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公開番号2025127161
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024023720
出願日2024-02-20
発明の名称露光装置
出願人学校法人東京電機大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G03F 7/20 20060101AFI20250825BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】段差を有する被露光物の表面に一括で露光可能であると共に、パターンの微細化と露光領域の大面積化の両立を実現可能な露光装置を提供することである。
【解決手段】本発明に係る露光装置100は、スペックル光を用いて被露光物Mの外面を露光する露光装置であって、コヒーレント光を発する光源10と、光源10の光軸AX上に配置する光拡散部材20と、光拡散部材20で散乱したスペックル光を平行光にするコリメートレンズ30と、コリメートレンズ30を光軸AX方向に移動可能なコリメートレンズ保持台50と、被露光物を保持する被露光物保持台40と、備え、コリメートレンズ30がフレネルレンズである。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
スペックル光を用いて被露光物を露光する露光装置であって、
コヒーレント光を発する光源と、
前記光源の光軸上に配置する光拡散部材と、
前記光拡散部材で散乱されたスペックル光を平行光にするコリメートレンズと、
前記コリメートレンズを光軸方向に移動可能なコリメートレンズ保持台と、
前記被露光物を保持する被露光物保持台と、を備え、
前記コリメートレンズは、フレネルレンズまたはマイクロレンズアレイである、露光装置。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
前記光軸上の前記光拡散部材と前記コリメートレンズとの間にグレースケールマスクを備える、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記コリメートレンズがマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズアレイを構成する各要素レンズがフレネルレンズである、請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記コリメートレンズがマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズアレイを構成する各要素レンズが非球面レンズである、請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記コリメートレンズが前記コリメートレンズ保持台から着脱交換可能である、請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光拡散部材が着脱交換可能である、請求項１又は２に記載の露光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、材料表面にマイクロメートルからサブマイクロメートルの不規則な構造物を加工することで材料にはない機能を付与できることが知られている。表面に作られる構造物の大きさや密度によって機能が大きく変わり広い利用用途がある。
【０００３】
付与できる機能として、撥水性や親水性の付与（例えば、ピペットチップ先端への加工による分注残差の改善効果、分注機器や医療機器・分析機器への利用）、高潤滑性の付与（例えば、摺動部の摩耗・摩擦低減効果付与。金属表面に微細加工（ディンプル）を施し、そこに油をためることにより、摺動部の摩耗・摩擦低減効果を得る）、摩擦力の低減効果の付与（例えば、接触面積が減ることによる摩擦力の制御で摺動性向上、自動車業界でのエンジンの燃焼エネルギー向上、劣化抑制による部品の寿命向上）等を挙げることができる。
【０００４】
金属表面への微細な構造物の製作方法では、マイクロメートルオーダーの場合は機械加工が用いられ、サブマイクロメートルオーダーの場合にはエネルギービーム（イオンビーム、フェムト秒レーザー（超短パルスレーザー）や熱リソグラフィなどの高出力のレーザー）を用いた直接加工法、電子線やシンクロトロン光を用いた方法が知られており、精度の良い構造物ができあがる。
微細加工の他の方法として、光リソグラフィ技術がある。光リソグラフィ技術とは、パターンの原画となるマスクを用い、そのマスクの上方から光を照射し投影レンズを介してマスクのパターンを縮小投影する。このため、パターンの縮小化に優れた加工方法であり、マスクのパターンと同一のものを精度よく複数製作することに適した加工技術である。
縮小投影レンズを用いた露光における解像度Ｒは式（１）で表され、光源の光の波長λと投影レンズの開口数ＮＡ（sinθ：空気中の場合）に依存する。ここで、k
１
はプロセスファクターである。式（１）から、波長が短く、開口数が大きいほど、解像度が高くなり、微細なパターンを転写することができる。また、焦点深度ＤＯＦは式（２）で表される。ここで、k
２
はプロセスファクターである。式（１）及び式（２）から、解像度を高くして微細なパターンを作るためにＮＡ（sinθ）を大きくすると、焦点深度は二乗で小さくなることがわかる。つまり、微細なパターンを得ようとするほど焦点深度は浅く小さくなる。
【０００５】
TIFF
2025127161000002.tif
31
170
【０００６】
不規則なパターンの微細加工技術としては、スペックル光を利用した光リソグラフィ技術が知られている（例えば、特許文献１）。この技術は、光拡散部材に光をあててスペックル光を発生させ、感光性樹脂を塗布した被露光物体にスペックル光を投影することでマスクを必要とせず、ランダムな形状の微細なパターンを転写できる。このため、所定のパターンを有する原版を用いず、かつ縮小投影レンズがなくてもマイクロからサブマイクロメートルオーダーの微細なパターンを転写できる技術として注目されている。スペックル光は、光の干渉・回折現象により生じる、不規則な配置でかつ不規則な形状の光強度分布を利用して、感光性樹脂の塗布された表面にスペックル光を当てることで、マイクロメートルからサブマイクロオーダーの微細な感光性樹脂パターンを製作することができる。これをマスキング材として金属エッチングすることで、微細な構造物を金属表面に作ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００５－１４０９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、エネルギービームを利用した方法では、レーザー自体が高価であることに加えて、平面以外の段差を持つ立体的な表面など多種多様な形状の被露光物に対応できない。このため、製品の試作時に気軽に使えず、また用途が限定的であった。現状では、立体的な表面に対して簡便かつ安価に利用できる微細加工方法はない。
また、この光リソグラフィ技術においても、パターンの微細化に伴い縮小投影倍率を上げると露光領域が狭くなってしまう問題や、投影レンズを用いるために焦点深度が上記した式（２）により転写するパターンの大きさに応じて、浅くなり、段差のある被露光物には一回の露光では微細なパターンを製作できない。このため光リソグラフィ技術はシリコンウエハーなどの平面度の高い表面にしか用いられておらず、微細なパターンを段差の大きな表面へ１回の工程で露光することはできないのが一般的である。
【０００９】
スペックル光を利用した光リソグラフィ技術は平板を対象・想定したものである。そのため、例えば被露光物の形状が数ｍｍから数１０ｃｍの段差を持った立体的な表面には一括でパターンを転写することはできない。これは、スペックル光の光強度分布がマスターとする光拡散部材から被露光物の設置距離に依存するためである。すなわち、図９に示すように、スペックル光の光強度分布は光拡散部材と被露光物の距離の２乗で光が弱くなっていくため、同じ露光条件では段差の大きなものには露光できない。また、スペックル光の光強度分布は距離に比例してパターンの配置が広くなっていくため、転写される微細パターンの密度が変化してしまうためである。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、段差を有する被露光物の表面に一括で露光可能であると共に、パターンの微細化と露光領域の大面積化の両立を実現可能な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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