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

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10355006
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90242007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米山 猛 金沢大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30175020) ; 松本 潔 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10282675) ; 畑村 洋太郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40010863)
• Keywords: 3次元構造 / 複製 / 微細転写 / 金型加工 / 微細切削 / 射出成形 / 高速原子線 / プラスチック

Research Abstract

本研究の目的は、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」を構築することである。この転写技術では、微細化のためにリソグラフィ技術だけでなく、従来の切削・塑性加工・鋳造・印刷などのメカニカルな加工技術を融合して用いる。本技術は、次の3つのプロセスからなる。つまり、(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。平成11年度は(2)(3)に注目した:(a)近接場光リソグラフィでは、実験だけでなく理論解析を用いて、近接場光で露光できる深さが偏光でも多少異なるが、概ね50nmであることを明らかにした。また、露光深さが50nmと浅い場合でも、さらに500nmと深く、露光像が転写される表面現像(ドライエッチング)技術を金属薄膜を積層したレプリカで検討した。(b)犠牲マスクエッチングでは、アクリル樹脂の犠牲マスク上にピッチ(約1.2μm)や傾斜角(約45度)が徐々に変化していく微細3角溝のパターンを転写し、さらにSF_6の高速原子線エッチングを照射して、同じパターンをガラス上に転写できることを実証した。(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、電動押出形射出成型機を用いて、深140mm、ピッチ1μmの三角溝を転写し、サブμmの転写分解能が達成できることを実証した。

Research Products

• [Publications] M. Nakao, T. Go, Q. Yang, Y. Hatamura: "Injection Molding for Micro Structure of Optical Elements Using Mold-Core Extruction"Proceedings of ASPE Spring Topical Meeting on Precision Fabrication and Replication. 19. 50-54 (1999)
• [Publications] M. Nakao, J. Kumaki, Y. Hatamura: "Stamp and Damascene Process for Micro Structure Reproduction on Glass Substrate"Proceedings of ASPE Spring Topical Meeting on Precision Fabrication and Replication. 19. 64-68 (1999)
• [Publications] 田中秀治、中尾政之、畑村洋太郎: "回折限界以上の高解像度を実現するスタンプフォトリソグラフィに関する研究"日本機械学会 1999年度年次大会講演論文集. 99-1. 407-408 (1999)
• [Publications] 熊木甚洋、中尾政之、畑村洋太郎: "ガラスプレスと金属象眼を用いた金属パターン転写の試み"日本機械学会 1999年度年次大会講演論文集. 99-1. 411-412 (1999)
• [Publications] 呉大平、楊青、中尾政之、畑村洋太郎: "金型コア加圧による射出成型の微細形状転写の試み"日本機械学会 1999年度年次大会講演論文集. 99-1. 413-414 (1999)