透過率計測結果

Figure 3-13 は作製した磁気ポリマーコンポジットの波長と透過率の関係を表したグ

ラフである。通常のSU-8は700～365 nmで約80 %Tと高い透過率を持ち，感光波長で

ある365 nm付近では波長を大きく吸収し，透過率が減少している傾向が見られた。粒

子が含有することによってこの透過率が低下する方向へシフトする傾向が見られ，粒 子含有量によって，このシフト量が大きくなることが分かった。また，全てのサンプル において感光波長である365 nm 付近で光の吸収があり，主材料である SU-8の特性が 維持されていることが分かった。すなわち，本研究で使用する磁気ポリマーコンポジッ トにおいては，主材料である通常のSU-8と同等のプロセスによって構造形成が可能で あるといえる。次に，懸濁した粒子の種類による波長透過率の変化について検討する。

Figure 3-14は主材料であるSU-8が感光する波長365 nmでの体積比と透過率の関係を

表したグラフである。ここで，体積比によって評価することでサンプル内に含まれる磁 性粒子による透過率を比較する。Figure 3-14 より，同体積比で比較した場合において も，純鉄Fe と酸化鉄Fe3O4では透過率に大きな差が発生し，酸化鉄は著しい透過率の 減少が見られた。この結果から，酸化鉄Fe3O4を含有した磁気ポリマーコンポジットで は，厚膜構造物や精度の高い加工を行うことが非常に困難であることが考えられる。一 方で，純鉄Feを含有した磁気ポリマーコンポジットでは解像度を求められる微細構造 や厚膜構造の形成に適したアクチュエータとなることが考えられる。両者の磁気ポリ マーコンポジットについて，レジスト上面部の粒子状態を光学顕微鏡にて観測を行っ た結果をFigure 3-15に示す。Figure 3-15 (a)は純鉄Feを含有した磁気ポリマーコンポジ ットであり，主材料は低粘度であるSU-8 3010を利用したサンプルとなっている。結果 では，純鉄Fe粒子は分散しているものの，一部は粒子同士で凝集しており，クラスタ を形成していることが分かった。また，クラスタ径は約10 μmとなっており，これは 純鉄Fe粒子の最大直径の2 倍の値となっている。一方で，酸化鉄Fe3O4を含有した磁 気ポリマーコンポジット（主材料 SU-8 3050）では，粒子同士による凝集とクラスタの 形成については見られなかった。ポリマー内の粒子凝集が発生することによって，局所 的には透過率が低減するが，塗布したポリマー全体では，透過性の高いSU-8の領域が 多くなるため，コンポジット自身の透過率は高く維持されていることが考えられる。一 方で，酸化鉄Fe3O4含有の磁気ポリマーコンポジットでは，粒子凝集が無く，分散度が 高い磁気ポリマーコンポジットのため，透過率が低くなっていることが考えられる。ま た，含有した磁性粒子である純鉄Feと酸化鉄Fe3O4は主成分がFe，5 μm以下の粒子 直径となっており，成分以外では同等の特性である。そのため，分子レベルでの結合に よる紫外線の吸収率の違いによる透過率の変化についても発生していることが考えら れる。

以上の結果から，磁気ポリマーコンポジットの構造形成と解像度，膜厚に大きく影響 する波長透過率はSU-8内に存在する粒子の体積比に大きく影響し，加工精度を求めら れる構造を形成する場合には，透過率が高い純鉄を懸濁した磁気ポリマーコンポジッ トが適していることが分かった。また，磁気ポリマーコンポジットの主材料の波長特性 は維持されたまま，粒子含有量の増加に伴い，全体の透過率が減少する傾向があった。

高含有量で調製した磁気ポリマーコンポジットでは，波長透過率が低いため，構造形成 を行う際には高い露光量が必要となる。さらには，露光限界が発生する恐れがあるため，

高い磁化特性を得ることができる一方で厚膜構造や微細構造パターンの形成が困難と なることが考えられる。

3.4 加工特性評価 45

Figure 3-13 波長と透過率の関係

Figure 3-14 感光波長365 nmにおける体積比と透過率の関係

400 500 600 700

0 20 40 60 80 100

Wave length [nm]

T ra ns m it ta nc e [% T ] Pure SU-8

Fe 3wt%

Fe

O

3wt%

Fe 5wt%

Fe

O

5wt%

Fe 7wt%

Fe

O

7wt%

Fe 10wt%

Fe

O

10wt%

1 2 3

20 40 60 80 100

0

Particles content [vol. %]

T ra ns m it ta nc e [%T ] SU-8

Fe

Fe3O4

(a) 純鉄Fe （0.78 vol.%） (b) 酸化鉄Fe3O4 （0.768 vol.%）

Figure 3-15 磁気ポリマーコンポジット内の粒子状態（50倍）