JP2005146312A - Method of forming film body having micropore, film body, method of forming mask for forming film body having micropore, and mask for forming film body having micropore - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細孔を有する膜体の形成方法、膜体、微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法、及び微細孔を有する膜体形成用マスクに関する。 The present invention relates to a method for forming a film body having fine holes, a film body, a method for forming a film body forming mask having fine holes, and a film body forming mask having fine holes.
微細な構造を応用するナノテクノロジーが産業界でのブレークスルーとして期待されている。このようなナノテクノロジーとして、近年、金属膜中に波長より小さい数十nm径の微細孔を形成して、前記微細孔から放出される光を用いる近接場光学が注目を浴びている。このような近接場光学においては、前記微細孔を高精度作製する技術の確立が求められている。 Nanotechnology applying fine structures is expected as a breakthrough in industry. As such a nanotechnology, in recent years, near-field optics that uses light emitted from the micropores by forming micropores with a diameter of several tens of nanometers smaller than the wavelength in a metal film has attracted attention. In such near-field optics, establishment of a technique for producing the fine holes with high accuracy is required.
従来、前記微細孔を形成するに際しては、所定の膜体を形成した後に、前記膜体に集束イオンビームを照射し、前記膜体を部分的にエッチング除去することによって行っていた。しかしながら、前記集束イオンビームを用いた方法では、前記膜体に前記微細孔を形成した後に、前記集束イオンビームが前記膜体の下方に位置する下地層に損傷を与えてしまう場合がある。この結果、このようなアセンブリを用いて所定の半導体素子を形成した場合において、前記半導体素子の特性が前記下地層の損傷に起因して劣化してしまう場合があった。 Conventionally, the fine holes are formed by forming a predetermined film body and then irradiating the film body with a focused ion beam to partially remove the film body by etching. However, in the method using the focused ion beam, the focused ion beam may damage the underlying layer located below the film body after the micropores are formed in the film body. As a result, when a predetermined semiconductor element is formed using such an assembly, the characteristics of the semiconductor element may be deteriorated due to damage to the underlying layer.
一方、所定のレジスト層を形成した後、前記レジスト層を電子ビーム露光によってパターニングし、得られたパターニングマスクを介して膜体を形成した後、前記パターニングマスクを除去することにより、前記膜体に前記パターニングマスクに対応した微細孔を形成することも試みられている。しかしながら、前記微細孔のエッジ部分が不明瞭となり、前記微細孔を有するアセンブリを利用した実用に足る半導体素子を得ることができないでいた。 On the other hand, after forming a predetermined resist layer, the resist layer is patterned by electron beam exposure, a film body is formed through the obtained patterning mask, and then the patterning mask is removed to form the film body. Attempts have also been made to form micropores corresponding to the patterning mask. However, the edge portion of the fine hole becomes unclear, and a practical semiconductor device using the assembly having the fine hole cannot be obtained.
本発明は、下地層などに損傷を与えることなく、所定の膜体に急峻なエッジを有する微細孔を簡易に形成することが可能な新規な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel technique capable of easily forming micropores having steep edges in a predetermined film body without damaging an underlayer or the like.
上記目的を達成すべく、本発明は、
所定の基材上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に第1の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記第1の膜体からなる第1のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第1のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第1のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記第1の膜体からなる第2のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第2のパターニングマスクを介して成膜処理を施し、前記第2のパターニングマスク上及び前記基材上に第2の膜体を形成する工程と、
前記第2のパターニングマスクを除去することにより、前記第2の膜体に対して前記第2のパターニングマスクに対応した微細孔を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する薄膜の形成方法に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Forming a base layer on a predetermined substrate;
Forming a resist layer on the underlayer, performing photolithography on the resist layer, forming an opening so that the surface of the substrate is exposed, and forming a resist pattern;
Forming a film on the resist pattern, and forming a first film body in the opening and on the resist pattern;
Forming a first patterning mask made of the first film body patterned by the opening on the underlayer by removing the resist pattern;
Via the first patterning mask, the portion of the base layer exposed from the first patterning mask is removed by etching so that the surface of the substrate is exposed, and the base layer and the first film are removed. Forming a second patterning mask comprising a body;
Performing a film forming process through the second patterning mask to form a second film body on the second patterning mask and the substrate;
Removing the second patterning mask to form micropores corresponding to the second patterning mask in the second film body;
It is related with the formation method of the thin film which has a micropore characterized by comprising.
