JP2005153113A - ナノプリントを用いた微細３次元構造体の製造方法及び微細３次元構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】
ナノプリント技法において転写精度を高める。
【解決手段】
表面に微細形状をもつ金型の表面に硬化可能な樹脂１４を介して製品基板１２を押し当てて、金型の表面形状の反転形状をその樹脂１４に転写し、その樹脂１４を硬化させた後、その樹脂１４を製品基板１２に接合させた状態でその樹脂を金型から剥離させる。製品基板１２上の樹脂１４のうち、金型形状によらない不要樹脂部分１４ａを第１ドライエッチング工程で除去した後、樹脂１４に転写された形状を第２ドライエッチング工程で製品基板１２に転写する。
【選択図】 図２
ナノプリント技法において転写精度を高める。
【解決手段】
表面に微細形状をもつ金型の表面に硬化可能な樹脂１４を介して製品基板１２を押し当てて、金型の表面形状の反転形状をその樹脂１４に転写し、その樹脂１４を硬化させた後、その樹脂１４を製品基板１２に接合させた状態でその樹脂を金型から剥離させる。製品基板１２上の樹脂１４のうち、金型形状によらない不要樹脂部分１４ａを第１ドライエッチング工程で除去した後、樹脂１４に転写された形状を第２ドライエッチング工程で製品基板１２に転写する。
【選択図】 図２
Description
本発明は微細３次元構造の製造方法と、その製造方法により得られる微細３次元構造体に関するものである。
近年ナノオーダーの超精密３次元構造体を金型として用い、レジストや樹脂にプレスして他の部材に転写するナノプリントと呼ばれる技法が行なわれている（非特許文献１参照。）。ナノプリント技法は、電子線描画をはじめとするフォトリソプロセスに比べ、加工時間が短く、設備費や材料費が少なくてすみ、量産性に優れるため、にわかに注目を集めている。
図７にナノプリント技法の一例を示す（特許文献１参照。）。金型２ａの表面を離型処理し、その上に紫外線硬化型樹脂６を塗布し、その上から製品基板８をゆっくりと押し当て、金型２ａの形状を紫外線硬化型樹脂層６ａに転写する（Ａ）。製品基板８の裏面側から均一な紫外線光を照射して紫外線硬化型樹脂層６ａを硬化させた後、紫外線硬化型樹脂層６ａを製品基板８に接合したまま金型２ａを剥離する（Ｂ）。その後、製品基板８上の樹脂層６ａの転写形状をドライエッチング法により製品基板８に転写して目的製品８ａを得る。
ナノプリント技法の特徴として、操作が簡単である、コスト的に安価である、量産化が可能である、パターン転写時における真空設備が不要といった多くの利点を挙げることができる。これらの利点を生かすべく、ＧａＡｓ−ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を初めとする電子デバイスや、有機ＬＥＤ（発光ダイオード）を初めとする光デバイス、さらには記録媒体への応用開発が進みつつある。
電子情報通信学会論文誌 C Vol. J85-C No.9 pp.793-802 2002年9月 特開２００２−３９１４００号公報
電子情報通信学会論文誌 C Vol. J85-C No.9 pp.793-802 2002年9月
しかしながら、プレスして加工するという特性上、図８に示すように、製品基板８上には、プレスして形成された樹脂層１０で本来樹脂層として不要な部分にも樹脂層１０ａが残存し、その不要樹脂層１０ａの厚さを完全に０にすることはできないだけでなく、その不要樹脂層１０ａには少なからず厚さムラが存在する。そのため、その不要樹脂層１０ａに起因して、できあがる物品の転写精度が悪化することが懸念されている。
この不要樹脂層１０ａに起因する問題は以前から存在していたが、転写条件を改善することでその不要樹脂層１０ａの厚さムラは数十〜数百ｎｍまで低減することができるため、これまでのナノプリントの加工研究段階においては大きな問題とされてこなかった。
従来のフォトリソグラフィー工法では、レジスト塗布膜厚にバラツキがあるが、できあがる製品に影響を与えるような問題とはならない。但し、ステッパー等を用いた光照射では、光の波長以下の形状を形成することが困難であり、微細化に限界があるため、本発明が対象とするようなナノプリント技法の開発が切望されている。
また、電子線描画法では超微細形状を製作することが可能であるが、描画自体非常に時間がかかり、量産性に問題がある。
また、電子線描画法では超微細形状を製作することが可能であるが、描画自体非常に時間がかかり、量産性に問題がある。
近年、量産性を考慮した製造工程としてナノプリント技法を検討すると、加工形状自体が数十〜数百ｎｍの大きさとなってくるにつれてこの不要樹脂層１０ａに起因する転写ムラは無視できなくなってきた。
本発明は、ナノプリント技法を用いた微細表面構造をもつ物品の製造方法において、転写精度を高めることを目的とするものである。
本発明は、ナノプリント技法を用いた微細表面構造をもつ物品の製造方法において、転写精度を高めることを目的とするものである。
本発明は、以下の工程（Ａ）から（Ｅ）を備えて微細表面構造をもつ物品を製造する製造方法である。
（Ａ）表面に微細形状をもつ金型の表面に硬化可能な樹脂を介して製品基板を押し当てて、前記金型の表面形状の反転形状を前記樹脂に転写する工程、
（Ｂ）前記樹脂を硬化させる工程、
（Ｃ）前記樹脂を前記製品基板に接合させた状態でその樹脂を前記金型から剥離させる工程、
（Ｄ）前記製品基板上の樹脂のうち、前記金型形状によらない不要樹脂部分を除去する第１ドライエッチング工程、及び
（Ｅ）前記樹脂に転写された形状を前記製品基板に転写する第２ドライエッチング工程。
（Ａ）表面に微細形状をもつ金型の表面に硬化可能な樹脂を介して製品基板を押し当てて、前記金型の表面形状の反転形状を前記樹脂に転写する工程、
（Ｂ）前記樹脂を硬化させる工程、
（Ｃ）前記樹脂を前記製品基板に接合させた状態でその樹脂を前記金型から剥離させる工程、
（Ｄ）前記製品基板上の樹脂のうち、前記金型形状によらない不要樹脂部分を除去する第１ドライエッチング工程、及び
（Ｅ）前記樹脂に転写された形状を前記製品基板に転写する第２ドライエッチング工程。
ここで、「金型」は、基板にリソグラフィーとドライエッチングにより最終製品の３次元構造体とは凹凸が反対になった形状を形成したマザー金型（母金型又は第１金型ともいう）と、最終製品の３次元構造体と凹凸が同じ方向のマザー金型を基にして最終製品の３次元構造体とは凹凸が反対になるように形成したシスター金型（第２金型ともいう）の両方を含んでおり、いずれの金型も使用することができる。
前記樹脂は光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である。また、製品基板はガラス、Ｓｉ、石英、（ＧａＡｌ）Ａｓ、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）など半導体材料を初めとするドライエッチングが可能な基板である。第１ドライエッチング工程は前記樹脂を選択的にエッチングし、製品基板をエッチングしない選択比となるようにドライエッチング条件を設定することが好ましい。そのような第１ドライエッチング工程の一例は、酸素による反応性イオンエッチング工程である。
第１ドライエッチング工程では、さらに樹脂に転写された形状の凸部の幅を減少させるようにエッチング条件を設定してもよい。
このようなエッチング条件は酸素による反応性イオンエッチング工程で添加するＡｒガスの分圧を制御したり、反応ガス圧力を制御したりすることにより調整することができる。
また、第１ドライエッチング工程と第２ドライエッチング工程の間に樹脂に転写された形状の凸部先端に丸みをもたせるように等方性ドライエッチング工程を含んでいてもよい。
このようなエッチング条件は酸素による反応性イオンエッチング工程で添加するＡｒガスの分圧を制御したり、反応ガス圧力を制御したりすることにより調整することができる。
また、第１ドライエッチング工程と第２ドライエッチング工程の間に樹脂に転写された形状の凸部先端に丸みをもたせるように等方性ドライエッチング工程を含んでいてもよい。
第２ドライエッチング工程に先立って、形状転写された樹脂が接合された製品基板以外のダミー基板をドライエッチング装置に設置し、第２ドライエッチング工程で使用するエッチングガスと同じガスを導入してそのダミー基板をエッチングするダミードライエッチング工程を設けてもよい。
第２ドライエッチング工程は前記樹脂を一部残した状態で終了し、その後前記樹脂を選択的に除去する他の工程によりその残った樹脂を除去するようにしてもよい。
本発明はまた、本発明の製造方法により製造された微細３次元構造体も含んでいる。
本発明はまた、本発明の製造方法により製造された微細３次元構造体も含んでいる。
本発明では、製品基板上に金型形状を転写した樹脂から金型形状によらない不要樹脂部分を除去した後に、その樹脂に転写された形状を第２ドライエッチング工程により製品基板に転写するようにしたので、第２ドライエッチングによる形状転写を始める時には、製品基板面の一部が露出している形となり、フォトリソグラフィ工程を用いた時と同様の転写精度が得られ、不要樹脂部分を残したままのドライエッチング工程に比べて高精度な微細３次元形状を形成することができる。
