置においてレーザ光をＹ方向に走査する際に、各位置によって異なる各曲率半径に沿うようにレーザ光の移動を制御しなければならなかったが、本発明ではその必要がなくなる。したがって、曲面が中心軸に対して非平行に形成されている場合であっても、従来のようなＸ−Ｙテーブルを用いた方法に比べ、レーザ光の走査時間を短縮することができる。
【００１５】
また、本発明に係る曲面状部材の製造方法では、前記露光工程の後、前記曲面状素材の曲面に残ったフォトレジスト層をマスクとしてエッチングを行ってからフォトレジスト層を除去することで、前記曲面状素材の曲面にエッチングによる凹凸パターンを形成する凹凸形成工程をさらに設けてもよい。
【００１６】
これによれば、エッチングにより、曲面状素材の曲面に良好な凹凸パターンを形成することができる。
【００１７】
また、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法および曲面状部材の製造方法では、前記支持部材を筒状に形成するとともに、前記複数の曲面状素材を前記支持部材の内面に配置してもよい。
【００１８】
これによれば、支持部材を中心軸回りに回転させる場合に、各曲面状素材に外方に向かう遠心力が加わっても、各曲面状素材が支持部材で押さえられ、遠心力で外方に飛ばされることが防止される。さらには、遠心力によって各曲面状素材が支持部材に向けて押圧されるので、各曲面状素材と支持部材とを強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の曲面状素材に対してレーザ光を連続して走査することができるので、各曲面状素材のフォトレジスト層に対してレーザ光を短時間で走査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明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。
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、フォトレジスト層加工装置１は、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法を実行するための装置であり、主に、支持部材２、ヘッド３、移動装置４および制御装置５を備えて構成されている。
【００２１】
支持部材２は、四角柱状に形成されており、対向する一対の面２１，２１に貫通するように中心軸２Ａが一体に形成されている。一対の面２１，２１以外の４つの面は、中心軸２Ａから等距離となる位置に形成されることで、ワーク６を設置するための設置面２２，…となっている。ここで、各設置面２２の中心軸２Ａからの距離は、後述する各ワーク６の表面６ａが１つの円Ｃ上に並ぶように、各ワーク６の表面６ａの曲率半径に対応した距離に設定されている。そして、支持部材２は、制御装置５で適宜制御されることによって、中心軸２Ａを中心として所定の回転速度で回転するようになっている。なお、この支持部材２の材料は、加工の容易さや加工精度を考慮すると、金属であるのが好ましい。
【００２２】
ワーク６は、図１（ａ）に示すように、曲面状素材の一例としての樹脂やガラス等の材料で形成されるシリンドリカルレンズ６１と、シリンドリカルレンズ６１の断面視円弧状（円筒面の一部のような形状）の曲面６１ａ上にスピンコート等の方法で均一な薄い膜厚で形成されるフォトレジスト層６２とを備えて構成されている。ここで、本実施形態に係るフォトレジスト層６２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穴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フォトレジスト材料の層である。なお、フォトレジスト層６２の具体例については、後で詳述することとする。そして、ワーク６は、複数（４つ）用意されて、それらの各表面６ａ（曲面６１ａ）が１つの円Ｃに沿うように、支持部材２の各設置面２２に接着剤等によって固定されるようになっている。すなわち、複数のワーク６の各表面６ａが支持部材２の回転方向において略面一となるように、各ワーク６が支持部材２の各設置面２２に固定されている。
【００２３】
ヘッド３は、支持部材２に固定された各ワーク６のフォトレジスト層６２に対してレーザ光を照射する装置である。そして、このヘッド３は、移動装置４によって、支持部材２の中心軸２Ａに沿って移動可能に構成されている。
【００２４】
移動装置４は、ヘッド３を支持部材２の中心軸２Ａに沿って移動可能に支持している。そして、この移動装置４は、適宜制御装置５によって制御されることで、支持部材２の回転と同期してヘッド３を移動させている。
【００２５】
制御装置５は、ヘッド３を中心軸２Ａに沿って移動させる制御や支持部材２を回転させる制御を実行する他、ヘッド３内のレーザ光源（またはレーザ光の光軸上に配置されるシャッタ）をＯＮ・ＯＦＦ制御することでヘッド３から照射するレーザ光を所定のデータに基づいて断続的に照射させる制御を実行している。
