JP2008114388A - Method for producing micro-device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a microdevice.
成形基材の表面に集束イオンビームを照射してマイクロデバイスを製造するマイクロデバイスの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。なお、本明細書において、マイクロデバイスとは、ＣＣＤイメージセンサや液晶パネルに用いられるマイクロレンズアレイ、μＴＡＳなどに用いられるマイクロチャネルなどの各種微細デバイス、及びこのような各種微細デバイスを高温プレス成形により製造する際に用いるマイクロ成形金型のことをいう。 A microdevice manufacturing method is known in which a microdevice is manufactured by irradiating a surface of a molded substrate with a focused ion beam (see, for example, Patent Document 1). In this specification, the micro device means a micro lens array used for a CCD image sensor or a liquid crystal panel, various micro devices such as a micro channel used for μTAS, and such various micro devices by high-temperature press molding. It refers to a micro-molding die used for manufacturing.
図１４は、従来のマイクロ成形金型９００を説明するための図である。図１４（ａ）はマイクロ成形金型９００の斜視図であり、図１４（ｂ）はマイクロ成形金型９００の平面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ｂ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１４（ｄ）は図１４（ｂ）のＡ２−Ａ２断面図である。
図１５は、従来のマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示す図である。図１５（ａ１）〜図１５（ｅ１）は従来のマイクロ成形金型の製造方法の各工程における集束イオンビームの照射領域を示す図であり、図１５（ａ２）〜図１５（ｅ２）は従来のマイクロ成形金型の製造方法の各工程における成形基材９１０のＡ１−Ａ１断面図である。
FIG. 14 is a view for explaining a conventional micro-molding mold 900. 14A is a perspective view of the micro-molding mold 900, FIG. 14B is a plan view of the micro-molding mold 900, and FIG. 14C is A 1 -A in FIG. 14B. 1 is a cross-sectional view, FIG. 14 (d) is a 2 -A 2 cross-sectional view of FIG. 14 (b).
FIG. 15 is a view for explaining a conventional method of manufacturing a micro-molding mold. FIGS. 15 (a1) to 15 (e1) are diagrams showing the irradiation region of the focused ion beam in each step of the conventional method of manufacturing a micro-mold, and FIGS. 15 (a2) to 15 (e2) are conventional ones. it is a 1 -A 1 cross-sectional view of a molding substrate 910 in each step of the manufacturing method of the micro-molding die.
従来のマイクロ成形金型９００は、マイクロレンズアレイを高温プレス成形により製造する際に用いるマイクロ成形金型であって、図１４に示すように、成形基材９１０の表面９１２に多数(例えば、１００万個以上。）のマイクロレンズ形成用凹部９３０が形成された構造を有するマイクロ成形金型である。マイクロレンズ形成用凹部９３０のピッチは例えば５μｍである。 A conventional micro-molding die 900 is a micro-molding die that is used when a microlens array is manufactured by high-temperature press molding. As shown in FIG. This is a micro-molding die having a structure in which 10000 or more microlens-forming concave portions 930 are formed. The pitch of the microlens forming recesses 930 is, for example, 5 μm.
従来のマイクロ成形金型の製造方法おいては、図１５（ａ１）〜図１５（ｅ１）及び図１５（ａ２）〜図１５（ｅ２）に示すように、予め準備しておいた成形基材９１０の表面９１２に、複数ステップ（例えば、４０ステップ。）にわたって集束イオンビームＩＢを照射する。そして、その際、ステップを経るに従って徐々に照射面積を広げながら集束イオンビームＩＢを照射する。 In the conventional method for producing a micro-molding die, as shown in FIGS. 15 (a1) to 15 (e1) and 15 (a2) to 15 (e2), a molding base prepared in advance is prepared. The surface 912 of 910 is irradiated with a focused ion beam IB over a plurality of steps (eg, 40 steps). At that time, the focused ion beam IB is irradiated while gradually increasing the irradiation area as the steps are performed.
このため、従来のマイクロ成形金型の製造方法によれば、複数ステップ（例えば、４０ステップ。）にわたって、徐々に照射面積を広げながら、成形基材９１０の表面９１２に集束イオンビームＩＢを照射するため、滑らかな表面形状のマイクロ成形金型９００を製造することができる。また、従来のマイクロ成形金型の製造方法によれば、集束イオンビームＩＢのビーム径を極細にすること（例えば、数ｎｍφにすること。）が可能であるため、この点からも滑らかな表面形状のマイクロ成形金型９００を製造することができる。 For this reason, according to the conventional method of manufacturing a micro-molding die, the focused ion beam IB is irradiated onto the surface 912 of the molding substrate 910 while gradually expanding the irradiation area over a plurality of steps (for example, 40 steps). Therefore, the micro-molding die 900 having a smooth surface shape can be manufactured. In addition, according to the conventional method for manufacturing a micro-molding die, the beam diameter of the focused ion beam IB can be made extremely small (for example, several nmφ). A micro-molding die 900 having a shape can be manufactured.
しかしながら、従来のマイクロ成形金型の製造方法においては、マイクロ成形金型の形状そのものを集束イオンビームＩＢを用いて形成することとしているため、集束イオンビームＩＢによる加工量が多く、所定の加工領域（例えば、数ｍｍ□。）を有するマイクロ成形金型を製造するのには長時間の加工時間が必要である。このため、従来のマイクロ成形金型の製造方法においては、マイクロ成形金型を製造する際の生産性が低いという問題がある。 However, in the conventional manufacturing method of the micro-molding die, the shape of the micro-molding die itself is formed by using the focused ion beam IB, so that the processing amount by the focused ion beam IB is large and a predetermined processing region is obtained. A long processing time is required to produce a micro-molding die having (for example, several mm □). For this reason, in the conventional manufacturing method of a micromolding die, there exists a problem that productivity at the time of manufacturing a micromolding die is low.
なお、このような問題は、マイクロ成形金型を製造する場合にのみ発生する問題ではなく、マイクロレンズアレイ、マイクロチャネルなどのマイクロデバイスを製造する場合に共通する問題である。 Such a problem is not a problem that occurs only when a micro-molding die is manufactured, but is a problem that is common when a micro device such as a microlens array or a microchannel is manufactured.
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、従来のマイクロデバイスの製造方法よりも、マイクロデバイスを製造する際の生産性を高くすることが可能なマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and manufacture of a microdevice capable of increasing the productivity in manufacturing a microdevice as compared with a conventional method of manufacturing a microdevice. It aims to provide a method.
（１）本発明のマイクロデバイスの製造方法は、成形基材を準備する成形基材準備工程と、レーザ加工装置を用いて前記成型基材の表面を粗加工する粗加工工程と、集束イオンビーム加工装置を用いて前記成型基材の表面を仕上げ加工する仕上げ加工工程とをこの順序で含むことを特徴とする。 (1) A manufacturing method of a microdevice of the present invention includes a forming substrate preparing step for preparing a forming substrate, a roughing step for roughing the surface of the forming substrate using a laser processing apparatus, and a focused ion beam. And a finishing process for finishing the surface of the molding substrate using a processing apparatus in this order.
このため、本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、まず、集束イオンビーム加工装置を用いた場合よりも生産性の高いレーザ加工装置を用いて成型基材の表面を粗加工（概略形状形成加工）しておき、その後、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材の表面を仕上げ加工（平滑化加工）することとしているため、マイクロデバイスを製造する際の生産性を高くすることが可能となる。なお、集束イオンビーム加工装置の役割は仕上げ加工（平滑化加工）することにあるため、加工量は少なくてよく、マイクロデバイスを製造する際の生産性をそれほど低下させてしまうこともない。 For this reason, according to the microdevice manufacturing method of the present invention, first, the surface of the molding substrate is roughly processed (roughly shaped by using a laser processing apparatus with higher productivity than when a focused ion beam processing apparatus is used. The surface of the molded substrate is then finished (smoothed) using a focused ion beam processing device, so that productivity when manufacturing micro devices can be increased. It becomes. In addition, since the role of the focused ion beam processing apparatus is to finish processing (smoothing processing), the amount of processing may be small, and productivity at the time of manufacturing a microdevice will not be reduced so much.
また、本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、レーザ加工装置を用いて成型基材の表面を粗加工（概略形状形成加工）した後に、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材の表面を仕上げ加工（平滑化加工）することとしているため、レーザ加工により生じるデブリ、ドロス、微小凸部分が集束イオンビームにより優先的に削り落とされ、粗加工面が仕上げ加工（平滑化加工）される。このため、滑らかな表面形状のマイクロデバイスを製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a microdevice of the present invention, the surface of the molding substrate is roughened (rough shape forming process) using the laser processing apparatus, and then the surface of the molding substrate is used using the focused ion beam processing apparatus. Therefore, the debris, dross, and minute convex portions generated by laser processing are preferentially scraped off by the focused ion beam, and the roughened surface is finished (smoothed). . For this reason, a microdevice having a smooth surface shape can be manufactured.
（２）本発明のマイクロデバイスの製造方法において、前記仕上げ加工工程においては、集束イオンビームを用いて前記成形基材の表面を走査することにより、前記成形基材の表面を仕上げ加工することが好ましい。 (2) In the manufacturing method of the microdevice of the present invention, in the finishing step, the surface of the molded substrate may be finished by scanning the surface of the molded substrate using a focused ion beam. preferable.
このような方法とすることにより、成形基材の表面を比較的短時間で仕上げ加工することが可能となる。 By setting it as such a method, it becomes possible to finish the surface of a shaping | molding base material in a comparatively short time.
（３）本発明のマイクロデバイスの製造方法において、前記仕上げ加工工程においては、集束イオンビームを用いて前記成形基材の表面をラスタースキャン方式で走査することが好ましい。 (3) In the microdevice manufacturing method of the present invention, in the finishing process, it is preferable to scan the surface of the molding substrate by a raster scan method using a focused ion beam.