本発明を用いることで、ナノプリント工程の際に避けることができなかった微妙な転写ムラをなくすことが可能となり、レジストを用いたフォトリソグラフィーに比較して工程的に簡便で、量産性の高いナノプリント技術を超高精度微細３次元形状の転写に用いることが可能となる。
このように、ナノプリント工法の弱点とされてきた転写ムラに関してエッチング工程で解決することが可能となるために、ナノプリント工法の加工時間が短いという利点を生かして超微細３次元形状の加工が低コストで実現できる。
第１ドライエッチング工程で、樹脂に転写された形状の凸部の幅を減少させるようにすれば、パターンが微細になって金型に所望のパターンを形成するのが難しい場合でも、樹脂パターンをドライエッチング工程で補正することにより、所望の製品形状を得ることができるようになる。
微細な球面又は非球面の凸部パターンを転写するための凹部パターンを金型に形成することも、パターンが微細になるほど困難になってくる。それに比べて角柱状のパターンを転写するための凹部を金型に形成することは困難ではない。そこで、金型によって角柱状のパターンを樹脂に転写し、第１ドライエッチング工程と第２ドライエッチング工程の間に等方性ドライエッチング工程を設けて樹脂に転写された形状の凸部先端に丸みをもたせるようにすれば、その角柱状のパターンを球面又は非球面のレンズパターンに変更することができるようになる。
第２ドライエッチング工程に先立って、ダミードライエッチング工程を設けることにより、ドライエッチングのチャンバー内の状態を第２ドライエッチング用に整えることができるため、製品基板への転写精度が向上する。
第２ドライエッチング工程は樹脂を一部残した状態で終了させ、その後別の工程によりその残った樹脂を除去するようにしてもよい。これにより、樹脂が残っていた部分には基板面がそのまま残ることになるので、基板面の精度と同精度の加工が可能となる。
[実施例１]
実施例１を図１を参照して説明する。この実施例ではマザー金型を使用して樹脂への転写を行なう。形成しようとする３次元形状はライン・アンド・スペースパターンである。
実施例１を図１を参照して説明する。この実施例ではマザー金型を使用して樹脂への転写を行なう。形成しようとする３次元形状はライン・アンド・スペースパターンである。
（１）マザー金型の製作
予め電子線描画用レジストを０．１μｍ塗布した直径１００ｍｍのシリコン基板を用意し、ＥＢ（電子線）描画装置で所定の条件下で２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲のレジストに線幅５０ｎｍ、間隔５０ｎｍ、深さ１５０ｎｍのライン・アンド・スペースパターン用の溝を描画し、現像、リンスを行なってレジストパターンを形成した。そのレジストパターンをマスクとしてシリコン基板をドライエッチングし、ライン・アンド・スペースパターンをもつマザー金型を形成した。
この実施例では、このマザー金型を樹脂転写用の金型として用い、樹脂転写及びドライエッチングによって所望の製品基板に転写する。
予め電子線描画用レジストを０．１μｍ塗布した直径１００ｍｍのシリコン基板を用意し、ＥＢ（電子線）描画装置で所定の条件下で２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲のレジストに線幅５０ｎｍ、間隔５０ｎｍ、深さ１５０ｎｍのライン・アンド・スペースパターン用の溝を描画し、現像、リンスを行なってレジストパターンを形成した。そのレジストパターンをマスクとしてシリコン基板をドライエッチングし、ライン・アンド・スペースパターンをもつマザー金型を形成した。
この実施例では、このマザー金型を樹脂転写用の金型として用い、樹脂転写及びドライエッチングによって所望の製品基板に転写する。
（２）製品基板の表面処理
製品基板として石英ガラス基板を使用する。
まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。シランカップリング処理は樹脂転写の際の密着不良回避を目的とした、密着性向上のための一般的処理である。
シランカップリング処理の一例は、次のものである。市販のカップリング処理剤（例えば、信越シリコーン製、ＫＢＭ５０３）を水に溶かし、表面処理した後、加熱硬化させる。その後、有機溶剤で洗浄し、カップリング処理剤を基板上に１分子層だけ残す。
（３）金型表面の洗浄
製品基板として石英ガラス基板を使用する。
まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。シランカップリング処理は樹脂転写の際の密着不良回避を目的とした、密着性向上のための一般的処理である。
シランカップリング処理の一例は、次のものである。市販のカップリング処理剤（例えば、信越シリコーン製、ＫＢＭ５０３）を水に溶かし、表面処理した後、加熱硬化させる。その後、有機溶剤で洗浄し、カップリング処理剤を基板上に１分子層だけ残す。
（３）金型表面の洗浄
金型表面にキャロス洗浄を施し、続いてエキシマ処理を施した。キャロス洗浄は硫酸とＨ2Ｏ2の混合液による洗浄方法である。エキシマ洗浄はＯ2ガスを流しながらエキシマ光を照射してＯ3を発生させ、基板表面の有機物質を酸化して除去する洗浄方法である。
（４）樹脂転写（ナノプリント）
以上が樹脂転写の前工程となる。続いて樹脂転写工程を具体的に説明する。
（４−１）樹脂塗布
まず、樹脂吐出装置に製品基板をセットし、転写しようとする領域上に０．３ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））を塗布した。
次に金型を同装置にセットし、転写したい部分に同樹脂を０．３ｍｇずつ塗布した。
以上が樹脂転写の前工程となる。続いて樹脂転写工程を具体的に説明する。
（４−１）樹脂塗布
まず、樹脂吐出装置に製品基板をセットし、転写しようとする領域上に０．３ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））を塗布した。
次に金型を同装置にセットし、転写したい部分に同樹脂を０．３ｍｇずつ塗布した。
（４−２）面合わせ
次に金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写領域に入り込まないように注意する。
次に金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写領域に入り込まないように注意する。
（４−３）加圧
次に面合わせを行なった金型と製品基板を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
次に面合わせを行なった金型と製品基板を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
（４−５）仮硬化
次に金型と製品基板の間に挟み込まれた樹脂に対して仮硬化を行なった。仮硬化とは、完全に硬化するエネルギーの７０％程のエネルギーを与え、ある程度の硬化度を持たせることをいう。硬化の方法としては、製品基板側から樹脂層の小さい範囲を露光し、その位置をずつずらして行なくことにより金型パターンの形状の通りに仮硬化させた。
次に金型と製品基板の間に挟み込まれた樹脂に対して仮硬化を行なった。仮硬化とは、完全に硬化するエネルギーの７０％程のエネルギーを与え、ある程度の硬化度を持たせることをいう。硬化の方法としては、製品基板側から樹脂層の小さい範囲を露光し、その位置をずつずらして行なくことにより金型パターンの形状の通りに仮硬化させた。
（４−６）硬化
次に金型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。このときの硬化処理は短時間で一度に行ない、樹脂を引けさせる（硬化による樹脂収縮）ことで効果的に離型を行なった。
次に金型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。このときの硬化処理は短時間で一度に行ない、樹脂を引けさせる（硬化による樹脂収縮）ことで効果的に離型を行なった。
（４−７）離型
次に金型と製品基板の組を製品基板側を上にして離型治具に設置し、製品基板を金型から剥がした。これにより、図２（Ａ）に示されるように、製品基板１２上の樹脂層１４に金型の微細形状が転写され、樹脂によるライン・アンド・スペースパターンが形成された。その樹脂層には、金型によるパターンの他に、金型によらない不要樹脂部分１４ａが存在する。
なお、剥がされた金型は洗浄して繰り返し使用する。
次に金型と製品基板の組を製品基板側を上にして離型治具に設置し、製品基板を金型から剥がした。これにより、図２（Ａ）に示されるように、製品基板１２上の樹脂層１４に金型の微細形状が転写され、樹脂によるライン・アンド・スペースパターンが形成された。その樹脂層には、金型によるパターンの他に、金型によらない不要樹脂部分１４ａが存在する。