【００２６】
次に、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法を説明する。
まず、射出成型など公知の方法により、断面視円弧状の曲面６１ａを有するシリンドリカルレンズ６１を複数製造する（準備工程）。その後、図２（ａ）に示すように、各シリンドリカルレンズ６１の曲面６１ａ上にスピンコート等の方法でフォトレジスト層６２を形成することで（レジスト形成工程）、ワーク６を複数製造する。そして、複数のワーク６を、図１（ａ）に示すように、各表面６ａ（曲面６１ａ）が１つの円Ｃに沿うように、支持部材２の各設置面２２に固定させる（設置工程）。
【００２７】
支持部材２を回転させ、回転が安定した後、ヘッド３を支持部材２の中心軸２Ａに沿って移動させながら、ヘッド３からレーザ光を所定のデータに基づいて適宜ＯＮ・ＯＦＦしてワーク６に対して照射する（露光工程）。これにより、ヘッド３とワーク６との間（ギャップ）が一定に保たれた状態で、レーザ光が支持部材２の周りを螺旋状に走査することによって、各ワーク６に複数の穴部が所定ピッチで精度良くかつ迅速に形成される。
【００２８】
続いて、本発明に係るシリンドリカルレンズ６１の製造方法について説明する。なお、前述したフォトレジスト層の加工方法は、以下に説明するシリンドリカルレンズ６１の製造方法の一部の工程である。
【００２９】
前述したように支持部材２の外周面全体に対して螺旋状にレーザ光を照射した後、各ワーク６を支持部材２から取り外すと、図２（ｂ）に示すように、各ワーク６のフォトレジスト層６２に、複数の穴部６２ａが形成される。そして、フォトレジスト層６２に複数の穴部６２ａを形成した後、シリンドリカルレンズ６１の曲面６１ａに残ったフォトレジスト層６２をマスクとしてエッチングを行うことによって、図２（ｃ）に示すように、シリンドリカルレンズ６１の曲面６１ａに凹部６１ｂを形成する。ここで、エッチングとしては、ウェットエッチング、ドライエッチング、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）など、種々のエッチング方法を採用できる。
【００３０】
そして、凹部６１ｂを形成した後は、フォトレジスト層６２をエタノールなどの洗浄液で除去することで、シリンドリカルレンズ６１の曲面６１ａにエッチングによる凹凸パターン（凹部６１ｂ）が形成される（凹凸形成工程）。これにより、曲面６１ａに微細な凹部６１ｂが複数形成された反射抑制機能を有するシリンドリカルレンズ６１（曲面状部材）が製造される。
【００３１】
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。
レーザ光が支持部材２の中心軸２Ａを中心とした螺旋状に走査されるので、複数のワーク６のフォトレジスト層６２に複数の穴部６２ａを迅速に形成することができる。すなわち、Ｘ−Ｙテーブルの停止・移動を繰り返すことでレーザ光を断続的に走査する方法に比べ、レーザ光を連続して走査することができるので、加工時間を短時間にすることができる。
【００３２】
フォトレジスト層６２がヒートモードの形状変化が可能な材料で形成されているので、フォトレジスト層６２にレーザ光を照射するだけで、レーザ光のスポット径よりも小さな穴部６２ａがフォトレジスト層６２に形成される。そのため、サブミクロンオーダの微細な穴部６２ａをフォトレジスト層６２に迅速に形成することができる。
【００３３】
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、レジスト形成工程の後に設置工程を行ったが、本発明はこれに限定されず、レジスト形成工程の前に設置工程を行ってもよい。具体的には、例えば、前記実施形態におけるフォトレジスト層６２を形成する前の複数のシリンドリカルレンズ６１を円Ｃに沿うように支持部材２に設置した後、各シリンドリカルレンズ６１の各曲面６１ａにフォトレジスト層６２を形成してもよい。ここで、フォトレジスト層６２の形成方法としては、例えば、フォトレジスト材料を有機溶液に溶解してなる塗布液中に複数のシリンドリカルレンズ６１を支持した支持部材２を浸漬させた後引き上げて、各シリンドリカルレンズ６１の曲面６１ａに塗布された塗布液を乾燥させることで、各曲面６１ａ上にフォトレジスト層６２を形成する方法を採用できる。なお、この場合、支持部材２を中心軸２Ａ回りに回転させながら塗布液から引き上げることで、複数のシリンドリカルレンズ６１の各曲面６１ａに塗布するフォトレジスト層６２の膜厚を略均一にすることができる。さらには、シリンドリカルレンズ６１がガラス製である場合、支持部材２に複数のシリンドリカルレンズ６１を設置した後、フォトレジスト層６２を形成する前に、旋盤や研磨機などにより各シリンドリカルレンズ６１の曲面６１ａをまとめて仕上げることができる。すなわち、支持部材２に複数のシリンドリカルレンズ６１を支持させて、支持部材２を中心軸２Ａ回りに回転させながら、複数のシリンドリカルレンズ６１の各曲面６１ａを仕上げ加工することができる。さらには、そのように仕上げ加工した後は、複数のシリンドリカルレンズ６１の各曲面６１ａを、確実に同一の円Ｃ上に沿うように並べることができる。
