CN113722697A - 个体认证用结构体、其制造方法以及个体认证方法 - Google Patents

个体认证用结构体、其制造方法以及个体认证方法 Download PDF

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山崎裕之
竹内正树
中川胜
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种个体认证用结构体、其制造方法以及个体认证方法。具体提供一种个体认证用结构体，其中在合成石英玻璃基板表面部分的至少一部分上形成包括由合成石英玻璃形成的多个纳米柱的柱图案区域。在柱图案区域中，如通过纳米压痕法测量的，纳米柱具有35至100GPa的压痕弹性模量，并且纳米柱塑性变形。

Description

个体认证用结构体、其制造方法以及个体认证方法
相关申请的交叉引用
根据35 U.S.C.§119(a),本非临时申请要求2020年5月26日在日本提交的专利申请第2020-090993号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种个体认证用结构体，该结构体用于个体认证，其中利用在作为人造物体的个体中形成的独特特征来进行认证；用于制造个体认证用结构体的方法；以及使用个体认证用结构体的个体认证方法。
背景技术
利用每个人独特的生物特征(biometrics)信息来认证个人的生物特征技术已在各技术领域中获得实际应用。生物特征信息包括诸如指纹、虹膜和静脉的物理特征，诸如声纹和笔迹的行为特征等，并且被用于智能电话和现金卡的用户的认证，用于登录计算机的授权的认证等。近年来，一直在进行用于通过使用独特信息来认证具有与生物特征信息相同的独特信息的人造物体的人造物体度量技术的开发。
人造物体度量技术作为用来改善需要防伪的物品(诸如证书和现金卡)的安全性和可靠性的手段是一种有希望的技术。要求用于人造物体度量技术的人造物体具有作为对于个体是独特的物理属性的个体性、读取稳定性、耐用性和抗克隆性。
例如，已经提出了一种技术，该技术利用再现性极差的人造图案，诸如粒状材料的光反射图案、磁性纤维的磁性图案、随机记录的磁性图案、磁条的随机磁性图案、存储单元的随机电荷量图案或导电纤维的谐振图案作为独特的信息。另外，JP-A 2014-59377(专利文献1)表明，抗克隆性是通过在人造物体度量用结构体中的图案聚集体而产生的，该人造物体度量用结构体是通过如下过程而获得的：在基底上形成活性能量射线敏感性抗蚀剂涂覆膜，用活性能量射线照射该涂覆膜，然后进行显影处理以形成图案，并通过施加外力使图案的一部分塌陷来形成图案聚集体。
引文列表
专利文献1：JP-A 2014-59377
发明内容
然而，作为人造物体，可利用许多常规的人造图案作为认证用的独特信息，但是难以形成为非常小的芯片，因此难以结合到IC卡等中。另外，在JP-A 2014-59377中描述的抗蚀剂结构体中，图案的变形限于倾斜、摇摆(tilting)和滑动三种类型，因此抗克隆性不足。而且，由于日光、紫外线和温变，可能发生诸如变形、变色或劣化的退化，耐候性和长期稳定性不足，并且长期可靠性低。期望这样一种个体认证用结构体，其不仅可在地球环境中使用，而且可在宇宙空间和行星的环境中使用，在耐候性和长期稳定性方面优异，具有高的长期可靠性，并且有助于人工度量技术。
鉴于上述情况做出了本发明，本发明的目的是提供一种个体认证用结构体，其在抗克隆性和耐候性方面优异，具有高的长期可靠性，并且包括精细的人造图案。
本发明人为了实现上述目的而进行了广泛的研究，结果发现，使用由合成石英玻璃形成的可塑性变形的纳米柱，利用包括塑性变形的纳米柱的柱图案用于识别，对于利用人造物体的个体认证是有效的，在合成石英玻璃基板表面部分的至少一部分上形成包括由合成石英玻璃形成的多个纳米柱的柱图案区域，并且纳米柱具有压痕弹性模量的个体认证用结构体在抗克隆性和耐候性方面是优异的，使得具有高的长期可靠性的个体认证成为可能。以这种方式达成了本发明。
一方面，本发明提供了一种个体认证用结构体，其中在合成石英玻璃基板表面部分的至少一部分上形成包括由合成石英玻璃形成的多个纳米柱的柱图案区域，其中
在柱图案区域中，如通过纳米压痕法所测量的，纳米柱具有35至100GPa的压痕弹性模量，并且
纳米柱是塑性变形的。
优选地，纳米柱具有20至1,500nm的高度H、10至500nm的宽度W和0.5至6的高宽比(H/W)。
在另一方面，本发明提供了一种用于制造个体认证用结构体的方法，该方法包括以下步骤：
在合成石英玻璃基板的表面上形成无机膜，该表面用于形成柱图案区域；
在无机膜上形成有机膜；
对有机膜进行图案化，以在无机膜上形成有机膜图案；
以有机膜图案作为蚀刻掩模对无机膜进行蚀刻，以形成无机膜图案；
用有机膜图案与无机膜图案或者无机膜图案作为蚀刻掩模对合成石英玻璃基板表面部分进行蚀刻，以形成柱图案区域；和
去除有机膜图案与无机膜图案或者无机膜图案。
在另一方面，本发明提供了一种用于制造个体认证用结构体的方法，该方法包括以下步骤：
在合成石英玻璃基板的表面上形成有机膜，该表面用于形成柱图案区域；
对有机膜进行图案化，以在合成石英玻璃基板的表面上形成有机膜图案；
在有机膜图案和合成石英玻璃基板的暴露表面上形成无机膜；
与形成在有机膜图案上的无机膜一起去除有机膜图案；
用由形成在合成石英玻璃基板的表面上的无机膜所形成的无机膜图案作为蚀刻掩模对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻，以形成柱图案区域；和
去除无机膜图案。
优选地，在对有机膜进行图案化以形成有机膜图案的步骤中，通过电子束光刻、光学光刻或纳米压印光刻形成有机膜图案。
在另一方面，本发明提供了一种个体认证方法，该方法包括垂直压制形成在个体认证用结构体的柱图案区域中的至少一些纳米柱以引起塑性变形，并识别包括变形的纳米柱的柱图案。
发明的有益效果