なお、剥がされた金型は洗浄して繰り返し使用する。
（５）ドライエッチング
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングは不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程を含んでいる。ドライエッチング時間は不要樹脂層１４ａの厚さ及び転写したい形状に依存する。
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングは不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程を含んでいる。ドライエッチング時間は不要樹脂層１４ａの厚さ及び転写したい形状に依存する。
（５−１）第１ドライエッチング
まず、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチングを行なう。樹脂層のうち転写目的以外の不要樹脂部分１４ａの厚さは転写目的パターン部分に比べて十分に薄く、２０〜５０ｎｍであった。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）ドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
まず、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチングを行なう。樹脂層のうち転写目的以外の不要樹脂部分１４ａの厚さは転写目的パターン部分に比べて十分に薄く、２０〜５０ｎｍであった。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）ドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
ドライエッチング処理は、上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、反応ガスとしてＡｒを２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を１ｓｃｃｍで供給しながら１１秒間行なった。反応ガスはＯ2のみではプラズマが安定しないため、不活性ガスであるＡｒを加えてプラズマを安定化させた。このドライエッチング処理が終わった時点で、図２（Ｂ）に示されるように、製品基板上の樹脂層１４には転写目的パターン以外の部分の不要な樹脂はすべて除去されていた。
（５−２）ダミー処理
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板（樹脂層は付着していない）をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。ダミー基板は特に限定されるものではないが、例えば製品基板と同じもので樹脂層の付着していないものである。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板（樹脂層は付着していない）をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。ダミー基板は特に限定されるものではないが、例えば製品基板と同じもので樹脂層の付着していないものである。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
（５−３）第２ドライエッチング
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを３００ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して１５秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、図２（Ｃ）に示されるように、製品基板１２がエッチングされてライン・アンド・スペースパターン１２ａが形成されたが、このドライエッチングはライン・アンド・スペースパターンのラインパターン上に樹脂層１４がまだ残っている状態で終了した。
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを３００ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して１５秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、図２（Ｃ）に示されるように、製品基板１２がエッチングされてライン・アンド・スペースパターン１２ａが形成されたが、このドライエッチングはライン・アンド・スペースパターンのラインパターン上に樹脂層１４がまだ残っている状態で終了した。
（５−４）ダミー処理
製品基板１２を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置でＯ2を２００ｓｃｃｍで供給しながら５分間Ｏ2クリーニング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内をＯ2雰囲気とした。
製品基板１２を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置でＯ2を２００ｓｃｃｍで供給しながら５分間Ｏ2クリーニング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内をＯ2雰囲気とした。
（５−５）アッシング
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、上部に樹脂層１４を残してエッチングを終了した製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを２００ワットに設定し、Ｏ2を２０ｓｃｃｍで供給して１０秒間アッシング処理を行ない、第２ドライエッチング時に樹脂表面に堆積した堆積物を除去した。これにより、次工程で実施する洗浄の際に残留樹脂層１４を完全に除去することが可能となる。このアッシング処理では、先にＯ2クリーニングを実施していることによりチャンバー内がＯ2雰囲気になっているので、形状転写時の第２ドライエッチングの残ガスによるパターン１２ａの形状の崩れを防止することができる。
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、上部に樹脂層１４を残してエッチングを終了した製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを２００ワットに設定し、Ｏ2を２０ｓｃｃｍで供給して１０秒間アッシング処理を行ない、第２ドライエッチング時に樹脂表面に堆積した堆積物を除去した。これにより、次工程で実施する洗浄の際に残留樹脂層１４を完全に除去することが可能となる。このアッシング処理では、先にＯ2クリーニングを実施していることによりチャンバー内がＯ2雰囲気になっているので、形状転写時の第２ドライエッチングの残ガスによるパターン１２ａの形状の崩れを防止することができる。
（５−６）洗浄
次にＯ2アッシング処理を施した製品基板をＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2の混合液で６分間洗浄して残っていた樹脂層１４を除去した。
以上の工程により、図２（Ｄ）に示されるように、シリコン基板に形成した金型の高精度の微細形状を他の材料に転写することが可能となる。
次にＯ2アッシング処理を施した製品基板をＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2の混合液で６分間洗浄して残っていた樹脂層１４を除去した。
以上の工程により、図２（Ｄ）に示されるように、シリコン基板に形成した金型の高精度の微細形状を他の材料に転写することが可能となる。
製品基板は石英のほか、パイレックス（登録商標）、テンパックス（登録商標）といったガラス材料を使用することができる。製品基板は基本的にドライエッチング可能な材料であれば使用可能である。
転写を仲介する樹脂として、実施例ではＵＶ硬化性樹脂を用いているので、紫外線照射により樹脂を硬化させるために、製品基板と金型の少なくとも一方は紫外線を透過させる特性者である必要がある。しかし、転写樹脂として、熱硬化性樹脂など、他の方法で硬化する樹脂を使用することもできる。熱硬化性樹脂の場合は製品基板も金型も光を通す必要がない。
転写を仲介する樹脂として、実施例ではＵＶ硬化性樹脂を用いているので、紫外線照射により樹脂を硬化させるために、製品基板と金型の少なくとも一方は紫外線を透過させる特性者である必要がある。しかし、転写樹脂として、熱硬化性樹脂など、他の方法で硬化する樹脂を使用することもできる。熱硬化性樹脂の場合は製品基板も金型も光を通す必要がない。
[実施例２]
