JP3525177B2 - Ｘ線を用いた材料の加工方法 - Google Patents
Ｘ線を用いた材料の加工方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線の照射量に応
じた深さで加工可能な材料にＸ線マスクを介してＸ線を
照射することにより、材料の各部を可変深さで加工する
Ｘ線を用いた材料の加工方法に関するものである。
じた深さで加工可能な材料にＸ線マスクを介してＸ線を
照射することにより、材料の各部を可変深さで加工する
Ｘ線を用いた材料の加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報通信機器、マイクロマシン等、エレ
クトロニクスと機械部品の融合が進むにつれてエレクト
ロニクス部品のみならず、機械部品にも微小で高精度な
加工が求められている。従来、係る高精度の加工に適し
た方法として、ＬＩＧＡと呼ばれる手法が知られてい
る。ＬＩＧＡ(Lithographie Galvanoformung Abformun
g)は、ドイツで提案された方法で、その名称は、ドイツ
語のリソグラフィ、電気メッキと成形の頭文字に由来す
る。
クトロニクスと機械部品の融合が進むにつれてエレクト
ロニクス部品のみならず、機械部品にも微小で高精度な
加工が求められている。従来、係る高精度の加工に適し
た方法として、ＬＩＧＡと呼ばれる手法が知られてい
る。ＬＩＧＡ(Lithographie Galvanoformung Abformun
g)は、ドイツで提案された方法で、その名称は、ドイツ
語のリソグラフィ、電気メッキと成形の頭文字に由来す
る。
【０００３】このＬＩＧＡでは、まず、図６中（ａ）に
示すように、金属等からなる基板１上にＰＭＭＡ（ポリ
メチルメタクリレート）等からなるレジスト材２を形成
しておき、Ｘ線透過層３ａ上に所望形状のＸ線吸収層３
ｂを形成したＸ線マスク３を介して不図示のシンクロト
ロン光源等からレジスト材２にＸ線を照射する。
示すように、金属等からなる基板１上にＰＭＭＡ（ポリ
メチルメタクリレート）等からなるレジスト材２を形成
しておき、Ｘ線透過層３ａ上に所望形状のＸ線吸収層３
ｂを形成したＸ線マスク３を介して不図示のシンクロト
ロン光源等からレジスト材２にＸ線を照射する。
【０００４】図７中（ａ）にＸ線マスク３の厚みを付し
て示すように、Ｘ線透過層３ａの裏面側にＸ線吸収層３
ｂの形成された領域ではＸ線が吸収されて透過しない
が、Ｘ線吸収層３ｂの形成されていない領域ではＸ線が
透過する結果、レジスト材２におけるＸ線の照射を受け
た露光領域では分子鎖が切断され、分子量が小さくな
る。
て示すように、Ｘ線透過層３ａの裏面側にＸ線吸収層３
ｂの形成された領域ではＸ線が吸収されて透過しない
が、Ｘ線吸収層３ｂの形成されていない領域ではＸ線が
透過する結果、レジスト材２におけるＸ線の照射を受け
た露光領域では分子鎖が切断され、分子量が小さくな
る。
【０００５】従って、露光終了後にレジスト材２を所定
の現像液で現像すると、露光領域でレジスト材２が除去
されて凹部２ａが形成される。この凹部２ａの深さ、つ
まり、加工深さは、Ｘ線の積算照射量によって定まる。
具体的には、ＰＭＭＡからなるレジスト材２の場合、図
７中（ｂ）に示すように、必要な加工深さが比較的小さ
い段階では、加工深さは積算照射量に略比例するが、必
要な加工深さが増加するに伴って、積算照射量に応じた
加工深さの増加率は小さくなる。
の現像液で現像すると、露光領域でレジスト材２が除去
されて凹部２ａが形成される。この凹部２ａの深さ、つ
まり、加工深さは、Ｘ線の積算照射量によって定まる。
具体的には、ＰＭＭＡからなるレジスト材２の場合、図
７中（ｂ）に示すように、必要な加工深さが比較的小さ
い段階では、加工深さは積算照射量に略比例するが、必
要な加工深さが増加するに伴って、積算照射量に応じた
加工深さの増加率は小さくなる。
【０００６】図６に戻って、同図中（ａ）のＸ線マスク
３を用いてレジスト材２の厚さ方向全体を除去するに十
分な量のＸ線を照射した場合、同図中（ｂ）に示すよう
に、Ｘ線吸収層３ｂの形成された領域ではレジスト材２
に対するＸ線の積算照射量は略０％となる一方、Ｘ線吸
収層３ｂの形成されていない領域では積算照射量は略１
００％となる。
３を用いてレジスト材２の厚さ方向全体を除去するに十
分な量のＸ線を照射した場合、同図中（ｂ）に示すよう
に、Ｘ線吸収層３ｂの形成された領域ではレジスト材２
に対するＸ線の積算照射量は略０％となる一方、Ｘ線吸
収層３ｂの形成されていない領域では積算照射量は略１
００％となる。
【０００７】その結果、図６中（ｃ）に示すように、Ｘ
線吸収層３ｂの形成された領域ではレジスト材２が略全
量残存する一方、Ｘ線吸収層３ｂの形成されていない領
域ではレジスト材２が略全量除去される。なお、Ｘ線の
積算照射量は、レジスト材２を厚さ方向に全量除去する
のに必要な照射量を１００％として算出した値である。
線吸収層３ｂの形成された領域ではレジスト材２が略全
量残存する一方、Ｘ線吸収層３ｂの形成されていない領
域ではレジスト材２が略全量除去される。なお、Ｘ線の
積算照射量は、レジスト材２を厚さ方向に全量除去する
のに必要な照射量を１００％として算出した値である。
【０００８】上記のようにレジスト材２を部分的に除去
した後、図示しないが、電気メッキ法により、残存した
レジスト材２の隙間にＮｉ等の金属を充填した後、レジ
スト材２を除去することにより、所定の凹凸形状を有す
る金属製構造体を得ることができる。
した後、図示しないが、電気メッキ法により、残存した