このような方法とすることにより、成形基材の表面に比較的広い面積にわたって加工領域が設定されている場合においても比較的短時間で集束イオンビームを走査することが可能となる。 By adopting such a method, it is possible to scan the focused ion beam in a relatively short time even when a processing region is set over a relatively large area on the surface of the molded substrate.
（４）本発明のマイクロデバイスの製造方法において、前記仕上げ加工工程においては、ビーム径が０．１μｍ以上の集束イオンビームを用いて前記成形基材の表面を走査することが好ましい。 (4) In the microdevice manufacturing method of the present invention, in the finishing step, it is preferable to scan the surface of the molding substrate using a focused ion beam having a beam diameter of 0.1 μm or more.
このような方法とすることにより、成形基材の表面に比較的広い面積（例えば、数ｍｍ□。）にわたって加工領域が設定されている場合においても比較的短時間で集束イオンビームを走査することが可能となる。 By adopting such a method, the focused ion beam can be scanned in a relatively short time even when a processing region is set over a relatively large area (for example, several mm □) on the surface of the molded substrate. Is possible.
この観点から言えば、ビーム径が０．５μｍ以上の集束イオンビームを用いて成形基材の表面を走査することが好ましく、ビーム径が１μｍ以上の集束イオンビームを用いて成形基材の表面を走査することがさらに好ましい。 From this point of view, it is preferable to scan the surface of the shaped substrate using a focused ion beam having a beam diameter of 0.5 μm or more, and the surface of the shaped substrate is scanned using a focused ion beam having a beam diameter of 1 μm or more. It is more preferable to scan.
ビーム径が０．１μｍ以上の集束イオンビームは、集束イオンビームを発生させる際の電流量を大きくすることにより実現することができる。この場合、集束イオンビームを発生させる際の電流量を大きくすることにより、集束イオンビームの強度を大きくすることも可能となり、この点からもマイクロデバイスを製造する際の生産性を高くすることが可能となる。 A focused ion beam having a beam diameter of 0.1 μm or more can be realized by increasing the amount of current when generating the focused ion beam. In this case, it is possible to increase the intensity of the focused ion beam by increasing the amount of current when generating the focused ion beam. From this point as well, the productivity when manufacturing the microdevice can be increased. It becomes possible.
（５）本発明のマイクロデバイスの製造方法において、前記粗加工工程においては、前記成形基材の表面に、１回又は複数回のレーザ照射により所定の加工形状を形成可能なビームプロファイルを有するパルス状のレーザ光を照射することにより、前記成形基材の表面を粗加工することが好ましい。 (5) In the method of manufacturing a microdevice according to the present invention, in the rough machining step, a pulse having a beam profile capable of forming a predetermined machining shape on the surface of the molding substrate by one or more laser irradiations. It is preferable to rough-process the surface of the molding substrate by irradiating a shaped laser beam.
このような方法とすることにより、上記のようにビームプロファイルを調整したレーザ光をそのまま成形基材の表面に照射することにより、極めて能率よく粗加工（概略形状形成加工）することが可能になり、マイクロデバイスを製造する際の生産性をさらに高くすることが可能となる。例えば、粗加工工程で、マイクロレンズ形成用凹部のような円形孔や略矩形孔、さらにはマイクロチャネルの溝などを形成する際には、上記のようにビームプロファイルを調整したレーザ光をそのまま成形基材の表面に照射することにより、マイクロレンズ形成用凹部のような円形孔や略矩形孔、さらにはマイクロチャネルの溝などを極めて能率よく粗加工することが可能になる。 By adopting such a method, it becomes possible to perform roughing (rough shape formation processing) very efficiently by irradiating the surface of the molding substrate with the laser beam with the beam profile adjusted as described above as it is. Further, it becomes possible to further increase the productivity when manufacturing the microdevice. For example, when forming a circular hole or a substantially rectangular hole such as a microlens forming recess in a roughing process, or a microchannel groove, the laser beam with the beam profile adjusted as described above is molded as it is. By irradiating the surface of the base material, it becomes possible to rough-process a circular hole such as a concave part for forming a microlens, a substantially rectangular hole, and a groove of a microchannel extremely efficiently.
（６）本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、前記レーザ加工装置として、紫外線レーザ加工装置を用いることが好ましい。 (6) In the microdevice manufacturing method of the present invention, it is preferable to use an ultraviolet laser processing apparatus as the laser processing apparatus.
紫外線レーザ加工装置は、レーザ加工時における熱の発生が比較的少ないという特徴を有する。このため、紫外線レーザ加工装置を用いて粗加工工程を行うことにより、比較的高精度の粗加工を行うことが可能となる。 The ultraviolet laser processing apparatus is characterized in that heat generation during laser processing is relatively small. For this reason, it is possible to perform roughing with relatively high accuracy by performing the roughing process using the ultraviolet laser processing apparatus.
（７）本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、前記レーザ加工装置として、フェムト秒レーザ加工装置を用いることが好ましい。 (7) In the microdevice manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a femtosecond laser processing apparatus as the laser processing apparatus.
フェムト秒レーザ加工装置は、レーザ加工時における熱の発生が紫外線レーザ加工装置よりもさらに少ないという特徴を有する。このため、フェムト秒レーザ加工装置を用いて粗加工工程を行うことにより、紫外線レーザ加工装置を用いる場合よりも高精度の粗加工を行うことが可能となる。 The femtosecond laser processing apparatus has a feature that heat generation during laser processing is further less than that of the ultraviolet laser processing apparatus. For this reason, by performing a roughing process using a femtosecond laser processing apparatus, it is possible to perform roughing with higher accuracy than in the case of using an ultraviolet laser processing apparatus.
（８）本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、前記レーザ加工装置として、ファイバレーザ加工装置を用いることが好ましい。 (8) In the microdevice manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a fiber laser processing apparatus as the laser processing apparatus.
ファイバレーザ加工装置は、レーザビームの整形が紫外線レーザ加工装置よりも容易であるという特徴を有する。このため、ファイバレーザ加工装置を用いて粗加工工程を行うことにより、高精度の粗加工を行うことが可能となる。 The fiber laser processing apparatus has a feature that the shaping of the laser beam is easier than the ultraviolet laser processing apparatus. For this reason, it is possible to perform high-precision roughing by performing a roughing process using a fiber laser processing apparatus.
また、ファイバレーザ加工装置は、加工対象部位までレーザ光を容易に導光することが可能であるため、マイクロデバイスを製造する際の生産性をさらに高くすることが可能となる。 In addition, since the fiber laser processing apparatus can easily guide the laser beam to the processing target site, it is possible to further increase the productivity when manufacturing the microdevice.
（９）本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、前記レーザ加工装置及び前記集束イオンビーム加工装置を備える複合加工装置を準備しておき、前記複合加工装置を用いて、前記粗加工工程と前記仕上げ加工工程とを連続して行うことが好ましい。 (9) In the microdevice manufacturing method of the present invention, a composite processing apparatus including the laser processing apparatus and the focused ion beam processing apparatus is prepared, and the rough processing step and the process are performed using the composite processing apparatus. It is preferable to perform the finishing process continuously.
このような方法とすることにより、加工対象となる成形基材を装置から出し入れする手間を省略することが可能となる。
また、加工対象となる成形基材を複合加工装置内の移動台に位置調整して配置してしまえば、その後は、加工対象となる成形基材を移動台から取り外すことなく粗加工工程及び仕上げ加工工程を連続して実施することが可能となるため、マイクロデバイスを製造する際の生産性をさらに高くすることが可能となる。
By setting it as such a method, it becomes possible to omit the effort which takes in and out the shaping | molding base material used as a process target from an apparatus.
In addition, if the forming base material to be processed is positioned and arranged on the moving table in the composite processing apparatus, then the roughing process and finishing are performed without removing the forming base material to be processed from the moving table. Since the processing steps can be performed continuously, it is possible to further increase the productivity when manufacturing the microdevice.
（１０）本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、前記成形基材準備工程と前記粗加工工程との間に、前記成形基材の表面にエネルギー吸収膜を形成するエネルギー吸収膜形成工程をさらに含むとともに、前記粗加工工程の後に、前記エネルギー吸収膜を除去するエネルギー吸収膜除去工程をさらに含むことが好ましい。 (10) In the method for manufacturing a microdevice of the present invention, an energy absorbing film forming step of forming an energy absorbing film on the surface of the molded base material is further provided between the molded base material preparing step and the roughing step. It is preferable that an energy absorbing film removing step for removing the energy absorbing film is further included after the roughing step.
レーザ光におけるビーム周辺領域においてはリンギング等によりビームプロファイルが乱れてしまうため、このようなレーザ光をそのまま成形基材に照射すると、レーザ光照射領域の周辺領域において高精度の粗加工を行うことが困難となる場合がある。これに対して、本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、レーザ光におけるビーム周辺領域においては、レーザ加工をエネルギー吸収膜の部分でとどめることが可能となり、レーザ光照射領域の周辺領域においても高精度の粗加工を行うことが可能となる。 Since the beam profile in the laser beam peripheral region is disturbed by ringing or the like, if such a laser beam is directly irradiated onto the molding substrate, high-precision roughing can be performed in the peripheral region of the laser beam irradiation region. It can be difficult. On the other hand, according to the microdevice manufacturing method of the present invention, it is possible to stop laser processing at the energy absorbing film portion in the beam peripheral region of the laser light, and also in the peripheral region of the laser light irradiation region. High-precision roughing can be performed.
