3次元構造を分解能サブμmで複製するマイクロ・メカニカル・リプロダクションの試み
【研究分野】機械工作・生産工学
【研究キーワード】
微細転写技術 / リプロダクション / レプリカ転写 / 近接場光リソグラフィ / 犠牲マスクエッチング / 射出成形 / 高速電子線エッチング / 回折格子 / 転写 / マイクロマシン / 情報機器 / レプリカ / 高速原子線 / 近接場光 / 3次元構造 / 複製 / 微細転写 / 金型加工 / 微細切削 / プラスチック
【研究成果の概要】
本研究は、サブμmの分解能を有し、3次元構造を複製できる新しい微細転写技術、すなわち「マイクロ・メカニカル・リプロダクション」を試みる。この転写技術は主に次の3つのプロセスからなる:(1)従来のリソグラフィ技術や金型作成技術を応用した「微細な原盤の作成」、(2)従来の樹脂によるレプリカ転写技術を応用した「原盤からマスクへの複製」、(3)新しい加工原理を用いる「マスクから被加工物への複製」、である。具体的に、(a)近接場光リソグラフィ、(b)犠牲マスクエッチング、(c)射出成形と圧縮成形とを応用するレプリカ作成技術、を試みる。(a)近接場光リソグラフィは、(1)電子線リソグラフィと高速電子線エッチングによって、微細な凹凸を有する石英ガラス製の原盤を作成し、(2)この原盤にアセチルセルロースを載せて、その凹凸を有するマスクとしてレプリカをとり、(3)このマスクをプリズムに貼り付けて、マスクの凸部からもれでる近接場光によって被加工物上のレジスト(感光性樹脂)を露光させた。これを実際に試みた結果、露光光の波長の1/8にあたる幅0.05μmのラインを露光できたが、偏光および入射方向によってその露光条件が異なることがわかった。また、(b)犠牲マスクエッチングは、(1)微細平削り盤によって、三角波状の凹凸を有するニッケルメッキ膜付きアルミニウム製の原盤を作成し、(2)シリコンゴムをスピンナで塗布した被加工物を、この原盤に軽く押し付けて、シリコンゴム上に凹凸を転写させ、(3)このシリコンゴムを犠牲マスクとして高速原子線エッチングを施し、被加工物のガラス上に三角溝を有する回折格子を複製した。これを実際に試みた結果、ピッチ1μm、深さ1μmの三角溝が切削・転写できた。さらに(c)射出成形と圧縮成形とを応用するレプリカ作成技術では、(1)(b)と同様に回折格子の金型を作成し、(3)電動押出形射出成型機で射出成形だけでなく、金型に取り付けたピエゾ素子でキャビティ内を圧縮成形して、ピッチ1μm、深さ1μmの転写分解能を達成した。
【研究代表者】