実施例２ではマザー金型を使用してシスター金型を製作し、そのシスター金型を使用して樹脂への転写を行なう。形成しようとする３次元形状は非球面レンズアレイである。
実施例２ではマザー金型を使用してシスター金型を製作し、そのシスター金型を使用して樹脂への転写を行なう。形成しようとする３次元形状は非球面レンズアレイである。
（Ｉ）マザー金型（第１金型）の製作
フォトレジスト（例えば、ポジ型のＴＧＭＲ−９５０ＢＥ（東京応化株式会社の製品）を１８．５μｍの厚さに塗布した直径１６５ｍｍのシリコン基板を用意し、ステッパーでフォトリソグラフィーにより、直径４００μｍの非球面レンズのレジストパターンをレンズ間隔５ｍｍで８行８列に配列して６４個形成した。このレジストパターンを形成したシリコン基板を遠赤外線オーブンを用いて１９０℃まで加熱しレジストのポストベークを行なった。
フォトレジスト（例えば、ポジ型のＴＧＭＲ−９５０ＢＥ（東京応化株式会社の製品）を１８．５μｍの厚さに塗布した直径１６５ｍｍのシリコン基板を用意し、ステッパーでフォトリソグラフィーにより、直径４００μｍの非球面レンズのレジストパターンをレンズ間隔５ｍｍで８行８列に配列して６４個形成した。このレジストパターンを形成したシリコン基板を遠赤外線オーブンを用いて１９０℃まで加熱しレジストのポストベークを行なった。
次にそのシリコン基板に対してＲＩＥ装置で上部電極パワーを１２５０Ｗ、下部電極（ＲＦ）パワーを５０Ｗに設定し、ＳＦ6を２７ｓｃｃｍで供給しながら３５分間ドライエッチング処理を行ない、シリコン基板による非球面レンズアレイを形成した。このシリコン基板をマザー金型とした。
（II）シスター金型（第２金型）の製作
マザー金型を基にしてシスター金型の製作手順を図３を参照して説明する。
（１）母材基板の表面処理
シスター金型を形成しようとする基板を母材基板とする。母材基板として石英ガラス基板を使用する。まず、母材基板−樹脂間の密着性を大きくするために母材基板にシランカップリング処理を行なった。
マザー金型を基にしてシスター金型の製作手順を図３を参照して説明する。
（１）母材基板の表面処理
シスター金型を形成しようとする基板を母材基板とする。母材基板として石英ガラス基板を使用する。まず、母材基板−樹脂間の密着性を大きくするために母材基板にシランカップリング処理を行なった。
（２）マザー金型の洗浄
上の（Ｉ）で説明したように製作したマザー金型（シリコン製）キャロス洗浄を施し、さらにエキシマ処理を施した。
上の（Ｉ）で説明したように製作したマザー金型（シリコン製）キャロス洗浄を施し、さらにエキシマ処理を施した。
（３）樹脂塗布
次に樹脂吐出装置に母材基板を取り付け、転写したいパタンの中心に紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））１２ｍｇを塗布した。
次にマザー金型を同装置にセットし、転写したいパターンの中心に同樹脂を３２０ｍｇ塗布した。
次に樹脂吐出装置に母材基板を取り付け、転写したいパタンの中心に紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））１２ｍｇを塗布した。
次にマザー金型を同装置にセットし、転写したいパターンの中心に同樹脂を３２０ｍｇ塗布した。
（４）面合わせ
次にマザー金型に母材基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写ポイントに入り込まないように注意する。
次にマザー金型に母材基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写ポイントに入り込まないように注意する。
（５）加圧
次に面合わせを行なったマザー金型と母材基板を自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
次に面合わせを行なったマザー金型と母材基板を自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
（６）仮硬化
次に金型中心部に形成してあるレンズパターンの上部に対して仮硬化を行なった。仮硬化とは、完全に硬化するエネルギーの７０％程のエネルギーを与え、ある程度の硬化度を持たせることをいう。本実施例はライン・アンド・スペースパターンではないので、実施例１のように微小範囲を露光しその位置をずらして行くことによるヒケの低減は期待できない。それは、本実施例レンズアレイパターンでは、周囲からの樹脂供給が期待できないためである。そこで、マスクアライナーを用いて、母材基板を経て７８ｍｊ（３．９ｍｊで２０秒間）のエネルギーとなるように紫外線を照射した。
次に金型中心部に形成してあるレンズパターンの上部に対して仮硬化を行なった。仮硬化とは、完全に硬化するエネルギーの７０％程のエネルギーを与え、ある程度の硬化度を持たせることをいう。本実施例はライン・アンド・スペースパターンではないので、実施例１のように微小範囲を露光しその位置をずらして行くことによるヒケの低減は期待できない。それは、本実施例レンズアレイパターンでは、周囲からの樹脂供給が期待できないためである。そこで、マスクアライナーを用いて、母材基板を経て７８ｍｊ（３．９ｍｊで２０秒間）のエネルギーとなるように紫外線を照射した。
（７）硬化
次に型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。本実施例では、母材基板を経て、４６８ｍｊ（３．９ｍｊで１２０秒間）のエネルギーとなるように母材基板と金型全体を照射した。
次に型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。本実施例では、母材基板を経て、４６８ｍｊ（３．９ｍｊで１２０秒間）のエネルギーとなるように母材基板と金型全体を照射した。
（８）離型
次に母材基板側を上にして離型治具に取りつけ、母材基板をマザー金型から剥がした。以上の工程で母材基板上にマザー金型の微細形状を転写した樹脂層が形成された。その樹脂層に転写された形状について非接触式の３次元形状測定装置で形状測定した。
次に母材基板側を上にして離型治具に取りつけ、母材基板をマザー金型から剥がした。以上の工程で母材基板上にマザー金型の微細形状を転写した樹脂層が形成された。その樹脂層に転写された形状について非接触式の３次元形状測定装置で形状測定した。
（９）母材基板への転写（シスター金型形成）
次に転写された樹脂層をもつ基板に対して、ＲＩＥ装置で上部電極パワーを１２５０Ｗ、下部電極（ＲＦ）パワーを７５０Ｗに設定し、ＣＨＦ3を８ｓｃｃｍ、ＣＦ4を１６ｓｃｃｍ、Ａｒを１６〜２６ｓｃｃｍで供給しながら、６０分間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチングでは、先に測定した３次元形状測定結果に基づき、転写樹脂層の形状が所望の形状として母材基板に転写されるように樹脂と母材基板のエッチング選択比を調整するが、そのエッチング選択比の調整はＡｒの流量の調整により行なう。
このようにしてパターンが転写された母材基板をシスター型とした。
次に転写された樹脂層をもつ基板に対して、ＲＩＥ装置で上部電極パワーを１２５０Ｗ、下部電極（ＲＦ）パワーを７５０Ｗに設定し、ＣＨＦ3を８ｓｃｃｍ、ＣＦ4を１６ｓｃｃｍ、Ａｒを１６〜２６ｓｃｃｍで供給しながら、６０分間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチングでは、先に測定した３次元形状測定結果に基づき、転写樹脂層の形状が所望の形状として母材基板に転写されるように樹脂と母材基板のエッチング選択比を調整するが、そのエッチング選択比の調整はＡｒの流量の調整により行なう。
このようにしてパターンが転写された母材基板をシスター型とした。
（III）シスター金型から製品基板への転写
次にシスター金型の形状を樹脂転写及びドライエッチングを経て所望の製品基板に転写する方法を図４を参照して説明する。
（１）製品基板の表面処理
製品基板として石英ガラス基板を使用する。まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。
次にシスター金型の形状を樹脂転写及びドライエッチングを経て所望の製品基板に転写する方法を図４を参照して説明する。
（１）製品基板の表面処理
製品基板として石英ガラス基板を使用する。まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。
（２）シスター金型の洗浄
シスター金型にキャロス洗浄を施し、さらにエキシマ処理を施した。
シスター金型にキャロス洗浄を施し、さらにエキシマ処理を施した。
（３）樹脂塗布
樹脂吐出装置に製品基板を取りつけ、転写したいパターンの中心に紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））１２ｍｇを塗布した。
次にシスター金型を同装置に取りつけ、転写したいパターンの中心に同樹脂を３２０ｍｇ塗布した。