（１１）本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、前記マイクロデバイスは、マイクロ成形金型であり、前記成形基材は、少なくとも表面側がガラス状カーボン含有材料からなる成形基材であることが好ましい。 (11) In the microdevice manufacturing method of the present invention, the microdevice is a micromolding die, and the molding substrate is preferably a molding substrate at least on the surface side made of a glassy carbon-containing material. .
ガラス状カーボン含有材料は、強度及び硬度に優れ、さらにはガラスとの離型性に優れた材料であるため、上記のような方法とすることにより、製造されたマイクロ成形金型を用いて高温プレス成形を行う際に、マイクロ成形金型にチッピングや割れが発生し難くなり、マイクロ成形金型の表面に傷が付き難くなり、さらには成形製品が容易に離型するようになる。 Since the glassy carbon-containing material is a material excellent in strength and hardness, and further excellent in releasability from glass, by using the above-described method, a high temperature is obtained using the produced micro-molding die. When press molding is performed, chipping and cracking are less likely to occur in the micro-molding die, the surface of the micro-molding die is hardly damaged, and the molded product is easily released from the mold.
なお、本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、ガラス状カーボン含有材料には、ガラス状カーボンそのものも含まれる。 In the microdevice manufacturing method of the present invention, the glassy carbon-containing material includes glassy carbon itself.
（１２）本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、前記ガラス状カーボン含有材料は、ガラス状カーボンに加えてカーボンナノファイバを含有することが好ましい。 (12) In the microdevice manufacturing method of the present invention, the glassy carbon-containing material preferably contains carbon nanofibers in addition to glassy carbon.
このような方法とすることにより、ガラス状カーボン含有材料の強度及び硬度がさらに高くなるため、上記のような方法とすることにより、製造されたマイクロ成形金型を用いて高温プレス成形を行う際に、マイクロ成形金型にチッピングや割れがさらに発生し難くなり、成形製品の表面に傷がさらに付き難くなる。 By adopting such a method, the strength and hardness of the glassy carbon-containing material is further increased. Therefore, by performing the above-described method, when the high-temperature press molding is performed using the manufactured micro-molding die. In addition, chipping and cracking are less likely to occur in the micromolding die, and the surface of the molded product is further less likely to be scratched.
なお、本発明のマイクロデバイスの製造方法においては、成形基材は、ガラス状カーボン含有材料のみからなる成形基材であってもよいし、ガラス状カーボン含有層を表面に備える成形基材であってもよい。また、成形基材は、ガラス状カーボン含有材料以外の非晶質材料（例えば、ＳｉＣ、Ｎｉ−Ｐなど。）からなる成形基材であってもよいし、金属材料（例えば、超硬合金、工具鋼、焼入れ鋼など。）からなる成形基材であってもよい。 In the method for producing a microdevice of the present invention, the molding substrate may be a molding substrate made only of a glassy carbon-containing material or a molding substrate having a glassy carbon-containing layer on the surface. May be. Further, the molded substrate may be a molded substrate made of an amorphous material other than the glassy carbon-containing material (for example, SiC, Ni-P, etc.), or a metal material (for example, cemented carbide, It may be a molded substrate made of tool steel, hardened steel, etc.).
以下、本発明のマイクロデバイスの製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the microdevice of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
〔実施形態１〕
実施形態１は、本発明のマイクロデバイスの製造方法を、マイクロ成形金型の製造方法（実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法）に適用した場合を説明するための実施形態である。
Embodiment 1
Embodiment 1 is an embodiment for explaining a case where the method for manufacturing a microdevice of the present invention is applied to a method for manufacturing a micro-molding die (a method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 1).
図１は、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示すフローチャートである。図２は、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ１）〜図２（ｃ１）は実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法における各工程図（斜視図）であり、図２（ａ２）〜図２（ｃ２）は実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法における各工程図（断面図）である。なお、図２においては、マイクロレンズ形成用凹部１３０は、説明を簡単にするため、４行×４列の１６個のみが形成されているものとして図示している。 FIG. 1 is a flowchart shown for explaining a method for manufacturing a micro-molding mold according to the first embodiment. FIG. 2 is a view for explaining the method of manufacturing the micromolding die according to the first embodiment. 2 (a1) to FIG. 2 (c1) are process diagrams (perspective views) in the manufacturing method of the micro molding die according to the first embodiment, and FIGS. 2 (a2) to 2 (c2) are the first embodiment. It is each process drawing (sectional view) in the manufacturing method of the micro molding die concerning. In FIG. 2, the microlens forming recesses 130 are illustrated as having only 16 rows of 4 rows × 4 columns formed for ease of explanation.
図３及び図４は、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法における粗加工工程Ｓ２０を説明するために示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は粗加工工程Ｓ２０における各工程図（断面図）である。なお、図３中、符号ＲＬはレーザ光照射領域を示す。また、図４中、符号Ｌはレーザ光を示し、符号Ｂで囲まれた部分における符号ＢＰはレーザ光Ｌのビームプロファイルを示す。 3 and 4 are diagrams for explaining the rough machining step S20 in the method of manufacturing a micro-molding die according to the first embodiment. FIG. 4A and FIG. 4B are process diagrams (cross-sectional views) in the roughing process S20. In FIG. 3, symbol RL indicates a laser beam irradiation region. In FIG. 4, the symbol L indicates the laser beam, and the symbol BP in the portion surrounded by the symbol B indicates the beam profile of the laser beam L.
図５及び図６は、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法における仕上げ加工工程Ｓ３０を説明するために示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は仕上げ加工工程Ｓ３０における各工程図（断面図）である。なお、図５中、符号Ｒｍは、仕上げ加工領域を示し、符号ＲＩＢは集束イオンビーム照射領域を示す。また、図６中、符号ＩＢは集束イオンビームを示す。 FIGS. 5 and 6 are views for explaining the finishing step S30 in the method for manufacturing a micro-molding die according to the first embodiment. 6A and 6B are process diagrams (cross-sectional views) in the finishing process S30. In FIG. 5, the symbol R m indicates a finishing region, and the symbol R IB indicates a focused ion beam irradiation region. In FIG. 6, reference numeral IB denotes a focused ion beam.
図７は、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法において使用する複合加工装置１０を説明するために示す概念図である。なお、図７においては、装置の大きさに対して加工対象となる成形基材１１０を誇張して大きく図示している。 FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the combined machining apparatus 10 used in the method for manufacturing a micro-molding die according to the first embodiment. In FIG. 7, the molding substrate 110 to be processed is exaggerated and enlarged with respect to the size of the apparatus.
実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法は、図１及び図２に示すように、成形基材準備工程Ｓ１０と、粗加工工程Ｓ２０と、仕上げ加工工程Ｓ３０とをこの順序で実施する。以下、これら各工程について図面を参照しながら説明する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the method for manufacturing a micro-molding mold according to the first embodiment performs a forming base material preparation step S10, a roughing step S20, and a finishing step S30 in this order. Hereinafter, these steps will be described with reference to the drawings.
１．成形基材準備工程Ｓ１０
まず、ガラス状カーボン含有材料からなる成形基材１１０を準備する（図２（ａ１）及び図２（ａ２）参照。）。ガラス状カーボン含有材料は、熱硬化性樹脂を無酸素状態で加熱して製造することができ、強度及び硬度に優れ、さらにはガラスとの離型性に優れた材料として知られている。実施形態１においては、熱硬化性樹脂にカーボンナノファイバを添加したものを無酸素状態で加熱して製造されるものを用いる。従って、成形基材１１０は、ガラス状カーボンに加えてカーボンナノファイバを含有するガラス状カーボン含有材料からなる。成形基材１１０の平面形状は、平板状（例えば、１２ｍｍ□×３ｍｍ厚。）である。
1. Molding substrate preparation step S10
First, a molding substrate 110 made of a glassy carbon-containing material is prepared (see FIGS. 2 (a1) and 2 (a2)). The glassy carbon-containing material can be produced by heating a thermosetting resin in an oxygen-free state, and is known as a material excellent in strength and hardness and further excellent in releasability from glass. In Embodiment 1, what is manufactured by heating a thermosetting resin to which carbon nanofibers are added in an oxygen-free state is used. Therefore, the shaping | molding base material 110 consists of a glassy carbon containing material which contains a carbon nanofiber in addition to glassy carbon. The planar shape of the molding substrate 110 is a flat plate (for example, 12 mm □ × 3 mm thick).
２．粗加工工程Ｓ２０
次に、レーザ加工装置を用いて成型基材１１０の表面を粗加工する（図２（ｂ１）及び図２（ｂ２）参照。）。粗加工工程Ｓ２０においては、図３に示すように、成形基材１１０の表面１１２におけるレーザ光照射領域ＲＬにレーザ光Ｌを照射して、複数の略半球状凹部１２０を順次形成する。
2. Roughing process S20
Next, the surface of the molding substrate 110 is roughly processed using a laser processing apparatus (see FIGS. 2B1 and 2B2). In the rough machining step S20, as shown in FIG. 3, a plurality of substantially hemispherical recesses 120 are sequentially formed by irradiating the laser light irradiation region RL on the surface 112 of the molded substrate 110 with the laser light L.
各略半球状凹部１２０は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、成形基材１１０の表面１１２に、１回のレーザ照射により所定の加工形状を形成可能なビームプロファイルＢＰを有するパルス状のレーザ光Ｌ（例えば、波長２６６ｎｍ、パワー１００ｍＷ、パルス幅５０ｎｓ。）を、同一のレーザ光照射領域ＲＬについては１回だけ照射することにより形成される。レーザ加工装置としては、紫外線レーザ加工装置を用いる。略半球状凹部１２０の内面には、レーザ加工に起因してデブリやドロスが発生し、また微小凹凸模様が形成されることがある（図４（ｂ）参照。但し、図４（ｂ）及び後述する図６（ａ）においては微小凹凸模様のみ図示。）。 As shown in FIGS. 4A and 4B, each substantially hemispherical recess 120 has a beam profile BP that can form a predetermined processing shape on the surface 112 of the molding substrate 110 by a single laser irradiation. The same laser beam irradiation region RL is irradiated only once with a pulsed laser beam L (for example, wavelength 266 nm, power 100 mW, pulse width 50 ns). As the laser processing apparatus, an ultraviolet laser processing apparatus is used. On the inner surface of the substantially hemispherical recess 120, debris and dross are generated due to laser processing, and a minute uneven pattern may be formed (see FIG. 4B, provided that FIG. 4B and FIG. 4). In FIG. 6 (a) described later, only a minute uneven pattern is shown.