また、本発明は、
所定の基材上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に所定の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記膜体からなる第1のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第1のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第1のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記膜体からなる第2のパターニングマスクを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法に関する。
The present invention also provides:
Forming a base layer on a predetermined substrate;
Forming a resist layer on the underlayer, performing photolithography on the resist layer, forming an opening so that the surface of the substrate is exposed, and forming a resist pattern;
Performing a film forming process on the resist pattern, and forming a predetermined film body in the opening and on the resist pattern;
Forming a first patterning mask made of the film body patterned by the opening on the underlayer by removing the resist pattern;
Via the first patterning mask, a portion of the base layer exposed from the first patterning mask is removed by etching so that the surface of the base material is exposed, and the base layer and the film body are formed. Forming a second patterning mask;
The present invention relates to a method for forming a mask for forming a film body having fine holes.
本発明によれば、所定の開口部を有する汎用のレジストパターンを作製することに加えて、前記レジストパターンを介した成膜処理及び前記レジストパターンの除去を経ることによって、凸状の膜体からなる第1のパターニングマスクを作製し、さらに前記第1のパターニングマスクを用いて、前記第1のパターニングマスクの下方に位置する下地層をエッチング除去し、基材上において直接に凸状の膜体からなる第2のパターニングマスクを作製するようにしている。 According to the present invention, in addition to producing a general-purpose resist pattern having a predetermined opening, a film formation process via the resist pattern and removal of the resist pattern can be used to remove the resist pattern from the convex film body. A first patterning mask to be formed, and further, using the first patterning mask, the underlying layer located below the first patterning mask is removed by etching to directly project the film on the substrate. A second patterning mask made of is made.
したがって、前記第2のパターニングマスクを介して成膜処理を行い、その後、前記第2のパターニングマスクを除去するようにすれば、前記基材上には、前記第2のパターニングマスクに相当する部分に微細孔が形成された所定の膜体が形成されるようになる。 Therefore, if a film forming process is performed through the second patterning mask and then the second patterning mask is removed, a portion corresponding to the second patterning mask is formed on the substrate. Thus, a predetermined film body in which fine holes are formed is formed.
このように本発明によれば、汎用のレジストパターンに加えて、上述した凸状の膜体から構成される第1のパターニングマスク及び第2のパターニングマスクを連続的に作製し、この第2のパターニングマスクを用いて通常の成膜処理及びマスク除去という工程を施すのみで、所定の膜体に対して急峻なエッジを有する微細孔を形成することができる。 As described above, according to the present invention, in addition to the general-purpose resist pattern, the first patterning mask and the second patterning mask configured by the above-described convex film body are continuously manufactured, and the second patterning mask is formed. By simply performing a normal film forming process and mask removal process using a patterning mask, a fine hole having a steep edge with respect to a predetermined film body can be formed.
なお、本発明の好ましい態様においては、前記レジスト層をポジ型のレジストから構成する。これによって、微細な開口部を有する前記レジストパターンを高精度に簡易に形成することができ、これに基づいて、前記第1のパターニングマスク及び前記第2のパターニングマスクを高精度に形成することができる。したがって、より微細な孔を有する膜体を簡易に形成することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the resist layer is composed of a positive resist. Accordingly, the resist pattern having a fine opening can be easily formed with high accuracy, and based on this, the first patterning mask and the second patterning mask can be formed with high accuracy. it can. Therefore, a film body having finer holes can be easily formed.
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記下地層を絶縁材料から構成し、前記第1の膜体を金属材料から構成する。この場合、前記第1のパターニングマスクから前記第2のパターニングマスクを、例えばドライエッチングなどのエッチング手段を用いて作製するに際し、前記第1の膜体がエッチング種に対して十分な耐性を呈するようになるとともに、前記第1のパターニングマスクの下方に位置する前記下地層を簡易にエッチング除去することができるようになる。この結果、前記第2のパターニングマスクの作製がより簡易になるとともに、そのエッジが急峻となり良好なエッジ特性を呈するようになる。したがって、急峻なエッジの微細孔を有する膜体をより簡易に形成することができる。 In another preferable aspect of the present invention, the base layer is made of an insulating material, and the first film body is made of a metal material. In this case, when the second patterning mask is produced from the first patterning mask using an etching means such as dry etching, the first film body is sufficiently resistant to the etching species. At the same time, the underlying layer located below the first patterning mask can be easily removed by etching. As a result, the production of the second patterning mask becomes easier and the edges become steep so as to exhibit good edge characteristics. Therefore, it is possible to more easily form a film body having fine holes with sharp edges.
最終的に得た微細孔を有する膜体は種々の用途に適用できるが、その用途に応じて種々の材料から構成することができる。例えば、前記膜体を金属材料から構成するようにすれば、前記膜体を物理的な蒸着技術を用いて形成することができるので、化学的な蒸着技術を用いた際の、蒸着種の回り込みなどを抑制し、前記第2のパターニングマスクの形状を反映した、微細孔を有する前記膜体をより簡易に形成することができる。 Although the film body having fine pores finally obtained can be applied to various uses, it can be composed of various materials depending on the use. For example, if the film body is made of a metal material, the film body can be formed using a physical vapor deposition technique. It is possible to more easily form the film body having micropores reflecting the shape of the second patterning mask.