樹脂吐出装置に製品基板を取りつけ、転写したいパターンの中心に紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））１２ｍｇを塗布した。
次にシスター金型を同装置に取りつけ、転写したいパターンの中心に同樹脂を３２０ｍｇ塗布した。
（４）面合わせ
次にシスター金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写ポイントに入り込まないように注意する。
次にシスター金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写ポイントに入り込まないように注意する。
（５）加圧
次に面合わせを行なったシスター金型と製品基板に自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
次に面合わせを行なったシスター金型と製品基板に自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
（６）仮硬化
次にシスター金型の中心部に形成してあるレンズパターンの上部に対して製品基板を経て紫外線を照射し、仮硬化を行なった。ここでもライン・アンド・スペースパターンのように周囲からの樹脂供給が期待できないので、シスター金型製作時と同様に、マスクアライナーを用いて、製品基板を経て７８ｍｊ（３．９ｍｊで２０秒間）のエネルギーとなるように紫外線を照射した。
次にシスター金型の中心部に形成してあるレンズパターンの上部に対して製品基板を経て紫外線を照射し、仮硬化を行なった。ここでもライン・アンド・スペースパターンのように周囲からの樹脂供給が期待できないので、シスター金型製作時と同様に、マスクアライナーを用いて、製品基板を経て７８ｍｊ（３．９ｍｊで２０秒間）のエネルギーとなるように紫外線を照射した。
（７）硬化
次にシスター型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。ここでは、製品基板を経て、４６８ｍｊ（３．９ｍｊで１２０秒間）のエネルギーとなるように製品基板とシスター金型全体を照射した。
次にシスター型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。ここでは、製品基板を経て、４６８ｍｊ（３．９ｍｊで１２０秒間）のエネルギーとなるように製品基板とシスター金型全体を照射した。
（８）離型
次に製品基板側を上にして離型治具に取りつけ、製品基板をシスター金型から剥がした。以上の工程で製品基板上にシスター金型の微細形状を転写した樹脂層が形成された。その樹脂層には、転写目的以外の部分に樹脂厚が転写目的部分よりも十分に薄い７０〜１５０ｎｍの不要樹脂部分が存在していた。
なお、剥がされたシスター金型は洗浄して繰り返し使用する。
次に製品基板側を上にして離型治具に取りつけ、製品基板をシスター金型から剥がした。以上の工程で製品基板上にシスター金型の微細形状を転写した樹脂層が形成された。その樹脂層には、転写目的以外の部分に樹脂厚が転写目的部分よりも十分に薄い７０〜１５０ｎｍの不要樹脂部分が存在していた。
なお、剥がされたシスター金型は洗浄して繰り返し使用する。
（９）ドライエッチング
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングは不要樹脂部分を除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程を含んでいる。ドライエッチング時間は不要樹脂部分の厚さ及び転写したい形状に依存する。
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングは不要樹脂部分を除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程を含んでいる。ドライエッチング時間は不要樹脂部分の厚さ及び転写したい形状に依存する。
（９−１）第１ドライエッチング
まず、不要樹脂部分を除去するための第１ドライエッチングを行なう。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
ドライエッチング処理は、上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、反応ガスとしてＡｒを２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を１ｓｃｃｍで供給しながら２５秒間行なった。反応ガスはＯ2のみではプラズマが安定しないため、不活性ガスであるＡｒを加えてプラズマを安定化させた。このドライエッチング処理が終わった時点で、製品基板上の樹脂層には転写目的パターン以外の部分の不要な樹脂はすべて除去されていた。
製品基板上の樹脂層に転写された形状について非接触式の３次元形状測定装置で形状測定した。
まず、不要樹脂部分を除去するための第１ドライエッチングを行なう。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
ドライエッチング処理は、上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、反応ガスとしてＡｒを２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を１ｓｃｃｍで供給しながら２５秒間行なった。反応ガスはＯ2のみではプラズマが安定しないため、不活性ガスであるＡｒを加えてプラズマを安定化させた。このドライエッチング処理が終わった時点で、製品基板上の樹脂層には転写目的パターン以外の部分の不要な樹脂はすべて除去されていた。
製品基板上の樹脂層に転写された形状について非接触式の３次元形状測定装置で形状測定した。
（９−２）ダミー処理
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板（樹脂層は付着していない）をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を８ｓｃｃｍ、ＣＦ4を１６ｓｃｃｍ、Ａｒを１６ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板（樹脂層は付着していない）をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を８ｓｃｃｍ、ＣＦ4を１６ｓｃｃｍ、Ａｒを１６ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
（９−３）第２ドライエッチング
次に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層が付着している製品基板に対して、ＲＩＥ装置で上部電極パワーを１２５０Ｗ、下部電極（ＲＦ）パワーを７５０Ｗに設定し、ＣＨＦ3を８ｓｃｃｍ、ＣＦ4を１６ｓｃｃｍ、Ａｒを１６〜２６ｓｃｃｍで供給しながら、６０分間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチングでは、先に測定した３次元形状測定結果に基づき、転写樹脂層の形状が所望の形状として母材基板に転写されるように樹脂と母材基板のエッチング選択比を調整するが、そのエッチング選択比の調整はＡｒの流量の調整により行なう。
次に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層が付着している製品基板に対して、ＲＩＥ装置で上部電極パワーを１２５０Ｗ、下部電極（ＲＦ）パワーを７５０Ｗに設定し、ＣＨＦ3を８ｓｃｃｍ、ＣＦ4を１６ｓｃｃｍ、Ａｒを１６〜２６ｓｃｃｍで供給しながら、６０分間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチングでは、先に測定した３次元形状測定結果に基づき、転写樹脂層の形状が所望の形状として母材基板に転写されるように樹脂と母材基板のエッチング選択比を調整するが、そのエッチング選択比の調整はＡｒの流量の調整により行なう。
この第２ドライエッチングは、転写目的以外の部分の不要な樹脂が除去された所からエッチングが始まり、樹脂層が全てなくなるまで行なう。
また、チャンバー内の雰囲気も処理するガスのものとなっているので測定結果のエッチング条件に対するフィードバックを的確に行なうことが可能となる。
また、チャンバー内の雰囲気も処理するガスのものとなっているので測定結果のエッチング条件に対するフィードバックを的確に行なうことが可能となる。
[実施例３]
実施例３を説明する。本実施例も実施例１と同様にマザー金型を使用して樹脂への転写を行ない、製品基板にライン・アンド・スペースパターンの３次元形状を形成しようとするものであるが、本実施例ではドライエッチング工程で線幅を補正する。