３．仕上げ加工工程Ｓ３０
そして、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材１１０の表面１１２を仕上げ加工する（図２（ｃ１）及び図２（ｃ２）参照。）。仕上げ加工工程Ｓ３０においては、図５に示すように、成形基材１１０の表面１１２における集束イオンビーム照射領域ＲＩＢに集束イオンビームＩＢを照射して、略半球状凹部１２０を平滑化してマイクロレンズ形成用凹部１３０とする。集束イオンビームの照射は、例えば、イオン源Ｇａ、加速電圧４０ｋＶ、エミッション電流２μＡの条件でパルス状の集束イオンビーム（例えば、ビーム径５０ｎｍ、パルス幅１μｓ。）を用いて成形基材１１０の表面１１２を２０ｎｍずつずらしながらラスタースキャン方式で走査する（例えば、走査回数１００回。）ことにより行われる。
3. Finishing process S30
And the surface 112 of the shaping | molding base material 110 is finish-processed using a focused ion beam processing apparatus (refer FIG.2 (c1) and FIG.2 (c2)). In the finishing step S30, as shown in FIG. 5, the focused ion beam irradiation region IB on the surface 112 of the molding substrate 110 is irradiated with the focused ion beam IB, and the substantially hemispherical concave portion 120 is smoothed to obtain a microlens. The forming recess 130 is used. The irradiation of the focused ion beam is performed using, for example, a pulsed focused ion beam (for example, a beam diameter of 50 nm, a pulse width of 1 μs) under the conditions of an ion source Ga, an acceleration voltage of 40 kV, and an emission current of 2 μA. Scanning is performed by a raster scan method while shifting 112 by 20 nm (for example, 100 scans).
仕上げ加工工程Ｓ３０においては、図６に示すように、粗加工工程Ｓ２０で形成された略半球状凹部１２０の内面に集束イオンビームＩＢが照射されると、粗加工工程Ｓ２０で生じたデブリ、ドロス、微小凸部分が優先的に削り落とされ、粗加工面が仕上げ加工される。 In the finishing process S30, as shown in FIG. 6, when the focused ion beam IB is irradiated on the inner surface of the substantially hemispherical recess 120 formed in the roughing process S20, the debris and dross generated in the roughing process S20 are obtained. The minute convex portion is preferentially scraped off and the rough surface is finished.
なお、本発明のマイクロ成形金型の製造方法においては、紫外線レーザ加工装置及び集束イオンビーム加工装置を別途準備しておき、粗加工工程と仕上げ加工工程とを順次行うこととしてももちろんよいが、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、紫外線レーザ加工装置及び集束イオンビーム加工装置を備える複合加工装置１０を準備しておき、複合加工装置１０を用いて、粗加工工程と仕上げ加工工程とを連続して行うこととしている。 In addition, in the manufacturing method of the micro-molding mold of the present invention, it is of course possible to prepare an ultraviolet laser processing apparatus and a focused ion beam processing apparatus separately and sequentially perform a roughing process and a finishing process, In the method for manufacturing a micro-molding die according to the first embodiment, a composite processing apparatus 10 including an ultraviolet laser processing apparatus and a focused ion beam processing apparatus is prepared, and rough processing and finishing are performed using the composite processing apparatus 10. The processing steps are performed continuously.
なお、複合加工装置１０は、図７に示すように、加工対象となる成形基材１１０を搬入するためのロード室１２と、紫外線レーザ加工装置が内部に配置された紫外線レーザ加工室１４と、集束イオンビーム加工装置が内部に配置された集束イオンビーム加工室１６と、加工後の部品（マイクロ成形金型１００）を搬出するためのアンロード室１８と、加工対象となる成形基材１１０が配置され各部屋を移動可能な移動台２０とを備える加工装置である。 In addition, as shown in FIG. 7, the composite processing apparatus 10 includes a load chamber 12 for carrying a molding substrate 110 to be processed, an ultraviolet laser processing chamber 14 in which an ultraviolet laser processing apparatus is disposed, A focused ion beam processing chamber 16 in which a focused ion beam processing apparatus is disposed, an unload chamber 18 for carrying out a processed part (micro molding die 100), and a forming base material 110 to be processed are provided. It is a processing apparatus provided with the moving stand 20 which is arrange | positioned and can move each room.
実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、以上の工程を経て、マイクロ成形金型１００が製造される。 In the method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 1, the micro-molding die 100 is manufactured through the above steps.
このため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、まず、集束イオンビーム加工装置を用いた場合よりも生産性の高いレーザ加工装置を用いて成型基材１１０の表面１１２を粗加工しておき、その後、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材１１０の表面１１２を仕上げ加工することとしているため、マイクロ成形金型１００を製造する際の生産性を高くすることが可能となる。なお、集束イオンビーム加工装置の役割は仕上げ加工することにあるため、加工量は少なくてよく、マイクロ成形金型１００を製造する際の生産性をそれほど低下させてしまうこともない。 For this reason, according to the method for manufacturing a micro-molding mold according to the first embodiment, first, the surface 112 of the molding substrate 110 is formed using a laser processing apparatus having higher productivity than the case where the focused ion beam processing apparatus is used. Since the surface 112 of the molding base 110 is finished using a focused ion beam processing apparatus after rough processing, it is possible to increase productivity when manufacturing the micro molding die 100. It becomes. In addition, since the role of the focused ion beam processing apparatus is to finish processing, the processing amount may be small, and the productivity at the time of manufacturing the micro-molding mold 100 is not reduced so much.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、レーザ加工装置を用いて成型基材１１０の表面１１２を粗加工した後に、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材１１０の表面１１２を仕上げ加工することとしているため、レーザ加工により生じるデブリ、ドロス、微小凸部分が集束イオンビームＩＢにより優先的に削り落とされ、粗加工面が仕上げ加工される。このため、滑らかな表面形状のマイクロ成形金型１００を製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a micro-molding mold according to the first embodiment, after the surface 112 of the molding base 110 is roughly processed using a laser processing apparatus, the molding base 110 is formed using a focused ion beam processing apparatus. Since the surface 112 is to be finished, debris, dross, and minute convex portions generated by laser processing are preferentially scraped off by the focused ion beam IB, and the roughened surface is finished. For this reason, the micro mold 100 having a smooth surface shape can be manufactured.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、仕上げ加工工程Ｓ３０においては、集束イオンビームＩＢを用いて成形基材１１０の表面１１２を走査することにより、成形基材１１０の表面１１２を仕上げ加工することとしているため、成形基材１１０の表面１１２を比較的短時間で仕上げ加工することが可能となる。 Moreover, according to the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 1, in finishing process S30, by scanning the surface 112 of the shaping | molding base material 110 using the focused ion beam IB, the shaping | molding base material 110 of FIG. Since the surface 112 is finished, the surface 112 of the molded substrate 110 can be finished in a relatively short time.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、仕上げ加工工程Ｓ３０においては、集束イオンビームＩＢを用いて成形基材１１０の表面１１２をラスタースキャン方式で走査することとしているため、成形基材１１０の表面１１２に比較的広い面積にわたって加工領域が設定されている場合においても比較的短時間で集束イオンビームＩＢを走査することが可能となる。 Moreover, according to the manufacturing method of the micromolding die according to the first embodiment, in the finishing process S30, the surface 112 of the molding substrate 110 is scanned by the raster scan method using the focused ion beam IB. Even when a processing region is set over a relatively large area on the surface 112 of the molded substrate 110, the focused ion beam IB can be scanned in a relatively short time.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、粗加工工程Ｓ２０においては、成形基材１１０の表面１１２に、１回のレーザ照射により所定の加工形状を形成可能なビームプロファイルＢＰを有するパルス状のレーザ光Ｌを照射することにより、成形基材１１０の表面１１２を粗加工することとしているため、上記のようにビームプロファイルＢＰを調整したレーザ光Ｌをそのまま成形基材１１０の表面に照射することにより、極めて能率よく粗加工することが可能になり、マイクロ成形金型１００を製造する際の生産性をさらに高くすることが可能となる。 Moreover, according to the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 1, in roughing process S20, the beam profile which can form a predetermined processing shape in the surface 112 of the shaping | molding base material 110 by one laser irradiation. Since the surface 112 of the forming base 110 is roughly processed by irradiating the pulsed laser light L having BP, the laser light L having the beam profile BP adjusted as described above is used as it is. By irradiating the surface, it is possible to perform roughing extremely efficiently, and it is possible to further increase the productivity when manufacturing the micro-molding mold 100.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、レーザ加工装置として、熱の発生が比較的少ない紫外線レーザ加工装置を用いるため、比較的高精度の粗加工を行うことが可能となる。 In addition, according to the method for manufacturing a micro-molding mold according to the first embodiment, since the ultraviolet laser processing apparatus that generates relatively little heat is used as the laser processing apparatus, it is possible to perform relatively high-precision roughing. It becomes.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、レーザ加工装置及び集束イオンビーム加工装置を備える複合加工装置１０を準備しておき、複合加工装置１０を用いて、粗加工工程と仕上げ加工工程とを連続して行うこととしているため、加工対象となる成形基材１１０を装置から出し入れする手間を省略することが可能となる。
また、加工対象となる成形基材１１０を複合加工装置１０内の移動台２０に位置調整して配置してしまえば、その後は、加工対象となる成形基材１１０を移動台２０から取り外すことなく粗加工工程及び仕上げ加工工程を連続して実施することが可能となるため、マイクロ成形金型１００を製造する際の生産性をさらに高くすることが可能となる。
Moreover, according to the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 1, the complex processing apparatus 10 provided with the laser processing apparatus and the focused ion beam processing apparatus is prepared, and the rough machining process is performed using the complex processing apparatus 10. And the finishing process are continuously performed, and thus it is possible to omit the trouble of taking in and out the molding substrate 110 to be processed from the apparatus.
