フォトレジストを代表とする高分子材料の切削特性がマスクの微細構造加工品質を決定することを考慮し、研究対象としてSU8を用い、実験とシミュレーション解析を組み合わせてフォトレジストマスクの切削特性を研究した。ナノインデンテーション法でフォトレジストSU8の応力-ひずみ関係を測定し、エネルギー法に基づくSU8切削シミュレーションモデルを構築し、その後AdvantEdge FEMを用いて異なる切削パラメータ下でのSU8の切削過程をシミュレートし、最後にフォトレジストSU8の超精密加工実験を行った。シミュレーションと実験結果を統合し、切削パラメータと工具前角が表面品質に及ぼす影響を分析し、フォトレジストSU8の切削加工パラメータを最適化した。結果は、切削速度が増加するにつれて表面粗さが減少し、送り速度および切削深さが増加すると表面粗さが増加する傾向を示した。切削速度2.09 m/s、送り速度1 mm/min、切削深さ2 μm、工具前角0°の条件下で、フォトレジストマスクの表面粗さRaは最適値である7.4 nmに達し、微細な亀裂などの微視的欠陥は認められなかった。切削シミュレーションと実験結果に基づき加工パラメータを最適化し、フォトレジストSU8マスク上に高精度なマイクロレンズアレイ構造の加工を実現した。

超精密切削;マスク加工;切削シミュレーション;フォトレジストSU8;マイクロレンズアレイ