JP2006205332A

JP2006205332A - Microstructure, its manufacturing method, master pattern used for its manufacture and light emitting mechanism

Info

Publication number: JP2006205332A
Application number: JP2005022956A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Azuma; 大助東
Original assignee: Towa Corp
Current assignee: Towa Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microstructure having a wall part having the high aspect ratio, by finely forming a large number of recessed parts and wall parts having a desired dimension. <P>SOLUTION: This master pattern having a dimensional shape of reversing the microstructure 11, is manufactured by forming a large number of groove parts having a desired dimension and the high aspect ratio, by using elliptically vibrating cutting work. A primary duplicate pattern having the same dimensional shape as the microstructure 11 is respectively formed by using the master pattern by Ni plating, and a secondary duplicate pattern 8 having a dimensional shape of reversing the microstructure 11 is formed by using the primary duplicate pattern. The microstructure 11 provided with a plurality of recessed parts 12 composed of a predetermined dimensional shape and the wall parts 13 having a desired dimension and the high aspect ratio between the recessed parts 12, is manufactured by applying Ta plating to this secondary duplicate pattern 8. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、１又は複数の一定の波長の光を選択的に発する特性を有する微細構造体と、その製造方法と、その製造に使用されるマスター型と、微細構造体を利用した発光機構とに関するものである。 The present invention relates to a microstructure having a characteristic of selectively emitting light of one or a plurality of constant wavelengths, a manufacturing method thereof, a master mold used for the manufacturing, and a light emitting mechanism using the microstructure. It is about.

一定の波長の光を選択的に発する特性を有する微細構造体について、図７を参照して説明する。なお、以下の説明において使用するいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。図７（１）は本発明に係る微細構造体を示す斜視図、図７（２）はその微細構造体を示す平面図、図７（３）は図７（２）の微細構造体をＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。図７の微細構造体５１には、一定の寸法を有する凹部５２が規則的に形成されている。この凹部５２は、各部分の寸法が、例えば、正方形である開口部５３の一辺の寸法ＬＡが０．３５μｍ、深さ寸法Ｄが７μｍ、凹部５２の間における壁部５４の厚さ寸法Ｔが０．１５μｍになるようにして、形成されている。そして、このような微細構造体５１をタングステンによって形成し、その微細構造体５１をフィラメントとして使用して白熱電球を構成することが提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。この構成によれば、凹部５２における赤外線の輻射が選択的に抑制されるので、フィラメント全体として可視光線が選択的に輻射される白熱電球が実現される。また、この構成において寸法ＬＡ，Ｄ，Ｔを適当に定めることによって、フィラメントからの赤外線の輻射が選択的に抑制される白熱電球、又は、フィラメントから可視光線が選択的に輻射される白熱電球が実現される。 A microstructure having a characteristic of selectively emitting light having a certain wavelength will be described with reference to FIG. In addition, in order to make it easy to understand, any drawing used in the following description is schematically omitted or exaggerated as appropriate. 7 (1) is a perspective view showing a microstructure according to the present invention, FIG. 7 (2) is a plan view showing the microstructure, and FIG. 7 (3) shows the microstructure of FIG. It is sectional drawing shown along the -A line. In the fine structure 51 of FIG. 7, concave portions 52 having a constant dimension are regularly formed. In the recess 52, the dimension of each part is, for example, a square LA having a dimension LA of 0.35 μm, a depth dimension D of 7 μm, and a thickness dimension T of the wall 54 between the recesses 52. It is formed to be 0.15 μm. And it has been proposed that such a fine structure 51 is formed of tungsten and that the fine structure 51 is used as a filament to constitute an incandescent bulb (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). . According to this configuration, since the infrared radiation in the concave portion 52 is selectively suppressed, an incandescent bulb that selectively radiates visible light as the entire filament is realized. In addition, by appropriately determining the dimensions LA, D, and T in this configuration, an incandescent bulb in which infrared radiation from the filament is selectively suppressed or an incandescent bulb in which visible light is selectively radiated from the filament is provided. Realized.

上述の微細構造体を製造する従来の方法のうち、第１の方法として、リソグラフィー技術とめっき技術とを基本とするとともに、シンクロトロン装置から放射されるＸ線を使用したＬＩＧＡプロセスが使用されている（例えば、非特許文献２参照）。この方法を、図８を参照して説明する。図８（１）−（６）は、リソグラフィー技術を使用して微細構造体製造用のマスター型を製造する従来の技術における、レジスト塗布、露光、現像、めっき、及びレジスト除去の各工程と完成したマスター型とをそれぞれ示す断面図である。 Among the conventional methods for manufacturing the microstructure described above, the first method is based on the lithography technique and the plating technique, and the LIGA process using X-rays emitted from the synchrotron apparatus is used. (For example, refer nonpatent literature 2). This method will be described with reference to FIG. FIGS. 8 (1)-(6) show the steps and completion of resist coating, exposure, development, plating, and resist removal in a conventional technique for manufacturing a master mold for manufacturing a microstructure using a lithography technique. It is sectional drawing which shows each done master type | mold.

この第１の方法によれば、前工程として、リソグラフィー技術とめっき技術とを使用して、微細構造体の製造に使用されるマスター型を製造する。まず、図８（１）に示すように、シリコンからなる基板５５の上に、感光性を有するレジスト（以下「レジスト」という。）５６を数μｍの厚さに塗布する（塗布工程）。次に、図８（２）に示すように、所望のパターン５７が描画されたマスク（フォトマスク）５８をレジスト５６の上方に配置して、そのマスク５８を介してレジスト５６に、シンクロトロン装置から放射されるＸ線ＸＲを照射する（露光工程）。次に、図８（３）に示すように、基板５５におけるレジスト５６が塗布された面を現像液に浸漬する（現像工程）。これによって、レジスト５６のうち未露光部分５９が現像液に溶解するので、基板５５の上には未露光部分５９に対応する凹部６０を有するレジストパターン６１が形成される。次に、図８（４）に示すように、レジストパターン６１が形成された基板５５にめっき（電鋳）を施す（めっき工程）。これにより、金属（例えば、Ｎｉ）が凹部６０に充填されるとともにレジストパターン６１の上部に堆積して、その金属からなるマスター型６２が形成される。このマスター型６２は、製造しようとする微細構造体が反転された寸法形状を有する。次に、図８（５）に示すように、レジストパターン６１を除去する（レジスト除去工程）。次に、基板５５からマスター型６２を剥離することにより、図８（６）に示されたマスター型６２を完成させる。 According to the first method, as a pre-process, a master mold used for manufacturing a fine structure is manufactured using a lithography technique and a plating technique. First, as shown in FIG. 8A, a photosensitive resist (hereinafter referred to as “resist”) 56 is applied to a thickness of several μm on a substrate 55 made of silicon (application step). Next, as shown in FIG. 8 (2), a mask (photomask) 58 on which a desired pattern 57 is drawn is arranged above the resist 56, and the synchrotron device is attached to the resist 56 through the mask 58. X-ray XR radiated from (irradiation step). Next, as shown in FIG. 8 (3), the surface of the substrate 55 on which the resist 56 is applied is immersed in a developer (development process). As a result, the unexposed portion 59 of the resist 56 is dissolved in the developer, and thus a resist pattern 61 having a recess 60 corresponding to the unexposed portion 59 is formed on the substrate 55. Next, as shown in FIG. 8 (4), the substrate 55 on which the resist pattern 61 is formed is plated (electroformed) (plating step). As a result, a metal (for example, Ni) is filled in the recess 60 and deposited on the resist pattern 61 to form a master mold 62 made of the metal. The master mold 62 has a dimensional shape in which a microstructure to be manufactured is inverted. Next, as shown in FIG. 8 (5), the resist pattern 61 is removed (resist removal step). Next, the master mold 62 is peeled off from the substrate 55 to complete the master mold 62 shown in FIG.

次に、第１の方法における後工程として、以下のようにして微細構造体を形成する。まず、めっき用の型として、微細構造体が反転された寸法形状を有するマスター型６２を使用して、微細構造体と同一の寸法形状を有する１次複製型を形成する。ここで、本出願書類では、「同一の寸法形状」とは「ほぼ同一の寸法形状」を意味する。次に、めっき用の型として１次複製型を使用して、微細構造体が反転された寸法形状を有する２次複製型を形成する。次に、その２次複製型を使用して、めっきにより微細構造体を形成した後に、２次複製型から微細構造体を剥離する。これによって、マスター型６２が反転された寸法形状を有する微細構造体（図７参照）が完成する。この方法によれば、Ｘ線光源としてシンクロトロン装置という限られた装置が必要になるので、マスター型を製造する際の製造コストが大きくなるという問題がある。 Next, as a post-process in the first method, a fine structure is formed as follows. First, a primary replica mold having the same dimension and shape as the microstructure is formed using a master mold 62 having a dimension and shape in which the microstructure is inverted as a plating mold. Here, in the present application document, “same dimension shape” means “substantially the same dimension shape”. Next, a primary replication mold is used as a plating mold to form a secondary replication mold having a dimension and shape in which the microstructure is inverted. Next, after using the secondary replica mold to form a fine structure by plating, the fine structure is peeled from the secondary replica mold. As a result, a microstructure (see FIG. 7) having a dimension and shape in which the master mold 62 is inverted is completed. According to this method, since a limited device called a synchrotron device is required as an X-ray light source, there is a problem that the manufacturing cost for manufacturing the master mold increases.

また、微細構造体を製造する第２の方法として、製造コストを低減する目的で、上述のＸ線に代えて紫外線を使用したＵＶ−ＬＩＧＡプロセスが提案されている。この方法によれば、最小寸法がサブミクロンであって高いアスペクト比（この場合には微細構造体５１の壁部５４の高さ（＝Ｄ）と厚さＴとの比）を有する微細構造体を形成することが困難であるという問題がある。その理由は、高アスペクト比を有する微細構造体を形成する目的でレジストを厚く塗布し、そのレジストに紫外線を照射し、照射されたレジストを現像した場合に、薄くて高いレジストパターン（図８（３）のレジストパターン６１参照）が安定して残存しにくいからである。したがって、フィラメントから赤外線の輻射が選択的に抑制され、又は、可視光線が選択的に輻射される白熱電球を実現することが困難である。加えて、第１の方法と第２の方法とによれば、所望のパターン５７が描画されたマスク５８を使用してマスター型６２を製造する。これにより、微細構造体５１の寸法形状を変更する場合には、パターン５７を変更して新たなマスク５８を製作しなければならない。したがって、寸法形状を変更した微細構造体５１を製造する際に、時間と製造コストとが必要になる。 As a second method for manufacturing a fine structure, a UV-LIGA process using ultraviolet rays instead of the above-described X-rays has been proposed for the purpose of reducing manufacturing costs. According to this method, the microstructure has a minimum dimension of submicron and a high aspect ratio (in this case, the ratio of the height (= D) of the wall portion 54 of the microstructure 51 to the thickness T). There is a problem that it is difficult to form. The reason is that when a resist is applied thickly for the purpose of forming a fine structure having a high aspect ratio, the resist is irradiated with ultraviolet rays, and the irradiated resist is developed, a thin and high resist pattern (FIG. 8 ( This is because the resist pattern 61) of 3) is not likely to remain stably. Therefore, it is difficult to realize an incandescent bulb in which infrared radiation is selectively suppressed from the filament or visible light is selectively radiated. In addition, according to the first method and the second method, the master mold 62 is manufactured using the mask 58 on which a desired pattern 57 is drawn. Thereby, when changing the dimensional shape of the fine structure 51, the pattern 57 must be changed and a new mask 58 must be manufactured. Therefore, time and manufacturing cost are required when manufacturing the fine structure 51 having a changed dimension and shape.