例えば、金型を製作するためにＥＢ（電子線）描画を使用した場合、ＥＢ描画における描画ライン幅の制御は難しく、例えば処理が長時間に及んだときには、線幅５０ｎｍの設計値に対して形成されたレジストパターンの線幅が電子拡散効果により４０ｎｍ程度になることは多々ある。そのように、金型を所望の微細寸法に形成することが難しい場合でも、その後のドライエッチング工程で線幅を修正することにより所望の製品形状を得るようにしたのがこの実施例である。
工程を示すフローチャート図と断面図は実施例１のものと同様である。
実施例３を説明する。本実施例も実施例１と同様にマザー金型を使用して樹脂への転写を行ない、製品基板にライン・アンド・スペースパターンの３次元形状を形成しようとするものであるが、本実施例ではドライエッチング工程で線幅を補正する。
例えば、金型を製作するためにＥＢ（電子線）描画を使用した場合、ＥＢ描画における描画ライン幅の制御は難しく、例えば処理が長時間に及んだときには、線幅５０ｎｍの設計値に対して形成されたレジストパターンの線幅が電子拡散効果により４０ｎｍ程度になることは多々ある。そのように、金型を所望の微細寸法に形成することが難しい場合でも、その後のドライエッチング工程で線幅を修正することにより所望の製品形状を得るようにしたのがこの実施例である。
工程を示すフローチャート図と断面図は実施例１のものと同様である。
（１）マザー金型の製作
予め電子線描画用レジストを０．１μｍ塗布した直径１００ｍｍのシリコン基板を用意し、ＥＢ描画装置で所定の条件下で２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲のレジストにライン・アンド・スペースパターン用の溝を描画し、現像、リンスを行なって線幅４０ｎｍ、間隔６０ｎｍ、深さ１５０ｎｍのレジストパターンを形成した。そのレジストパターンをマスクとしてシリコン基板をドライエッチングし、ライン・アンド・スペースパターンをもつマザー金型を形成した。
このマザー金型は処理時間を短かくして設計値どおりに形成されるようにした。そのマザー金型を樹脂転写用の金型として用い、樹脂転写及びドライエッチングによって所望の製品基板に転写する。
予め電子線描画用レジストを０．１μｍ塗布した直径１００ｍｍのシリコン基板を用意し、ＥＢ描画装置で所定の条件下で２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲のレジストにライン・アンド・スペースパターン用の溝を描画し、現像、リンスを行なって線幅４０ｎｍ、間隔６０ｎｍ、深さ１５０ｎｍのレジストパターンを形成した。そのレジストパターンをマスクとしてシリコン基板をドライエッチングし、ライン・アンド・スペースパターンをもつマザー金型を形成した。
このマザー金型は処理時間を短かくして設計値どおりに形成されるようにした。そのマザー金型を樹脂転写用の金型として用い、樹脂転写及びドライエッチングによって所望の製品基板に転写する。
（２）製品基板の表面処理
製品基板として石英ガラス基板を使用する。実施例１と同様に、まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。
製品基板として石英ガラス基板を使用する。実施例１と同様に、まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。
（３）金型表面の洗浄
実施例１と同様に、金型表面にはキャロス洗浄を施し、続いてエキシマ処理を施した。
実施例１と同様に、金型表面にはキャロス洗浄を施し、続いてエキシマ処理を施した。
（４）樹脂転写（ナノプリント）
以上が樹脂転写の前工程となる。続いて樹脂転写工程を具体的に説明する。この樹脂転写工程も実施例１と同様である。
（４−１）樹脂塗布
まず、樹脂吐出装置に製品基板をセットし、転写しようとする領域上に０．３ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））を塗布した。
次に金型を同装置にセットし、転写したい部分に同樹脂を０．３ｍｇずつ塗布した。
以上が樹脂転写の前工程となる。続いて樹脂転写工程を具体的に説明する。この樹脂転写工程も実施例１と同様である。
（４−１）樹脂塗布
まず、樹脂吐出装置に製品基板をセットし、転写しようとする領域上に０．３ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））を塗布した。
次に金型を同装置にセットし、転写したい部分に同樹脂を０．３ｍｇずつ塗布した。
（４−２）面合わせ
次に金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写領域に入り込まないように注意する。
次に金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写領域に入り込まないように注意する。
（４−３）加圧
次に面合わせを行なった金型と製品基板を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
次に面合わせを行なった金型と製品基板を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
（４−５）仮硬化
次に金型と製品基板の間に挟み込まれた樹脂に対して仮硬化を行なった。
次に金型と製品基板の間に挟み込まれた樹脂に対して仮硬化を行なった。
（４−６）硬化
次に金型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。
次に金型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。
（４−７）離型
次に金型と製品基板の組を製品基板側を上にして離型治具に設置し、製品基板を金型から剥がした。これにより、図２（Ａ）に示されるように、製品基板１２上の樹脂層１４に金型の微細形状が転写され、樹脂によるライン・アンド・スペースパターンが形成された。得られた樹脂パターン１４の線幅は６０ｎｍであった。
次に金型と製品基板の組を製品基板側を上にして離型治具に設置し、製品基板を金型から剥がした。これにより、図２（Ａ）に示されるように、製品基板１２上の樹脂層１４に金型の微細形状が転写され、樹脂によるライン・アンド・スペースパターンが形成された。得られた樹脂パターン１４の線幅は６０ｎｍであった。
（５）ドライエッチング
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングも実施例１と同様に、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程を含んでいるが、本実施例では第１ドライエッチング工程で線幅の補正を行なう。
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングも実施例１と同様に、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程を含んでいるが、本実施例では第１ドライエッチング工程で線幅の補正を行なう。
（５−１）第１ドライエッチング
まず、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチングを行なう。樹脂層のうち転写目的以外の不要樹脂部分１４ａの厚さは転写目的パターン部分に比べて十分に薄く、２０〜５０ｎｍであった。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
まず、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチングを行なう。樹脂層のうち転写目的以外の不要樹脂部分１４ａの厚さは転写目的パターン部分に比べて十分に薄く、２０〜５０ｎｍであった。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
ドライエッチング処理は、上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを２００ワットに設定し、反応ガスとしてＡｒを２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を０.１ｓｃｃｍで供給しながら６秒間行なった。反応ガスはＯ2のみではサイドエッチが少なく、線幅補正ができないため、不活性ガスＡｒの分圧を高め、実施例１に比べて下部電極（ＲＦ）パワーをやや上げることでＡｒのスパッタリングが得られるようにした。エッチング時間とＯ2流量の調整により補正量に応じてサイドエッチング量の調整が可能である。このドライエッチング処理が終わった時点で、図２（Ｂ）に示されるように、製品基板上の樹脂層１４には転写目的パターン以外の部分の不要な樹脂はすべて除去され、樹脂層１４のパターンの線幅は補正されて減少し、５０ｎｍになっていた。
（５−２）ダミー処理
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
（５−３）第２ドライエッチング