以上説明したように、本発明によれば、下地層などに損傷を与えることなく、所定の膜体に急峻なエッジを有する微細孔を簡易に形成することが可能な新規な技術を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a novel technique capable of easily forming a fine hole having a steep edge in a predetermined film body without damaging an underlayer or the like. Can do.
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。 The details of the present invention and other features and advantages will be described in detail below based on the best mode.
図1〜7は、本発明の微細孔を有する膜体の形成方法の一例を説明するための工程図である。図1に示すように、最初に、所定の基材11上に、下地層12及びレジスト層13を順次に形成する。次いで、所定のマスクMを介してレジスト層13を露光し、現像処理を施すことによって、図2に示すような開口部14Aを有するレジストパターン14を形成する。
FIGS. 1-7 is process drawing for demonstrating an example of the formation method of the film body which has a micropore of this invention. As shown in FIG. 1, first, a
なお、開口部14Aの直径は10nm〜100nmに形成することが好ましい。これによって、以下に示す第1のパターニングマスク及び第2のパターニングマスクの形成を通じて、最終的に得る膜体に形成される微細孔の直径を、これまで実現が困難であった10nm〜100nmまで微細化することができるようになる。 The diameter of the opening 14A is preferably 10 nm to 100 nm. As a result, through the formation of the first patterning mask and the second patterning mask described below, the diameter of the micropores finally formed in the film body can be as fine as 10 nm to 100 nm, which has been difficult to realize so far. It becomes possible to become.
なお、上述した大きさの開口部14Aは、レジスト層13を汎用のポジ型レジストから構成することにより、上述した露光及び現像処理を通じて簡易に形成することができる。
The opening 14A having the above-described size can be easily formed through the above-described exposure and development processing by forming the
次いで、図3に示すように、レジストパターン14を介して成膜処理を施し、開口部14A内及びレジストパターン14上に第1の膜体15を形成する。次いで、レジストパターン14をリフトオフし、残留した第1の膜体15から構成される第1のパターニングマスク16を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, a film forming process is performed through the
次いで、第1のパターニングマスク16を介して下地層12にドライエッチングを施し、下地層12の、第1のパターニングマスク16から露出した部分を、基材11の表面が露出するまでエッチング除去して、上層部分が第1の膜体15の残留部分からなり、下層部分が下地層12の残留部分からなる第2のパターニングマスク17を得る。
Next, dry etching is performed on the
次いで、図6に示すように、第2のパターニングマスク17を介して成膜処理を施し、基材11の露出した表面上及び第2のパターニングマスク17上に第2の膜体18を形成する。次いで、図7に示すように、第2のパターニングマスク17を除去することによって、微細孔19Aを有する膜体19を得ることができる。なお、微細孔19Aの直径は上述したように、10nm〜100nmまで微細化することができる。
Next, as shown in FIG. 6, a film forming process is performed through the
なお、第2のパターニングマスク17の除去は、下地層12の残留部分から構成される下層部分を、例えば弗酸緩衝溶液などの溶剤を用いて溶解することにより行うことができる。
The removal of the
また、図5に示す基材11及び第2のパターニングマスク17から構成されるアセンブリは、最終的な膜体19を得るためのマスクとして機能することが分かる。
Moreover, it turns out that the assembly comprised from the
下地層12は絶縁材料から構成し、第1の膜体15は金属材料から構成することが好ましい。この場合、第1のパターニングマスク16から第2のパターニングマスク17を、上述したドライエッチングによって作製するに際し、第1の膜体15がエッチング種に対して十分な耐性を呈するようになるとともに、第1のパターニングマスク16の下方に位置する下地層12のエッチングを簡易に行うことができるようになる。この結果、第2のパターニングマスク17の作製がより簡易になるとともに、そのエッジが急峻となり良好なエッジ特性を呈するようになる。したがって、膜体19の微細孔19Aのエッジを急峻にできるとともに、その形成を簡易に実現することができる。
The
微細孔19Aを有する膜体19は種々の用途に適用でき、その用途に応じて種々の材料から構成することができる。例えば、膜体19を金属材料から構成するようにすれば、膜体19を物理的な蒸着技術を用いて形成することができるので、化学的な蒸着技術を用いた際の、蒸着種の回り込みなどを抑制し、第2のパターニングマスク17の形状を反映した、微細孔19Aを有する膜体19をより簡易に形成することができる。
The
なお、レジスト層13及び第1の膜体15の厚さは、上述した一連の工程を良好に行うべく、適宜に設定することができる。また、第2の膜体18の厚さは、最終的に得る膜体19の厚さに反映するため、得ようとする膜体19の厚さに起因して任意に設定することができる。
The thicknesses of the resist
上述した工程に従って微細孔を有するAu膜を形成した。基材としてGaP基材を用い、下地層としてプラズマCVD法により形成した厚さ20nmのSiO2膜を用いた。また、第1の膜体として真空蒸着法により形成した厚さ10nmのCr膜を用い、第2の膜体として真空蒸着法により形成した厚さ10nmのCr/Au膜(Cr膜3nm、Au膜7nm)を用いた。 An Au film having fine holes was formed according to the above-described process. A GaP substrate was used as the substrate, and a 20 nm thick SiO 2 film formed by a plasma CVD method was used as the underlayer. In addition, a Cr film having a thickness of 10 nm formed by a vacuum deposition method is used as the first film body, and a Cr / Au film having a thickness of 10 nm formed by a vacuum deposition method as the second film body (Cr film 3 nm, Au film) 7 nm) was used.