根据本发明，可基于纳米柱的变形的类型和程度来形成灰度，并且变形之后的柱图案的模式基本上是无限的，因此通过使用根据本发明的个体认证用结构体，可以优异的个体性和抗克隆性进行利用人造物体的个体认证。另外，在根据本发明的个体认证用结构体中，合成石英玻璃通常具有极高的纯度，并且金属杂质浓度为1ppm以下，因此，几乎不发生由诸如阳光、紫外线和温度变化的外部环境引起的诸如变形、变色或劣化的退化，结果可获得优异的耐候性和长期稳定性以及高的长期可靠性。此外，不仅在地球环境中，而且在宇宙空间和行星的环境中，都可获得优异的耐候性和长期稳定性以及高的长期可靠性。
附图简要说明
图1A至图1C是示出在合成石英玻璃基板上的柱图案区域的配置的实施方案的平面图，图1A至图1C示出了分别在一个、三个和五个位置上设置柱图案区域的实施例；
图2是示出在合成石英玻璃基板上的柱图案区域中形成的纳米柱的排列的实施方案的平面图；
图3A和图3B是示出纳米柱的形状的实施方案的截面图，其中图3A示出了圆柱形纳米柱，图3B示出了截头圆锥形(truncated)纳米柱；
图4A和图4B是示出塑性变形的纳米柱的形状的实施方案的截面图，其中图4A示出了桶形纳米柱，图4B示出了蘑菇形纳米柱；
图5A至图5C是示出塑性变形的纳米柱的形状的实施方案的平面图，其中图5A示出了平视为圆形形状的纳米柱，图5B示出了平视为椭圆形状的纳米柱，图5C是示出了平视为圆形且有裂纹的纳米柱的图；
图6示出了在实施例1中获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描型电子显微镜图像；
图7示出了在实施例2中获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描型电子显微镜图像；
图8示出了在实施例3中获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描型电子显微镜图像；
图9示出了在实施例4中获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描型电子显微镜图像；
图10A至图10C示出了在实验例1中柱图案区域中的纳米柱的上表面的光学显微镜图像，其中图10A示出了塑性变形之前的图像，图10B示出了塑性变形之后的图像，图10C示出了通过10B图像的图像转换(二值化)获得的图像；
图11示出了在实验例1中个体认证用结构体的柱图案区域中的塑性变形的纳米柱部分的上表面的扫描型电子显微镜图像；
图12A、图12B、图12C和图12D示出了在实验例1中个体认证用结构体的柱图案区域中的塑性变形的纳米柱部分的原子力显微镜图像，其中图12A示出了塑性变形之前的顶部图像，图12B示出了塑性变形之前的截面轮廓，图12C示出了塑性变形之后的顶部图像，图12D示出了塑性变形之后的截面轮廓；
图13示出了在比较例1中获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描型电子显微镜图像；和
图14A和图14B示出了在实验例1中个体认证用结构体的柱图案区域中的塑性变形纳米柱部分的上表面的扫描电子显微镜图像，其中图14B示出了通过图14A图像的图像转换(二值化)获得的图像。
优选实施方案的描述
在下文中，将参考附图描述本发明的实施方案，但是附图是示意性的或概念性的，并且构件的尺寸、构件的相对大小，构件之间的比率等不一定代表现实的。另外，即使对于相同的构件等，附图之间的尺寸或比例也可以不同。
在根据本发明的个体认证用结构体中，包括由合成石英玻璃形成的多个纳米柱的柱图案区域形成在合成石英玻璃基板表面部分的至少一部分上。
用于本发明的合成石英玻璃基板可以是以以下方式获得的基板：将通过使二氧化硅原料化合物诸如硅烷化合物或硅氧烷化合物与氢氧焰反应制得的合成石英玻璃锭成型(molded)为所需的形状，进行退火处理，切成所需的厚度，然后包装，如果需要就对外周进行抛光，并进行粗抛光和精密抛光。
从易于制造的观点出发，合成石英玻璃基板的形状可以是诸如矩形的四边形、圆形等。例如，对于四边形基板，适于使用具有10至300mm边长的基板，对于圆形玻璃基板，适于使用具有10至300mm直径的基板。适当地选择合成石英玻璃基板的厚度，并且优选为10μm以上，更优选为50μm以上，还更优选为100μm以上，并且优选为300mm以下，更优选为100mm以下，还更优选为30mm以下。对于其中在基板表面部分的一部分上形成个体认证用结构体的上述尺寸的合成石英玻璃基板，在四边形上基板，例如具有1至10mm边长和1mm以下厚度的基板、或圆形玻璃基板，例如具有1至10mm直径和1mm以下厚度的基板上形成包括由合成石英玻璃形成的多个纳米柱的柱图案区域，然后切割至上述尺寸或更小的尺寸。考虑作为机械切割、激光切割等的切割方法来确定要加工的合成石英玻璃基板的形状。另外，考虑在将个体认证用结构体附着到另一识别用构件上时容易处理来确定合成石英玻璃基板的形状。
存在于基板表面部分的至少一部分上的柱图案区域的形状取决于用于进行认证的测量方法和检测分辨率。当使用电子显微镜进行测量时，取决于成像倍率，优选柱图案区域具有边长为例如1至100μm的正方形或直径为例如1至100μm的圆形。如果一侧的长度或直径小于1μm，则个体认证用结构体中的纳米柱数可能减少，导致个体性和抗克隆性降低。如果侧边长度或直径大于100μm，则有可能在视觉上被识别，并且可以容易地识别出个体认证用结构体所在的位置。当使用原子力显微镜测量时，取决于扫描仪可扫描的区域，优选柱图案区域具有边长为例如1至100μm的正方形或直径为例如1至100μm的圆形。当使用光学显微镜测量时，取决于成像倍率，优选柱图案区域具有边长为例如10μm至2mm的正方形或直径为例如10μm至2mm的圆形。
纳米柱是由合成石英玻璃形成并且成形为从合成石英玻璃基板基部突出的微结构体。柱图案区域包括多个纳米柱，并且各纳米柱被排列成与其他纳米柱分隔开。纳米柱通常与合成石英玻璃基板的另一部分(基部)一体形成。
图1A至图1C是示出在合成石英玻璃基板上的柱图案区域的排列的实施方案的平面图，在图1A至图1C中，在合成石英玻璃基板100上分别在一个、三个和五个位置处设置柱图案区域101。可以在合成石英玻璃基板上的至少一个位置或多个位置处设置柱图案区域。柱图案区域的形状不受特别限制，其实例包括圆形、椭圆形、正方形、矩形、梯形和三角形。柱图案区域的形状可以是不被分类为任何上述形状的不规则形状，或者可以组合多种类型的形状。