【００３４】
前記実施形態では、支持部材２を四角柱としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、三角柱や五角柱などの四角柱以外の多角柱状に形成してもよいし、円柱の外周面に複数の平面状の設置面を設けた形状に形成してもよい。
前記実施形態では、シリンドリカルレンズ６１を中心軸２Ａの方向に１つしか設けていないが、本発明はこれに限定されず、シリンドリカルレンズ６１を中心軸２Ａの方向に複数設けてもよい。
【００３５】
前記実施形態では、曲面状素材として、片面が凸状の曲面６１ａとなるシリンドリカルレンズ６１を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面が凸となるレンズや、凹状の曲面を有する凹レンズや、ＬＥＤ（発光ダイオード）のカバー（光が透過する面）や、レンズ成型用の金型や、金型の原版などを採用することができる。なお、両面が凸となるレンズの場合は、レンズの設置面をレンズ面に倣った球面状に形成すればよい。また、例えば、金型の原版としては、例えば、図２（ｂ）に示すような、エッチング前のワーク６を採用できる。つまり、この図２（ｂ）に示すワーク６に対して、メッキを行うことで、ワーク６の凹凸パターンが転写された金属製の金型を製造することができる。
【００３６】
また、前記実施形態のように中心軸２Ａに平行な曲面６１ａを有するシリンドリカルレンズ６１ではなく、中心軸２Ａに非平行となる曲面を有する曲面状素材を加工する場合には、レーザ光を中心軸２Ａの方向に移動させる際に、レーザ光の焦点を曲面に対して近付く方向および離れる方向に往復動させるのが望ましい。
【００３７】
例えば、図３（ａ）に示すように、球面の一部のような形状となる曲面７１ａを有する球面レンズ７１では、その曲面７１ａが、図３（ｂ）に示すように、支持部材２の中心軸２Ａに対して非平行となっている。この場合は、前記実施形態のようにヘッド３を中心軸２Ａに沿って移動させるだけでは、ヘッド３と曲面７１ａ上に形成されるフォトレジスト層７２とのギャップに大きな誤差が生じてしまう。そこで、図３（ｂ）に示すように、ヘッド３を中心軸２Ａの方向に移動させる際に、ヘッド３を曲面７１ａ（具体的にはフォトレジスト層７２の表面；ワーク７の表面７ａ）の頂点を通る円弧状に移動させることで、レーザ光の焦点を図３（ａ）に示す円Ｃの径方向に移動させる。これにより、フォトレジスト層７２に対するレーザ光の焦点位置を一定範囲に収めることができる。
【００３８】
より詳しく説明すると、図３（ａ）に示すように、各曲面７１ａが１つの円Ｃに一致するように並べると（各曲面７１ａの中心が一致するように並べると）、球状の各曲面７１ａ（ワーク７の表面７ａ）は、１つの球面の一部を構成することとなる。そのため、図３（ｂ）に示す中心軸２Ａに直交するＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線、Ｚ−Ｚ線に沿った断面図は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すような図となる。すなわち、各曲面７１ａは、どの断面においても中心軸２Ａから等距離に形成されるので、図３（ｂ）のようにヘッド３を円弧状に移動させるとともに支持部材２を回転させることで、ワーク７の表面７ａとヘッド３とのギャップを略同一に保ちながら、ワーク７の表面７ａ全体をレーザ光で走査することができる。
【００３９】
なお、図３に示す形態において、ヘッド３を円弧状に移動させずに、例えば図３（ｂ）においてレーザ光の光軸が中心軸２Ａに直交するようにヘッド３を配置し、このヘッド３を中心軸２Ａの方向に平行に移動させながら向きを変えずに光軸方向に移動させることで、ワーク７の表面７ａに沿うように移動させてもよい。また、ヘッド３内の光学部品（レーザ光源や対物レンズ等）を動かすことで、焦点位置を変えるようにしてもよい。なお、中心軸２Ａに非平行となる曲面としては、図３のように球面の一部のような曲面７１ａに限らず、非球面であってもよい。
【００４０】
前記実施形態では、支持部材２を回転させ、ヘッド３を軸方向に移動したが、本発明はこれに限定されず、例えばヘッド３を回転させ、支持部材２を軸方向に移動してもよい。
【００４１】