レジスト材２の隙間にＮｉ等の金属を充填した後、レジ
スト材２を除去することにより、所定の凹凸形状を有す
る金属製構造体を得ることができる。
【０００９】この金属製構造体を鋳型に用いて、プラス
チック又はセラミック製のマイクロ部品を作製したり、
上記金属製構造体自体をマイクロ部品として使用するこ
とができる。上記のＬＩＧＡによれば、図６中（ｃ）に
おける残存レジスト材２のアスペクト比（高さ寸法／幅
寸法）、従って、最終製品のアスペクト比を数１０乃至
１００以上程度の大きさとすることもできる。
チック又はセラミック製のマイクロ部品を作製したり、
上記金属製構造体自体をマイクロ部品として使用するこ
とができる。上記のＬＩＧＡによれば、図６中（ｃ）に
おける残存レジスト材２のアスペクト比（高さ寸法／幅
寸法）、従って、最終製品のアスペクト比を数１０乃至
１００以上程度の大きさとすることもできる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法で
は、図６中（ｃ）の残存レジスト材２、従って、最終製
品の高さ方向（加工の深さ方向）に一様な加工しかでき
ない制約がある。すなわち、残存レジスト材２の水平断
面積（基板１の表面と平行な断面積）はレジスト材２の
高さ位置にかかわらず一定であるが、これは、同図中
（ｂ）におけるＸ線積算照射量分布がＸ線吸収層３ｂの
存在する位置では略０％、存在しない位置では略１００
％となり、その中間が存在しないためである。
は、図６中（ｃ）の残存レジスト材２、従って、最終製
品の高さ方向（加工の深さ方向）に一様な加工しかでき
ない制約がある。すなわち、残存レジスト材２の水平断
面積（基板１の表面と平行な断面積）はレジスト材２の
高さ位置にかかわらず一定であるが、これは、同図中
（ｂ）におけるＸ線積算照射量分布がＸ線吸収層３ｂの
存在する位置では略０％、存在しない位置では略１００
％となり、その中間が存在しないためである。
【００１１】そこで、図８中（ａ）のように、例えば、
円形のＸ線吸収層３ｂを有するＸ線マスク３をレジスト
材２に対して相対的に移動させながら、このＸ線マスク
３を介してレジスト材２にＸ線を照射するようにすれ
ば、同図中（ｃ）に示すように、例えば、現像後のレジ
スト材２の形状を円錐台状とすることができる。
円形のＸ線吸収層３ｂを有するＸ線マスク３をレジスト
材２に対して相対的に移動させながら、このＸ線マスク
３を介してレジスト材２にＸ線を照射するようにすれ
ば、同図中（ｃ）に示すように、例えば、現像後のレジ
スト材２の形状を円錐台状とすることができる。
【００１２】これは、例えば、図８中（ａ）のＸ線マス
ク３の１つのコーナ点３ｃの相対移動経路を矢印Ｃで示
したように、Ｘ線マスク３全体を水平面内でＸ線吸収層
３ｂの半径より小さい半径の円を描くように一定角速度
で連続的に移動させることにより、同図中（ｂ）のよう
に、Ｘ線吸収層３ｂで常時Ｘ線が遮断される領域と常時
Ｘ線が照射される領域との間にＸ線積算照射量が連続的
に変化する領域を設けたためである。
ク３の１つのコーナ点３ｃの相対移動経路を矢印Ｃで示
したように、Ｘ線マスク３全体を水平面内でＸ線吸収層
３ｂの半径より小さい半径の円を描くように一定角速度
で連続的に移動させることにより、同図中（ｂ）のよう
に、Ｘ線吸収層３ｂで常時Ｘ線が遮断される領域と常時
Ｘ線が照射される領域との間にＸ線積算照射量が連続的
に変化する領域を設けたためである。
【００１３】しかしながら、図８のようなＸ線マスク３
を移動させながら露光する加工法では、円錐台等の単純
な３次元形状の加工は比較的容易に行えるが、左右非対
称の３次元形状や任意の曲面形状等を含む３次元形状の
加工等は困難であるという制約があった。
を移動させながら露光する加工法では、円錐台等の単純
な３次元形状の加工は比較的容易に行えるが、左右非対
称の３次元形状や任意の曲面形状等を含む３次元形状の
加工等は困難であるという制約があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決するため、左右非対称や任意の曲面形状等を含む３次
元形状の加工を容易に行えるＸ線を用いた材料の加工方
法を提供することを目的とする。そのため、本発明の請
求項１のＸ線を用いた材料の加工方法は、Ｘ線の照射量
に応じた深さで加工可能な材料とＸ線マスクとを相対的
に移動させながら上記Ｘ線マスクを介して上記材料にＸ
線を照射することにより、材料の各部を可変深さで加工
する方法において、Ｘ線マスクの相対的に移動する方向
の長さが、加工後の材料の所定方向の断面形状の厚さに
対応した形状のＸ線吸収層を有するＸ線マスクを上記材
料の表面との間に所定の間隔を隔てて配置し、このＸ線
マスクを上記材料の所定方向の断面と直交する方向へ相
対移動させながら上記Ｘ線マスクを介して上記材料にＸ
線を照射することにより、上記材料を加工することを特
徴とするものである。
決するため、左右非対称や任意の曲面形状等を含む３次
元形状の加工を容易に行えるＸ線を用いた材料の加工方
法を提供することを目的とする。そのため、本発明の請
求項１のＸ線を用いた材料の加工方法は、Ｘ線の照射量
に応じた深さで加工可能な材料とＸ線マスクとを相対的
に移動させながら上記Ｘ線マスクを介して上記材料にＸ
線を照射することにより、材料の各部を可変深さで加工
する方法において、Ｘ線マスクの相対的に移動する方向
の長さが、加工後の材料の所定方向の断面形状の厚さに
対応した形状のＸ線吸収層を有するＸ線マスクを上記材
料の表面との間に所定の間隔を隔てて配置し、このＸ線
マスクを上記材料の所定方向の断面と直交する方向へ相
