移動マスクX線加工法を用いたマイクロ3次元構造加工システム開発に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12355008
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 杉山 進 立命館大学, 理工学部, 教授 (20278493)
• 研究分担者: 山元 廣治 ミノルタ株式会社, 計測機器事業企画部, 次長 ; 田畑 修 立命館大学, 理工学部, 教授 (20288624)
• キーワード: X線 / 微細加工 / 3次元 / 移動マスク / マイクロレンズ / LIGA / テフロン

研究概要

本研究の目的は,半導体微細加工技術およびシリコンマイクロマシニング技術などの従来技術では実現不可能であった自由局面を有するマイクロ3次元構造体を実現する微細加工システムと加工技術の構築であり,(1)自由局面を有するマイクロ3次元構造体を作製できる新規な移動マスクX線加工システムの構築、および(2)移動マスクX線加工システムを用いてマイクロレンズなどの自由曲面を有するサブミクロンオーダ精度のマイクロパーツを加工する技術の研究、で構成される。
加工システム構築に関しては,2001年度に試作した多自由度ステージの同時制御による複雑なステージ制御が可能,かつ1×10^<-4>Paの真空下で200℃までの基板加熱が可能な回転式基板加熱ステージを有する露光面積(50mm×50mm)のマイクロ3次元構造加工システム加工システムの制御装置および制御プログラムを構築し,システムを完成させた.
マイクロパーツ加工技術に関しては,直径75μmの円形X線吸収パターンがアレイ状に形成されたX線マスクを用い,直径100μm,焦点距離200μmのアクリル製マイクロレンズアレイを試作し,理論形状と加工形状との比較,および焦点距離の測定を行った.その結果,形状誤差8.6%,焦点距離205μmのマイクロレンズアレイを実現できることが実証された.さらに加熱ステージと移動マスクX線露光法を用いて,テフロン表面を微細加工し,高さ50μm,ピッチ50μmの微小突起アレイを実現することに世界で初めて成功した.

研究成果

• [文献書誌] Hui You et al.: "Deep X-ray Exposure System with Multistage for 3-D Microfabrication"Journal of Micromechatronics. JMM01-JS001 (To be published). (2003)
• [文献書誌] Osamu Tabata et al.: "Moving mask deep X-ray lithography system with multi stage for 3-D Microfabrication"Microsystem Technologies. 8. 93-98 (2002)
• [文献書誌] Naoki Matsuzuka et al.: "Algorithm for Analyzing Optimal Mask Movement Pattern in Moving Mask Deep X-ray lithography"Micromechatronics and Human Science. 159-164 (2002)
• [文献書誌] Osamu Tabata et al.: "3-D Micro Fabrication Technology using Deep X-Ray Lithography"Proc. of the Korea Micro Electro Mechanical Systems Workshop. 297-302 (2002)
• [文献書誌] Naoki Matsuzuka et al.: "3D Fabrication by Moving Mask Deep X-ray lithography (M^2DXL) with Multiple Stages"Proc. of the 15th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. 180-183 (2002)
• [文献書誌] Osamu Tabata et al.: "Chemo-Mechanical Actuator using Self-Oscillating Gel for Artificial Cilia"Proc. of the 16th Annual Int. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems. 12-15 (2003)
• [文献書誌] Yushi Nakamura et al.: "Oving Mask Direct Photo-Etchning (M2DPE) for 3-D Micromachining of Polytetrafluoroethylene"Proc. of the High Aspect Ratio Micro Structures. (To be presented). (2003)
• [文献書誌] Yoshikazu Hirai et al.: "Measurement of PMMA Dissolution Rate and System Calibration for Predictive 3-D Simulation of Moving Mask Deep X-Ray Lithography"Proc. of the High Aspect Ratio Micro Structures. (To be presented). (2003)
• [文献書誌] Naoki Matsuzuka et al.: "Effect of Development Process in Moving Mask Deep X-ray Lithography for 3D Microfabrication"Proc. of the High Aspect Ratio Micro Structures. (To be presented). (2003)
• [文献書誌] Sadik Hafizovic et al.: "X3D:3D X-Ray Lithography and Development Simulation for MEMS"Proc. of the 12^<th> Int. Conf. On Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems. (To be presented). (2003)
• [文献書誌] 田畑 修: "砥粒加工学会学会誌"X線を利用したマイクロ・ナノ加工技術とその応用. 278-281 (2002)