图2是示出在合成石英玻璃基板的柱图案区域中形成的纳米柱的排列的实施方案的平面图。在此，在柱图案区域101中以方格图案排列纳米柱102。在柱图案区域中形成的纳米柱的排列没有特别限定，可以是将柱以规则的间隔排列的规则排列，或者也可以是随机排列。规则排列的实例包括斜方格子形状、矩形格子形状、面心矩形格子形状、六边形格子形状和正方形格子形状。在规则排列中，周期没有特别限制，并且优选为20nm以上，更优选为30nm以上，并且优选为1,500nm以下，更优选为1,000nm以下。
图3是示出纳米柱的形状的实施方案的截面图，其中图3A示出了在合成石英玻璃基板100上形成的圆柱形纳米柱102a的截面，图3B示出了在合成石英玻璃基板100上形成的截头圆锥形纳米柱102b的截面。纳米柱的具体形状包括棱柱形、圆柱形、椭圆柱形、截顶金字塔形、截头圆锥形、截头椭圆锥形、倒截顶金字塔形、倒截头圆锥形和倒截头椭圆锥形。可以组合多种类型的形状。
特别地，在柱图案区域中，通过纳米压痕法利用球形压头测量的纳米柱的压痕弹性模量为35GPa以上，优选为40GPa以上，并且为100GPa以下，优选为90GPa以下，更优选为80GPa以下。如果纳米柱的压痕弹性模量小于35GPa，则当压制纳米柱以引起塑性变形时，可能会发生碎裂，因此与纳米柱分离的纳米柱碎屑可对个体认证造成阻碍。另一方面，如果纳米柱的压痕弹性模量大于100GPa，则可能难以压制纳米柱以引起塑性变形。
纳米柱的压痕弹性模量EIT可从由在纳米压痕测试中获得的载荷位移曲线确定的接触深度hc、接触投影面积Ap和接触刚度S、压头的弹性模量Ei、压头的泊松比vi和样品的泊松比νs得出。纳米柱的压痕弹性模量EIT是其中包含样品的弹性模量和压头的弹性模量的组合弹性模量Er中仅考虑样品的弹性模量。具体而言，可由下式(1)计算出压痕弹性模量EIT。
Figure BDA0003081890530000081
在此，根据由载荷-位移曲线确定的接触深度hc、接触投影面积Ap和接触刚度S，由下式(2)给出组合弹性模量Er。
Figure BDA0003081890530000082
纳米柱的高度H优选为20nm以上，更优选为30nm以上，还更优选为80nm以上，并且优选为1,500nm以下，更优选为1,000nm以下，还更优选为500nm以下。纳米柱的宽度W(特别是顶部的宽度)优选为10nm以上，更优选为20nm以上，还更优选为40nm以上，并且优选为500nm以下，更优选为300nm以下，还更优选为140nm以下。例如，如果纳米柱的高度小于20nm并且纳米柱的宽度小于10nm，则可能难以使用电子显微镜等来确定纳米柱的塑性变形之后的变形程度。另一方面，如果纳米柱的高度大于1,500nm并且纳米柱的宽度大于500nm，则柱图案区域中的柱的数量可能少，这不利于个体认证。纳米柱的高度可利用原子力显微镜等进行测量，纳米柱的宽度可利用原子力显微镜、扫描电子显微镜等进行测量。
纳米柱的高宽比(高度H与宽度(特别是顶部宽度)W之比(H/W))优选为0.5以上，更优选为1以上，并且优选为6以下，更优选为5以下。如果高宽比(H/W)小于0.5，则可能难以使用电子显微镜等来确定纳米柱塑性变形之后的变形程度。另一方面，如果高宽比(H/W)高于6，则当压制纳米柱以使其塑性变形时，可能会发生碎裂，因此与纳米柱分离的纳米柱碎屑可能对个体认证造成阻碍。
在根据本发明的个体认证用结构体中，纳米柱必须是可塑性变形的。这是因为在根据本发明的个体认证用结构体中，纳米柱在塑性变形之前和之后的变化被用作个体认证中的识别要素。通过在高度方向上压制纳米柱通常使纳米柱塑性变形。可通过例如压制与纳米柱(柱图案区域)接触的刚体并压制该刚体来进行该压制。通过这样做，可将外力施加到纳米柱上以引起塑性变形。
刚体可以是杨氏模量等于或大于形成要塑性变形的纳米柱的合成石英玻璃的杨氏模量的刚体，其优选材料的实例包括金刚石和蓝宝石。刚体可以具有面积等于或大于纳米柱顶部面积的接触表面，并且其优选形状的实例包括球形、平冲头形和立方角形状。如果刚体的接触表面的面积小于纳米柱顶部的面积，则在纳米柱中可能会发生碎裂，因此与纳米柱分离的纳米柱碎屑可能对个体认证造成阻碍。
考虑到变形形式的变化，压制速度优选为500mN/s以下，更优选为100mN/s以下。另外，从在个体认证中发展良好的可识别性的观点出发，压制载荷优选为0.005mN以上，更优选为0.05mN以上，还更优选为0.5mN以上，并且优选为2,000mN以下，更优选为1,000mN以下，还更优选为500mN以下。在纳米柱的塑性变形中，反映纳米刚体形状的凹痕形成为在刚体被压制成与纳米柱接触部分的柱图案区域中纳米柱的排列。例如，当将刚体的弯曲表面压制成与纳米柱接触时，在利用光学显微镜等观察时，可在柱图案区域的上表面图像观察到圆形或椭圆形的凹痕。
柱图案区域的形状和其中存在通过纳米压痕法利用球形压头塑性变形的纳米柱的柱图案区域的一部分的形状可通过在光学显微镜中具有亮视野、暗视野或微分干涉的光学系统来检测。其中存在塑性变形的柱图案的柱图案区域的一部分的形状反映了球形压头的形状，因此是个体识别的对象。具体的形状包括圆形和椭圆形。可以有由同一球形压头制成的多个凹痕，或者可以有由不同的球形压头制成的多个凹痕。
图4A和图4B是示出在合成石英玻璃基板的柱图案区域中形成的纳米柱在塑性变形之后纳米柱的形状的实施方案的截面图，其中图4A示出了在合成石英玻璃基板100上形成的桶形纳米柱102c的截面，图4B示出了在合成石英玻璃基板100上形成的蘑菇形纳米柱102d的截面。可通过例如压制图3A中所示的圆柱形纳米柱102a以引起塑性变形来获得图4A中所示的桶形纳米柱102c。另一方面，可通过例如压制图3B中所示的截头圆锥形纳米柱102b以引起塑性变形来获得图4B中所示的蘑菇形纳米柱102d。