対移動させながら上記Ｘ線マスクを介して上記材料にＸ
線を照射することにより、上記材料を加工することを特
徴とするものである。
【００１５】請求項２のＸ線を用いた材料の加工方法
は、請求項１の方法において、Ｘ線マスクの相対的に移
動する方向の長さが、加工後の材料の複数方向の断面形
状の厚さに各々対応した形状のＸ線吸収層を有する一又
は複数のＸ線マスクを用い、材料の個々の断面と直交す
る方向へ各々対応するＸ線マスクを相対移動させながら
上記Ｘ線マスクを介して材料にＸ線を照射するようにし
たことを特徴とするものである。
は、請求項１の方法において、Ｘ線マスクの相対的に移
動する方向の長さが、加工後の材料の複数方向の断面形
状の厚さに各々対応した形状のＸ線吸収層を有する一又
は複数のＸ線マスクを用い、材料の個々の断面と直交す
る方向へ各々対応するＸ線マスクを相対移動させながら
上記Ｘ線マスクを介して材料にＸ線を照射するようにし
たことを特徴とするものである。
【００１６】ここで、１又は複数のＸ線マスクとしたの
は、上記材料の複数方向の断面形状が互いに等しい場
合、複数方向に対して同一のＸ線マスクを使用すること
ができる一方、複数方向の断面形状が互いに異なる場
合、各方向で互いにＸ線吸収層の形状の異なるＸ線マス
クを使用できる趣旨である。
は、上記材料の複数方向の断面形状が互いに等しい場
合、複数方向に対して同一のＸ線マスクを使用すること
ができる一方、複数方向の断面形状が互いに異なる場
合、各方向で互いにＸ線吸収層の形状の異なるＸ線マス
クを使用できる趣旨である。
【００１７】請求項３のＸ線を用いた材料の加工方法
は、請求項１又は２の方法において、上記材料を前もっ
て加工した後、この加工済みの材料の所望位置とＸ線マ
スクの所望位置とが対向するように位置決めした上で上
記Ｘ線マスクと上記材料とを相対移動させながら上記Ｘ
線マスクを介して上記材料にＸ線を照射することによ
り、上記材料を加工することを特徴とするものである。
は、請求項１又は２の方法において、上記材料を前もっ
て加工した後、この加工済みの材料の所望位置とＸ線マ
スクの所望位置とが対向するように位置決めした上で上
記Ｘ線マスクと上記材料とを相対移動させながら上記Ｘ
線マスクを介して上記材料にＸ線を照射することによ
り、上記材料を加工することを特徴とするものである。
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１中（ａ）において、Ｘ線を用
いた加工装置は、所定位置に固定的に配置されたＸ線マ
スク３と、金属等からなる基板１を伴ったＰＭＭＡ等の
レジスト材２（材料）を載置するテーブル４と、Ｘ線マ
スク３に対してテーブル４を、例えば、Ｙ軸方向へ一定
速度で往復移動させる図示しない駆動部とを備え、これ
らの各要素は、真空あるいはＨｅ等のガス（１気圧程
度）が充填された図示しない露光チャンバ内に配置され
ている。
に基づいて説明する。図１中（ａ）において、Ｘ線を用
いた加工装置は、所定位置に固定的に配置されたＸ線マ
スク３と、金属等からなる基板１を伴ったＰＭＭＡ等の
レジスト材２（材料）を載置するテーブル４と、Ｘ線マ
スク３に対してテーブル４を、例えば、Ｙ軸方向へ一定
速度で往復移動させる図示しない駆動部とを備え、これ
らの各要素は、真空あるいはＨｅ等のガス（１気圧程
度）が充填された図示しない露光チャンバ内に配置され
ている。
【００２０】上記加工装置は、シンクロトロン放射光装
置等からなる図示しないＸ線照射部を上記露光チャンバ
外に有し、このＸ線照射部から露光チャンバ内にＸ線が
入射されて、Ｘ線マスク３を介してレジスト材２に照射
されるようになっている。図中、Ｘ０、Ｙ０及びＺ０は
各々レジスト材２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のサイズを
示し、図２中（ａ）から明らかなように、ここでは、Ｘ
線マスク３のＸ軸及びＹ軸方向のサイズはレジスト材２
のＸ軸及びＹ軸方向のサイズＸ０、Ｙ０と各々等しく設
定されている。
置等からなる図示しないＸ線照射部を上記露光チャンバ
外に有し、このＸ線照射部から露光チャンバ内にＸ線が
入射されて、Ｘ線マスク３を介してレジスト材２に照射
されるようになっている。図中、Ｘ０、Ｙ０及びＺ０は
各々レジスト材２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のサイズを
示し、図２中（ａ）から明らかなように、ここでは、Ｘ
線マスク３のＸ軸及びＹ軸方向のサイズはレジスト材２
のＸ軸及びＹ軸方向のサイズＸ０、Ｙ０と各々等しく設
定されている。
【００２１】上記Ｘ線照射部からのＸ線はＸ線マスク３
が配置された範囲のみに照射され、テーブル４の移動に
伴ってレジスト材２がＸ線マスク３と重なり合う範囲か
らはみ出た場合は、Ｘ線マスク３と重ならない範囲のレ
ジスト材２上にはＸ線が照射されないようになってい
る。
が配置された範囲のみに照射され、テーブル４の移動に
伴ってレジスト材２がＸ線マスク３と重なり合う範囲か
らはみ出た場合は、Ｘ線マスク３と重ならない範囲のレ
ジスト材２上にはＸ線が照射されないようになってい
る。
【００２２】例えば、レジスト材２を図１中（ｃ）に示
すような形状に加工したい場合、同図中（ａ）に示すよ
うに、Ｘ線マスク３に上記加工後のレジスト材２の断面
形状と略等しい形状のＸ線吸収層３ｂ（便宜上ハッチン
グを付して示す）を形成しておく。
すような形状に加工したい場合、同図中（ａ）に示すよ
うに、Ｘ線マスク３に上記加工後のレジスト材２の断面