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを３００ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して１５秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、図２（Ｃ）に示されるように、製品基板１２がエッチングされてライン・アンド・スペースパターン１２ａが形成されたが、このドライエッチングはライン・アンド・スペースパターンのラインパターン上に樹脂層１４がまだ残っている状態で終了した。
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを３００ワットに設定し、ＣＨＦ3を１７ｓｃｃｍで供給して１５秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、図２（Ｃ）に示されるように、製品基板１２がエッチングされてライン・アンド・スペースパターン１２ａが形成されたが、このドライエッチングはライン・アンド・スペースパターンのラインパターン上に樹脂層１４がまだ残っている状態で終了した。
（５−４）ダミー処理
製品基板１２を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置でＯ2を２００ｓｃｃｍで供給しながら５分間Ｏ2クリーニング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内をＯ2雰囲気とした。
製品基板１２を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置でＯ2を２００ｓｃｃｍで供給しながら５分間Ｏ2クリーニング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内をＯ2雰囲気とした。
（５−５）アッシング
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、上部に樹脂層１４を残してエッチングを終了した製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、Ｏ2を２０ｓｃｃｍで供給して１０秒間アッシング処理を行ない、第２ドライエッチング時に樹脂表面に堆積した堆積物を除去した。
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、上部に樹脂層１４を残してエッチングを終了した製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、Ｏ2を２０ｓｃｃｍで供給して１０秒間アッシング処理を行ない、第２ドライエッチング時に樹脂表面に堆積した堆積物を除去した。
（５−６）洗浄
次にＯ2アッシング処理を施した製品基板をＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2の混合液で６分間洗浄して残っていた樹脂層１４を除去した。
以上の工程により、図２（Ｄ）に示されるように、シリコン基板に形成した金型の高精度の微細形状を他の材料に転写することが可能となる。
次にＯ2アッシング処理を施した製品基板をＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2の混合液で６分間洗浄して残っていた樹脂層１４を除去した。
以上の工程により、図２（Ｄ）に示されるように、シリコン基板に形成した金型の高精度の微細形状を他の材料に転写することが可能となる。
[実施例４]
実施例４を図５と図６を参照して説明する。本実施例も実施例１と同様にライン・アンド・スペースパターンのマザー金型を使用して樹脂への転写を行なうが、ドライエッチング工程で樹脂パターンをシリンダレンズ形状になるように変形させることにより、最終的には製品基板に微小シリンダレンズを形成しようとするものである。
実施例４を図５と図６を参照して説明する。本実施例も実施例１と同様にライン・アンド・スペースパターンのマザー金型を使用して樹脂への転写を行なうが、ドライエッチング工程で樹脂パターンをシリンダレンズ形状になるように変形させることにより、最終的には製品基板に微小シリンダレンズを形成しようとするものである。
（１）マザー金型の製作
予め電子線描画用レジストを０．５μｍ塗布した直径１００ｍｍのシリコン基板を用意し、ＥＢ描画装置で所定の条件下で２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲のレジストに線幅５００ｎｍ、間隔５００ｎｍ、深さ６００ｎｍのライン・アンド・スペースパターン用の溝を描画し、現像、リンスを行なってレジストパターンを形成した。そのレジストパターンをマスクとしてシリコン基板をドライエッチングし、ライン・アンド・スペースパターンをもつマザー金型を形成した。
そのマザー金型を樹脂転写用の金型として用い、樹脂転写及びドライエッチングによって所望の製品基板に転写する。
予め電子線描画用レジストを０．５μｍ塗布した直径１００ｍｍのシリコン基板を用意し、ＥＢ描画装置で所定の条件下で２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲のレジストに線幅５００ｎｍ、間隔５００ｎｍ、深さ６００ｎｍのライン・アンド・スペースパターン用の溝を描画し、現像、リンスを行なってレジストパターンを形成した。そのレジストパターンをマスクとしてシリコン基板をドライエッチングし、ライン・アンド・スペースパターンをもつマザー金型を形成した。
そのマザー金型を樹脂転写用の金型として用い、樹脂転写及びドライエッチングによって所望の製品基板に転写する。
（２）製品基板の表面処理
製品基板として石英ガラス基板を使用する。実施例１と同様に、まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。
（３）金型表面の洗浄
製品基板として石英ガラス基板を使用する。実施例１と同様に、まず、製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。
（３）金型表面の洗浄
実施例１と同様に、金型表面にはキャロス洗浄を施し、続いてエキシマ処理を施した。
（４）樹脂転写（ナノプリント）
以上が樹脂転写の前工程となる。続いて樹脂転写工程を具体的に説明する。この樹脂転写工程も実施例１と同様である。
（４−１）樹脂塗布
まず、樹脂吐出装置に製品基板をセットし、転写しようとする領域上に０．３ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））を塗布した。
次に金型を同装置にセットし、転写したい部分に同樹脂を０．３ｍｇずつ塗布した。
以上が樹脂転写の前工程となる。続いて樹脂転写工程を具体的に説明する。この樹脂転写工程も実施例１と同様である。
（４−１）樹脂塗布
まず、樹脂吐出装置に製品基板をセットし、転写しようとする領域上に０．３ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂（GRANDIC RC 8790（大日本インキ株式会社の製品））を塗布した。
次に金型を同装置にセットし、転写したい部分に同樹脂を０．３ｍｇずつ塗布した。
（４−２）面合わせ
次に金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写領域に入り込まないように注意する。
次に金型に製品基板を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写領域に入り込まないように注意する。
（４−３）加圧
次に面合わせを行なった金型と製品基板を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
次に面合わせを行なった金型と製品基板を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
（４−５）仮硬化
次に金型と製品基板の間に挟み込まれた樹脂に対して仮硬化を行なった。
次に金型と製品基板の間に挟み込まれた樹脂に対して仮硬化を行なった。
（４−６）硬化
次に金型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。
次に金型からの樹脂の離型処理及び樹脂に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化を行なった。
（４−７）離型
次に金型と製品基板の組を製品基板側を上にして離型治具に設置し、製品基板を金型から剥がした。これにより、図６（Ａ）に示されるように、製品基板１２上の樹脂層１４に金型の微細形状が転写され、樹脂によるライン・アンド・スペースパターンが形成された。
次に金型と製品基板の組を製品基板側を上にして離型治具に設置し、製品基板を金型から剥がした。これにより、図６（Ａ）に示されるように、製品基板１２上の樹脂層１４に金型の微細形状が転写され、樹脂によるライン・アンド・スペースパターンが形成された。