また、微細構造体を製造する第３の方法として、自己組織化と呼ばれる方法が提案されている。この方法は、まず、微細穴を形成する対象となる金属体の表面に、レジストとして機能する、例えばアルミニウムからなる金属層を形成する。次に、このレジスト用金属層の表面を陽極酸化処理して、多数の微細穴を有する陽極酸化皮膜を形成する。次に、この陽極酸化皮膜をレジストとして、そのレジストが形成された金属体に対してエッチング処理を行う。このことにより、金属体に微細穴を形成する（例えば、特許文献２参照）。この方法によれば、レジスト用金属層の表面を陽極酸化処理して多数の微細穴を有する陽極酸化皮膜を形成する際に、微細穴のサイズや深さを均一化することが困難であるという問題がある（例えば、特許文献２の図３，図４参照）。その理由は、微細穴のサイズや深さは、陽極酸化処理を行う際の印加電圧、電解液の種類・濃度・温度、陽極酸化時間等に依存するので、これら複数のパラメーターを最適に制御することは困難だからである。したがって、フィラメントから赤外線の輻射が選択的に抑制され、又は、可視光線が選択的に輻射される白熱電球を実現することが困難である。
特開平３−１０２７０１号公報（第５−７頁、第４Ａ−４Ｂ図）特開平６−００２１６７号公報（第３−４頁、図１−図４）川合知二監修、「図解ナノテク活用技術のすべて」、初版、株式会社工業調査会、２００２年１１月２７日、ｐ．２４１田畑修、「マイクロシステムと放射Ｘ線応用３次元微細加工技術」、成形加工、社団法人プラスチック成形加工学会、２００３年４月、第１５巻，第４号、ｐ．２４７−２４９ Moreover, a method called self-organization has been proposed as a third method for manufacturing a fine structure. In this method, first, a metal layer made of aluminum, for example, which functions as a resist is formed on the surface of a metal body that is a target for forming a fine hole. Next, the surface of the resist metal layer is anodized to form an anodized film having a large number of fine holes. Next, using this anodic oxide film as a resist, a metal body on which the resist is formed is etched. As a result, fine holes are formed in the metal body (see, for example, Patent Document 2). According to this method, when forming the anodic oxide film having a large number of fine holes by anodizing the surface of the resist metal layer, it is difficult to make the size and depth of the fine holes uniform. There is a problem (see, for example, FIGS. 3 and 4 of Patent Document 2). The reason for this is that the size and depth of the microholes depend on the applied voltage, the type / concentration / temperature of the electrolyte, the anodizing time, etc. during the anodizing process, so these parameters are optimally controlled. Because it is difficult. Therefore, it is difficult to realize an incandescent bulb in which infrared radiation is selectively suppressed from the filament or visible light is selectively radiated.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-102701 (page 5-7, FIGS. 4A-4B) JP-A-6-002167 (page 3-4, FIGS. 1 to 4) Supervised by Tomoji Kawai, “All of the illustrated nanotechnology utilization technologies”, first edition, Industrial Research Co., Ltd., November 27, 2002, p. 241 Osamu Tabata, “Microsystem and Radiation X-ray Applied Three-dimensional Micromachining Technology”, Molding, Japan Society for Plastic Molding, April 2003, Vol. 15, No. 4, p. 247-249

本発明が解決しようとする課題は、微細かつ所望の寸法を有する多数の凹部と壁部とが形成され壁部が高アスペクト比を有する微細構造体と、その製造方法と、その製造に使用されるマスター型と、その微細構造体を利用した発光機構とを提供することである。 The problems to be solved by the present invention are a fine structure in which a large number of concave portions and wall portions having fine and desired dimensions are formed, and the wall portions have a high aspect ratio, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method thereof. And a light emitting mechanism using the microstructure.

上述の課題を解決するために、本発明に係る微細構造体（１１）は、少なくとも１つの面において所定の寸法形状からなる複数の凹部（１２）と該凹部（１２）の間における壁部（１３）とが設けられ、凹部（１２）の寸法形状に基づいて面から１又は複数の一定の波長を有する光を選択的に発する特性を有する微細構造体（１１）であって、機械的加工によって形成されたマスター型（１）に基づいて形成されており微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する成形型（８）に対して成膜された金属製部材からなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the microstructure (11) according to the present invention includes a plurality of recesses (12) having a predetermined size and shape on at least one surface and a wall portion (12) between the recesses (12). 13), and a microstructure (11) having a characteristic of selectively emitting light having one or a plurality of constant wavelengths from the surface based on the size and shape of the recess (12). It is formed of a metal member formed on a forming die (8) which is formed on the basis of the master die (1) formed by the above and has a dimension and shape in which the microstructure (11) is inverted. And

また、本発明に係る微細構造体（１１）は、上述の微細構造体（１１）において、マスター型（１）は微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有しており、成形型（８）は、マスター型（１）を使用して微細構造体（１１）と同一の寸法形状を有する１次複製型（５）を形成した後に該１次複製型（５）を使用して形成されており微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する２次複製型（８）からなるとともに、機械的加工は楕円振動切削加工であることを特徴とする。 Further, the fine structure (11) according to the present invention is the above-mentioned fine structure (11), and the master mold (1) has a dimensional shape obtained by inverting the fine structure (11). (8) After using the master mold (1) to form the primary replica mold (5) having the same size and shape as the microstructure (11), the primary replica mold (5) is used. The formed micro structure (11) is a secondary replica mold (8) having an inverted size and shape, and the mechanical processing is characterized by elliptical vibration cutting.

また、本発明に係る微細構造体（１１）の製造方法は、少なくとも１つの面において所定の寸法形状からなる複数の凹部（１２）と該凹部（１２）の間における壁部（１３）とが設けられ、凹部（１２）の寸法形状に基づいて面から１又は複数の一定の波長を有する光を選択的に発する特性を有する微細構造体（１１）の製造方法であって、微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有するマスター型（１）を準備する工程と、マスター型（１）を使用して微細構造体（１１）と同一の寸法形状を有する１次複製型（５）を形成する工程と、１次複製型（５）を使用して微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する２次複製型（８）からなる成形型（８）を形成する工程と、成形型（８）に対して成膜することによって金属製部材を形成する工程と、成形型（８）から金属製部材を剥離することによって該金属製部材からなる微細構造体（１１）を形成する工程とを備えるとともに、マスター型（１）は機械的加工によって製造されたことを特徴とする。 Moreover, the manufacturing method of the microstructure (11) according to the present invention includes a plurality of recesses (12) having a predetermined dimensional shape on at least one surface and a wall portion (13) between the recesses (12). A method of manufacturing a fine structure (11), which is provided and has a characteristic of selectively emitting light having one or a plurality of constant wavelengths from the surface based on the size and shape of the recess (12), 11) a step of preparing a master mold (1) having an inverted dimension and shape, and a primary replica mold (5) having the same dimension and shape as the microstructure (11) using the master mold (1). Forming a mold (8) composed of a secondary replica mold (8) having a dimension and shape in which the microstructure (11) is inverted using the primary replica mold (5), and By forming a film on the mold (8), the metal member is And a step of forming a microstructure (11) made of the metal member by peeling the metal member from the mold (8), and the master die (1) is mechanically processed. It is manufactured.

また、本発明に係る微細構造体（１１）の製造方法は、上述の微細構造体（１１）の製造方法において、機械的加工は楕円振動切削加工であることを特徴とする。 Moreover, the manufacturing method of the microstructure (11) according to the present invention is characterized in that, in the above-described manufacturing method of the microstructure (11), the mechanical processing is elliptical vibration cutting.

また、本発明に係るマスター型（１）は、少なくとも１つの面において所定の寸法形状からなる複数の凹部（１２）と該凹部（１２）の間における壁部（１３）とが設けられ、凹部（１２）の寸法形状に基づいて面から１又は複数の一定の波長を有する光を選択的に発する特性を有する微細構造体（１１）を製造する際に使用されるマスター型（１）であって、微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有し、機械的加工によって反転された寸法形状が形成されているとともに、微細構造体（１１）は、微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する成形型（８）に対して成膜されることによって形成され、成形型（８）は、マスター型（１）を使用して微細構造体（１１）と同一の寸法形状を有する１次複製型（５）を形成した後に該１次複製型（５）を使用して形成されており微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する２次複製型（８）からなることを特徴とする。 The master mold (1) according to the present invention is provided with a plurality of recesses (12) having a predetermined size and shape on at least one surface and a wall (13) between the recesses (12). This is a master mold (1) used in manufacturing a fine structure (11) having a characteristic of selectively emitting light having one or a plurality of constant wavelengths from the surface based on the dimension and shape of (12). The microstructure (11) has an inverted dimension and shape, and the inverted dimension and shape are formed by mechanical processing, and the microstructure (11) is inverted from the microstructure (11). The mold (8) is formed by forming a film on the mold (8) having the measured dimensions, and the mold (8) has the same dimensions and shape as the microstructure (11) using the master mold (1). After forming the primary replication mold (5) having Primary replicative form (5) and microstructures are formed by using (11), characterized in that consists of secondary replicative form (8) having an inverted geometry.

また、本発明に係るマスター型（１）は、上述のマスター型（１）において、機械的加工は楕円振動切削加工であることを特徴とする。 The master mold (1) according to the present invention is characterized in that, in the master mold (1) described above, the mechanical processing is elliptical vibration cutting.

また、本発明に係る発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）は、少なくとも１つの面において所定の寸法形状からなる複数の凹部（１２，２３，２７）と該凹部（１２，２３，２７）の間における壁部（１３，２４，２８）とが設けられ、凹部（１２，２３，２７）の寸法形状に基づいて面から１又は複数の一定の波長を有する光を選択的に発する特性を有する微細構造体（１１）を使用した発光機構であって、微細構造体（１１）は、機械的加工によって形成されたマスター型（１）に基づいて形成され微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する成形型（８）に対して成膜されることによって形成された金属製部材からなり、微細構造体（１１）が加熱されることによって面から光が選択的に輻射又は反射されることを特徴とする。 The light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36) according to the present invention includes a plurality of recesses (12, 23, 27) having a predetermined size and shape on at least one surface and the recesses (12, 23, 27) and wall portions (13, 24, 28) between them, and selectively selects light having one or more constant wavelengths from the surface based on the dimensional shape of the recesses (12, 23, 27). The light emitting mechanism using the fine structure (11) having the characteristic that is emitted from the fine structure (11), which is formed on the basis of the master mold (1) formed by mechanical processing. ) Is a metal member formed by forming a film on a mold (8) having an inverted size and shape, and the microstructure (11) is heated to selectively transmit light from the surface. Radiated or reflected by And butterflies.