形状と略等しい形状のＸ線吸収層３ｂ（便宜上ハッチン
グを付して示す）を形成しておく。
【００２３】図３にも示すように、本実施の形態では、
テーブル４をＹ軸方向へ一定速度で往復移動（矢印Ｍ参
照）させながらＸ線マスク３を介してレジスト材２にＸ
線を露光する。
テーブル４をＹ軸方向へ一定速度で往復移動（矢印Ｍ参
照）させながらＸ線マスク３を介してレジスト材２にＸ
線を露光する。
【００２４】この場合、テーブル４は、レジスト材２の
Ｙ軸方向の前端位置２ａがＸ線マスク３のＹ軸方向の後
端位置３ｄより手前側に位置するＩ位置と、レジスト材
２のＹ軸方向の後端位置２ｂがＸ線マスク３のＹ軸方向
の前端位置３ｃを通過するII位置との間で移動させるよ
うにする。すなわち、テーブル４の一回の往動（図３の
右方向移動）又は復動（図３の左方向移動）中に、レジ
スト材２の全領域がＸ線マスク３の下方を通過するよう
に移動範囲を設定する。
Ｙ軸方向の前端位置２ａがＸ線マスク３のＹ軸方向の後
端位置３ｄより手前側に位置するＩ位置と、レジスト材
２のＹ軸方向の後端位置２ｂがＸ線マスク３のＹ軸方向
の前端位置３ｃを通過するII位置との間で移動させるよ
うにする。すなわち、テーブル４の一回の往動（図３の
右方向移動）又は復動（図３の左方向移動）中に、レジ
スト材２の全領域がＸ線マスク３の下方を通過するよう
に移動範囲を設定する。
【００２５】上記のように、テーブル４をＹ軸方向へ一
定速度で移動させながらレジスト材２にＸ線を照射した
場合、レジスト材２のＸ軸方向の各部におけるＸ線積算
照射量は図１中（ｂ）の曲線ｆ’で示すような分布とな
る。
定速度で移動させながらレジスト材２にＸ線を照射した
場合、レジスト材２のＸ軸方向の各部におけるＸ線積算
照射量は図１中（ｂ）の曲線ｆ’で示すような分布とな
る。
【００２６】すなわち、図２中（ａ）において、Ｘ線マ
スク３におけるＸ線吸収層３ｂの輪郭（後端３ｄに接触
しない部分の輪郭）がなす曲線形状が所定の関数ｆで表
されるとすれば、図１中（ｂ）の曲線ｆ’は上記関数ｆ
の極性（＋）を（−）に反転させて、更に反転後の関数
を（−）側から（＋）側に平行移動させた状態の曲線と
なる。
スク３におけるＸ線吸収層３ｂの輪郭（後端３ｄに接触
しない部分の輪郭）がなす曲線形状が所定の関数ｆで表
されるとすれば、図１中（ｂ）の曲線ｆ’は上記関数ｆ
の極性（＋）を（−）に反転させて、更に反転後の関数
を（−）側から（＋）側に平行移動させた状態の曲線と
なる。
【００２７】具体的に説明すると、図２中（ａ）におい
て、Ｘ座標がＸ１、Ｘ２及びＸ３の各点における関数ｆ
の値（Ｙ座標）を各々Ｙ１、Ｙ２及びＹ３とする。レジ
スト材２上のＸ座標がＸ１の位置について考慮すれば、
Ｘ線マスク３全体のＹ軸方向の長さがＹ０であるのに対
してＸ線吸収層３ｂの長さはＹ１であり、かつ、テーブ
ル４の移動速度は一定であるから、Ｘ線の照射期間中に
Ｘ線が遮蔽される確率はＹ１／Ｙ０、逆にＸ座標がＸ１
の位置にＸ線が照射される確率（Ｘ座標がＸ１の位置へ
の実際のＸ線照射時間／全照射時間）は（Ｙ０−Ｙ１）
／Ｙ０＝α１となる。
て、Ｘ座標がＸ１、Ｘ２及びＸ３の各点における関数ｆ
の値（Ｙ座標）を各々Ｙ１、Ｙ２及びＹ３とする。レジ
スト材２上のＸ座標がＸ１の位置について考慮すれば、
Ｘ線マスク３全体のＹ軸方向の長さがＹ０であるのに対
してＸ線吸収層３ｂの長さはＹ１であり、かつ、テーブ
ル４の移動速度は一定であるから、Ｘ線の照射期間中に
Ｘ線が遮蔽される確率はＹ１／Ｙ０、逆にＸ座標がＸ１
の位置にＸ線が照射される確率（Ｘ座標がＸ１の位置へ
の実際のＸ線照射時間／全照射時間）は（Ｙ０−Ｙ１）
／Ｙ０＝α１となる。
【００２８】同様にレジスト材２上のＸ座標がＸ２の位
置にＸ線が照射される確率は（Ｙ０−Ｙ２）／Ｙ０＝α
２となる。また、Ｘ座標がＸ３の位置ではＹ３＝Ｙ０で
あり、Ｘ線は常に遮蔽されるため、Ｘ線の照射される確
率は０となる。
置にＸ線が照射される確率は（Ｙ０−Ｙ２）／Ｙ０＝α
２となる。また、Ｘ座標がＸ３の位置ではＹ３＝Ｙ０で
あり、Ｘ線は常に遮蔽されるため、Ｘ線の照射される確
率は０となる。
【００２９】従って、上述のように、Ｘ線積算照射量の
Ｘ軸方向の変化を示す曲線ｆ’は、関数ｆを上下反転さ
せたものとなる。なお、レジスト材２上のＸ座標が等し
い場合、Ｙ座標、つまり、レジスト材２のＹ軸方向位置
に関わらず、Ｘ線積算照射量は一定となる。これは、図
３において、テーブル４の一回の往動又は復動中に、レ
ジスト材２のＹ軸方向の全域がＸ線マスク３のＹ軸方向
の全域の下方を通過するためである。
Ｘ軸方向の変化を示す曲線ｆ’は、関数ｆを上下反転さ
せたものとなる。なお、レジスト材２上のＸ座標が等し
い場合、Ｙ座標、つまり、レジスト材２のＹ軸方向位置
に関わらず、Ｘ線積算照射量は一定となる。これは、図
３において、テーブル４の一回の往動又は復動中に、レ
ジスト材２のＹ軸方向の全域がＸ線マスク３のＹ軸方向
の全域の下方を通過するためである。
【００３０】その結果、上記テーブル４を移動させなが
ら露光をした後、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノ
ール、モルホリン及び２−アミノエタノールの混合水溶
液などの適宜の現像液を用いて現像すると、レジスト材
２が図１中（ｃ）のような形状に加工される。すなわ
ち、レジスト材２のＸＺ平面における断面形状はＹ座標
に関わらず一定で図２中（ｂ）のようになり、同図中
（ａ）のＸ線マスク３のＸＹ平面内でのＸ線吸収層３ｂ
の形状がレジスト材２のＸＺ平面に写像される。