前記実施形態では、支持部材２の外周面に凸状の曲面を有する複数のワーク６を設置したが、本発明はこれに限定されず、図５に示すように、筒状に形成される支持部材２００の各内周面２０１に凹状の曲面を有する複数のワーク８を設置してもよい。なお、ワーク８としては、円筒の一部のような形状となる曲面８１ａを有する凹レンズ８１と、曲面８１ａ上に形成されるフォトレジスト層８２とで構成されるものを採用できる。これによれば、前記実施形態と同様にして支持部材２００を中心軸２１０回りに回転させつつヘッド３を中心軸２１０に沿って移動させることで、複数のワーク８に対して螺旋状にレーザ光を走査して、その走査時間を短縮することができる。また、この形態では、各ワーク８に外方に向かう遠心力が加わっても、各ワーク８が支持部材２００で押さえられ、遠心力で外方に飛ばされることが防止される。さらには、遠心力によって各ワーク８が支持部材２００に向けて押圧されるので、各ワーク８と支持部材２００とを強固に固定することができる。なお、図５に示す形態では、曲面状素材として凹レンズ８１としたが、本発明はこれに限定されず、例えば凸レンズ成型用の凹状の金型であってもよい。
【００４２】
前記実施形態では、フォトレジスト層６２に複数の穴部６２ａを形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば互いに平行に形成されるラインパターンを形成してもよい。また、フォトレジスト層の加工には、前記実施形態のように実際に穴部が形成される形態が含まれる他、フォトレジスト層が露光によって現像液で溶解可能な物性に変化する材料で形成される場合には、フォトレジスト層に穴部が形成されなくても、露光により物性が変化した部分で所定のパターンが形成される場合も含まれる。
【００４３】
フォトレジスト層６２の材料としては、前記実施形態のようなヒートモード型の材料に限らず、例えばフォトンモード型の材料や、露光によって現像液で溶解可能（または溶解不能）な物性に変化する材料（ポジ型、ネガ型）などを採用することができる。ここで、前述したポジ型またはネガ型のフォトレジスト層を採用する場合には、露光工程と凹凸形成工程の間に、現像液でフォトレジスト層を除去する工程を設ければよい。なお、ヒートモード型のフォトレジスト材料の具体例や、フォトレジスト層の加工条件等は、以下に示す通りである。
【００４４】
ヒートモード型のフォトレジスト材料は、従来、光記録ディスクなどの記録層に多用されている記録材料、たとえば、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系などの記録材料を用いることができる。
【００４５】
本発明におけるフォトレジスト層は、色素をフォトレジスト材料として含有する色素型とすることが好ましい。
従って、フォトレジスト層に含有されるフォトレジスト材料としては、色素等の有機化合物が挙げられる。なお、フォトレジスト材料としては、有機材料に限られず、無機材料または無機材料と有機材料の複合材料を使用できる。ただし、有機材料であると、成膜をスピンコートやスプレー塗布により容易にでき、転移温度が低い材料を得易いため、有機材料を採用するのが好ましい。また、有機材料の中でも、光吸収量が分子設計で制御可能な色素を採用するのが好ましい。
【００４６】
ここで、フォトレジスト層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。
【００４７】
かかる色素型のフォトレジスト層は、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。
【００４８】
なお、フォトレジスト層は、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。
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。
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。
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。
【００４９】
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（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１，２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３，４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５，６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。
【００５０】
＜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１】
2009282278.tif 000003
【００５１】
＜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】