また、本発明に係る発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）は、上述の発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）において、マスター型（１）は微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有しており、成形型（８）は、マスター型（１）を使用して微細構造体（１１）と同一の寸法形状を有する１次複製型（５）を形成した後に該１次複製型（５）を使用して形成されており微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する２次複製型（８）からなるとともに、機械的加工は楕円振動切削加工であることを特徴とする。 Further, the light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36) according to the present invention is the same as the above light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36), but the master mold (1) has a fine structure. The body (11) has an inverted dimensional shape, and the mold (8) is a primary replica mold (8) having the same dimensional shape as the microstructure (11) using the master mold (1). 5) is formed using the primary replica mold (5), and the microstructure (11) is composed of the secondary replica mold (8) having an inverted dimension and is mechanically processed. Is characterized by elliptical vibration cutting.

本発明によれば、所定の寸法形状からなる複数の凹部（１２）とそれらの凹部（１２）の間における壁部（１３）とが形成された微細構造体（１１）が、次のようにして得られる。まず、機械的加工によって微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有するマスター型（１）を製造し、そのマスター型（１）に基づいて微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する成形型（８）を形成し、その成形型（８）にめっきを施すことによって微細構造体（１１）が形成される。これにより、微細構造体（１１）に形成された壁部（１３）が、機械的加工によって形成されたマスター型（１）の溝部（４）に対応する。したがって、機械的加工によってマスター型（１）の溝部（４）のアスペクト比を高くすることができるので、所望の寸法と高いアスペクト比とを有する壁部（１３）が形成された微細構造体（１１）が得られる。また、機械的加工によってマスター型（１）の寸法形状を決定するので、微細構造体（１１）における複数の凹部（１２）とそれらの凹部（１２）の間における壁部（１３）との寸法形状が容易に変更される。更に、楕円振動切削加工を使用してマスター型（１）を製造することによって、高精度で所望の寸法と高いアスペクト比とを有する壁部（１３）が形成された微細構造体（１１）が得られる。加えて、そのような微細構造体（１１）を製造する製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a microstructure (11) in which a plurality of recesses (12) having a predetermined size and shape and a wall (13) between these recesses (12) are formed is as follows. Obtained. First, a master mold (1) having a dimension and shape in which the microstructure (11) is inverted by mechanical processing is manufactured, and the dimension and shape in which the microstructure (11) is inverted based on the master mold (1). Is formed, and the microstructure (11) is formed by plating the mold (8). Thereby, the wall part (13) formed in the fine structure (11) corresponds to the groove part (4) of the master mold (1) formed by mechanical processing. Therefore, since the aspect ratio of the groove part (4) of the master mold (1) can be increased by mechanical processing, the fine structure in which the wall part (13) having a desired dimension and a high aspect ratio is formed ( 11) is obtained. Further, since the dimensional shape of the master mold (1) is determined by mechanical processing, the dimensions of the plurality of recesses (12) in the fine structure (11) and the wall (13) between these recesses (12). The shape is easily changed. Furthermore, by manufacturing the master mold (1) using elliptical vibration cutting, the microstructure (11) in which the wall (13) having a desired dimension and a high aspect ratio is formed with high accuracy is obtained. can get. In addition, a manufacturing method for manufacturing such a microstructure (11) can be provided.

また、本発明によれば、機械的加工によってマスター型（１）の寸法形状を決定するので、高いアスペクト比を有する壁部（１３）が形成された微細構造体（１１）の製造に適した、所望の寸法と高いアスペクト比とを有する多数の溝部（４）を有するマスター型（１）が得られる。また、楕円振動切削加工を使用してマスター型（１）が製造されるので、高精度で所望の寸法と高いアスペクト比とを有する溝部（４）が形成されたマスター型（１）が得られる。更に、マスター型（１）を製造する際の製造コストが低減される。 In addition, according to the present invention, since the dimensional shape of the master mold (1) is determined by mechanical processing, it is suitable for manufacturing the microstructure (11) in which the wall (13) having a high aspect ratio is formed. A master mold (1) having a large number of grooves (4) having desired dimensions and a high aspect ratio is obtained. Further, since the master mold (1) is manufactured using elliptical vibration cutting, the master mold (1) in which the groove (4) having a desired dimension and a high aspect ratio is formed with high accuracy is obtained. . Furthermore, the manufacturing cost at the time of manufacturing the master mold (1) is reduced.

また、本発明によれば、発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）が、上述した微細構造体（１１）を含んでいる。これにより、所望の波長に応じた最適な寸法形状を有する発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）が、短い時間かつ低い製造コストで製造される。したがって、所望の波長を有する光を発する発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）が得られる。また、リソグラフィー技術によって製造されたマスター型（１）を使用して発光機構を製造する場合に比べて、発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）が発する光の波長が容易に設定される。 Further, according to the present invention, the light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36) includes the fine structure (11) described above. As a result, the light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36) having the optimum size and shape corresponding to the desired wavelength is manufactured in a short time and at a low manufacturing cost. Therefore, a light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36) that emits light having a desired wavelength is obtained. Further, the wavelength of light emitted by the light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36) can be easily compared with the case where the light emitting mechanism is manufactured using the master mold (1) manufactured by the lithography technique. Is set.

楕円振動切削加工を使用して、所望の寸法と高いアスペクト比とを有する多数の溝部（４）が形成され、微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有するマスター型（１）が製造される。このマスター型（１）を使用して微細構造体（１１）と同一の寸法形状を有する１次複製型（５）を形成し、１次複製型（５）を使用して微細構造体（１１）が反転された寸法形状を有する成形型（８）を形成する。そして、この成形型（８）にめっきを施して、所定の寸法形状からなる複数の凹部（１２）と該凹部（１２）の間における壁部（１３）とが設けられた微細構造体（１１）を製造する。また、こうして製造された微細構造体（１１）を使用して、凹部（１２，２３，２７）と壁部（１３，２４，２８）とが設けられた面から１又は複数の一定の波長を有する光を選択的に発する特性を有する発光機構（２０，２５，２９，３１，３４，３６）が得られる。 Using an elliptical vibration cutting process, a master mold (1) having a dimensional shape in which a number of grooves (4) having a desired dimension and a high aspect ratio are formed and the microstructure (11) is inverted is manufactured. Is done. The master mold (1) is used to form a primary replica mold (5) having the same size and shape as the microstructure (11), and the primary replica mold (5) is used to form the microstructure (11 ) Is formed, and the forming die (8) having the dimension and shape inverted is formed. Then, the mold (8) is plated to form a microstructure (11) provided with a plurality of recesses (12) having a predetermined dimensional shape and a wall (13) between the recesses (12). ). Further, by using the microstructure (11) manufactured in this way, one or a plurality of constant wavelengths can be obtained from the surface provided with the recess (12, 23, 27) and the wall (13, 24, 28). The light emitting mechanism (20, 25, 29, 31, 34, 36) having the characteristic of selectively emitting the light having the light is obtained.

実施例１として、本発明に係る微細構造体、その製造方法、及びその製造に使用されるマスター型について、図１，図２を参照して説明する。本発明に係る微細構造体は、機械的加工により形成されたマスター型に基づいて形成された成形型であってその微細構造体が反転された寸法形状を有する成形型を使用して、その成形型にめっきが施されることによって形成された金属製部材からなることを特徴とする。図１（１）は本実施例に係るマスター型を示す斜視図、図１（２）はマスター型から１次複製型を形成する工程を示す断面図、図１（３）は１次複製型から２次複製型を形成する工程を示す断面図である。図２（１）は２次複製型にめっきを施して金属製部材を形成する工程を、図２（２）は２次複製型から金属製部材を剥離する工程を、図２（３）は完成した微細構造体をそれぞれ示す断面図である。なお、本実施例では、微細構造体は、図７（３）に示された微細構造体５１と同一の寸法形状を有するものとする。 As Example 1, a fine structure according to the present invention, a manufacturing method thereof, and a master mold used for the manufacture will be described with reference to FIGS. The microstructure according to the present invention is a molding die formed on the basis of a master die formed by mechanical processing, and the molding is performed using a molding die having a dimensional shape in which the microstructure is inverted. It consists of a metal member formed by plating the mold. FIG. 1 (1) is a perspective view showing a master mold according to the present embodiment, FIG. 1 (2) is a sectional view showing a process of forming a primary replication mold from the master mold, and FIG. 1 (3) is a primary replication mold. It is sectional drawing which shows the process of forming a secondary replication mold from. 2 (1) shows the process of forming a metal member by plating the secondary replica mold, FIG. 2 (2) shows the process of peeling the metal member from the secondary replica mold, and FIG. It is sectional drawing which shows the completed fine structure, respectively. In this embodiment, it is assumed that the fine structure has the same size and shape as the fine structure 51 shown in FIG.

図１（１）に示されているように、本発明に係るマスター型１は、厚板状のベース部２と、平面視した場合に格子状に配列され互いに同一の寸法形状を有する直方体状の突起部３と、それらの突起部３の間に設けられ互いに同一の寸法形状を有する溝部４とを有している。このマスター型１は、溝部４が微細かつ均一な寸法と高いアスペクト比（この場合には溝部４の深さ（＝Ｈ）と幅Ｗとの比）とを有するようにして、Ｎｉ−Ｐめっき材料やアクリル系樹脂材料等に直接機械的加工を施すことによって形成される（後述）。また、マスター型１は、製造しようとする微細構造体が反転された寸法形状を有するようにして形成されている。そして、突起部３と溝部４とは、各部分の寸法が、例えば、突起部３の平面形状である正方形の一辺の寸法ＬＭが０．３５μｍ、高さ寸法Ｈが７μｍ、溝部４の幅寸法Ｗが０．１５μｍになるようにして、形成されている。 As shown in FIG. 1 (1), a master die 1 according to the present invention has a thick plate-like base portion 2 and a rectangular parallelepiped shape that is arranged in a lattice shape in plan view and has the same size and shape. Projecting portions 3 and groove portions 4 provided between the projecting portions 3 and having the same size and shape. The master mold 1 has Ni-P plating so that the groove 4 has a fine and uniform size and a high aspect ratio (in this case, the ratio of the depth (= H) to the width W of the groove 4). It is formed by subjecting a material, an acrylic resin material or the like directly to mechanical processing (described later). The master mold 1 is formed so that the microstructure to be manufactured has an inverted size and shape. The protrusion 3 and the groove 4 have dimensions of each part, for example, a dimension LM of one side of the square that is the planar shape of the protrusion 3 is 0.35 μm, a height H is 7 μm, and a width of the groove 4. W is formed so as to be 0.15 μm.