ら露光をした後、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノ
ール、モルホリン及び２−アミノエタノールの混合水溶
液などの適宜の現像液を用いて現像すると、レジスト材
２が図１中（ｃ）のような形状に加工される。すなわ
ち、レジスト材２のＸＺ平面における断面形状はＹ座標
に関わらず一定で図２中（ｂ）のようになり、同図中
（ａ）のＸ線マスク３のＸＹ平面内でのＸ線吸収層３ｂ
の形状がレジスト材２のＸＺ平面に写像される。
【００３１】但し、Ｘ線マスク３のＹ軸方向サイズＹ０
とレジスト材２のＺ軸方向のサイズＺ０とが異なる場
合、レジスト材２のＸＺ平面における断面形状はＸ線吸
収層３ｂの形状を縦方向にＺ０／Ｙ０倍に拡大又は縮小
した状態（Ｘ軸方向は等倍）となる。
とレジスト材２のＺ軸方向のサイズＺ０とが異なる場
合、レジスト材２のＸＺ平面における断面形状はＸ線吸
収層３ｂの形状を縦方向にＺ０／Ｙ０倍に拡大又は縮小
した状態（Ｘ軸方向は等倍）となる。
【００３２】逆に言えば、Ｘ線マスク３の作成時には、
レジスト材２のＺ軸方向サイズＺ０（厚さ）とＸ線マス
ク３のＹ軸方向サイズＹ０とに基づいて、加工後のレジ
スト材２の断面形状を縦方向にＹ０／Ｚ０倍に拡大又は
縮小した形状（Ｘ軸方向は等倍）をＸ線吸収層３ｂの形
状とする必要がある。
レジスト材２のＺ軸方向サイズＺ０（厚さ）とＸ線マス
ク３のＹ軸方向サイズＹ０とに基づいて、加工後のレジ
スト材２の断面形状を縦方向にＹ０／Ｚ０倍に拡大又は
縮小した形状（Ｘ軸方向は等倍）をＸ線吸収層３ｂの形
状とする必要がある。
【００３３】なお、本明細書では、上記のように、加工
後のレジスト材２の断面形状を縦方向に拡大又は縮小し
た形状（Ｘ軸方向は等倍）がＸ線吸収層３ｂの形状とな
る場合をも含めて、加工後のレジスト材２の断面形状と
Ｘ線吸収層３ｂの形状とが略等しいと表現している。
後のレジスト材２の断面形状を縦方向に拡大又は縮小し
た形状（Ｘ軸方向は等倍）がＸ線吸収層３ｂの形状とな
る場合をも含めて、加工後のレジスト材２の断面形状と
Ｘ線吸収層３ｂの形状とが略等しいと表現している。
【００３４】図７中（ｂ）に示したように、レジスト材
２としてＰＭＭＡを使用した場合、加工深さが数１００
μｍ程度以下の範囲ではＸ線積算照射量と加工深さが略
比例するので、最大の加工深さ、つまり、レジスト材２
の厚さＺ０が数１００μｍ程度以下の場合、上記のよう
にＸ線マスク３のＸ線吸収層３ｂの形状を加工後のレジ
スト材２の断面形状と略等しくするのみでよい。
２としてＰＭＭＡを使用した場合、加工深さが数１００
μｍ程度以下の範囲ではＸ線積算照射量と加工深さが略
比例するので、最大の加工深さ、つまり、レジスト材２
の厚さＺ０が数１００μｍ程度以下の場合、上記のよう
にＸ線マスク３のＸ線吸収層３ｂの形状を加工後のレジ
スト材２の断面形状と略等しくするのみでよい。
【００３５】これに対して、レジスト材２の厚さＺ０が
数１００μｍ程度を超える場合、図７中（ｂ）から明ら
かなように、Ｘ線積算照射量と加工深さが比例しなくな
るので、加工深さに応じて、Ｘ線吸収層３ｂの形状を加
工後のレジスト材２の断面形状と相違させる必要があ
る。具体的には、図２中（ａ）において、加工深さの大
きい領域、つまり、Ｙ座標の小さい領域で、曲線ｆを下
方へずらした形状とすればよい。
数１００μｍ程度を超える場合、図７中（ｂ）から明ら
かなように、Ｘ線積算照射量と加工深さが比例しなくな
るので、加工深さに応じて、Ｘ線吸収層３ｂの形状を加
工後のレジスト材２の断面形状と相違させる必要があ
る。具体的には、図２中（ａ）において、加工深さの大
きい領域、つまり、Ｙ座標の小さい領域で、曲線ｆを下
方へずらした形状とすればよい。
【００３６】以上のように、本実施の形態では、Ｘ線マ
スク３におけるＸ線吸収層３ｂの形状を加工後のレジス
ト材２の断面形状に略転写できるので、レジスト材２の
断面形状を左右非対称な形状や任意の曲線形状とするこ
とも容易に行えるようになる。
スク３におけるＸ線吸収層３ｂの形状を加工後のレジス
ト材２の断面形状に略転写できるので、レジスト材２の
断面形状を左右非対称な形状や任意の曲線形状とするこ
とも容易に行えるようになる。
【００３７】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。上記の実施の形態では、レジスト材２の一方向のみ
にＸ線マスク３を一定速度で移動させながら露光し、現
像するものとしたが、レジスト材２を複数方向に移動さ
せながら一又は複数のＸ線マスク３を用いて露光するこ
とにより、レジスト材２に一層複雑な立体形状の加工を
行うこともできる。
る。上記の実施の形態では、レジスト材２の一方向のみ
にＸ線マスク３を一定速度で移動させながら露光し、現
像するものとしたが、レジスト材２を複数方向に移動さ
せながら一又は複数のＸ線マスク３を用いて露光するこ
とにより、レジスト材２に一層複雑な立体形状の加工を
行うこともできる。
【００３８】例えば、図４中（ａ）に示すような形状の
Ｘ線吸収層３ｂを有するＸ線マスク３を上記と同様にレ
ジスト材２の一方向へ相対移動させながら露光し、現像
すると、Ｘ線吸収層３ｂの形状がレジスト材２に転写さ
れる結果、レジスト材２は同図中（ｂ）に示すような形
状に加工される。
Ｘ線吸収層３ｂを有するＸ線マスク３を上記と同様にレ
ジスト材２の一方向へ相対移動させながら露光し、現像
すると、Ｘ線吸収層３ｂの形状がレジスト材２に転写さ
れる結果、レジスト材２は同図中（ｂ）に示すような形
状に加工される。
【００３９】続いて、同図中（ｂ）のレジスト材２を９
０゜回転させ、上記と同一のＸ線マスク３を回転後のレ