Further, if the forming base 110 to be processed is positioned and arranged on the movable table 20 in the composite processing apparatus 10, thereafter, the forming base 110 to be processed is not removed from the moving table 20. Since the roughing process and the finishing process can be performed continuously, the productivity in manufacturing the micromolding die 100 can be further increased.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、成形基材として、ガラス状カーボン含有材料からなる成形基材１１０を用いているため、製造されたマイクロ成形金型１００を用いて高温プレス成形を行う際に、マイクロ成形金型１００にチッピングや割れが発生し難くなり、マイクロ成形金型１００の表面に傷が付き難くなり、さらにはマイクロデバイス（マイクロレンズアレイ）が容易に離型するようになる。 Moreover, in the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 1, since the shaping | molding base material 110 which consists of glassy carbon containing material is used as a shaping | molding base material, using the manufactured micro molding die 100, it uses. When performing high-temperature press molding, chipping and cracking are less likely to occur in the micro-molding mold 100, the surface of the micro-molding mold 100 is not easily scratched, and the microdevice (microlens array) is easily separated. Come to mold.
また、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、ガラス状カーボン含有材料として、ガラス状カーボンに加えてカーボンナノファイバを含有するガラス状カーボン含有材料を用いているため、ガラス状カーボン含有材料の強度及び硬度がさらに高くなり、製造されたマイクロ成形金型１００を用いて高温プレス成形を行う際に、マイクロ成形金型１００にチッピングや割れがさらに発生し難くなり、マイクロ成形金型１００の表面に傷がさらに付き難くなる。 Further, in the method for manufacturing a micro-molding mold according to Embodiment 1, since a glassy carbon-containing material containing carbon nanofibers in addition to glassy carbon is used as the glassy carbon-containing material, glassy carbon is used. When the strength and hardness of the contained material are further increased and high-temperature press molding is performed using the manufactured micro-molding die 100, chipping and cracking are less likely to occur in the micro-molding die 100, and the micro-molding die The surface of 100 becomes more difficult to be scratched.
〔実施形態２〕
実施形態２は、本発明のマイクロデバイスの製造方法を、マイクロ成形金型の製造方法（実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法）に適用した場合を説明するための実施形態である。
[Embodiment 2]
Embodiment 2 is an embodiment for explaining a case where the method for manufacturing a microdevice of the present invention is applied to a method for manufacturing a micro-molding die (a method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 2).
図８は、実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示す図である。図８（ａ１）〜図８（ｃ１）は実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法における各工程図（斜視図）であり、図８（ａ２）〜図８（ｃ２）は実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法における各工程図（断面図）である。なお、図８においては、マイクロレンズ形成用凹部２３０は、説明を簡単にするため、４行×４列の１６個のみが形成されているものとして図示している。 FIG. 8 is a view for explaining the method for manufacturing the micro-molding die according to the second embodiment. 8 (a1) to FIG. 8 (c1) are process diagrams (perspective views) in the manufacturing method of the micro-molding mold according to the second embodiment, and FIGS. 8 (a2) to 8 (c2) are the second embodiment. It is each process drawing (sectional view) in the manufacturing method of the micro molding die concerning. In FIG. 8, the microlens forming recesses 230 are illustrated as having only 16 rows of 4 rows × 4 columns formed for ease of explanation.
実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法は、基本的には実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法と同様の工程を含むが、成形基材の構成が、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、図８に示すように、成形基材として、ＳｉＣ基体２１４の表面側にガラス状カーボン含有層２１６を備える成形基材２１０を用いている。 The manufacturing method of the micro-molding mold according to the second embodiment basically includes the same steps as the manufacturing method of the micro-molding mold according to the first embodiment, but the configuration of the molding substrate is related to the first embodiment. This is different from the manufacturing method of the micro mold. That is, in the method for manufacturing a micro-molding mold according to the second embodiment, as shown in FIG. 8, a molding substrate 210 having a glassy carbon-containing layer 216 on the surface side of the SiC substrate 214 is used as the molding substrate. ing.
このように、実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法は、成形基材の構成が、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なるが、成形基材２１０を準備する成形基材準備工程と、レーザ加工装置を用いて成型基材２１０の表面２１２を粗加工する粗加工工程と、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材２１０の表面２１２を仕上げ加工する仕上げ加工工程とをこの順序で含むため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様に、マイクロ成形金型２００を製造する際の生産性を高くすることが可能となるという効果及び滑らかな表面形状のマイクロ成形金型２００を製造することができるという効果を有する。 As described above, the method for manufacturing the micro-molding mold according to the second embodiment is different from the method for manufacturing the micro-molding mold according to the first embodiment, but the molding base 210 is prepared. A forming base material preparation step, a rough processing step for roughing the surface 212 of the molding base material 210 using a laser processing device, and a finishing process for finishing the surface 212 of the molding base material 210 using a focused ion beam processing device. Since the processing steps are included in this order, as in the case of the manufacturing method of the micro-molding mold according to the first embodiment, it is possible to increase the productivity when manufacturing the micro-molding mold 200. In addition, the micro-molding mold 200 having a smooth surface shape can be produced.
なお、実施形態２に係るマイクロ成形金型の製造方法は、成形基材の構成以外の点においては、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様の製造方法であるため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。 In addition, since the manufacturing method of the micro-molding die according to Embodiment 2 is the same manufacturing method as the case of the manufacturing method of the micro-molding die according to Embodiment 1 except for the configuration of the molding substrate, It has the effect applicable among the effects which the manufacturing method of the micromolding die concerning Embodiment 1 has.
〔実施形態３〕
実施形態３は、本発明のマイクロデバイスの製造方法を、マイクロ成形金型の製造方法（実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法）に適用した場合を説明するための実施形態である。
[Embodiment 3]
Embodiment 3 is an embodiment for explaining a case where the method for manufacturing a microdevice of the present invention is applied to a method for manufacturing a micro-molding die (a method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 3).
図９は、実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示す図である。図９（ａ）は実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法における成形基材準備工程を説明するために示す図（断面図）であり、図９（ｂ）〜図９（ｄ）は実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法における粗加工工程を説明するために示す図（断面図）であり、図９（ｅ）は実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法における仕上げ加工工程を説明するために示す図（断面図）である。 FIG. 9 is a view for explaining the method for manufacturing the micro-molding die according to the third embodiment. Fig.9 (a) is a figure (sectional drawing) shown in order to demonstrate the shaping | molding base-material preparation process in the manufacturing method of the micromolding die concerning Embodiment 3, FIG.9 (b)-FIG.9 (d) are shown. FIG. 9 is a view (cross-sectional view) for explaining a roughing process in the method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 3, and FIG. 9E is a finish in the method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 3. It is a figure (sectional drawing) shown in order to demonstrate a process process.
実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法は、基本的には実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法と同様の工程を含むが、粗加工工程の内容が、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、図９に示すように、粗加工工程で、成形基材３１０の表面３１２に、複数回のレーザ照射により所定の加工形状を形成可能なビームプロファイルＢＰを有するパルス状のレーザ光Ｌを複数回に分けて照射することにより、成形基材３１０の表面３１２を粗加工することとしている。 The manufacturing method of the micro-molding mold according to the third embodiment basically includes the same steps as the manufacturing method of the micro-molding mold according to the first embodiment, but the content of the roughing process is related to the first embodiment. This is different from the manufacturing method of the micro mold. That is, in the method for manufacturing a micro-molding die according to the third embodiment, as shown in FIG. 9, a predetermined processing shape is formed on the surface 312 of the forming substrate 310 by a plurality of laser irradiations in the roughing process. The surface 312 of the molding substrate 310 is roughly processed by irradiating the pulsed laser beam L having a possible beam profile BP in a plurality of times.
このように、実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法は、粗加工工程の内容が、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なるが、成形基材３１０を準備する成形基材準備工程と、レーザ加工装置を用いて成型基材３１０の表面３１２を粗加工する粗加工工程と、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材３１０の表面３１２を仕上げ加工する仕上げ加工工程とをこの順序で含むため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様に、マイクロ成形金型３００を製造する際の生産性を高くすることが可能となるという効果及び滑らかな表面形状のマイクロ成形金型３００を製造することができるという効果を有する。 As described above, the method for manufacturing the micro-molding mold according to the third embodiment is different from the method for manufacturing the micro-molding mold according to the first embodiment, except that the contents of the roughing process are different. A forming base material preparation step, a rough processing step for roughing the surface 312 of the molding base material 310 using a laser processing device, and a finishing process for finishing the surface 312 of the molding base material 310 using a focused ion beam processing device. Since the processing steps are included in this order, as in the case of the method for manufacturing the micro-molding die according to Embodiment 1, it is possible to increase the productivity when manufacturing the micro-molding die 300. In addition, the micro-molding die 300 having a smooth surface shape can be manufactured.