マスター型１を使用して本発明に係る微細構造体を製造する製造方法について、図１と図２とを参照して説明する。まず、図１（２）に示すように、めっき用の型としてマスター型１を使用して、Ｎｉめっきによりマスター型１に対してＮｉを成膜して、微細構造体と同一の寸法形状を有する１次複製型５を形成（成膜）する。この１次複製型５は、マスター型１が反転された寸法形状を有するとともに、マスター型１の突起部３と溝部４とにそれぞれ対応して形成された溝部６と突起部７とを有する。その後に、マスター型１から１次複製型５を剥離する。ここで、Ｎｉめっきによって形成された１次複製型５がマスター型１の表面から剥離しやすいように、マスター型１の表面に予め適当な表面処理（例えば、Ａｕめっき等）を施しておくことが好ましい。この点については、めっき用の型としてこの後に使用する型、例えば、１次複製型５等の表面においても同様である。この工程によれば、マスター型１における溝部４のアスペクト比（溝部４の深さ（＝Ｈ）と幅Ｗとの比）を高くしておくことによって、１次複製型５における突起部７のアスペクト比（突起部７の高さと厚さとの比）を高くすることができる。 A manufacturing method for manufacturing the fine structure according to the present invention using the master mold 1 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1 (2), a master mold 1 is used as a plating mold, Ni is formed on the master mold 1 by Ni plating, and the same size and shape as the fine structure are obtained. The primary replication mold 5 is formed (film formation). The primary replica mold 5 has a dimension shape that is the inverted shape of the master mold 1, and has a groove 6 and a protrusion 7 that are formed corresponding to the protrusion 3 and the groove 4 of the master mold 1, respectively. Thereafter, the primary replica mold 5 is peeled from the master mold 1. Here, an appropriate surface treatment (for example, Au plating) is performed on the surface of the master mold 1 in advance so that the primary replica mold 5 formed by Ni plating is easily peeled off from the surface of the master mold 1. Is preferred. This also applies to the surface of a mold to be used later as a plating mold, for example, the primary replication mold 5 or the like. According to this step, the aspect ratio of the groove 4 in the master mold 1 (ratio of the depth (= H) to the width W of the groove 4) is increased, so that the protrusion 7 of the primary replica mold 5 The aspect ratio (ratio of the height and thickness of the protrusion 7) can be increased.

次に、図１（３）に示すように、めっき用の型としてマスター型１が反転された寸法形状を有する１次複製型５を使用して、Ｎｉめっきにより１次複製型５に対してＮｉを成膜して、マスター型１と同一の寸法形状（すなわち、微細構造体が反転された寸法形状）を有する２次複製型８を形成（成膜）する。その後に、１次複製型５から２次複製型８を剥離する。この２次複製型８は、マスター型１と同一の寸法形状を有するとともに、マスター型１の突起部３と溝部４とにそれぞれ対応して形成された突起部９と溝部１０とを有する。そして、２次複製型８は、微細構造体（後述）を成形するための成形型として機能する。この工程によれば、１次複製型５における突起部７のアスペクト比を高くしておくことによって、２次複製型８における溝部１０のアスペクト比を高くすることができる。 Next, as shown in FIG. 1 (3), a primary replica mold 5 having a dimension and shape in which the master mold 1 is inverted as a mold for plating is used to form a primary replica mold 5 by Ni plating. Ni is formed into a film to form (deposit) a secondary replication mold 8 having the same dimensions and shape as the master mold 1 (that is, a dimension and shape in which the fine structure is inverted). Thereafter, the secondary replication mold 8 is peeled from the primary replication mold 5. The secondary replica mold 8 has the same size and shape as the master mold 1, and has a protrusion 9 and a groove 10 formed corresponding to the protrusion 3 and the groove 4 of the master mold 1, respectively. The secondary replica mold 8 functions as a mold for molding a fine structure (described later). According to this step, the aspect ratio of the groove 10 in the secondary replica 8 can be increased by increasing the aspect ratio of the protrusion 7 in the primary replica 5.

次に、図２（１）に示すように、めっき用の型としてマスター型１と同一の寸法形状を有する２次複製型８を使用して、めっきにより２次複製型８に対して金属を成膜して、マスター型１が反転された寸法形状を有する微細構造体１１を形成（成膜）する。したがって、この微細構造体１１は、マスター型１が反転された寸法形状を有するとともに、マスター型１の突起部３と溝部４とにそれぞれ対応して形成された凹部１２と壁部１３とを有する。この工程によれば、２次複製型８における溝部１０のアスペクト比を高くしておくことにより、微細構造体１１における壁部１３のアスペクト比を高くすることができる。したがって、機械的加工を使用してマスター型１における溝部４のアスペクト比を高くしておくことによって、微細構造体１１において高いアスペクト比を有する壁部１３が形成される。なお、この工程において使用するめっき材料としては、高融点材料であるＴａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ等が考えられる。めっきのしやすさを考えると、これらの材料のうちＴａを使用することが好ましい。 Next, as shown in FIG. 2 (1), a secondary replica mold 8 having the same dimensions and shape as the master mold 1 is used as a plating mold, and metal is applied to the secondary replica mold 8 by plating. Film formation is performed to form (deposit) a fine structure 11 having a dimension and shape in which the master mold 1 is inverted. Therefore, the fine structure 11 has a size and shape in which the master mold 1 is inverted, and has a recess 12 and a wall 13 formed corresponding to the protrusion 3 and the groove 4 of the master mold 1, respectively. . According to this process, the aspect ratio of the wall 13 in the fine structure 11 can be increased by increasing the aspect ratio of the groove 10 in the secondary replication mold 8. Therefore, the wall portion 13 having a high aspect ratio is formed in the fine structure 11 by increasing the aspect ratio of the groove portion 4 in the master mold 1 using mechanical processing. In addition, as a plating material used in this process, Ta, Nb, W, Ti, Mo etc. which are high melting point materials can be considered. Considering the ease of plating, it is preferable to use Ta among these materials.

次に、図２（２）に示すように、２次複製型８から微細構造体１１を剥離する。これにより、図２（３）に示されているように、マスター型１が反転された寸法形状を有する、本発明に係る微細構造体１１が完成する。したがって、微細構造体１１における凹部１２の一辺の寸法ＬＡと、壁部１３の厚さ寸法Ｔと、凹部１２の深さ寸法Ｄとは、マスター型１における各部分の寸法に対して次のような関係になる。まず、凹部１２の一辺の寸法ＬＡは、ＬＡ＝マスター型１の突起部３の一辺の寸法ＬＭ＝０．３５μｍである。また、厚さ寸法Ｔは、Ｔ＝マスター型１の溝部４の幅寸法Ｗ＝０．１５μｍである。また、深さ寸法Ｄは、Ｄ＝マスター型１の突起部３の高さ寸法Ｈ＝７μｍである。ここで、微細構造体１１におけるこれらの寸法ＬＡ，Ｔ，Ｄについては、機械的加工によってマスター型１を製造する際に、マスター型１における各部分の寸法ＬＭ，Ｗ，Ｈを適当な値に設定することにより、容易に変更することができる。そして、寸法ＬＭ，Ｗ，Ｈの設定については、加工する際の加工軸の位置を変更することにより、ｎｍオーダーで行うことができる。 Next, as shown in FIG. 2 (2), the fine structure 11 is peeled from the secondary replication mold 8. As a result, as shown in FIG. 2 (3), the microstructure 11 according to the present invention having the dimension shape in which the master mold 1 is inverted is completed. Therefore, the dimension LA of one side of the recess 12 in the fine structure 11, the thickness dimension T of the wall 13, and the depth dimension D of the recess 12 are as follows with respect to the dimensions of each part in the master mold 1. It becomes a relationship. First, the dimension LA of one side of the recess 12 is LA = the dimension LM of one side of the protrusion 3 of the master mold 1 = 0.35 μm. The thickness dimension T is T = width dimension W = 0.15 μm of the groove 4 of the master mold 1. The depth dimension D is D = the height dimension H of the protrusion 3 of the master mold 1 = 7 μm. Here, with respect to these dimensions LA, T, and D in the fine structure 11, when the master mold 1 is manufactured by mechanical processing, the dimensions LM, W, and H of each part in the master mold 1 are set to appropriate values. By setting, it can be easily changed. The dimensions LM, W, and H can be set on the order of nm by changing the position of the machining axis when machining.

ここで、機械的加工によりマスター型を製造する製造方法について、図３，図４を参照して説明する。図３（１）は図１（１）のマスター型を製造する際に使用される工具の先端部を、図３（２）はその工具の動作を、それぞれ示す斜視図である。図４（１）と図４（２）とは、マスター型を製造する際に工具が材料に押し付けられる場合と引き離される場合との作用をそれぞれ示す部分断面図である。図３（１）に示されているように、マスター型の製造に使用される工具１４は、ほぼ直方体状の先端部１５を有するダイヤモンド工具であって、その先端部１５には適当な逃げ角ａが設けられている。この工具１４は、切削加工を行う適当な工作機械に取り付けられている。工作機械としては、例えば、特開２０００−５２１０１号公報に示されているような、いわゆる楕円振動切削加工を行う工作機械を使用することができる。この工作機械は、工具１４が取り付けられた柱状部材からなる振動子（図示なし）に対して、振動子の軸方向にそれぞれ直交する２方向であって互いに直交する２方向に、２個の圧電素子（図示なし）を使用してそれぞれたわみ振動を与えて、これにより工具を楕円振動させる。また、精密な加工を実現するためには、楕円振動の周波数を、超音波領域の周波数（例えば１７ｋＨｚ以上）に設定して切削することが好ましい。 Here, the manufacturing method which manufactures a master type | mold by mechanical processing is demonstrated with reference to FIG. 3, FIG. 3 (1) is a perspective view showing the tip of a tool used when manufacturing the master mold of FIG. 1 (1), and FIG. 3 (2) is a perspective view showing the operation of the tool. 4 (1) and 4 (2) are partial cross-sectional views showing the operation of the case where the tool is pressed against the material and the case where the tool is separated when the master mold is manufactured. As shown in FIG. 3 (1), the tool 14 used for manufacturing the master mold is a diamond tool having a substantially rectangular parallelepiped tip portion 15, and the tip portion 15 has an appropriate clearance angle. a is provided. The tool 14 is attached to a suitable machine tool that performs cutting. As the machine tool, for example, a machine tool that performs so-called elliptical vibration cutting as disclosed in JP 2000-52101 A can be used. This machine tool has two piezoelectric elements in two directions orthogonal to each other and two directions orthogonal to the vibrator axial direction (not shown) formed of a columnar member to which a tool 14 is attached. Each element (not shown) is used to apply a flexural vibration, thereby causing the tool to elliptically vibrate. In order to realize precise machining, it is preferable to perform cutting by setting the frequency of the elliptical vibration to a frequency in the ultrasonic region (for example, 17 kHz or more).

工具１４の動作を、図３を参照して説明する。図３（２）に示すように、まず、移動機構（図示なし）によって所定の切削速度で切削方向Ａｄに被削材１６を移動させながら、被削材１６と工具１４の先端部１５とを接触させる。ここで、工具１４は、振動子によって生成される周期的な軌跡１７を描いて楕円振動している。そして、被削材１６の移動方向（切削方向Ａｄ）は、一方の圧電素子が生成するねじり振動の方向であるＹ方向と同一である。また、被削材１６の切削される面は、他方の圧電素子が生成するねじり振動の方向であるＸ方向に垂直である。 The operation of the tool 14 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3 (2), first, the workpiece 16 and the tip 15 of the tool 14 are moved while the workpiece 16 is moved in the cutting direction Ad at a predetermined cutting speed by a moving mechanism (not shown). Make contact. Here, the tool 14 is elliptically oscillating along a periodic trajectory 17 generated by the vibrator. The moving direction (cutting direction Ad) of the work material 16 is the same as the Y direction, which is the direction of torsional vibration generated by one piezoelectric element. Further, the surface to be cut of the workpiece 16 is perpendicular to the X direction, which is the direction of torsional vibration generated by the other piezoelectric element.