ジスト材２に対し上記と同一方向へ相対移動させながら
再度露光し、現像すると、レジスト材２は同図中（ｃ）
に示すような形状に加工される。
０゜回転させ、上記と同一のＸ線マスク３を回転後のレ
ジスト材２に対し上記と同一方向へ相対移動させながら
再度露光し、現像すると、レジスト材２は同図中（ｃ）
に示すような形状に加工される。
【００４０】この場合、基板１上で縦横に複数配置され
た各々大略四角錐状のレジスト材２の内の右端奥のレジ
スト材２を、その頂点２ｃを含むＸ軸と平行な垂直面及
び上記頂点２ｃを含むＹ軸と平行な垂直面で切断した各
断面における断面形状は、いずれもＸ線吸収層３ｂの形
状と略等しくなる。
た各々大略四角錐状のレジスト材２の内の右端奥のレジ
スト材２を、その頂点２ｃを含むＸ軸と平行な垂直面及
び上記頂点２ｃを含むＹ軸と平行な垂直面で切断した各
断面における断面形状は、いずれもＸ線吸収層３ｂの形
状と略等しくなる。
【００４１】なお、上記の実施の形態では、同一のＸ線
マスク３をレジスト材２に対して互いに直交する２方向
に相対移動させながら露光し、現像するようにしたが、
これ以外にＸ線吸収層３ｂの形状の異なる２枚のＸ線マ
スク３を用いて互いに直交する２方向に露光するように
してもよく、その場合、加工後のレジスト材２の２方向
の断面形状は互いに異なることになる。
マスク３をレジスト材２に対して互いに直交する２方向
に相対移動させながら露光し、現像するようにしたが、
これ以外にＸ線吸収層３ｂの形状の異なる２枚のＸ線マ
スク３を用いて互いに直交する２方向に露光するように
してもよく、その場合、加工後のレジスト材２の２方向
の断面形状は互いに異なることになる。
【００４２】図５に更に別の実施の形態を示す。同図中
（ａ）のように、前もってレジスト材２に所定の加工
（ここでは、レジスト材２の厚み方向へ貫通する複数の
孔２ｄを縦及び横方向に所定の間隔Ｗで形成する加工）
を施した後、同図（ｂ）に示すような形状のＸ線吸収層
３ｂを有するＸ線マスク３をレジスト材２に対して位置
決めする。
（ａ）のように、前もってレジスト材２に所定の加工
（ここでは、レジスト材２の厚み方向へ貫通する複数の
孔２ｄを縦及び横方向に所定の間隔Ｗで形成する加工）
を施した後、同図（ｂ）に示すような形状のＸ線吸収層
３ｂを有するＸ線マスク３をレジスト材２に対して位置
決めする。
【００４３】上記Ｘ線吸収層３ｂにおける繰り返しパタ
ーンの間隔Ｗは、レジスト材２における孔２ｄの間隔Ｗ
と等しくされており、かつ、隣接する孔２ｄの中心の連
結線Ｌ１とＸ線吸収層３ｂの繰り返しパターンの中心線
Ｌ１とが対向するように、Ｘ線マスク３とレジスト材２
とを位置決めする。そして、上記連結線Ｌ１と中心線Ｌ
２とを合致させたまま、レジスト材２に対しＸ線マスク
３を中心線Ｌ２方向へ移動させながらＸ線マスク３を介
して露光すると、レジスト材２は図５中（ｃ）に示す形
状となる。
ーンの間隔Ｗは、レジスト材２における孔２ｄの間隔Ｗ
と等しくされており、かつ、隣接する孔２ｄの中心の連
結線Ｌ１とＸ線吸収層３ｂの繰り返しパターンの中心線
Ｌ１とが対向するように、Ｘ線マスク３とレジスト材２
とを位置決めする。そして、上記連結線Ｌ１と中心線Ｌ
２とを合致させたまま、レジスト材２に対しＸ線マスク
３を中心線Ｌ２方向へ移動させながらＸ線マスク３を介
して露光すると、レジスト材２は図５中（ｃ）に示す形
状となる。
【００４４】その後、同図中（ｃ）のレジスト材２を９
０゜回転させた上で、再度、Ｘ線吸収層３ｂの繰り返し
パターンの中心線Ｌ２と隣接する孔２ｄの中心の連結線
（但し、図５中（ａ）の連結線Ｌ１とは直交する方向の
連結線）とを合致させ、Ｘ線マスク３を中心線Ｌ２方向
へ移動させながらＸ線マスク３を介して露光して加工す
ると、図５中（ｄ）に示すような形状となる。すなわ
ち、上方に向けて次第に細くなる突起の先端面２ｅに孔
２ｄが開口したノズル形状が形成される。
０゜回転させた上で、再度、Ｘ線吸収層３ｂの繰り返し
パターンの中心線Ｌ２と隣接する孔２ｄの中心の連結線
（但し、図５中（ａ）の連結線Ｌ１とは直交する方向の
連結線）とを合致させ、Ｘ線マスク３を中心線Ｌ２方向
へ移動させながらＸ線マスク３を介して露光して加工す
ると、図５中（ｄ）に示すような形状となる。すなわ
ち、上方に向けて次第に細くなる突起の先端面２ｅに孔
２ｄが開口したノズル形状が形成される。
【００４５】なお、上記図１乃至図５に示した各実施の
形態による加工技術によって加工された材料は、情報通
信分野やエレクトロニクスの分野においては、プリンタ
ー用ノズルや半導体検査用プローブ探針など、光学分野
においては、フレネルレンズ、マイクロレンズアレー、
回折格子、分光格子、フィルター、反射防止板など、医
療・生体測定分野においては、生体電極針、生体液採取
針、薬液注射針などの広い用途に利用できる。
形態による加工技術によって加工された材料は、情報通
信分野やエレクトロニクスの分野においては、プリンタ
ー用ノズルや半導体検査用プローブ探針など、光学分野
においては、フレネルレンズ、マイクロレンズアレー、
回折格子、分光格子、フィルター、反射防止板など、医
療・生体測定分野においては、生体電極針、生体液採取
針、薬液注射針などの広い用途に利用できる。
【００４６】
【発明の効果】本発明の請求項１のＸ線を用いた材料の
加工方法は、Ｘ線マスクの相対的に移動する方向の長さ
が、加工後の材料の所定方向の断面形状の厚さに対応し
た形状のＸ線吸収層を有するＸ線マスクを材料の表面と
の間に所定の間隔を隔てて配置し、このＸ線マスクを上
記材料の所定方向の断面と直交する方向へ相対移動させ