なお、実施形態３に係るマイクロ成形金型の製造方法は、粗加工工程以外の工程については、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様の工程を含むため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。 In addition, since the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 3 includes the process similar to the case of the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 1 about processes other than rough processing, Embodiment 1 It has a corresponding effect among the effects which the manufacturing method of the micromolding die concerning.
〔実施形態４〕
実施形態４は、本発明のマイクロデバイスの製造方法を、マイクロ成形金型の製造方法（実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法）に適用した場合を説明するための実施形態である。
[Embodiment 4]
Embodiment 4 is an embodiment for explaining the case where the method for manufacturing a microdevice of the present invention is applied to a method for manufacturing a micro-molding die (a method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 4).
図１０は、実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示す図である。図１０（ａ）は実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法における粗加工工程を説明するために示す図であり、図１０（ｂ）は実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法を用いて製造されるマイクロ成形金型４００の斜視図である。なお、図１０においては、マイクロレンズ形成用凹部４３０は、説明を簡単にするため、４行×４列の１６個のみが形成されているものとして図示している。 FIG. 10 is a view for explaining the method for manufacturing the micro-molding die according to the fourth embodiment. FIG. 10A is a view for explaining a roughing process in the manufacturing method of the micro-molding mold according to the fourth embodiment, and FIG. 10B is a manufacturing method of the micro-molding mold according to the fourth embodiment. It is a perspective view of the micromolding die 400 manufactured using a mold. In FIG. 10, the microlens forming recesses 430 are illustrated as having only 16 rows of 4 rows × 4 columns formed for ease of explanation.
実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法は、基本的には実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法と同様の工程を含むが、マイクロレンズ形成用凹部の形状が、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、図１０（ａ）に示すように、平面視略矩形状のマイクロレンズ形成用凹部４３０を製造することとしている。 The manufacturing method of the micro-molding mold according to the fourth embodiment basically includes the same steps as the manufacturing method of the micro-molding mold according to the first embodiment, but the shape of the recess for forming the microlens is the first embodiment. This is different from the method of manufacturing the micro-molding die according to the above. That is, in the method for manufacturing a micro-molding die according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 10A, a microlens forming recess 430 having a substantially rectangular shape in plan view is manufactured.
このように、実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法は、マイクロレンズ形成用凹部の形状が、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なるが、成形基材４１０を準備する成形基材準備工程と、レーザ加工装置を用いて成型基材４１０の表面４１２を粗加工する粗加工工程と、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材４１０の表面４１２を仕上げ加工する仕上げ加工工程とをこの順序で含むため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様に、マイクロ成形金型４００を製造する際の生産性を高くすることが可能となるという効果及び滑らかな表面形状のマイクロ成形金型４００を製造することができるという効果を有する。 As described above, the method for manufacturing the micro-molding mold according to the fourth embodiment differs from the case of the micro-molding mold manufacturing method according to the first embodiment in that the shape of the microlens forming recess is different from that of the molding base 410. A forming base material preparing step for preparing a surface, a roughing step for roughing the surface 412 of the forming base material 410 using a laser processing device, and a finishing process for the surface 412 of the forming base material 410 using a focused ion beam processing device. Since the finishing process steps to be performed are included in this order, the productivity in manufacturing the micro-molding mold 400 can be increased as in the case of the micro-molding mold manufacturing method according to the first embodiment. And the effect that the micro-molding die 400 having a smooth surface shape can be manufactured.
なお、実施形態４に係るマイクロ成形金型の製造方法は、マイクロレンズ形成用凹部の形状以外の点においては、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様の製造方法であるため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。 In addition, the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 4 is the same manufacturing method as the case of the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 1 except for the shape of the recessed part for micro lens formation. Therefore, it has the effect applicable among the effects which the manufacturing method of the micromolding die concerning Embodiment 1 has.
〔実施形態５〕
実施形態５は、本発明のマイクロデバイスの製造方法を、マイクロ成形金型の製造方法（実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法）に適用した場合を説明するための実施形態である。
[Embodiment 5]
Embodiment 5 is an embodiment for explaining a case where the method for manufacturing a microdevice of the present invention is applied to a method for manufacturing a micro-molding die (a method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 5).
図１１は、実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示す図である。図１１（ａ）〜図１１（ｅ）は実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法における各工程図（断面図）である。 FIG. 11 is a view for explaining the method for manufacturing the micro-molding die according to the fifth embodiment. FIG. 11A to FIG. 11E are process diagrams (cross-sectional views) in the method for manufacturing a micromolding die according to the fifth embodiment.
実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法は、基本的には実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法と同様の工程を含むが、エネルギー吸収膜形成工程とエネルギー吸収膜除去工程とをさらに含む点で、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、成形基材準備工程（図１１（ａ）参照。）と粗加工工程（図１１（ｃ）参照。）との間に、成形基材５１０の表面５１２にエネルギー吸収膜５１４を形成するエネルギー吸収膜形成工程（図１１（ｂ）参照。）をさらに含むとともに、仕上げ加工工程（図１１（ｄ）参照。）の後に、エネルギー吸収膜５１４を除去するエネルギー吸収膜除去工程（図１１（ｅ）参照。）をさらに含むこととしている。エネルギー吸収膜５１４としては、例えば、厚さ２μｍのポリイミド膜を用いる。 The manufacturing method of the micro molding die according to the fifth embodiment basically includes the same steps as the manufacturing method of the micro molding die according to the first embodiment, but the energy absorbing film forming step, the energy absorbing film removing step, Is different from the case of the method for manufacturing a micro-molding die according to the first embodiment. That is, in the method for manufacturing a micro-molding mold according to the fifth embodiment, the molding is performed between the molding base material preparation step (see FIG. 11A) and the roughing step (see FIG. 11C). It further includes an energy absorbing film forming step (see FIG. 11B) for forming an energy absorbing film 514 on the surface 512 of the substrate 510, and after the finishing process (see FIG. 11D), energy absorption. An energy absorbing film removing step (see FIG. 11E) for removing the film 514 is further included. As the energy absorbing film 514, for example, a polyimide film having a thickness of 2 μm is used.
このように、実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法は、エネルギー吸収膜形成工程とエネルギー吸収膜除去工程とをさらに含む点で、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なるが、成形基材５１０を準備する成形基材準備工程と、レーザ加工装置を用いて成型基材５１０の表面５１２を粗加工する粗加工工程と、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材５１０の表面５１２を仕上げ加工する仕上げ加工工程とをこの順序で含むため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様に、マイクロ成形金型５００を製造する際の生産性を高くすることが可能となるという効果及び滑らかな表面形状のマイクロ成形金型５００を製造することができるという効果を有する。 As described above, the manufacturing method of the micro-molding mold according to the fifth embodiment is the case of the manufacturing method of the micro-molding mold according to the first embodiment in that it further includes the energy absorbing film forming step and the energy absorbing film removing step. Unlike the molding substrate preparation process for preparing the molding substrate 510, the rough machining process for roughing the surface 512 of the molding substrate 510 using a laser processing apparatus, and the molding using a focused ion beam processing apparatus. Since the finishing process for finishing the surface 512 of the substrate 510 is included in this order, the production when the micro-molding mold 500 is manufactured as in the case of the micro-molding mold manufacturing method according to the first embodiment. The effect that it is possible to increase the property and the effect that the micro-molding die 500 having a smooth surface shape can be manufactured are provided.
また、実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法によれば、レーザ光Ｌにおけるビーム周辺領域においては、レーザ加工をエネルギー吸収膜５１４の部分でとどめることが可能となり、レーザ光照射領域の周辺領域においても高精度の粗加工を行うことが可能となる。 In addition, according to the method for manufacturing a micro-molding die according to the fifth embodiment, in the beam peripheral region in the laser light L, it is possible to stop laser processing at the energy absorbing film 514, and the periphery of the laser light irradiation region. High-precision roughing can be performed even in the region.
なお、実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法は、エネルギー吸収膜形成工程とエネルギー吸収膜除去工程とをさらに含む点以外の点においては、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様の製造方法であるため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。 In addition, the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 5 is the manufacturing method of the micro molding die concerning Embodiment 1 except for the point which further includes an energy absorption film formation process and an energy absorption film removal process. Since the manufacturing method is the same as that in the above case, it has a corresponding effect among the effects of the manufacturing method of the micro-molding mold according to the first embodiment.
〔実施形態６〕
実施形態６は、本発明のマイクロデバイスの製造方法を、μＴＡＳなどに用いるマイクロチャネルの製造方法（実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法）に適用した場合を説明するための実施形態である。
[Embodiment 6]
The sixth embodiment is an embodiment for explaining a case where the microdevice manufacturing method of the present invention is applied to a microchannel manufacturing method (microchannel manufacturing method according to the sixth embodiment) used for μTAS or the like.
図１２及び図１３は、実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法を説明するために示す図である。図１２（ａ１）〜図１２（ｃ１）は実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法における各工程図（斜視図）であり、図１２（ａ２）〜図１２（ｃ２）は実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法における各工程図（断面図）である。図１３（ａ）〜図１３（ｆ）は実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法における粗加工工程を説明するために示す図（平面図）であり、図１３（ａ１）〜図１３（ａ４）は図１３（ａ）をさらに詳細に示す工程図（断面図）であり、図１３（ｂ１）〜図１３（ｂ４）は図１３（ｂ）をさらに詳細に示す工程図（断面図）である。 12 and 13 are views for explaining the microchannel manufacturing method according to the sixth embodiment. 12A1 to 12C1 are process diagrams (perspective views) in the microchannel manufacturing method according to the sixth embodiment, and FIGS. 12A2 to 12C2 are related to the sixth embodiment. It is each process figure (sectional drawing) in the manufacturing method of a microchannel. FIGS. 13A to 13F are diagrams (plan views) for explaining the roughing process in the microchannel manufacturing method according to the sixth embodiment, and FIGS. 13A1 to 13A4. ) Is a process diagram (cross-sectional view) showing FIG. 13 (a) in more detail, and FIGS. 13 (b1) to 13 (b4) are process diagrams (cross-sectional views) showing FIG. 13 (b) in more detail. is there.
