シンクロトロン放射光を用いた三次元微細加工技術の確立に関する研究

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MEMSの高度化に向けて、自由曲面や側壁傾斜を有する三次元微細構造体作製の要求が高まっている。本研究ではこの要求の実現を目指し、シンクロトロン放射(SR : Synchrotron Radiation)光リソグラフィによる高精度三次元微細加工技術の確立を目的とし、以下に示す方法を用いて実現に向けた研究を行った。(1)SR光の整形ビームによる三次元加工法の提案これまでに行われてきた三次元加工法の課題として、プロセスの複雑性や材料加工の困難性が高く、製作可能な構造体が限定される点などが挙げられた。本研究では、任意の形状の三次元加工をSR光の整形ビームによるマスクレス露光にて行う方法について研究を行ってきた。当該年度においては、ニーズの視点「この形はこの条件で加工する」という発想をベースに、目標三次元形状を作製するために必要な工程条件の導出に取組んできた。これまでに、オーバーラップを考慮して露光量を算出し、目標形状通りの三次元形状を作製することを可能にした。(2)SR光を用いた三次元構造体作製における形状予測手法の提案本研究では三次元微細構造体作製方法の一つであるX線平面パターン断面転写法(PCT法)の加工メカニズムを詳細に調査し、PCT法による三次元構造体の形状を容易に算出させることを目的とし、新規のアルゴリズムを考案した。このアルゴリズムは非常にシンプルで計算コストを抑えた手法であり、実際に三次元構造体の形状予測を可能にした。また、本研究ではこれまで難加工材として微細加工技術が進展していなかったフッ素樹脂の三次元微細加工についても研究を行っており、PTFEの三次元微細構造体の形状予測手法を示すことができた。SR光を用いた三次元微細加工技術の確立を目指す上で、三次元構造体の形状予測に関する研究はコスト・開発時間の短縮に繋がる重要な研究課題の一つである。