次に、工具１４が、リボン状の切りくず１８Ａを生成しながら被削材１６を切削する。ここで、工具１４の先端部１５は軌跡１７を描いて楕円振動しているので、その先端部１５の運動は、被削材１６の切削される面に垂直な背分力方向Ｂｄと、切削方向Ａｄと同方向の主分力方向Ｃｄとに分解される。先端部１５における楕円振動のこれら２方向の成分により、工具１４が切取り厚さ１９だけ被削材１６を切削することになる。 Next, the tool 14 cuts the workpiece 16 while generating the ribbon-shaped chips 18A. Here, since the tip portion 15 of the tool 14 is elliptically oscillating along a locus 17, the movement of the tip portion 15 is caused by the back force direction Bd perpendicular to the surface to be cut of the work material 16 and the cutting force. The main component force direction Cd is decomposed into the same direction as the direction Ad. The tool 14 cuts the work material 16 by the cut thickness 19 due to these two components of the elliptical vibration at the tip 15.

工具１４が被削材１６を切削する際の作用について、図４を参照して、被削材１６に対して工具１４が押しつけられる場合と引き離される場合とに分けて説明する。まず、図４（１）に示すように、軌跡１７に従って、工具１４を、背分力方向Ｂｄ（図の右方向）と主分力方向Ｃｄ（図の上方向）とが合成された方向に移動させる。これにより、工具１４を被削材１６に押し当てて、被削材１６を主分力方向Ｃｄに向かって切削する。 The action when the tool 14 cuts the work material 16 will be described with reference to FIG. 4 separately for the case where the tool 14 is pressed against the work material 16 and the case where the tool 14 is pulled apart. First, as shown in FIG. 4 (1), the tool 14 is moved along the locus 17 in a direction in which the back component force direction Bd (right direction in the drawing) and the main component force direction Cd (upward direction in the drawing) are combined. Move. Thus, the tool 14 is pressed against the work material 16 to cut the work material 16 in the main component force direction Cd.

次に、図示は省略するが、図４（１）の状態から引き続いて、軌跡１７に従って、工具１４を図の上方向と左方向とが合成された方向に移動させる。これにより、工具１４を被削材１６に押し当てて被削材１６を切削しながら、被削材１６から工具１４を図の左方向に引き離す。したがって、工具１４により被削材１６を切削し、その切削によって発生したリボン状の切りくず１８Ａを引き出して流出方向Ｄｄに流出させることになる。 Next, although illustration is omitted, the tool 14 is moved in the direction in which the upper direction and the left direction in the figure are combined according to the locus 17 following the state of FIG. Thereby, the tool 14 is pulled away from the work material 16 in the left direction in the figure while pressing the tool 14 against the work material 16 and cutting the work material 16. Therefore, the work material 16 is cut by the tool 14, and the ribbon-like chip 18A generated by the cutting is pulled out and flows out in the outflow direction Dd.

次に、図４（２）に示すように、軌跡１７に従って、工具１４を背分力方向Ｂｄ（図の左方向）と主分力方向Ｃｄ（図の下方向）とが合成された方向に移動させる。これによって、被削材１６から工具１４を引き離す。したがって、図４（１）と図４（２）との間の状態、言い換えれば工具１４が被削材１６に接触している間は、リボン状の切りくず１８Ａが引き出される。また、工具１４が被削材１６から離れた後には被削材１６と工具１４との間に間隙が生じるので、切削により発生した粒子状の切りくず１８Ｂが、工具１４の近傍に供給された切削油（図示なし）によって排出される。また、切削する際に発生した摩擦熱が切削油によって奪われるので、工具１４が効果的に冷却される。 Next, as shown in FIG. 4 (2), the tool 14 is moved in the direction in which the back component force direction Bd (left direction in the figure) and the main component force direction Cd (downward direction in the figure) are combined according to the locus 17. Move. As a result, the tool 14 is pulled away from the work material 16. Therefore, the ribbon-shaped chip 18A is pulled out while the state between FIG. 4A and FIG. 4B, in other words, while the tool 14 is in contact with the workpiece 16. In addition, since a gap is generated between the work material 16 and the tool 14 after the tool 14 is separated from the work material 16, the particulate chips 18 </ b> B generated by the cutting are supplied in the vicinity of the tool 14. It is discharged by cutting oil (not shown). Further, since the frictional heat generated when cutting is taken away by the cutting oil, the tool 14 is effectively cooled.

次に、図示は省略するが、図４（２）の状態から引き続いて、軌跡１７に従って、工具１４を図の下方向と右方向とが合成された方向に移動させる。これにより、被削材１６に向かって工具１４を接近させ、再び接触させる。以下、図４（１）の状態に戻り、切削を再開する。上述の工程を繰り返すことによって、工具１４が楕円振動しながら、被削材１６に切削加工を施すことになる。ここで、所定の電気信号に基づいて、移動機構（図示なし）により被削材１６の送り方向を制御すれば、図１の溝部４について曲線を含む任意のパターンを、被削材１６に形成することができる。 Next, although illustration is omitted, the tool 14 is moved in the direction in which the downward direction and the right direction in the figure are combined according to the locus 17 following the state of FIG. Thereby, the tool 14 is made to approach toward the work material 16, and is made to contact again. Thereafter, the state returns to the state shown in FIG. By repeating the above process, the work material 16 is cut while the tool 14 is elliptically oscillating. Here, if the feed direction of the work material 16 is controlled by a moving mechanism (not shown) based on a predetermined electric signal, an arbitrary pattern including a curve is formed on the work material 16 with respect to the groove 4 in FIG. can do.

本発明に係る微細構造体、及びその製造方法によれば、それぞれＮｉめっきによって、マスター型１を使用して１次複製型５を形成し、１次複製型５を使用して２次複製型８を形成する。そして、Ｔａめっきにより、２次複製型８を使用して微細構造体１１を形成する。また、マスター型１は、機械的加工である楕円振動切削加工によって、微細かつ均一な寸法を有する多数の突起部３と溝部４とが形成されるようにして、かつ、それらの溝部４が高いアスペクト比（溝部４の深さ（＝Ｈ）と幅Ｗとの比）を有するようにして、製造される。これらにより、次のような効果が得られる。第１に、微細構造体１１を製造する際に使用されるマスター型１が、シンクロトロン装置から放射されるＸ線を使用することなく製造されるので、マスター型１を製造する際の製造コストが低減される。第２に、微細かつ均一な寸法と高いアスペクト比とを有する多数の溝部４が形成されたマスター型１が機械的加工によって製造され、そのマスター型１に基づいてＮｉめっきを使用して１次複製型５と２次複製型８とを順次形成し、その２次複製型８に基づいてＴａめっきを使用して微細構造体１１を形成する。したがって、微細かつ均一な寸法を有する多数の凹部１２と壁部１３とが一括して形成されるとともに、壁部１３が高いアスペクト比（壁部１３の高さ（＝Ｄ）と厚さＴとの比）を有する微細構造体１１が製造される。第３に、マスター型１の溝部４と突起部３とに関する寸法、すなわち図１の寸法ＬＭ，Ｗ，Ｈを、材料に直接機械的加工を施すことによって容易に変更することができる。したがって、微細構造体１１において、凹部１２と壁部１３とに関する寸法、すなわち図２の寸法ＬＡ，Ｔ，Ｄを容易に変更することができるとともに、その際の時間と製造コストとを抑制することができる。 According to the microstructure and the manufacturing method thereof according to the present invention, the primary replica mold 5 is formed by using the master mold 1 and the secondary replica mold 5 is used by the Ni plating, respectively. 8 is formed. And the fine structure 11 is formed using the secondary replication type | mold 8 by Ta plating. In addition, the master die 1 has a large number of protrusions 3 and grooves 4 having fine and uniform dimensions formed by elliptical vibration cutting which is mechanical processing, and the grooves 4 are high. It is manufactured so as to have an aspect ratio (ratio of the depth (= H) and width W of the groove 4). As a result, the following effects can be obtained. First, since the master mold 1 used when manufacturing the fine structure 11 is manufactured without using X-rays radiated from the synchrotron apparatus, the manufacturing cost when manufacturing the master mold 1 Is reduced. Secondly, a master mold 1 having a large number of grooves 4 having fine and uniform dimensions and a high aspect ratio is manufactured by mechanical processing, and based on the master mold 1, primary plating is performed using Ni plating. The replica mold 5 and the secondary replica mold 8 are sequentially formed, and the fine structure 11 is formed using Ta plating based on the secondary replica mold 8. Accordingly, a large number of concave portions 12 and wall portions 13 having fine and uniform dimensions are formed at the same time, and the wall portion 13 has a high aspect ratio (the height (= D) of the wall portion 13 and the thickness T). ) Is produced. 3rdly, the dimension regarding the groove part 4 and the projection part 3 of the master type | mold 1, ie, the dimension LM, W, H of FIG. 1, can be easily changed by performing a mechanical process directly on material. Therefore, in the microstructure 11, the dimensions relating to the recess 12 and the wall 13, that is, the dimensions LA, T, and D in FIG. 2, can be easily changed, and the time and manufacturing cost at that time can be suppressed. Can do.

また、本実施例に係るマスター型１を製造する際には、楕円振動する工具１４が被削材１６に断続的に接触することにより、被削材１６が切削加工されて溝部４が形成される。したがって、工具１４と被削材１６との接触時間が短くなり、かつ、接触していない状態が生じる。また、楕円振動する工具１４がリボン状の切りくず１８Ａを引き出すので、被削材１６と工具１４との間の摩擦抵抗が減少する。また、工具１４が被削材１６に接触していない状態において、粒子状の切りくず１８Ｂが排出されやすくなる。これらにより、次の効果が得られる。第１に、工具１４が被削材１６に切削加工を施す際の加工抵抗が減少する。これによって、溝部４の間の残り部分（図１の突起部３）においてばりや崩れ等の発生が抑制されるとともに、微細かつ均一な寸法と高いアスペクト比とを有する多数の溝部４が得られる。したがって、工具１４の破損を防止しながら、これらの多数の溝部４を有するマスター型１が製造される。また、第２に、工具１４と被削材１６との接触時間が短くなるとともに接触していない状態が生じるので、工具１４が効果的に冷却される。したがって、工具１４の長寿命化を図りながらマスター型１が製造される。第３に、マスター型１において、溝部４と突起部３とに関する寸法、すなわち図１の寸法ＬＭ，Ｗ，Ｈを容易に変更することができるとともに、その際の時間と製造コストとを抑制することができる。 Further, when the master die 1 according to the present embodiment is manufactured, the work material 16 is cut and the groove portion 4 is formed by intermittently contacting the work material 16 with the elliptically vibrating tool 14. The Therefore, the contact time between the tool 14 and the work material 16 is shortened, and a state where the tool 14 and the work material 16 are not in contact occurs. Moreover, since the tool 14 that vibrates elliptically pulls out the ribbon-shaped chip 18A, the frictional resistance between the work material 16 and the tool 14 is reduced. In addition, in the state where the tool 14 is not in contact with the work material 16, the particulate chips 18B are easily discharged. As a result, the following effects can be obtained. First, the machining resistance when the tool 14 cuts the workpiece 16 is reduced. As a result, the occurrence of flashing and collapsing in the remaining portion (protrusion 3 in FIG. 1) between the grooves 4 is suppressed, and a large number of grooves 4 having fine and uniform dimensions and a high aspect ratio can be obtained. . Therefore, the master mold 1 having these many grooves 4 is manufactured while preventing the tool 14 from being damaged. Secondly, the contact time between the tool 14 and the work material 16 is shortened and a state in which the tool 14 is not in contact occurs, so that the tool 14 is effectively cooled. Therefore, the master mold 1 is manufactured while extending the life of the tool 14. Thirdly, in the master mold 1, the dimensions relating to the groove 4 and the protrusion 3, that is, the dimensions LM, W, and H in FIG. 1 can be easily changed, and the time and manufacturing cost at that time are suppressed. be able to.