（５）ドライエッチング
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングは、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程の他に、本実施例では、第１ドライエッチング工程と第２ドライエッチング工程の間にライン・アンド・スペース形状の樹脂パターンをシリンダレンズ形状とするための等方性ドライエッチング工程を含んでいる。
続いてドライエッチングによる微細形状加工処理を示す。ドライエッチングは、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチング工程と、その後転写したい形状部分の樹脂パターンを製品基板に転写するための第２ドライエッチング工程の２つの工程の他に、本実施例では、第１ドライエッチング工程と第２ドライエッチング工程の間にライン・アンド・スペース形状の樹脂パターンをシリンダレンズ形状とするための等方性ドライエッチング工程を含んでいる。
（５−１）第１ドライエッチング
まず、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチングを行なう。樹脂層のうち転写目的以外の不要樹脂部分１４ａの厚さは転写目的パターン部分に比べて十分に薄く、２０〜５０ｎｍであった。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
まず、不要樹脂部分１４ａを除去するための第１ドライエッチングを行なう。樹脂層のうち転写目的以外の不要樹脂部分１４ａの厚さは転写目的パターン部分に比べて十分に薄く、２０〜５０ｎｍであった。この第１ドライエッチング処理のために、製品基板をＲＩＥドライエッチング装置のチャンバーに設置し、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。
ドライエッチング処理は、上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、反応ガスとしてＡｒを２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を１ｓｃｃｍで供給しながら１１秒間行なった。このドライエッチング処理が終わった時点で、図６（Ｂ）に示されるように、製品基板上の樹脂層１４には転写目的パターン以外の部分の不要な樹脂はすべて除去されていた。
（５−２）ダミー処理
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、Ａｒを２０ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を等方性ドライエッチングを行なうガスとした。
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、Ａｒを２０ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を等方性ドライエッチングを行なうガスとした。
（５−３）等方性ドライエッチング
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、Ａｒを２０ｓｃｃｍで供給して２０秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、樹脂のライン・アンド・スペースパターン１４が等方性ドライエッチングにより角が取れて曲面となり、図６（Ｃ）に示されるように、製品基板１２上に幅５００ｎｍ、高さ５００ｎｍ、レンズ間隔５００ｎｍのシリンダーレンズパターン１４ｂが形成された。
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、Ａｒを２０ｓｃｃｍで供給して２０秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、樹脂のライン・アンド・スペースパターン１４が等方性ドライエッチングにより角が取れて曲面となり、図６（Ｃ）に示されるように、製品基板１２上に幅５００ｎｍ、高さ５００ｎｍ、レンズ間隔５００ｎｍのシリンダーレンズパターン１４ｂが形成された。
（５−４）ダミー処理
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を１０ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
製品基板を一度チャンバーから取り出し、ダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、ＣＨＦ3を１０ｓｃｃｍで供給して５分間ドライエッチング処理を行なった。この処理を実施することでチャンバー内の雰囲気を製品基板を処理するガスとした。
（５−５）第２ドライエッチング
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを１００ワットに設定し、ＣＨＦ3を２０ｓｃｃｍで供給して１３０秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、図６（Ｄ）に示されるように、製品基板１２がエッチングされてシリンダーレンズパターン１２ｂが形成された。
次にチャンバーからダミー基板を取り出し、先に第１ドライエッチング処理を施した樹脂層１４が付着している製品基板１２をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を４．０×１０-4Ｔｏｒｒ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１２５０ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを１００ワットに設定し、ＣＨＦ3を２０ｓｃｃｍで供給して１３０秒間ドライエッチング処理を行なった。このドライエッチング処理により、図６（Ｄ）に示されるように、製品基板１２がエッチングされてシリンダーレンズパターン１２ｂが形成された。
本発明のナノプリントを用いた微細３次元構造体の製造方法は、マイクロレンズアレイや導光素子を初めとして、微細な３次元表面構造をもつ物品を製作するために利用することができる。
１２ 製品基板
１４ 樹脂層
１４ａ 不要樹脂部分
１２ａ 製品のライン・アンド・スペースパターン
１４ 樹脂層
１４ａ 不要樹脂部分
１２ａ 製品のライン・アンド・スペースパターン
Claims (9)
- 以下の工程（Ａ）から（Ｅ）を備えて微細表面構造をもつ物品を製造する製造方法。
（Ａ）表面に微細形状をもつ金型の表面に硬化可能な樹脂を介して製品基板を押し当てて、前記金型の表面形状の反転形状を前記樹脂に転写する工程、
（Ｂ）前記樹脂を硬化させる工程、
（Ｃ）前記樹脂を前記製品基板に接合させた状態でその樹脂を前記金型から剥離させる工程、
（Ｄ）前記製品基板上の樹脂のうち、前記金型形状によらない不要樹脂部分を除去する第１ドライエッチング工程、及び
（Ｅ）前記樹脂に転写された形状を前記製品基板に転写する第２ドライエッチング工程。 - 前記第１ドライエッチング工程は前記樹脂を選択的にエッチングし、前記製品基板をエッチングしない選択比となるようにドライエッチング条件を設定する請求項１に記載の製造方法。
- 前記第１ドライエッチング工程は酸素による反応性イオンエッチング工程である請求項２に記載の製造方法。
- 前記第１ドライエッチング工程では、さらに樹脂に転写された形状の凸部の幅を減少させるようにエッチング条件を設定する請求項１又は２に記載の製造方法。
- 前記第１ドライエッチング工程と第２ドライエッチング工程の間に樹脂に転写された形状の凸部先端に丸みをもたせるように等方性ドライエッチング工程を含んでいる請求項１又は２に記載の製造方法。
- 前記第２ドライエッチング工程に先立って、形状転写された樹脂が接合された前記製品基板以外のダミー基板をドライエッチング装置に設置し、第２ドライエッチング工程で使用するエッチングガスと同じガスを導入して前記ダミー基板をエッチングするダミードライエッチング工程を設ける請求項１から５のいずれかに記載の製造方法。
- 前記第２ドライエッチング工程は前記樹脂を一部残した状態で終了し、その後前記樹脂を選択的に除去する他の工程によりその残った樹脂を除去する請求項１から６のいずれかに記載の製造方法。
- 前記樹脂は光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項１から７のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項１から８に記載の製造方法により製造された微細３次元構造体。
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