アキシコンによる高アスペクト比のマイクロフォトファブリケーション

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本研究は,紫外線が照射されると照射された部分のみが液体から固体へと硬化する紫外線感光性樹脂を利用してマイクロ部品を製作することを目的とした.紫外線レーザ(He-Cdレーザ)から発振されたレーザビームをレンズで集束し,液体の感光性樹脂表面で製品の輪郭に沿ってビーム描画を行う.この集束ビーム描画によって樹脂を硬化させて所望の形状を得る手法によってマイクロ部品を製作した.まず最初に,この方法によって高いアスペクト比(高さ/幅)をもつマイクロ部品および3次元形状のマイクロ部品を製作するための最適条件を検討した.高いアスペクト比をもつマイクロ部品を製作するためには,一回のビーム描画によって樹脂の深い部分まで同じ横幅で硬化する必要がある.このため,レンズの焦点距離,樹脂への露光量,樹脂中における光の吸収が樹脂硬化形状に及ぼす影響を調べ,最適製作条件を計算,実験の両面から明らかにした.一方,3次元形状の製作のためには,樹脂の硬化横幅だけではなく,硬化深さも製品精度に影響を及ぼす.そこで,所望の硬化深さを得るための条件を樹脂中における光の吸収から検討した.このようにして最適な製作条件を検討して,実際にマイクロ部品を製作した.製作したマイクロ部品は人間の髪の毛程度の寸法のマイクロギアや曲がり部をもつマイクロパイプなどである.ところで,紫外線感光性樹脂を利用したマイクロ部品の製作方法には,上記のビーム描画法の他に,マスクパターンを転写する方法がある.そこで,ビーム描画法とマスクパターン転写法の両者を高アスペクト比をもつマイクロ部品の製作のしやすさという観点から比較検討することも行った.