图5A、图5B和图5C是示出在合成石英玻璃基板的柱图案区域中形成的纳米柱在塑性变形之后纳米柱的形状的实施方案的平面图，其中图5A示出了形成在柱图案区域101中并且平视为圆形的纳米柱102e，图5B示出了形成在柱图案区域101中并且平视为椭圆形的纳米柱102f，图5C示出了形成在柱图案区域101中并且平视为圆形，在塑性变形期间在纳米柱表面上产生了裂纹的纳米柱102g。图5A和图5C中所示的、平视为圆形的纳米柱102e和102g可通过例如压制图3A中所示的圆柱形纳米柱102a和图3B中所示的截头圆锥形纳米柱102b以在图2中所示的纳米柱的排列中引起塑性变形来获得，纳米柱平视为圆形并且具有比塑形变形之前大的面积。另一方面，图5B中所示的、平视为椭圆形的纳米柱102f可通过例如压制具有椭圆圆柱形、截头椭圆形或倒截头椭圆形的纳米柱以引起塑性变形来获得，纳米柱平视为椭圆形并且具有比塑形变形之前大的面积。
虽然图4和图5示出了通过利用刚体等的压制均匀地压制以引起塑性变形的纳米柱的形状，但纳米柱的塑性变形的程度不必在所有的纳米柱中都是均匀的。另外，塑性变形之后的形状不限于上述形状，可以是两种以上形状的组合。
通过垂直地压制在柱图案区域中形成的至少一些纳米柱，例如存在于个体认证用结构体上的特定位置的纳米柱，以引起塑性变形，并识别包括变形的纳米柱的所得柱图案，可进行人造物体的个体认证。在本发明中，纳米柱的变形的类型和程度起着灰度的作用，并且变形之后的柱图案的模式基本上是无限的，从而开发了优异的个体性和抗克隆性。
柱图案识别中的识别要素的实例包括变形程度、识别视野内的个体数量和柱的周期性。对于变形程度，具体的辨别要素包括变形区域内的形状、椭圆率、柱直径分布、柱高度分布和柱表面上的裂纹数量。对于识别视野内的个体数量，具体的辨别要素包括变形区域内的柱数和柱数的分布。对于柱的周期性，具体的识别要素包括变形区域内的柱位置和柱位置分布。
个体认证用结构体的合成石英玻璃基板可与柱图案区域一起设置有用于个体认证期间的对准的标记。当将如后所述的光刻用于形成个体认证用结构体的纳米柱时，可在形成柱图案区域的过程中添加用于个体认证期间的对准的标记。
可以通过诸如电子束光刻法、光学光刻法或纳米压印光刻法的光刻方法来制造包括根据本发明的个体认证用结构体中的由合成石英玻璃形成的多个纳米柱的柱图案区域。
具体地，例如，该方法包括以下步骤：
(1)在合成石英玻璃基板的形成柱图案区域的表面上形成无机膜(第一步骤)；
(2)在无机膜上形成有机膜(第二步骤)；
(3)对有机膜进行图案化，以在无机膜上形成有机膜图案(第三步骤)；
(4)以有机膜图案作为蚀刻掩模对无机膜进行蚀刻，以形成无机膜图案(第四步骤)。
(5)以有机膜图案与无机膜图案或者无机膜图案作为蚀刻掩模，对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻，以形成柱图案区域(第五步骤)；和
(6)去除有机膜图案与无机膜图案或者无机膜图案(第六步骤)。
在第一步骤中，通常在形成有柱图案区域的合成石英玻璃基板的整个表面上形成无机膜。无机膜的实例包括金属膜和金属化合物如金属氮化物、金属氧化物、金属碳化物、金属氮氧化物、金属氮碳化物、金属氧碳化物和金属氮氧碳化物的膜。金属膜可以是单体膜或合金膜。另外，金属化合物膜的金属可以仅是一种金属，或者是两种以上的金属的组合。金属的具体实例包括Ag、Al、Au、Cr、Cu、Mo、Ni、Ru、Si、Ta、Ti和W。从在第四步骤中的无机膜的蚀刻中易于蚀刻性的观点出发，在这些无机膜中，优选Cr膜、Si膜、Cr化合物膜和Si化合物膜。Cr化合物的具体实例包括CrN、CrO、CrNO和CrNOC(这些分子式各自表示该化合物的组成元素，并且各元素的比例是任意的)，Si化合物的具体实例包括SiN(该分子式表示该化合物的组成元素，并且各元素的比例是任意的)。无机膜的厚度优选为200nm以下，更优选为50nm以下，并且优选为2nm以上。
无机膜可通过溅射法形成。具体地，通过使用金属靶、金属化合物靶等作为靶，稀有气体诸如氩气和(如果需要)反应性气体诸如含氧气体、含氮气体或含碳气体作为溅射气体，利用溅射装置在合成石英玻璃基板上形成无机膜。电源可以是直流电源或交流电源，但是当使用直流电源时，优选采取抑制电弧产生的措施。
在第二步骤中，在无机膜的一部分或整个表面上形成有机膜。作为有机膜的材料，对所需的活化能射线如电子束、X射线、紫外线、准分子激光(例如ArF或KrF)或高压汞灯(例如i射线或g射线)敏感的抗蚀剂材料(光致抗蚀剂)是合适的。作为抗蚀剂材料，可使用正性抗蚀剂材料或负性抗蚀剂材料，从精度和环境的观点出发，优选正性抗蚀剂材料。有机膜的厚度可从10nm至数10μm的范围内选择，并且从分辨率的观点出发，薄膜是优选的，从耐蚀刻性的观点出发，厚膜是优选的。从分辨率观点和耐蚀性的观点出发，在第五步骤中采用湿蚀刻对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻的情况下，厚度优选为约0.5至5μm，并且在采用干法蚀刻进行蚀刻的情况下优选为约10至500nm。
可通过涂覆诸如旋涂、喷涂、狭缝涂覆、丝网印刷等来沉积有机膜，并且为了更均匀地进行涂覆，合适的是旋涂。在旋涂中，以2,000至4,000rpm的最大旋转速度进行涂覆，并且在涂覆之后进行烘烤(预烘烤)。预烘烤温度取决于有机膜材料的类型，并且优选在约80至120℃的范围内。
在第三步骤中，将有机膜图案化以在无机膜上形成有机膜图案。用于形成有机膜图案的方法的实例包括通过电子束光刻或光学光刻的方法以及通过纳米压印光刻的方法。
在通过电子束光刻的方法中，利用电子束描绘装置对在无机膜上形成的有机膜进行描绘，并且对在有机膜上描绘的图案进行显影以形成有机膜图案。在通过光学光刻的方法中，通过使用具有预定的遮光部分和非遮光部分的光掩模来对形成在无机膜上的有机膜进行曝光，并且对转印到有机膜的图案进行显影以形成有机膜图案。
用于显影的溶液可以根据抗蚀剂材料的类型适当地选择，并且作为显影溶液，例如可优选使用氢氧化四甲基铵(TMAH)等的碱性水溶液、基于二甲苯的有机溶剂等。显影之后，用纯水等进行冲洗处理以洗去残留的显影液和源自溶于显影液中的抗蚀剂材料的组分，并进行干燥以在无机膜上形成有机膜图案。干燥之后，可以进行后烘烤以增强有机膜。优选地，以确保有机膜不再对光敏感的温度和/或时间进行后烘烤，并且该温度高于曝光之前的预烘烤温度(例如为130℃以上)。