ながら上記Ｘ線マスクを介して上記材料にＸ線を照射す
ることにより上記材料を加工するようにしたものである
が、上記Ｘ線マスクを上記断面と直交する方向へ移動さ
せながら材料にＸ線を照射するに際して、Ｘ線マスクの
上記移動方向におけるＸ線吸収量の占める割合が大きい
領域程、材料に対するＸ線の照射量が小さくなり、その
結果、材料の加工深さが小さくなる。
加工方法は、Ｘ線マスクの相対的に移動する方向の長さ
が、加工後の材料の所定方向の断面形状の厚さに対応し
た形状のＸ線吸収層を有するＸ線マスクを材料の表面と
の間に所定の間隔を隔てて配置し、このＸ線マスクを上
記材料の所定方向の断面と直交する方向へ相対移動させ
ながら上記Ｘ線マスクを介して上記材料にＸ線を照射す
ることにより上記材料を加工するようにしたものである
が、上記Ｘ線マスクを上記断面と直交する方向へ移動さ
せながら材料にＸ線を照射するに際して、Ｘ線マスクの
上記移動方向におけるＸ線吸収量の占める割合が大きい
領域程、材料に対するＸ線の照射量が小さくなり、その
結果、材料の加工深さが小さくなる。
【００４７】従って、加工後の上記所定断面における断
面形状は、上記Ｘ線マスクにおけるＸ線吸収層の形状と
略相似形となる。このように、本発明では、加工後の材
料の断面形状に合わせて、Ｘ線マスクにおけるＸ線吸収
層の形状を定めるのみで所望の断面形状に加工できるの
で、左右非対称の断面形状や任意の曲線状の断面形状を
含む３次元形状等も容易に加工できるようになる。
面形状は、上記Ｘ線マスクにおけるＸ線吸収層の形状と
略相似形となる。このように、本発明では、加工後の材
料の断面形状に合わせて、Ｘ線マスクにおけるＸ線吸収
層の形状を定めるのみで所望の断面形状に加工できるの
で、左右非対称の断面形状や任意の曲線状の断面形状を
含む３次元形状等も容易に加工できるようになる。
【００４８】請求項２のＸ線を用いた材料の加工方法
は、請求項１の加工方法を材料の複数方向に対して行う
ようにしたものである。請求項１のようにＸ線マスクを
一方向に移動させながらＸ線を照射して加工したのみで
は、上記Ｘ線マスクの移動方向において、加工後の材料
の断面形状は一定となるが、このような加工を材料の複
数方向に対して行うことにより、一層複雑な３次元構造
を作成することができるようになる。
は、請求項１の加工方法を材料の複数方向に対して行う
ようにしたものである。請求項１のようにＸ線マスクを
一方向に移動させながらＸ線を照射して加工したのみで
は、上記Ｘ線マスクの移動方向において、加工後の材料
の断面形状は一定となるが、このような加工を材料の複
数方向に対して行うことにより、一層複雑な３次元構造
を作成することができるようになる。
【００４９】請求項３のＸ線を用いた材料の加工方法
は、請求項１又は２の方法において、上記材料を前もっ
て加工した後、この加工済みの材料の所望位置とＸ線マ
スクの所望位置とが対向するように位置決めした上で上
記Ｘ線マスクと上記材料とを相対移動させながら上記Ｘ
線マスクを介して上記材料にＸ線を照射することによ
り、上記材料を加工するものであるから、材料に一層複
雑な立体形状を加工することができるようになる。
は、請求項１又は２の方法において、上記材料を前もっ
て加工した後、この加工済みの材料の所望位置とＸ線マ
スクの所望位置とが対向するように位置決めした上で上
記Ｘ線マスクと上記材料とを相対移動させながら上記Ｘ
線マスクを介して上記材料にＸ線を照射することによ
り、上記材料を加工するものであるから、材料に一層複
雑な立体形状を加工することができるようになる。
【００５０】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態におけるＸ線を用いた加工
装置とＸ線積算照射量と加工後のレジスト材の形状との
関係を示す説明図。
装置とＸ線積算照射量と加工後のレジスト材の形状との
関係を示す説明図。
【図２】上記加工装置におけるＸ線マスクの形状と加工
後のレジスト材の断面形状との関係を示す説明図。
後のレジスト材の断面形状との関係を示す説明図。
【図３】上記加工装置のＸ線マスクに対してレジスト材
を相対移動させる様子を示す説明図。
を相対移動させる様子を示す説明図。
【図４】本発明の他の実施の形態においてＸ線マスクを
順次２方向に移動させながら露光して加工する様子を示
す説明図。
順次２方向に移動させながら露光して加工する様子を示
す説明図。
【図５】本発明の更に他の実施の形態においてＸ線マス
クを順次２方向に移動させながら露光して加工する様子
を示す説明図。
クを順次２方向に移動させながら露光して加工する様子
を示す説明図。
【図６】従来のＸ線を用いた加工装置とＸ線積算照射量
と加工後のレジスト材の形状との関係を示す説明図。
と加工後のレジスト材の形状との関係を示す説明図。
【図７】Ｘ線積算照射量をレジスト材に対する加工深さ
との関係を示す説明図。
との関係を示す説明図。
【図８】従来のＸ線を用いた他の加工装置とＸ線積算照
射量と加工後のレジスト材の形状との関係を示す説明
図。
射量と加工後のレジスト材の形状との関係を示す説明
図。
２ レジスト材（材料）
３ Ｘ線マスク
３ｂ Ｘ線吸収層
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｘ線の照射量に応じた深さで加工可能な
材料とＸ線マスクとを相対的に移動させながら上記Ｘ線
マスクを介して上記材料にＸ線を照射することにより、
材料の各部を可変深さで加工する方法において、 Ｘ線マスクの相対的に移動する方向の長さが、加工後の