図8は、得られたAu膜の微細孔の状態を示す電子顕微鏡写真である。図8から明らかなように、本実施例で得たAu膜中には直径約30nmの微細孔が形成されていることが確認された。 FIG. 8 is an electron micrograph showing the state of micropores in the obtained Au film. As is apparent from FIG. 8, it was confirmed that fine holes having a diameter of about 30 nm were formed in the Au film obtained in this example.
図9は、前記Au膜を形成するに際して用いた前記Cr膜からなる第1のパターニングマスクの状態を示す顕微鏡写真である。図9から明らかなように、前記Au膜作製の使用する前記第1のパターニングマスクも、その構成部材である約40nmの直径を有する凸状部材が高精度に形成されていることが確認された。 FIG. 9 is a photomicrograph showing the state of the first patterning mask made of the Cr film used for forming the Au film. As is apparent from FIG. 9, it was confirmed that the convex member having a diameter of about 40 nm, which is a constituent member, is also formed with high accuracy in the first patterning mask used for the production of the Au film. .
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。 As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and all modifications and changes are made without departing from the scope of the present invention. It can be changed.
11 基材
12 下地層
13 レジスト層
14 レジストパターン
14A 開口部
15 第1の膜体
16 第1のパターニングマスク
17 第2のパターニングマスク
18 第2の膜体
19 膜体
19A 微細孔
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に第1の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記第1の膜体からなる第1のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第1のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第1のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記第1の膜体からなる第2のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第2のパターニングマスクを介して成膜処理を施し、前記第2のパターニングマスク上及び前記基材上に第2の膜体を形成する工程と、
前記第2のパターニングマスクを除去することにより、前記第2の膜体に対して前記第2のパターニングマスクに対応した微細孔を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する薄膜の形成方法。 Forming a base layer on a predetermined substrate;
Forming a resist layer on the underlayer, performing photolithography on the resist layer, forming an opening so that the surface of the substrate is exposed, and forming a resist pattern;
Forming a film on the resist pattern, and forming a first film body in the opening and on the resist pattern;
Forming a first patterning mask made of the first film body patterned by the opening on the underlayer by removing the resist pattern;
Via the first patterning mask, the portion of the base layer exposed from the first patterning mask is removed by etching so that the surface of the substrate is exposed, and the base layer and the first film are removed. Forming a second patterning mask comprising a body;
Performing a film forming process through the second patterning mask to form a second film body on the second patterning mask and the substrate;
Removing the second patterning mask to form micropores corresponding to the second patterning mask in the second film body;
A method for forming a thin film having micropores, comprising:
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に所定の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記膜体からなる第1のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第1のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第1のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記膜体からなる第2のパターニングマスクを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法。 Forming a base layer on a predetermined substrate;
Forming a resist layer on the underlayer, performing photolithography on the resist layer, forming an opening so that the surface of the base material is exposed, and forming a resist pattern;
Performing a film forming process on the resist pattern, and forming a predetermined film body in the opening and on the resist pattern;
Forming a first patterning mask made of the film body patterned by the opening on the underlayer by removing the resist pattern;
The portion exposed from the first patterning mask of the base layer is etched away through the first patterning mask so that the surface of the base material is exposed, and the base layer and the film body are formed. Forming a second patterning mask;
A method for forming a mask for forming a film body having fine holes, comprising:
前記基材上に形成された10nm〜100nmの微細孔を有し、2層構造を呈するパターニングマスクと、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する膜体形成用マスク。 A predetermined substrate;
A patterning mask having fine pores of 10 nm to 100 nm formed on the substrate and exhibiting a two-layer structure;
A film body forming mask having micropores, characterized by comprising:
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