在通过纳米压印光刻的方法中，将具有预定的凸凹图案的压印模具的凸凹结构部分压在有机膜上，以用抗蚀剂材料填充模具的凹部，将抗蚀剂材料的上表面成型为凸凹图案的形状，且在该状态下使有机膜固化，然后将压印模具与固化的有机膜分离以形成有机膜图案。
优选在氦气气氛中或在易冷凝的气体气氛中将压印模具的凸凹结构部分压在有机膜上。易冷凝气体气氛是当气体被限制在模具空隙中时容易通过压制而液化的气体气氛，并且在这样的气氛中，气泡缺陷不太可能发生。这种气体的具体实例包括1,1,1,3,3五氟丙烷(PFP、HFC-245fa)和反式1,3,3,3-四氟丙烯(TFP)。如果在压印模具的凸凹结构部分的表面与抗蚀剂材料之间产生气泡，则在有机膜图案中可能发生图案缺陷，但是在氦气氛或易冷凝的气体气氛中，形成气泡的氦气或易冷凝的气体溶于抗蚀剂材料中，从而可防止图案缺陷的发生。作为固化有机膜的方法，可以采用与形成有机膜的材料的固化类型相对应的方法。例如，当有机膜材料是可紫外线固化类型的材料时，可采用其中通过压印模具利用紫外线照射有机膜的方法。
在将压印模具与固化的有机膜分离之后，在有机膜的有机膜与压印模具的突起接触的位置处，有机膜通常保留相应的厚度(例如1nm以上，特别是5nm以上和20nm以下，特别是10nm以下)。优选在对合成石英玻璃基板进行蚀刻之前去除该残留部分。去除该残留部分的方法没有特别限制，其实例包括利用氧等离子体的灰化处理、利用紫外光的UV臭氧处理和利用真空紫外光的VUV处理。
在第四步骤中，选择性地去除在去除有机膜之后暴露的无机膜部分，以形成无机膜图案(硬掩模图案)。蚀刻适合于选择性地去除无机膜。可以通过湿法或干法进行蚀刻，在湿法的情况下，通过使用与无机膜的类型相对应的蚀刻液进行蚀刻。湿法的具体实例包括当无机膜为Cr或Cr化合物时使用Cr蚀刻液(硝酸铈铵水溶液)的湿法蚀刻。Cr蚀刻液的浓度没有特别限定，优选为5～20重量％。另一方面，在干法的情况下，各向异性蚀刻是合适的。干法的具体实例包括氩离子研磨和利用反应性气体如CF4、C3F6、C3F8、C4F8、C5F8或CHF3的干法蚀刻。在选择性地去除无机膜之后，通常将有机膜图案保留在无机膜图案上，并且可以利用留在无机膜图案上的剩余的有机膜图案来进行第五步骤，或者可以从无机膜图案去除剩余的有机膜图案之后进行第五步骤。
在第五步骤中，通过当有机膜图案留下时以有机膜图案和无机膜图案(硬掩模图案)作为蚀刻掩模，或者当在第四步骤中选择性地去除无机膜之后去除有机膜图案时以无机膜图案(硬掩模图案)作为蚀刻掩模，对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻来形成柱图案区域(多个纳米柱)。在该蚀刻中，形成柱图案区域，其中对未被有机膜图案和无机膜图案覆盖或者未被无机膜图案覆盖并且具有合成石英玻璃基板的暴露表面的部分进行蚀刻(挖掘)，并且被图案覆盖的部分没有被蚀刻而得到保留。
对合成石英玻璃基板进行蚀刻的方法没有特别限定，其实例包括其中将基板浸入到含有氟酸和氟化钠的蚀刻水溶液中的湿法蚀刻；以及利用反应性气体如CF4、C3F6、C3F8、C4F8、C5F8或CHF3的干法蚀刻。
在第六步骤中，在第四步骤中选择性地去除无机膜之后，当保留有机膜图案时，去除有机膜图案和无机膜图案，并且当去除有机膜图案时去除无机膜图案。可在去除无机膜图案的同时去除有机膜图案，并且可通过蚀刻去除无机膜图案。可以通过湿法或干法进行蚀刻，在湿法的情况下，通过使用与无机膜的类型相对应的蚀刻液进行蚀刻。湿法的具体实例包括当无机膜为Cr或Cr化合物时使用Cr蚀刻液(硝酸铈铵水溶液)的湿法蚀刻。Cr蚀刻液的浓度没有特别限定，优选为5～20重量％。另一方面，在干法的情况下，各向异性蚀刻是合适的。干法的具体实例包括氩离子研磨和利用反应性气体如CF4、C3F6、C3F8、C4F8、C5F8或CHF3的干法蚀刻。
通过以在合成石英玻璃基板上首先形成无机膜，然后形成有机膜的方法为例，对个体认证用结构体的制造方法进行了说明。本发明不限于这样的方面。个体认证用结构体也可通过所谓的剥离方法来制造，其中首先在合成石英玻璃基板上形成有机膜，对有机膜进行图案化以形成有机膜图案，然后形成无机膜。
该方法的具体实例包括一种方法，该方法包括以下步骤：
(11)在形成有柱图案区域的合成石英玻璃基板的表面上形成有机膜(第11步骤)；
(12)对有机膜进行图案化以在合成石英玻璃基板的形成有柱图案区域的表面上形成有机膜图案(第十二步骤)；
(13)在有机膜图案和暴露的合成石英玻璃基板的表面上形成无机膜(第十三步骤)；
(14)将有机膜图案与在有机膜的图案上形成的无机膜一起去除(第十四步骤)；
(15)利用由在合成石英玻璃基板的表面上形成的无机膜所形成的无机膜图案作为蚀刻掩模来对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻，以形成柱图案区域(第十五步骤)；和
(16)去除无机膜图案(第十六步骤)。
在第十一步骤中，在形成有柱图案区域的合成石英玻璃基板的一部分或整个表面上形成有机膜。作为有机膜的材料，对所需的活化能射线如电子束、X射线、紫外线、准分子激光(例如ArF或KrF)或高压汞灯(例如i射线或g射线)敏感的抗蚀剂材料(光致抗蚀剂材料)是合适的。作为抗蚀剂材料，可使用正性抗蚀剂材料或负性抗蚀剂材料，从精度和环境的观点出发，优选正性抗蚀剂材料。有机膜的厚度可从10nm至数10μm的范围内选择，并且从分辨率的观点出发，薄膜是优选的，从在第十四步骤中将有机膜图案与无机膜一起去除的观点出发，有机膜的厚度必须充分大于后述的无机膜的厚度(例如，是无机膜厚度的至少两倍)。
可通过涂覆诸如旋涂、喷涂等来沉积有机膜，并且为了更均匀地进行涂覆，旋涂是合适的。在旋涂中，以2,000至4,000rpm的最大旋转速度进行涂覆，并且在涂覆之后进行烘烤(预烘烤)。预烘烤温度取决于有机膜材料的类型，并且优选在约80至120℃的范围内。
在第十二步骤中，将有机膜图案化以在合成石英玻璃基板的其上形成有柱图案区域的表面上形成有机膜图案。用于形成有机膜图案的方法的实例包括通过电子束光刻或光学光刻的方法以及通过纳米压印光刻的方法。