なお、ここまでの説明における楕円振動の振幅は、切削加工するパターン（図１の溝部４）の寸法精度、工具１４の材質、被削材１６の被削性等に基づいて、適当に定めればよい。その際に、例えば、楕円振動の振幅を、切込み深さ（切込み量）に比較して、同等〜１／３程度の値をとることができる。また、回転振動の軌跡１７を楕円とした。これに限らず、工具１４を、楕円の特殊な場合である真円を描いて回転振動させてもよい。 Note that the amplitude of the elliptical vibration in the description so far is appropriately determined based on the dimensional accuracy of the pattern to be cut (groove 4 in FIG. 1), the material of the tool 14, the machinability of the work material 16, and the like. That's fine. At that time, for example, the amplitude of the elliptical vibration can take a value equivalent to about １／ compared to the cutting depth (cutting amount). Also, the locus 17 of rotational vibration is an ellipse. Not limited to this, the tool 14 may be rotated and oscillated while drawing a perfect circle which is a special case of an ellipse.

また、楕円振動する工具１４に対して被削材１６を移動させることにより、被削材１６を切削加工した。これに限らず、固定された被削材１６に対して楕円振動する工具１４を移動させてもよく、工具１４と被削材１６との双方を移動させてもよい。また、工具１４を回転振動させたが、これに限らず、被削材１６が固定されたステージ（図示なし）を回転振動させることもできる。 Further, the work material 16 was cut by moving the work material 16 with respect to the tool 14 that vibrates elliptically. Not limited to this, the tool 14 that elliptically vibrates may be moved with respect to the fixed work material 16, and both the tool 14 and the work material 16 may be moved. Moreover, although the tool 14 was rotationally vibrated, not only this but the stage (not shown) to which the workpiece 16 was fixed can also be rotationally vibrated.

また、振動子に対して、その軸方向にそれぞれ直交する２方向であって互いに直交する２方向に、２個の圧電素子を使用してそれぞれたわみ振動を与えて、これにより工具を楕円振動させた。楕円振動切削加工を行う工作機械としては、たわみ振動以外の２方向の振動を振動子に与えることによって工具を楕円振動させる工作機械を使用してもよい。 In addition, bending vibration is applied to the vibrator in two directions orthogonal to the axial direction and in two directions orthogonal to each other using two piezoelectric elements, thereby causing the tool to elliptically vibrate. It was. As a machine tool that performs elliptical vibration cutting, a machine tool that elliptically vibrates the tool by applying vibration in two directions other than flexural vibration to the vibrator may be used.

また、楕円振動切削加工によって、マスター型１に直方体状の突起部３を格子状に形成した。突起部３の形状は、円柱状や角柱状（例えば、６角柱状）であってもよい。また、突起部３の配置については、格子状以外の配置、例えば、市松模様状の配置であってもよい。 Further, the rectangular parallelepiped protrusions 3 were formed on the master die 1 in a lattice shape by elliptical vibration cutting. The shape of the protrusion 3 may be a columnar shape or a prismatic shape (for example, a hexagonal prism shape). Moreover, about arrangement | positioning of the projection part 3, arrangement | positioning other than a grid | lattice form, for example, checkered pattern arrangement | positioning, may be sufficient.

また、Ｎｉめっきによって１次複製型５と２次複製型８とを、Ｔａめっきによって微細構造体１１を、それぞれ形成（成膜）した。めっき材料については、他の金属材料を使用しもよい。また、上述しためっきに代えて、めっき以外の適当な成膜方法、例えば、ＣＶＤを使用して成膜することもできる。 Further, the primary replication mold 5 and the secondary replication mold 8 were formed (film formation) by Ni plating, and the fine structure 11 was formed by Ta plating, respectively. As the plating material, other metal materials may be used. Moreover, it can replace with the plating mentioned above and can also form into a film using suitable film-forming methods other than plating, for example, CVD.

実施例２として、本発明に係る発光機構について、図５，図６を参照して説明する。図５（１）−（４）と図６（１）−（２）とは、本実施例に係る発光機構の具体例をそれぞれ示す断面図である。本実施例に係る発光機構は、実施例１に係る微細構造体から構成され、微細かつ均一な所定の寸法を有する多数の凹部と壁部とを有することを特徴とする。そして、この所定の寸法は、発光機構が選択的に発する光の波長に応じて、最適な値に定められている。なお、ここでいう発光機構が発する「光」には、電磁波としての可視光線だけでなく赤外線、紫外線も含まれ、更に、Ｘ線も含まれ得る。また、「光を発する」とは、「光を輻射する」及び「光を反射する」のいずれをも意味するものとする。 As Example 2, a light emitting mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 (1)-(4) and FIGS. 6 (1)-(2) are cross-sectional views respectively showing specific examples of the light emitting mechanism according to the present embodiment. The light emitting mechanism according to the present embodiment is constituted by the fine structure according to the first embodiment, and has a number of concave portions and wall portions having predetermined dimensions that are fine and uniform. The predetermined dimension is set to an optimum value according to the wavelength of light selectively emitted by the light emitting mechanism. The “light” emitted by the light emitting mechanism here includes not only visible rays as electromagnetic waves but also infrared rays and ultraviolet rays, and may also include X-rays. Further, “emits light” means both “radiate light” and “reflect light”.

図５（１）に示された発光機構２０は、実施例１に係る微細構造体（図２の微細構造体１１参照）が一定の幅を有し細長い板状又はひも状に加工されたフィラメント２１と、そのフィラメント２１の両端がそれぞれ接続されている導入線２２（図では導入線の端部を示す）とを有する。そして、通常の白熱電球と同様に、フィラメント２１は支持具（図示なし）によって支持され、フィラメント２１と導入線２２とはガラス容器の中に配置されているとともに、ガラス容器には希ガス又はハロゲン元素からなるガスが封入されている（その内部が真空状態になっていてもよい）。また、微細構造体からなるフィラメント２１においては、所定の波長を有する可視光線Ｌ（この場合には単色光）を選択的に輻射するように、凹部２３と壁部２４とに関する寸法が設定されている。この構成によれば、導入線２２を介してフィラメント２１に電流を供給してフィラメント２１を発熱させる（加熱する）ことにより、フィラメント２１から図の上方に向かって、可視光線Ｌが輻射されるとともに赤外線の輻射が抑制される。したがって、可視光線Ｌについて優れた発光効率を有する発光機構２０が得られる。なお、フィラメント２１については、凹部２３と壁部２４とが外側になるようにして、コイル状に形成してもよい。 The light emitting mechanism 20 shown in FIG. 5 (1) is a filament in which the fine structure according to the first embodiment (see the fine structure 11 in FIG. 2) has a certain width and is processed into an elongated plate or string. 21 and an introduction line 22 (the end of the introduction line is shown in the figure) to which both ends of the filament 21 are connected. As in a normal incandescent bulb, the filament 21 is supported by a support (not shown), the filament 21 and the lead-in wire 22 are arranged in a glass container, and the glass container contains a rare gas or halogen. A gas composed of an element is enclosed (the inside may be in a vacuum state). Further, in the filament 21 made of a fine structure, the dimensions related to the recess 23 and the wall 24 are set so as to selectively radiate visible light L having a predetermined wavelength (in this case, monochromatic light). Yes. According to this configuration, by supplying current to the filament 21 via the lead-in wire 22 to heat (heat) the filament 21, visible light L is radiated from the filament 21 upward in the figure. Infrared radiation is suppressed. Therefore, the light emitting mechanism 20 having excellent luminous efficiency for the visible light L can be obtained. In addition, about the filament 21, you may form in a coil shape so that the recessed part 23 and the wall part 24 may become an outer side.

図５（２）に示された発光機構２５は、図５（１）と同様のフィラメント２１及び導入線２２と、フィラメント２１における可視光線Ｌを輻射しない側（図では下側）の所定の位置に配置され微細構造体からなる反射部材２６とを有する。反射部材２６においては、所定の波長を有する赤外線ＩＲを選択的に輻射するように、凹部２７と壁部２８とに関する寸法が設定されている。また、この反射部材２６は、図示されたように、全体の断面形状がほぼ放物線を描くように湾曲した微細構造体からなり、その放物線の焦点にフィラメント２１がほぼ位置するようにして配置され、フィラメント２１から受け取った赤外線ＩＲを反射する反射鏡として機能する。この構成によれば、導入線２２を介してフィラメント２１に電流を供給してフィラメント２１を発熱させる（加熱する）ことにより、フィラメント２１からは図の上方に可視光線Ｌが輻射されるとともに、図の下方に可視光線（単色光ではない）と赤外線ＩＲとが輻射される。そして、赤外線ＩＲによって加熱された反射部材２６が赤外線ＩＲを選択的に輻射し（言い換えれば反射部材２６によって赤外線ＩＲが反射され）、この赤外線ＩＲがフィラメント２１を更に加熱する。したがって、フィラメント２１からいったん輻射された赤外線ＩＲが再びフィラメント２１を加熱することによって、低い消費エネルギーで同等の発光効率を有する省エネルギー化された発光機構２５が得られる。なお、図５（２）では、フィラメント２１と反射部材２６とが左右方向に延びるようにして描かれている。これに限らず、フィラメント２１と反射部材２６とを手前−奥方向に延びるようにして構成し、フィラメント２１の手前側と奥側との両端に導入線２２を接続してもよい。 The light emission mechanism 25 shown in FIG. 5 (2) has the same filament 21 and lead-in wire 22 as in FIG. 5 (1), and a predetermined position on the side of the filament 21 that does not emit visible light L (lower side in the figure). And a reflecting member 26 made of a fine structure. In the reflecting member 26, the dimensions related to the concave portion 27 and the wall portion 28 are set so as to selectively radiate infrared IR having a predetermined wavelength. In addition, as shown in the figure, the reflecting member 26 is composed of a fine structure whose entire cross-sectional shape is curved so as to draw a parabola, and is arranged so that the filament 21 is substantially located at the focal point of the parabola, It functions as a reflecting mirror that reflects the infrared IR received from the filament 21. According to this configuration, when the filament 21 is heated (heated) by supplying current to the filament 21 via the lead-in wire 22, the visible light L is radiated from the filament 21 in the upper part of the figure. Visible light (not monochromatic light) and infrared IR are radiated below. The reflecting member 26 heated by the infrared IR selectively radiates the infrared IR (in other words, the infrared IR is reflected by the reflecting member 26), and the infrared IR further heats the filament 21. Therefore, when the infrared ray IR once radiated from the filament 21 heats the filament 21 again, the energy-saving light emitting mechanism 25 having the same light emission efficiency with low energy consumption can be obtained. In FIG. 5B, the filament 21 and the reflecting member 26 are drawn so as to extend in the left-right direction. Not limited to this, the filament 21 and the reflection member 26 may be configured to extend in the front-back direction, and the lead wires 22 may be connected to both ends of the front side and the back side of the filament 21.