材料の所定方向の断面形状の厚さに対応した形状のＸ線
吸収層を有するＸ線マスクを上記材料の表面との間に所
定の間隔を隔てて配置し、このＸ線マスクを上記材料の
所定方向の断面と直交する方向へ相対移動させながら上
記Ｘ線マスクを介して上記材料にＸ線を照射することに
より、上記材料を加工することを特徴とするＸ線を用い
た材料の加工方法。 - 【請求項２】 Ｘ線マスクの相対的に移動する方向の長
さが、加工後の材料の複数方向の断面形状の厚さに各々
対応した形状のＸ線吸収層を有する一又は複数のＸ線マ
スクを用い、材料の個々の断面と直交する方向へ各々対
応するＸ線マスクを相対移動させながら上記Ｘ線マスク
を介して材料にＸ線を照射するようにしたことを特徴と
する請求項１記載のＸ線を用いた材料の加工方法。 - 【請求項３】 上記材料を前もって加工した後、この加
工済みの材料の所望位置とＸ線マスクの所望位置とが対
向するように位置決めした上で上記Ｘ線マスクと上記材
料とを相対移動させながら上記Ｘ線マスクを介して上記
材料にＸ線を照射することにより、上記材料を加工する
ことを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線を用いた材
料の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347103A JP3525177B2 (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Ｘ線を用いた材料の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347103A JP3525177B2 (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Ｘ線を用いた材料の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151395A JP2002151395A (ja) | 2002-05-24 |
| JP3525177B2 true JP3525177B2 (ja) | 2004-05-10 |
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|---|---|---|---|
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| US7828827B2 (en) | 2002-05-24 | 2010-11-09 | Corium International, Inc. | Method of exfoliation of skin using closely-packed microstructures |
| JP2003124099A (ja) * | 2001-10-16 | 2003-04-25 | Univ Waseda | パターン描画方法、マスクおよびマスク製造方法 |
| JP4503212B2 (ja) * | 2002-03-12 | 2010-07-14 | 奇美電子股▲ふん▼有限公司 | 露光システム、及び該露光システムを応用した液晶パネルのカラーフィルタ形成方法。 |
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| JP2006195289A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 無反射構造を有する光学素子の製造方法 |
| JP2006235195A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 反射防止構造体を有する部材の製造方法 |
| JP5070764B2 (ja) * | 2006-08-18 | 2012-11-14 | 凸版印刷株式会社 | マイクロニードルのパッチの製造方法 |
| JP4984736B2 (ja) * | 2006-08-18 | 2012-07-25 | 凸版印刷株式会社 | 露光装置及び方法 |
| EP2121111B1 (en) | 2007-01-22 | 2018-03-14 | Corium International, Inc. | Applicators for microneedle arrays |
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| MX375307B (es) | 2012-12-21 | 2025-03-06 | Corium Inc | Microarreglo para la entrega de agente terapeutico y metodos de uso. |
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| US9962534B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-05-08 | Corium International, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent, methods of use, and methods of making |
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2000
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