在通过电子束光刻的方法中，利用电子束描绘装置对在合成石英玻璃基板上形成的有机膜进行描绘，并且对在有机膜上描绘的图案进行显影以形成有机膜图案。在通过光学光刻的方法中，通过使用具有预定的遮光部分和非遮光部分的光掩模来对形成在合成石英玻璃基板上的有机膜进行曝光，并且对转印到有机膜的图案进行显影以形成有机膜图案。
用于显影的溶液可以根据抗蚀剂材料的类型适当地选择，作为显影溶液，例如，可优选使用氢氧化四甲基铵(TMAH)等的碱性水溶液、基于二甲苯的有机溶剂等。显影之后，用纯水等进行冲洗处理以洗去残留的显影液和源自溶于显影液中的抗蚀剂材料的组分，并进行干燥以在合成石英玻璃基板上形成有机膜图案。干燥之后，可以进行后烘烤以增强有机膜。优选地，后烘烤在高于曝光之前的预烘烤温度的温度(例如为130℃以上)下进行，因为其以确保有机膜不再对光敏感的温度和/或时间进行。
在通过纳米压印光刻的方法中，将具有预定的凸凹图案的压印模具的凸凹结构部分压在有机膜上，以用抗蚀剂材料填充模具的凹部，将抗蚀剂材料的上表面成型为凸凹形状，且在该状态下使有机膜固化，然后将压印模具与固化的有机膜分离以形成有机膜图案。
优选在氦气气氛中或在易冷凝的气体气氛中将压印模具的凸凹结构部分压在有机膜上。易冷凝气体气氛是当气体被限制在模具空隙中时容易通过压制而液化的气体气氛，在这样的气氛中，气泡缺陷不太可能发生。这种气体的具体实例包括1,1,1,3,3五氟丙烷(PFP，HFC-245fa)和反式1,3,3,3-四氟丙烯(TFP)。如果在压印模具的凸凹结构部分的表面与抗蚀剂材料之间产生气泡，则在有机膜图案中可能会发生图案缺陷，但是在氦气氛或易冷凝的气体气氛中，形成气泡的氦气或易冷凝的气体会溶于抗蚀剂材料中，从而可防止图案缺陷的发生。作为固化有机膜的方法，可以采用与形成有机膜的材料的固化类型相对应的方法。例如，当有机膜材料是可紫外线固化类型的材料时，可采用其中通过压印模具利用紫外线照射有机膜的方法。
在将压印模具与固化的有机膜分离之后，在有机膜的有机膜与压印模具的突起接触的位置处，有机膜通常保留相应的厚度(例如1nm以上，特别是5nm以上和20nm以下，特别是10nm以下)。优选在对合成石英玻璃基板进行蚀刻之前去除该残留部分。去除残留部分的方法没有特别限制，其实例包括利用氧等离子体的灰化处理、利用紫外光的UV臭氧处理和利用真空紫外光的VUV处理。
在第十三步骤中，通常在有机膜图案和合成石英玻璃基板的整个暴露表面上形成无机膜。无机膜的实例包括金属膜和金属化合物如金属氮化物、金属氧化物、金属碳化物、金属氮氧化物、金属氮碳化物、金属氧碳化物和金属氮氧碳化物的膜。金属膜可以是单体膜或合金膜。另外，金属化合物膜的金属可以仅是一种金属，或者是两种以上金属的组合。金属的具体实例包括Ag、Al、Au、Cr、Cu、Mo、Ni、Ru、Si、Ta、Ti和W。从在第十六步骤中的无机膜的蚀刻中易于蚀刻的观点出发，在这些无机膜中，优选Cr膜、Si膜、Cr化合物膜和Si化合物膜。Cr化合物的具体实例包括CrN、CrO、CrNO和CrNOC(这些式各自表示该化合物的组成元素，并且各元素的比例是任意的)，Si化合物的具体实例包括SiN(该式表示该化合物的组成元素，并且各元素的比例是任意的)。无机膜的厚度优选为200nm以下，更优选为50nm以下，并且优选为10nm以上。
无机膜可通过溅射法形成。具体地，通过使用金属靶、金属化合物靶等作为靶，稀有气体诸如氩气和(如果需要)反应性气体诸如含氧气体、含氮气体或含碳气体作为溅射气体，利用溅射装置在合成石英玻璃基板上形成无机膜。电源可以是直流电源或交流电源，但是当使用直流电源时，优选采取抑制电弧产生的措施。
在第十四步骤中，将有机膜图案与形成在有机膜图案上的无机膜一起去除，并且当形成有机膜以具有比无机膜的厚度足够大的厚度时，通过从没有形成无机膜的有机膜图案的侧面部分去除有机膜图案而去除形成在有机膜图案上的仅一部分无机膜。在这种情况下，可用氢氧化四甲基铵(TMAH)等的碱性水溶液、基于二甲苯的有机溶剂等去除有机膜图案。
在第十五步骤中，通过利用由形成在合成石英玻璃基板表面上的无机膜所形成的无机膜图案(硬掩模图案)作为蚀刻掩模，对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻来形成柱图案区域(多个纳米柱)。在该蚀刻中，形成柱图案区域，其中对未被无机膜图案覆盖并具有合成石英玻璃基板的暴露表面的部分进行蚀刻(挖掘)，并且被图案覆盖的部分没有被蚀刻而得到保留。
对合成石英玻璃基板进行蚀刻的方法没有特别限定，其实例包括其中将基板浸入到含有氟酸和氟化钠的蚀刻水溶液中的湿法蚀刻；以及利用反应性气体如CF4、C3F6、C3F8、C4F8、C5F8或CHF3的干法蚀刻。
在第十六步骤中，去除无机膜图案。可通过蚀刻去除无机膜图案。可以通过湿法或干法进行蚀刻，在湿法的情况下，通过使用与无机膜的类型相对应的蚀刻液进行蚀刻。湿法的具体实例包括当无机膜为Cr或Cr化合物时使用Cr蚀刻液(硝酸铈铵水溶液)的湿法蚀刻。Cr蚀刻液的浓度没有特别限定，优选为5～20重量％。另一方面，在干法的情况下，各向异性蚀刻是合适的。干法的具体实例包括氩离子研磨和利用反应性气体如CF4、C3F6、C3F8、C4F8、C5F8或CHF3的干法蚀刻。
实施例
下面给出实施例和比较例以更具体地说明本发明，尽管本发明不受这些实施例的限制。
实施例1
首先，准备用于有机膜的纳米压印光刻的压印模具。通过溅射法在20mm×20mm的0.525mm厚的正方形合成石英玻璃基板上形成10nm厚的CrN层。之后，通过旋涂将正性电子束抗蚀剂(Zeon Corporation制造的ZEP520A)施加到CrN层上，并在180℃下预烘烤10分钟以形成80nm厚的正性电子束抗蚀剂层。之后，通过旋涂施加作为导电性聚合物的电荷抑制剂(由Showa Denko K.K制造的ESPACER 300Z)，以形成10nm厚的抗静电层。
接着，使用电子束描绘装置(由ELIONIX INC.制造的ELS-G125S)描绘具有100nm直径的圆孔图案。通过利用超纯水洗涤去除抗静电层，并依次用显影剂(由Zeon Corporation制造的ZED-N50)和漂洗液(由Zeon Corporation制造的ZMD-B)进行浸渍处理，然后干燥，以在CrN层上形成具有100nm直径的源自抗蚀剂的圆孔图案。