実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法は、図１２に示すように、成形基材準備工程と、粗加工工程と、仕上げ加工工程とをこの順序で実施する。以下、これら各工程について図面を参照しながら説明する。 In the microchannel manufacturing method according to Embodiment 6, as shown in FIG. 12, a forming base material preparation step, a roughing step, and a finishing step are performed in this order. Hereinafter, these steps will be described with reference to the drawings.
１．成形基材準備工程
まず、硼珪酸ガラスからなる成形基材６１０を準備する（図１２（ａ１）及び図１２（ａ２）参照。）。成形基材６１０の形状は、平板状（例えば、１５ｍｍ×５ｍｍ×１．５ｍｍ厚。）である。
1. Molding Substrate Preparation Step First, a molding substrate 610 made of borosilicate glass is prepared (see FIGS. 12A1 and 12A2). The shape of the forming substrate 610 is a flat plate (for example, 15 mm × 5 mm × 1.5 mm thick).
２．粗加工工程
次に、レーザ加工装置を用いて成型基材６１０の表面を粗加工する（図１２（ｂ１）及び図１２（ｂ２）参照。）。粗加工工程においては、図１３に示すように、成形基材６１０の表面６１２におけるレーザ光照射領域ＲＬにレーザ光Ｌを照射して、溝用凹部６２０（例えば、幅５０μｍ、深さ５０μｍ。）を順次形成する。
2. Roughing process Next, the surface of the molding substrate 610 is roughly processed using a laser processing apparatus (see FIGS. 12B1 and 12B2). In the roughing process, as shown in FIG. 13, the laser beam L is irradiated onto the laser beam irradiation region RL on the surface 612 of the molding substrate 610 to form a groove recess 620 (for example, a width of 50 μm and a depth of 50 μm). ) Are sequentially formed.
溝用凹部６２０は、図１３に示すように、成形基材６１０の表面６１２に、複数回のレーザ照射により所定の加工形状を形成可能なビームプロファイルＢＰを有する略矩形状のパルス状のレーザ光Ｌを、同一のレーザ光照射領域ＲＬについて複数回照射することにより形成される。溝用凹部６２０の内面には、レーザ加工に起因してデブリやドロスが発生し、また微小凹凸模様が形成されることがある（図１２（ｂ２）参照。但し、図１２（ｂ２）においては微小凹凸模様のみ図示。）。 As shown in FIG. 13, the groove recess 620 has a substantially rectangular pulsed laser beam having a beam profile BP that can form a predetermined processing shape on the surface 612 of the molding substrate 610 by a plurality of times of laser irradiation. It is formed by irradiating L multiple times for the same laser light irradiation region RL . On the inner surface of the groove recess 620, debris and dross are generated due to laser processing, and a minute uneven pattern may be formed (see FIG. 12 (b 2); however, in FIG. 12 (b 2). Only a micro uneven pattern is shown.)
３．仕上げ加工工程
そして、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材６１０の表面６１２を仕上げ加工する（図１２（ｃ１）及び図１２（ｃ２）参照。）。仕上げ加工工程においては、成形基材６１０の表面６１２における集束イオンビーム照射領域に集束イオンビーム（例えば、イオン源Ｇａ、加速電圧４０ｋＶ、エミッション電流２μＡ。）を照射して、溝用凹部６２０を平滑化して溝６３０とする。集束イオンビームの照射は、ビーム径が例えば５０ｎｍのパルス状の集束イオンビーム（例えば、パルス幅１μｓ。）を用いて成形基材６１０の表面６１２を２０ｎｍずつずらしながら、溝用凹部６２０の近傍についてのみラスタースキャン方式で走査する（例えば、走査回数１００回。）ことにより行われる。
3. Finishing Step Then, the surface 612 of the molded substrate 610 is finished using a focused ion beam processing apparatus (see FIGS. 12 (c1) and 12 (c2)). In the finishing process, a focused ion beam (for example, ion source Ga, acceleration voltage 40 kV, emission current 2 μA) is irradiated onto the focused ion beam irradiation region on the surface 612 of the molding substrate 610 to smooth the groove recess 620. Into a groove 630. The focused ion beam is irradiated in the vicinity of the groove recess 620 while shifting the surface 612 of the forming substrate 610 by 20 nm by using a pulsed focused ion beam having a beam diameter of, for example, 50 nm (for example, a pulse width of 1 μs). Only by the raster scan method (for example, 100 scans).
仕上げ加工工程においては、図１２（ｃ２）に示すように、粗加工工程で形成された溝用凹部６２０の内面に集束イオンビームが照射されると、粗加工工程で生じたデブリ、ドロス、微小凸部分が優先的に削り落とされ、粗加工面が仕上げ加工される。 In the finishing process, as shown in FIG. 12 (c2), when the focused ion beam is irradiated to the inner surface of the groove recess 620 formed in the roughing process, debris, dross, and minute generated in the roughing process. The convex part is scraped off preferentially, and the rough surface is finished.
実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法においては、以上の工程を経て、マイクロチャネル６００が製造される。 In the microchannel manufacturing method according to the sixth embodiment, the microchannel 600 is manufactured through the above steps.
このように、実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法は、製造対象製品が、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合とは異なるが、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様に、成形基材６１０を準備する成形基材準備工程と、レーザ加工装置を用いて成型基材６１０の表面６１２を粗加工する粗加工工程と、集束イオンビーム加工装置を用いて成型基材６１０の表面６１２を仕上げ加工する仕上げ加工工程とをこの順序で含むため、マイクロチャネル６００を製造する際の生産性を高くすることが可能となるという効果及び滑らかな表面形状のマイクロチャネル６００を製造することができるという効果を有する。 As described above, the manufacturing method of the microchannel according to the sixth embodiment differs from the manufacturing method of the micromolding die according to the first embodiment, although the product to be manufactured is different from the manufacturing method of the micromolding die according to the first embodiment. As in the case of the manufacturing method, a forming base material preparing step for preparing the forming base material 610, a roughing step for roughing the surface 612 of the forming base material 610 using a laser processing device, and a focused ion beam processing device are provided. And a finishing process for finishing the surface 612 of the molding substrate 610 in this order. Thus, it is possible to increase the productivity when manufacturing the microchannel 600 and the smooth surface shape. The microchannel 600 can be manufactured.
なお、実施形態６に係るマイクロチャネルの製造方法は、製造対象製品が異なる点以外の点においては、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法の場合と同様の製造方法であるため、実施形態１に係るマイクロ成形金型の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。 The microchannel manufacturing method according to the sixth embodiment is the same manufacturing method as the micromolding die manufacturing method according to the first embodiment except that the product to be manufactured is different. It has a corresponding effect among the effects which the manufacturing method of the micromolding die concerning form 1 has.
以上、本発明のマイクロデバイスの製造方法の製造方法を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 As mentioned above, although the manufacturing method of the manufacturing method of the microdevice of this invention was demonstrated based on said each embodiment, this invention is not limited to this, It can implement in the range which does not deviate from the summary. For example, the following modifications are possible.
（１）上記実施形態１〜５に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、成形基材として、少なくとも表面側がガラス状カーボン含有材料からなる成形基材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。成形基材として、ガラス状カーボン含有材料以外の非晶質材料（例えば、ＳｉＣ、Ｎｉ−Ｐなど。）からなる成形基材を用いることもできるし、金属材料（例えば、超硬合金、工具鋼、焼入れ鋼など。）からなる成形基材を用いることもできる。 (1) In the method for producing a micro-molding die according to Embodiments 1 to 5, a molding substrate at least on the surface side made of a glassy carbon-containing material is used as the molding substrate, but the present invention is limited to this. Is not to be done. As the molding substrate, a molding substrate made of an amorphous material other than the glassy carbon-containing material (for example, SiC, Ni-P, etc.) can be used, or a metal material (for example, cemented carbide, tool steel). , Hardened steel, etc.) can also be used.
（２）上記各実施形態に係るマイクロ成形金型の製造方法又はマイクロチャネルの製造方法においては、レーザ加工装置として、紫外線レーザ加工装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。レーザ加工装置として、フェムト秒レーザ加工装置又はファイバレーザ加工装置を用いることもできる。 (2) In the manufacturing method of the micro molding die or the manufacturing method of the microchannel according to each of the above embodiments, the ultraviolet laser processing apparatus is used as the laser processing apparatus, but the present invention is not limited to this. . As the laser processing apparatus, a femtosecond laser processing apparatus or a fiber laser processing apparatus can also be used.
（３）上記各実施形態に係るマイクロ成形金型の製造方法又はマイクロチャネルの製造方法においては、粗加工工程として、１回又は複数回のレーザ照射により所定の加工形状を形成可能なビームプロファイルを有するパルス状のレーザ光を照射することにより、成形基材の表面を粗加工する方法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。粗加工工程として、極細のビーム径を有するレーザ光を加工形状に沿って走査することにより、成形基材の表面を粗加工する方法を用いることもできる。 (3) In the micromolding mold manufacturing method or the microchannel manufacturing method according to each of the above embodiments, a beam profile capable of forming a predetermined processing shape by one or a plurality of laser irradiations as a rough processing step. Although the method of rough-processing the surface of a shaping | molding base material by irradiating the pulsed laser beam which it has was used, this invention is not limited to this. As the roughing process, a method of roughing the surface of the molded substrate by scanning a laser beam having an extremely fine beam diameter along the processing shape can be used.