図５（３）に示された発光機構２９は、図５（２）と同様のフィラメント２１及び導入線２２と、フィラメント２１の真下にほぼ一定の小さな間隔を置いて配置された反射部材３０とを有する。反射部材３０においても、反射部材２６と同様に、所定の波長を有する赤外線ＩＲを選択的に輻射するように、凹部２７と壁部２８とに関する寸法が設定されている。この構成によっても、赤外線ＩＲによって加熱された反射部材３０が赤外線ＩＲを輻射し（言い換えれば反射部材３０によって赤外線ＩＲが反射され）、この赤外線ＩＲがフィラメント２１を更に加熱する。したがって、フィラメント２１からいったん輻射された赤外線ＩＲが再びフィラメント２１を加熱することによって、低い消費エネルギーで同等の発光効率を有する省エネルギー化された発光機構２９が得られる。 The light emitting mechanism 29 shown in FIG. 5 (3) includes a filament 21 and an introduction line 22 similar to those in FIG. 5 (2), and a reflecting member 30 arranged at a substantially constant small interval immediately below the filament 21. Have Similarly to the reflecting member 26, the reflecting member 30 has dimensions related to the concave portion 27 and the wall portion 28 so as to selectively radiate infrared IR having a predetermined wavelength. Also with this configuration, the reflecting member 30 heated by the infrared IR radiates the infrared IR (in other words, the infrared IR is reflected by the reflecting member 30), and the infrared IR further heats the filament 21. Therefore, when the infrared ray IR once radiated from the filament 21 heats the filament 21 again, an energy-saving light emitting mechanism 29 having the same light emission efficiency with low energy consumption can be obtained.

図５（４）に示された発光機構３１は、タングステン線等からなるヒータ３２と、ヒータ３２を取り囲むように設けられた円筒状の輻射部材３３とを有する。ヒータ３２は、図の手前側と奥側との両端においてそれぞれ導入線（図示なし）に接続されている。輻射部材３３においては、図５（１）のフィラメント２１と同様に、所定の波長を有する可視光線Ｌを選択的に輻射するように、凹部２３と壁部２４とに関する寸法が設定されている。この構成によれば、導入線を介してヒータ３２に電流を供給してこれを発熱させる（加熱する）ことにより、ヒータ３２の周方向に向かって可視光線（単色光ではない）と赤外線ＩＲとが輻射される。そして、円筒状の輻射部材３３は、赤外線ＩＲによって内側から加熱されることにより、外側に向かって可視光線Ｌを選択的に輻射する。したがって、低い消費エネルギーで同等の発光効率を有する省エネルギー化された発光機構が得られる。なお、ヒータ３２を、輻射部材３３と同様に円筒状の構成にして、所定の波長を有する赤外線ＩＲを選択的に輻射するように形成された凹部と壁部とを有するようにしてもよい。この場合には、ヒータ３２から赤外線ＩＲが選択的に輻射されるとともに、可視光線の輻射が選択的に抑制される。したがって、赤外線ＩＲによって輻射部材３３が内側から効率的に加熱されるので、いっそう低い消費エネルギーで同等の発光効率を有する発光機構３１が得られる。 The light emitting mechanism 31 shown in FIG. 5 (4) has a heater 32 made of a tungsten wire or the like, and a cylindrical radiation member 33 provided so as to surround the heater 32. The heaters 32 are respectively connected to lead-in lines (not shown) at both ends of the front side and the back side in the drawing. In the radiating member 33, the dimension regarding the recessed part 23 and the wall part 24 is set so that the visible ray L which has a predetermined wavelength may be selectively radiated similarly to the filament 21 of FIG. 5 (1). According to this configuration, by supplying current to the heater 32 via the lead-in wire and generating heat (heating), visible light (not monochromatic light) and infrared IR IR toward the circumferential direction of the heater 32. Is radiated. And the cylindrical radiation member 33 selectively radiates | emits the visible ray L toward the outer side by being heated from the inner side by infrared rays IR. Therefore, an energy-saving light emitting mechanism having the same light emission efficiency with low energy consumption can be obtained. The heater 32 may have a cylindrical configuration like the radiating member 33, and may have a recess and a wall formed so as to selectively radiate infrared IR having a predetermined wavelength. In this case, the infrared light IR is selectively radiated from the heater 32 and the radiation of visible light is selectively suppressed. Therefore, since the radiation member 33 is efficiently heated from the inside by the infrared IR, the light emitting mechanism 31 having the same luminous efficiency with lower energy consumption can be obtained.

図６（１）に示された発光機構３４は、図５（１）の発光機構と同様に、一定の幅を有し細長い板状又はひも状に加工されたフィラメント３５を有する。しかし、図５（１）の発光機構とは異なり、微細構造体からなるフィラメント３５においては、所定の波長を有する赤外線ＩＲを選択的に輻射するように、凹部２７と壁部２８とに関する寸法が設定されている。この構成によれば、導入線２２を介してフィラメント３５に電流を供給してフィラメント３５を発熱させる（加熱する）ことにより、図の上方に向かって、フィラメント３５からは赤外線ＩＲが輻射されるとともに、可視光線の輻射が抑制される。したがって、赤外線ＩＲについて優れた発光効率を有する発光機構３４、言い換えれば優れた発熱効率を有する発熱機構が得られる。 The light emitting mechanism 34 shown in FIG. 6 (1) has a filament 35 having a certain width and processed into an elongated plate shape or string like the light emitting mechanism of FIG. 5 (1). However, unlike the light emission mechanism shown in FIG. 5A, the filament 35 made of a fine structure has dimensions related to the concave portion 27 and the wall portion 28 so as to selectively radiate infrared IR having a predetermined wavelength. Is set. According to this configuration, by supplying current to the filament 35 via the lead-in wire 22 to heat (heat) the filament 35, infrared IR is radiated from the filament 35 upward in the figure. , Visible light radiation is suppressed. Therefore, a light emitting mechanism 34 having excellent light emission efficiency with respect to infrared IR, in other words, a heat generating mechanism having excellent heat generation efficiency can be obtained.

図６（２）に示された発光機構３６は、円筒状の輻射部材３７を有する。この輻射部材３７は、貼り合わされた外側部材３８と内側部材３９とから構成されている。そして、外側部材３８及び内側部材３９の各貼り合わせ面の反対面においては、所定の波長を有する赤外線ＩＲを選択的に輻射するようにして、凹部２７と壁部２８とに関する寸法が設定されている。すなわち、外側部材３７と内側部材３８とは、赤外線ＩＲを選択的に輻射する機能を有する。この構成によれば、輻射部材３７に電流を供給することにより輻射部材３７を発熱させて（加熱して）、その外側と内側とに向かってそれぞれ赤外線ＩＲが輻射される。これにより、内側に向かって輻射される赤外線ＩＲによって輻射部材３７が内側から更に加熱され、加熱された輻射部材３７が外側に向かって赤外線ＩＲを選択的に輻射する。したがって、赤外線ＩＲについて優れた発光効率を有する発光機構３６、言い換えれば優れた発熱効率を有する発熱機構が得られる。なお、輻射部材３７を、外側部材３８と内側部材３９とが貼り合わされた平板状の構成にしてもよい。この構成によれば、内外両面（上下両面）に向かってそれぞれ赤外線ＩＲを輻射する輻射部材が得られる。 The light emitting mechanism 36 shown in FIG. 6 (2) has a cylindrical radiation member 37. The radiation member 37 is composed of an outer member 38 and an inner member 39 that are bonded together. And the dimension regarding the recessed part 27 and the wall part 28 is set in the surface opposite to each bonding surface of the outer side member 38 and the inner side member 39 so that infrared IR which has a predetermined wavelength may be selectively radiated | emitted. Yes. That is, the outer member 37 and the inner member 38 have a function of selectively radiating infrared IR. According to this configuration, by supplying current to the radiating member 37, the radiating member 37 is heated (heated), and infrared IR is radiated toward the outside and the inside thereof. As a result, the radiation member 37 is further heated from the inside by the infrared IR radiated inward, and the heated radiation member 37 selectively radiates the infrared IR toward the outside. Therefore, the light emitting mechanism 36 having excellent light emission efficiency with respect to the infrared IR, in other words, the heat generating mechanism having excellent heat generation efficiency can be obtained. The radiation member 37 may have a flat plate structure in which the outer member 38 and the inner member 39 are bonded together. According to this configuration, a radiation member that radiates infrared IR toward both the inner and outer surfaces (upper and lower surfaces) can be obtained.

本発明に係る各発光機構２０，２５，２９，３１，３４，３６は、図１に示されたマスター型１の溝部４と突起部３とが機械的加工によって製造され、そのマスター型１に基づいてめっきにより形成された微細構造体から構成される。そして、その微細構造体は、マスター型１の溝部４と突起部３とにそれぞれ対応する壁部２４，２８と凹部２３，２７とを有する。これにより、第１に、波長に応じた最適な寸法形状を有する発光機構が、短い時間かつ低い製造コストで製造される。第２に、機械的加工によってマスター型１の寸法（図１の寸法ＬＭ，Ｗ，Ｈ参照）を容易に設定することができる。したがって、リソグラフィー技術を使用して製造されたマスター型を使用する場合に比べて、発光機構が発する光の波長が容易に設定される。第３に、マスター型１の溝部４と突起部３とが機械的加工によって製造されることにより、微細かつ均一な寸法と高いアスペクト比とを有する溝部４と、微細かつ均一な寸法を有する突起部３とが得られる。このことによって、各発光機構２０，２５，２９，３１，３４，３６において、微細かつ均一な寸法と高いアスペクト比とを有する壁部２４，２８と、微細かつ均一な寸法を有する凹部２３，２７とが得られる。したがって、所望の波長を有する光を発する発光機構が得られる。具体的には、発熱量が少なく所望の波長を有する可視光線Ｌを発する発光機構、又は、発する可視光線Ｌの光量が少なく所望の波長を有する赤外線ＩＲを発する発熱機構が得られる。 Each light emitting mechanism 20, 25, 29, 31, 34, 36 according to the present invention has a groove 4 and a protrusion 3 of the master mold 1 shown in FIG. It is comprised from the fine structure formed by plating based on this. The fine structure has wall portions 24 and 28 and concave portions 23 and 27 respectively corresponding to the groove portion 4 and the projection portion 3 of the master mold 1. Thereby, first, a light emitting mechanism having an optimum size and shape corresponding to the wavelength is manufactured in a short time and at a low manufacturing cost. Second, the dimensions of the master mold 1 (see dimensions LM, W, and H in FIG. 1) can be easily set by mechanical processing. Therefore, the wavelength of light emitted by the light emitting mechanism is easily set as compared with the case of using a master mold manufactured using a lithography technique. Third, the grooves 4 and the protrusions 3 of the master mold 1 are manufactured by mechanical processing, so that the grooves 4 having a fine and uniform dimension and a high aspect ratio, and the protrusions having a fine and uniform dimension. Part 3 is obtained. Thus, in each light emitting mechanism 20, 25, 29, 31, 34, 36, the wall portions 24, 28 having fine and uniform dimensions and a high aspect ratio, and the recesses 23, 27 having fine and uniform dimensions. And is obtained. Therefore, a light emitting mechanism that emits light having a desired wavelength is obtained. Specifically, a light emitting mechanism that emits visible light L having a desired wavelength with a small amount of heat generation, or a heat generating mechanism that emits infrared IR having a desired wavelength with a small amount of visible light L emitted is obtained.