接着，通过使用氩离子束研磨装置(由Hakuto Co.，Ltd.制造的20IBE-C)，选择性地去除其中暴露CrN层表面的孔形抗蚀剂开口处的CrN层部分，以形成CrN掩模图案作为硬掩模。之后，使用干法蚀刻装置(由ELIONIX INC.制造的EIS-200ER)，利用八氟化丙烷(C3F8)气体对合成石英玻璃基板的未被CrN掩模图案覆盖的表面部分进行蚀刻，将基板浸入铬蚀刻液(由Hayashi Pure Chemical Ind.，Ltd.制造)中，去除CrN掩模图案，以获得具有直径为100nm的圆孔图案的合成石英玻璃压印模具。将脱模剂FAS13((十三氟-1,1,2,2-四氢辛基)三甲氧基硅烷)气相沉积在获得的压印模具上。
接着，通过溅射法在具有
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直径和0.525mm厚度的圆形合成石英玻璃基板上形成具有10nm厚度的CrN膜(无机膜)。此后，将可光固化的抗蚀剂施加到CrN膜上以形成80nm厚的抗蚀剂膜(有机膜)。接着，使用纳米压印装置(由Sanmei Company制造的ImpFlexEssential)，将用脱模剂处理的压印模具压在抗蚀剂膜上以对抗蚀剂膜进行成型，并且在该状态下，将抗蚀剂膜固化以在CrN膜上形成抗蚀剂膜图案(有机膜图案)，其是具有100nm直径的圆点图案。之后，利用氧反应性蚀刻装置(由Tohoku University制造的IM-TU01)去除残留在点图案部分以外的部分上的抗蚀剂膜。
接着，使用氩离子束研磨装置(由Hakuto Co.，Ltd.制造的20IBE-C)，选择性地去除其中暴露CrN层表面的、除了点图案的抗蚀剂膜图案之外的CrN膜部分，以形成CrN掩模图案(无机膜图案)作为硬掩模。之后，使用干法蚀刻装置(由ELIONIX INC.制造的EIS-200ER)，利用八氟化丙烷(C3F8)气体对合成石英玻璃基板的未被CrN掩模图案覆盖的表面部分进行蚀刻，将基板浸入铬蚀刻液(由Hayashi Pure Chemical Ind.，Ltd.制造)中，将CrN掩模图案与抗蚀剂膜图案一起去除，以获得个体认证用结构体，其中在合成石英玻璃基板的表面部分上形成包括由合成石英玻璃形成的圆柱形纳米柱的柱图案区域。
图6示出了所获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描电子显微镜图像。在此，纳米柱具有100nm的高度H、100nm的宽度(直径)W和为1的高宽比(H/W)。纳米柱的排列具有矩形格子状的规则周期，并且纳米柱的排列周期为500nm。另一方面，如通过纳米压痕法测量的，柱图案区域中的纳米柱的压痕弹性模量为87GPa。
实施例2
除了在压印模具中形成的孔图案的直径(抗蚀剂膜图案的点图案的直径)为50nm之外，通过与实施例1中相同的方法获得个体认证用结构体。图7示出了所获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描电子显微镜图像。在此，纳米柱具有200nm的高度H、50nm的宽度(直径)W和为4的高宽比(H/W)。纳米柱的排列具有正方形格子状的规则周期，并且纳米柱的排列周期为250nm。另一方面，如通过纳米压痕法测量的，柱图案区域中的纳米柱的压痕弹性模量为44GPa。
实施例3
通过旋涂将正性电子束抗蚀剂(由Zeon Corporation制造的ZEP520A)施加到20mm×20mm的0.525mm见方的合成石英玻璃基板上，并在180℃下预烘烤10分钟以形成80nm厚的正性电子束抗蚀剂膜(有机膜)。之后，通过旋涂施加作为导电性聚合物的电荷抑制剂(由Showa Denko K.K.制造的ESPACER 300Z)，以形成10nm厚的抗静电层。
接着，使用电子束描绘装置(由ELIONIX INC.制造的ELS-G125S)，描绘出具有50nm直径的圆孔图案和作为原点标记的L形的线条图案。通过用超纯水洗涤去除抗静电层，并依次用显影剂(由Zeon Corporation制造的ZED-N50)和漂洗液(由Zeon Corporation制造的ZMD-B)进行浸渍处理，然后干燥，以形成抗蚀剂膜图案(有机膜图案)，其是具有50nm直径的圆孔图案。
接着，通过溅射法在抗蚀剂膜上形成具有10nm厚度的CrN膜(无机膜)。之后，将基板浸入甲苯中以去除有机膜图案以及在有机膜图案上形成的无机膜，并且通过剥离法形成CrN掩模图案(无机膜图案)作为硬掩模。之后，使用干法蚀刻装置(由ELIONIX INC.制造的EIS-200ER)，利用八氟化丙烷(C3F8)气体对合成石英玻璃基板的未被CrN掩模图案覆盖的表面部分进行蚀刻，将基板浸入铬蚀刻液(由Hayashi Pure Chemical Ind.，Ltd.制造)中，并去除CrN掩模图案以获得个体认证用结构体，其中在合成石英玻璃基板的表面部分上形成包括由合成石英玻璃形成的圆柱形纳米柱的柱图案区域。
图8示出了所获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描电子显微镜图像。在此，纳米柱具有100nm的高度H、50nm的宽度(直径)W和为2的高宽比(H/W)。纳米柱的排列具有正方形格子状的规则周期，并且纳米柱的排列周期为250nm。另一方面，如通过纳米压痕法测量的，柱图案区域中的纳米柱的压痕弹性模量为62GPa。
实施例4
除了抗蚀剂膜图案的孔图案的直径为100nm之外，通过与实施例3中相同的方法获得个体认证用结构体。图9示出了所获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描电子显微镜图像。在此，纳米柱具有300nm的高度H、100nm的宽度(直径)W和为3的高宽比(H/W)。纳米柱的排列具有正方形格子状的规则周期，并且纳米柱的排列周期为500nm。另一方面，如通过纳米压痕法测量的，柱图案区域中的纳米柱的压痕弹性模量为47GPa。
实验例1