（４）上記実施形態５に係るマイクロ成形金型の製造方法においては、仕上げ加工工程の後にエネルギー吸収膜除去工程を行うこととしたが、本発明はこれに限定されるものではない。粗加工工程と仕上げ加工工程との間にエネルギー吸収膜除去工程を行うこともできる。 (4) In the method for manufacturing a micro-molding die according to Embodiment 5, the energy absorbing film removing step is performed after the finishing step, but the present invention is not limited to this. An energy absorbing film removing step can be performed between the roughing step and the finishing step.
１０…複合加工装置、１２…ロード室、１４…紫外線レーザ加工室、１６…集束イオンビーム加工室、１８…アンロード室、２０…移動台、１００，２００，３００，４００，５００，９００…マイクロ成形金型、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，９１０…成形基材、１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２，９１２…成形基材の表面、１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，９２０…略半球状凹部、１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，９３０…マイクロレンズ形成用凹部、２１４…ＳｉＣ基体、２１６…ガラス状カーボン含有層、５１４…エネルギー吸収膜、６００…マイクロチャネル、６２０…溝用凹部、６３０…溝、ＢＰ…レーザ光のビームプロファイル、Ｌ…紫外線レーザ、ＩＢ…集束イオンビーム、ＲＬ…レーザ光照射領域、ＲＩＢ…集束イオンビーム照射領域、Ｒｍ…仕上げ加工領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Composite processing apparatus, 12 ... Loading chamber, 14 ... Ultraviolet laser processing chamber, 16 ... Focused ion beam processing chamber, 18 ... Unloading chamber, 20 ... Moving stand, 100, 200, 300, 400, 500, 900 ... Micro Mold, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 910 ... molding substrate, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 912 ... surface of molding substrate, 120, 220, 320, 420, 520, 920: substantially hemispherical recess, 130, 230, 330, 430, 530, 930 ... micro lens forming recess, 214 ... SiC substrate, 216 ... glassy carbon-containing layer, 514 ... energy absorbing film, 600 ... microchannel , 620... Groove recess, 630... Groove, BP... Beam profile of laser light, L... Ultraviolet laser, IB. Nbimu, R L ... laser light irradiation area, R IB ... focused ion beam irradiation area, R m ... finishing area
Claims (12)
レーザ加工装置を用いて前記成型基材の表面を粗加工する粗加工工程と、
集束イオンビーム加工装置を用いて前記成型基材の表面を仕上げ加工する仕上げ加工工程とをこの順序で含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 A molding substrate preparation step of preparing a molding substrate;
A roughing step of roughing the surface of the molding substrate using a laser processing device;
A method of manufacturing a microdevice, comprising: a finishing process of finishing a surface of the molding substrate using a focused ion beam processing apparatus in this order.
前記仕上げ加工工程においては、集束イオンビームを用いて前記成形基材の表面を走査することにより、前記成形基材の表面を仕上げ加工することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice of Claim 1,
In the finishing process, the surface of the molded substrate is finished by scanning the surface of the molded substrate using a focused ion beam.
前記仕上げ加工工程においては、集束イオンビームを用いて前記成形基材の表面をラスタースキャン方式で走査することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice of Claim 2,
In the finishing process, the surface of the molding substrate is scanned by a raster scan method using a focused ion beam.
前記仕上げ加工工程においては、ビーム径が０．１μｍ以上の集束イオンビームを用いて前記成形基材の表面を走査することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice of Claim 2 or 3,
In the finishing process, the surface of the molding substrate is scanned using a focused ion beam having a beam diameter of 0.1 μm or more.
前記粗加工工程においては、前記成形基材の表面に、１回又は複数回のレーザ照射により所定の加工形状を形成可能なビームプロファイルを有するパルス状のレーザ光を照射することにより、前記成形基材の表面を粗加工することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice in any one of Claims 1-4,
In the roughing step, the surface of the forming substrate is irradiated with pulsed laser light having a beam profile capable of forming a predetermined processing shape by one or more laser irradiations, thereby forming the forming base. A method of manufacturing a microdevice, characterized by roughing a surface of a material.
前記レーザ加工装置として、紫外線レーザ加工装置を用いることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice in any one of Claims 1-5,
An ultraviolet laser processing apparatus is used as the laser processing apparatus.
前記レーザ加工装置として、フェムト秒レーザ加工装置を用いることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice in any one of Claims 1-5,
A method of manufacturing a micro device, wherein a femtosecond laser processing apparatus is used as the laser processing apparatus.
前記レーザ加工装置として、ファイバレーザ加工装置を用いることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice in any one of Claims 1-5,
A method of manufacturing a micro device, wherein a fiber laser processing apparatus is used as the laser processing apparatus.
前記レーザ加工装置及び前記集束イオンビーム加工装置を備える複合加工装置を準備しておき、
前記複合加工装置を用いて、前記粗加工工程と前記仕上げ加工工程とを連続して行うことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice in any one of Claims 1-8,
Preparing a composite processing apparatus comprising the laser processing apparatus and the focused ion beam processing apparatus;
A method for manufacturing a microdevice, wherein the roughing process and the finishing process are continuously performed using the composite processing apparatus.
前記成形基材準備工程と前記粗加工工程との間に、前記成形基材の表面にエネルギー吸収膜を形成するエネルギー吸収膜形成工程をさらに含むとともに、
前記粗加工工程の後に、前記エネルギー吸収膜を除去するエネルギー吸収膜除去工程をさらに含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice in any one of Claims 1-9,
Further including an energy absorbing film forming step of forming an energy absorbing film on the surface of the molded substrate between the molded substrate preparing step and the roughing step,
A method for manufacturing a microdevice, further comprising an energy absorbing film removing step of removing the energy absorbing film after the roughing step.
前記マイクロデバイスは、マイクロ成形金型であり、
前記成形基材は、少なくとも表面側がガラス状カーボン含有材料からなる成形基材であることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice in any one of Claims 1-10,
The micro device is a micro mold.
The method for producing a microdevice, wherein the molding substrate is a molding substrate made of a glassy carbon-containing material at least on the surface side.
前記ガラス状カーボン含有材料は、ガラス状カーボンに加えてカーボンナノファイバを含有することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the microdevice of Claim 11,
The said glassy carbon containing material contains carbon nanofiber in addition to glassy carbon, The manufacturing method of the microdevice characterized by the above-mentioned.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011116637A (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Beijing Funate Innovation Technology Co Ltd | Variable-density carbon nanotube film and method for producing the same |
| JP2011206811A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Shibuya Kogyo Co Ltd | Method and device for forming bump |
| KR101085663B1 (en) | 2009-05-06 | 2011-11-22 | 한라공조주식회사 | Coating method for parts of compressor |
| CN102371647A (en) * | 2010-08-12 | 2012-03-14 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Lens forming method |
| KR101634911B1 (en) * | 2015-11-27 | 2016-06-30 | 주식회사 이너센서 | Method of manufacturing a micro-sized needle |
| JP2017140667A (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | ローランドディー．ジー．株式会社 | Manufacturing method of micro channel device and micro channel device |
| JP2018192616A (en) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | 中國砂輪企業股▲ふん▼有限公司 | Grinding tool and manufacturing method of grinding tool |
| CN112846475A (en) * | 2021-01-04 | 2021-05-28 | 中国航空制造技术研究院 | Preparation method of liquid cooling plate |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000029201A (en) * | 1998-07-15 | 2000-01-28 | Dainippon Printing Co Ltd | Correcting method of phase shift mask and correcting device of phase shift mask |
| JP2004008881A (en) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Nitto Denko Corp | Method of manufacturing plastic structural body and plastic structural body formed by the manufacturing method |
| JP2005238770A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Shinshu Univ | Manufacturing method of press die |
| JP2006082232A (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Fujitsu Ltd | Laser processing method |
| JP2006111488A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Diamond component and manufacturing method therefor |
| JP2006140311A (en) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Protective film agent used for laser dicing and method of processing wafer using the same |
-
2006
- 2006-10-31 JP JP2006297124A patent/JP2008114388A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000029201A (en) * | 1998-07-15 | 2000-01-28 | Dainippon Printing Co Ltd | Correcting method of phase shift mask and correcting device of phase shift mask |
| JP2004008881A (en) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Nitto Denko Corp | Method of manufacturing plastic structural body and plastic structural body formed by the manufacturing method |
| JP2005238770A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Shinshu Univ | Manufacturing method of press die |
| JP2006082232A (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Fujitsu Ltd | Laser processing method |
| JP2006111488A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Diamond component and manufacturing method therefor |
| JP2006140311A (en) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Protective film agent used for laser dicing and method of processing wafer using the same |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101085663B1 (en) | 2009-05-06 | 2011-11-22 | 한라공조주식회사 | Coating method for parts of compressor |
| JP2011116637A (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Beijing Funate Innovation Technology Co Ltd | Variable-density carbon nanotube film and method for producing the same |
| JP2011206811A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Shibuya Kogyo Co Ltd | Method and device for forming bump |
| CN102371647A (en) * | 2010-08-12 | 2012-03-14 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Lens forming method |
| KR101634911B1 (en) * | 2015-11-27 | 2016-06-30 | 주식회사 이너센서 | Method of manufacturing a micro-sized needle |
| JP2017140667A (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | ローランドディー．ジー．株式会社 | Manufacturing method of micro channel device and micro channel device |
| JP2018192616A (en) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | 中國砂輪企業股▲ふん▼有限公司 | Grinding tool and manufacturing method of grinding tool |
| CN112846475A (en) * | 2021-01-04 | 2021-05-28 | 中国航空制造技术研究院 | Preparation method of liquid cooling plate |
| CN112846475B (en) * | 2021-01-04 | 2022-04-12 | 中国航空制造技术研究院 | Preparation method of liquid cooling plate |
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