なお、本実施例で説明したように、可視光線Ｌとして特定の波長を有する単色光を輻射したい場合には、凹部２３と壁部２４とに関する寸法を、その波長に応じた特定の値に設定してマスター型（図１のマスター型１参照）を製造すればよい。加えて、可視光線Ｌとして様々な波長を有する白色光を輻射したい場合には、凹部２３と壁部２４とに関する寸法を、それらの波長に応じた複数の値に設定してマスター型を製造すればよい。このように、発する光の波長を任意に設定できる理由は、次の通りである。すなわち、マスター型１の溝部４と突起部３とが機械的加工を使用して製造されることによって、壁部２４，２８と凹部２３，２７とに関する寸法を均一にすることのみならず、それらの寸法を所望の値にして適度にかつ場所を指定してばらつかせることが可能になるからである。したがって、所望の色分布や階調等を有する光を発する発光機構を製造することもできる。また、様々な波長を有する赤外線ＩＲを輻射又は反射させたい場合において、凹部２７と壁部２８とに関する寸法の設定に関しても同様である。 As described in the present embodiment, when the monochromatic light having a specific wavelength is radiated as the visible light L, the dimensions related to the concave portion 23 and the wall portion 24 are set to specific values according to the wavelength. Then, a master mold (see master mold 1 in FIG. 1) may be manufactured. In addition, when it is desired to radiate white light having various wavelengths as the visible light L, the dimensions relating to the concave portion 23 and the wall portion 24 are set to a plurality of values according to those wavelengths, and the master mold is manufactured. That's fine. The reason why the wavelength of the emitted light can be arbitrarily set is as follows. That is, the grooves 4 and the protrusions 3 of the master mold 1 are manufactured using mechanical processing, so that not only the dimensions related to the wall portions 24 and 28 and the recess portions 23 and 27 are made uniform, but also This is because it is possible to make the dimensions of the desired value to be varied appropriately and by specifying the place. Therefore, a light emitting mechanism that emits light having a desired color distribution, gradation, and the like can be manufactured. Further, when it is desired to radiate or reflect infrared IR having various wavelengths, the same applies to the setting of dimensions related to the recess 27 and the wall 28.

また、発光機構２０，２５，２９，３４については、各構成要素、すなわち、フィラメント２１，反射部材２６，反射部材３０，フィラメント３５を、面状に構成することもできる。この場合には、機械的加工を使用して微細構造体製造用のマスター型を製造する際に、そのマスター型が所望の面積・形状を有するように加工すればよい。このことによって、優れた発光効率と均一な又は所望の発光特性とを有する面光源としての発光機構、及び、優れた発熱効率と均一な又は所望の発熱特性とを有する面熱源としての発熱機構が得られる。 Moreover, about the light emission mechanism 20, 25, 29, 34, each component, ie, the filament 21, the reflection member 26, the reflection member 30, and the filament 35, can also be comprised in planar shape. In this case, when a master mold for manufacturing a fine structure is manufactured using mechanical processing, the master mold may be processed so as to have a desired area and shape. As a result, a light emission mechanism as a surface light source having excellent light emission efficiency and uniform or desired light emission characteristics, and a heat generation mechanism as a surface heat source having excellent heat generation efficiency and uniform or desired heat generation characteristics are provided. can get.

また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be arbitrarily combined, changed, or selected as necessary without departing from the spirit of the present invention. It can be done.

図１（１）は実施例１に係るマスター型を示す斜視図、図１（２）はマスター型から１次複製型を形成する工程を示す断面図、図１（３）は１次複製型から２次複製型を形成する工程を示す断面図である。1 (1) is a perspective view showing a master mold according to the first embodiment, FIG. 1 (2) is a cross-sectional view showing a process of forming a primary replication mold from the master mold, and FIG. 1 (3) is a primary replication mold. It is sectional drawing which shows the process of forming a secondary replication mold from. 図２（１）は２次複製型にめっきを施して金属製部材を形成する工程を、図２（２）は２次複製型から金属製部材を剥離する工程を、図２（３）は完成した微細構造体をそれぞれ示す断面図である。2 (1) shows the process of forming a metal member by plating the secondary replica mold, FIG. 2 (2) shows the process of peeling the metal member from the secondary replica mold, and FIG. It is sectional drawing which shows the completed fine structure, respectively. 図３（１）は図１（１）のマスター型を製造する際に使用される工具の先端部を、図３（２）はその工具の動作を、それぞれ示す斜視図である。3 (1) is a perspective view showing the tip of a tool used when manufacturing the master mold of FIG. 1 (1), and FIG. 3 (2) is a perspective view showing the operation of the tool. 図４（１）と図４（２）とは、マスター型を製造する際に工具が材料に押し付けられる場合と引き離される場合との作用をそれぞれ示す部分断面図である。4 (1) and 4 (2) are partial cross-sectional views showing the operation of the case where the tool is pressed against the material and the case where the tool is separated when the master mold is manufactured. 図５（１）−（４）は、実施例２に係る発光機構の具体例をそれぞれ示す断面図である。FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating specific examples of the light emitting mechanism according to the second embodiment. 図６（１）−（２）は、実施例２に係る発光機構の具体例をそれぞれ示す断面図である。FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating specific examples of the light emitting mechanism according to the second embodiment. 図７（１）は本発明に係る微細構造体を示す斜視図、図７（２）はその微細構造体を示す平面図、図７（３）は図７（２）の微細構造体をＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。7 (1) is a perspective view showing a microstructure according to the present invention, FIG. 7 (2) is a plan view showing the microstructure, and FIG. 7 (3) shows the microstructure of FIG. It is sectional drawing shown along the -A line. 図８（１）−（６）は、リソグラフィー技術を使用して微細構造体製造用のマスター型を製造する従来の技術における、レジスト塗布、露光、現像、めっき、及びレジスト除去の各工程と、完成したマスター型とをそれぞれ示す断面図である。FIGS. 8 (1) to (6) show steps of resist coating, exposure, development, plating, and resist removal in a conventional technique for manufacturing a master mold for manufacturing a microstructure using a lithography technique. It is sectional drawing which shows each completed master type | mold.

Explanation of symbols

１マスター型
２ベース部
３，７，９突起部
４，６，１０溝部
５１次複製型
８２次複製型（成形型）
１１微細構造体
１２，２３，２７凹部
１３，２４，２８壁部
１４工具
１５先端部
１６被削材
１７軌跡
１８Ａリボン状の切りくず
１８Ｂ粒子状の切りくず
１９切取り厚さ
２０，２５，２９，３１，３４，３６発光機構
２１フィラメント
２２導入線
２６，３０反射部材
３２ヒータ
３３，３７輻射部材
３５フィラメント
３８外側部材
３９内側部材
Ｌ可視光線
ＩＲ赤外線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Master type | mold 2 Base part 3,7,9 Protrusion part 4,6,10 Groove part 5 Primary replication type | mold 8 Secondary replication type | mold (molding type)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Fine structure 12,23,27 Recessed part 13,24,28 Wall part 14 Tool 15 Tip part 16 Work material 17 Trajectory 18A Ribbon-shaped chip 18B Particulate chip 19 Cut thickness 20,25,29, 31, 34, 36 Light emission mechanism 21 Filament 22 Lead-in line 26, 30 Reflective member 32 Heater 33, 37 Radiation member 35 Filament 38 Outer member 39 Inner member L Visible light IR Infrared

Claims

A plurality of recesses having a predetermined size and shape on at least one surface and a wall portion between the recesses are provided, and light having one or more constant wavelengths is selected from the surface based on the size and shape of the recess A microstructure having a characteristic to be emitted
A fine structure formed of a metal member formed on a forming die having a dimension and shape which is formed on the basis of a master die formed by mechanical processing, and wherein the fine structure is inverted. .

The microstructure according to claim 1,
The master mold has a dimensional shape in which the microstructure is inverted;
The mold is formed using the primary replica mold after forming the primary replica mold having the same size and shape as the microstructure using the master mold, and the microstructure is inverted. A secondary replica mold having a dimensional shape formed,
The microstructure is characterized in that the mechanical processing is elliptical vibration cutting.

A plurality of recesses having a predetermined size and shape on at least one surface and a wall portion between the recesses are provided, and light having one or more constant wavelengths is selected from the surface based on the size and shape of the recess A manufacturing method of a microstructure having a characteristic to be generated automatically,
Preparing a master mold having a dimension and shape in which the microstructure is inverted; and
Forming a primary replica mold having the same size and shape as the microstructure using the master mold;
Forming a mold consisting of a secondary replica mold having a dimension and shape in which the microstructure is inverted using the primary replica mold;
Forming a metal member by forming a film on the mold;
Forming the fine structure made of the metal member by peeling the metal member from the mold, and
The method for manufacturing a fine structure, wherein the master mold is manufactured by mechanical processing.

In the manufacturing method of the fine structure according to claim 3,
The method of manufacturing a fine structure, wherein the mechanical processing is elliptical vibration cutting.

A plurality of recesses having a predetermined size and shape on at least one surface and a wall portion between the recesses are provided, and light having one or more constant wavelengths is selected from the surface based on the size and shape of the recess A master mold used in manufacturing a microstructure having a characteristic to be emitted spontaneously,
The microstructure has an inverted size and shape;
The inverted dimension and shape are formed by mechanical processing,
The fine structure is formed by forming a film on a mold having a dimension and shape in which the fine structure is inverted,
The mold is formed using the primary replica mold after forming the primary replica mold having the same size and shape as the microstructure using the master mold, and the microstructure is inverted. A master mold comprising a secondary replica mold having a dimensioned shape.

The master mold according to claim 6, wherein
A master mold characterized in that the mechanical processing is elliptical vibration cutting.

A plurality of recesses having a predetermined size and shape on at least one surface and a wall portion between the recesses are provided, and light having one or more constant wavelengths is selected from the surface based on the size and shape of the recess A light emission mechanism using a fine structure having a characteristic to emit light,
The fine structure is formed from a metal member formed by forming a film on a forming die having a dimension and shape which is formed on the basis of a master die formed by mechanical processing and the fine structure is inverted. Become
A light emitting mechanism, wherein the light is selectively radiated or reflected from the surface by heating the microstructure.

The light emitting mechanism according to claim 7,
The master mold has a dimensional shape in which the microstructure is inverted;
The mold is formed using the primary replica mold after forming the primary replica mold having the same size and shape as the microstructure using the master mold, and the microstructure is inverted. A secondary replica mold having a dimensional shape formed,
The light emitting mechanism characterized in that the mechanical processing is elliptical vibration cutting.