使用配备有金刚石球形压头(由ELIONIX INC.制造，曲率半径：200μm)的纳米压痕测试机(由ELIONIX INC.制造的ENT-2100)，压制金刚石球形压头(刚体)使其与实施例1中制备的个体认证用结构体的柱图案区域相接触，由此垂直地压制在柱图案区域中形成的一些纳米柱，以引起塑性变形。具体地，压头从坐标(X，Y)＝(0，0)处的L形原点标记移动到坐标(30，30)，并以5mN/s的压制速度和100mN的载荷进行压制。
图10A至图10C示出了柱图案区域中的纳米柱的上表面的光学显微镜图像，其中图10A示出了塑性变形之前的图像，图10B示出了塑性变形之后的图像，图10C示出了通过图10B图像的图像转换(二值化)获得的图像。可看出，在柱图案区域的上表面图像上，形成了反映压头的曲面形状的椭圆形凹痕。另外，在利用图像分析工具的图像分析中，发现凹痕具有9μm的长轴长度、6μm的短轴长度和0.76的圆度。
图11示出了柱图案区域中的变形的纳米柱部分的上表面的扫描电子显微镜图像。在由虚线围绕的区域A至E的每一个中测量了总共25个纳米柱的宽度(直径)，长度上5个纳米柱，宽度上5个纳米柱。关于区域A，区域B至E位于这样的位置：使得位于区域中心的纳米柱分别在Y轴正方向上移动12个纳米柱，在X轴正方向上移动12个纳米柱，在Y轴负方向上移动12个纳米柱，在X轴负方向上移动12个纳米柱。区域A中的纳米柱具有最小值为172nm，最大值为188nm，平均值为179nm的宽度(直径)。区域B中的纳米柱具有最小值为118nm，最大值为136nm，平均值为127nm的宽度(直径)。区域C中的纳米柱具有最小值为128nm，最大值为158nm，平均值为143nm的宽度(直径)。区域D中的纳米柱具有最小值为100nm，最大值为134nm，平均值为114nm的宽度(直径)。区域E中的纳米柱具有最小值为120nm，最大值为138nm，平均值为130nm的宽度(直径)。发现在任何纳米柱中，纳米柱的宽度(直径)在塑性变形之前为100nm，在塑性变形之后增大。另外，发现在区域内的纳米柱之间和区域之间存在纳米柱的宽度(直径)分布。
图12A、12B、12C和12D示出了在结构体的柱图案区域中的纳米柱部分的原子力显微镜图像，其中图12A示出了塑性变形之前的顶部图像，图12B示出了塑性变形之前的截面轮廓。图12C示出了塑性变形之后的顶部图像，图12D示出了塑性变形之后的截面轮廓。如图12A和12B中所示，塑性变形之前的四个纳米柱(No.1至4)的高度分别为106.09nm，105.87nm，105.94nm和105.06nm，并且基本上等于100nm的设定高度。另一方面，如图12C和图12D中所示，塑性变形之后，三个纳米柱(No.1至3)的高度分别为50.36nm，50.92nm和50.39nm，并且发现在塑性变形之后减小了约二分之一。另外，发现在纳米柱之间纳米柱的高度存在分布。与上述纳米柱的宽度(直径)的情况一样，在预定区域内的纳米柱之间以及区域之间可观察到纳米柱的高度分布。
比较例1
除了将合成石英玻璃的干法蚀刻时间加倍之外，通过与实施例1中相同的方法获得个体认证用结构体。图13示出了所获得的个体认证用结构体的柱图案区域的扫描电子显微镜图像。在此，纳米柱具有200nm的高度H、100nm的宽度(直径)W和为2的高宽比(H/W)。纳米柱的排列具有正方形格子状的规则周期，并且纳米柱的排列周期为500nm。另一方面，如通过纳米压痕法测量的，柱图案区域中的纳米柱的压痕弹性模量为31GPa。
比较实验例1
使用在比较例1中制备的个体认证用结构体，通过与实施例1中相同的方法，垂直压制在柱图案区域中形成的一些纳米柱，以引起塑性变形。
图14A示出了柱图案区域中的变形的纳米柱部分的上表面的扫描电子显微镜图像。可确认纳米柱的宽度(直径)在塑性变形前为100nm，在塑性变形之后增大，发现在一些纳米柱中发生碎裂，并且碎屑散落。另外，图14B示出了用于图像分析的通过对图14A的图像进行转换(二值化)而获得的图像。在使用图像分析工具的图像分析中，在图像的中心部分计算的纳米柱数为54，其中总共存在25个纳米柱，长度上5个纳米柱，宽度上5个纳米柱，但不能测量纳米柱的宽度(直径)和高度以及纳米柱的分布。

Claims (6)

1.一种个体认证用结构体，其中在合成石英玻璃基板的表面部分的至少一部分上形成包括由合成石英玻璃形成的多个纳米柱的柱图案区域，其中
在柱图案区域中，如通过纳米压痕法测量的，纳米柱具有35至100GPa的压痕弹性模量，并且
纳米柱塑性变形。
2.根据权利要求1所述的个体认证用结构体，其中所述纳米柱具有20至1,500nm的高度H、10至500nm的宽度W和0.5至6的高宽比(H/W)。
3.制造根据权利要求1或2所述的个体认证用结构体的方法，该方法包括以下步骤：
在合成石英玻璃基板的表面上形成无机膜，所述表面用于形成柱图案区域；
在无机膜上形成有机膜；
对有机膜进行图案化，以在无机膜上形成有机膜图案；
以有机膜图案作为蚀刻掩模对无机膜进行蚀刻，以形成无机膜图案；
用有机膜图案与无机膜图案或者无机膜图案作为蚀刻掩模对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻，以形成柱图案区域；和
去除有机膜图案与无机膜图案或者无机膜图案。
4.制造根据权利要求1或2所述的个体认证用结构体的方法，该方法包括以下步骤：
在合成石英玻璃基板的表面上形成有机膜，所述表面用于形成柱图案区域；
对有机膜进行图案化，以在合成石英玻璃基板的表面上形成有机膜图案；
在有机膜图案和合成石英玻璃基板的暴露表面上形成无机膜；
将有机膜图案与在有机膜图案上形成的无机膜一起去除；
用由在合成石英玻璃基板的表面上形成的无机膜形成的无机膜图案作为蚀刻掩模，对合成石英玻璃基板的表面部分进行蚀刻，以形成柱图案区域；和
去除无机膜图案。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中在对所述有机膜进行图案化以形成有机膜图案的步骤中，通过电子束光刻、光学光刻或纳米压印光刻来形成有机膜图案。
6.一种个体认证方法，其包括垂直压制在根据权利要求1或2所述的个体认证用结构体的柱图案区域中形成的至少一些纳米柱，以引起塑性变形，并且识别包括变形的纳米柱的柱图案。
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