2009282278.tif 000004
【００５２】
＜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３】
2009282278.tif 000005
【００５３】
＜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】
2009282278.tif 000006
【００５４】
＜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５】
2009282278.tif 000007
【００５５】
＜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】
2009282278.tif 000008
【００５６】
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。
【００５７】
このような色素型のフォトレジスト層は、色素を、結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液を調製し、次いで、この塗布液を、基板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。
【００５８】
塗布液の溶剤としては、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。
【００５９】
塗布方法としては、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等を挙げることができる。なお、生産性に優れ膜厚のコントロールが容易であるという点でスピンコート法を採用するのが好ましい。
フォトレジスト層は、スピンコート法による形成に有利であるという点から、有機溶媒に対して０．３ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下で溶解することが好ましく、１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下で溶解することがより好ましい。特にテトラフルオロプロパノールに１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下で溶解することが好ましい。また、フォトレジスト材料は、熱分解温度が１５０℃以上５００℃以下であることが好ましく、２００℃以上４００℃以下であることがより好ましい。
塗布の際、塗布液の温度は、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。
【００６０】
塗布液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。
【００６１】
また、フォトレジスト層には、フォトレジスト層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。
【００６２】
なお、フォトレジスト層は材料の物性に合わせ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の成膜法によって形成することもできる。
【００６３】
なお、色素は、穴部パターンの加工に用いるレーザ光の波長において、他の波長よりも光の吸収率が高いものが用いられる。
この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。
【００６４】
なお、穴部パターン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、フォトレジスト層に色素を用いる場合は、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１０００ｎｍ以下が好ましい。
【００６５】
また、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。
【００６６】
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を走査する速度；例えば、前記実施形態に係る支持部材２の回転速度）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。
【００６７】
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（穴部パターン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。
【００６８】
フォトレジスト層の厚さは、エッチングに用いるエッチングガスの種類や、フォトレジスト層に形成する穴部の深さに対応させるのがよい。
この厚みは、例えば、１〜１００００ｎｍの範囲で適宜設定することができ、厚さの下限は、好ましくは１０ｎｍ以上であり、より好ましくは３０ｎｍ以上である。その理由は、厚さが薄すぎると、エッチングマスクとしての効果が得難くなるからである。また、厚さの上限は、好ましくは１０００ｎｍ以下であり、より好ましくは５００ｎｍ以下である。その理由は、厚さが厚すぎると、大きなレーザパワーが必要になるとともに、深い穴を形成することが困難になるからであり、さらには、加工速度が低下するからである。
【００６９】
また、フォトレジスト層ｔと、穴部の直径ｄとは、以下の関係であることが好ましい。すなわち、フォトレジスト層の厚さｔの上限値は、ｔ＜１０ｄを満たす値とするのが好ましく、ｔ＜５ｄを満たす値とするのがより好ましく、ｔ＜３ｄを満たす値とするのがさらに好ましい。また、フォトレジスト層の厚さｔの下限値は、ｔ＞ｄ／１００を満たす値とするのが好ましく、ｔ＞ｄ／１０を満たす値とするのがより好ましく、ｔ＞ｄ／５を満たす値とするのがさらに好ましい。なお、このように穴部の直径ｄとの関係でフォトレジスト層の厚さｔの上限値および下限値を設定する理由は、前記した理由と同様である。
【実施例】
【００７０】
次に、本発明の効果を確認した一実施例について説明する。
［ワーク作製］
曲面状素材として、直径２０ｍｍのガラス製の凸レンズを用意し、その曲面にフォトレジスト材料をスピンコートで塗布して、乾燥後の膜厚が１００ｎｍとなるフォトレジスト層を形成した。具体的に、フォトレジスト層の形成は、下記化学式の色素材料２ｇをＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）溶剤１００ｍｌに溶解し、その溶解液をスピンコートにより凸レンズの曲面上に塗布することで行った。これにより、凸レンズおよびフォトレジスト層からなるワークを作製した。
【００７１】
【化７】
2009282278.tif 000009
【００７２】
［設置工程］
一辺が２５ｍｍの立方体形の支持部材を作製し、４つの凸レンズを４つの側面の中心に配置して固定した。
【００７３】
［露光工程］
パルステック工業株式会社製ＮＥ０５００（波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）で、複数の微細な凹部（ドット）を記録した。このときの条件は以下の通りである。
各凹部の配列のピッチ：０．３μｍ
レーザ出力：２ｍＷ
線速度：５ｍ／ｓ
記録信号：５ＭＨｚの矩形波
なお、このような条件とするには、当然ながら支持部材を回転させながら、軸方向に少しずつ移動させることで、螺旋状に凹部を形成した。具体的には、螺旋方向においてピッチ３００ｎｍで直径２００ｎｍの凹部を複数形成した。
【００７４】
その結果、約２０分といった短い時間で、４つのワークの各表面に対するレーザ光の走査が完了したことが確認された。なお、各ワークに凹部を形成した後は、支持部材からワークを取り外し、ＲＩＥにて凸レンズの曲面をエッチングした。その後、フォトレジスト層を洗い流すことで、凸レンズの曲面上に３００ｎｍピッチの微細なドットパターンが形成されたことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るフォトレジスト層の加工方法を実行するためのフォトレジスト層加工装置を示す正面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。
【図２】レジスト形成工程を示す断面図（ａ）と、露光工程を示す断面図（ｂ）と、凹凸形成工程においてエッチングを行っている状態を示す断面図（ｃ）と、凹凸形成工程においてフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｄ）である。
【図３】球面レンズの曲面に形成されるフォトレジスト層を加工するためのフォトレジスト層加工装置を示す正面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。
【図４】図３（ｂ）のＸ−Ｘ断面図（ａ）と、図３（ｂ）のＹ−Ｙ断面図（ｂ）と、図３（ｂ）のＺ−Ｚ断面図（ｃ）である。
【図５】凹レンズの曲面に形成されるフォトレジスト層を加工するためのフォトレジスト層加工装置を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７６】
２      支持部材
２Ａ    中心軸
３      ヘッド
４      移動装置
５      制御装置
６      ワーク
６ａ    表面
６１    シリンドリカルレンズ
６１ａ  曲面
６１ｂ  凹部
６２    フォトレジスト層
６２ａ  穴部
【図１】
2009282278.tif 000010
【図２】
2009282278.tif 000011
【図３】
2009282278.tif 000012
【図４】
2009282278.tif 000013
【図５】
2009282278.tif 000014