JP2006208240A - 光学測定用基板および該基板の作製方法 - Google Patents

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Abstract


【課題】 微量の特定物質を微少領域に高密度に再現性よく付着、保持し、かつ、光学測定に適した基板を提供する。
【解決手段】 基板上に基板との密着力がやや弱い材料を用いてマスキングパターンを施しエッチングを行う。マスクと基板との密着力が弱いため、基板表面からマスク４が剥離して、マスク４と基板１との間に隙間５が生じ、異方性エッチングが行われる。このような方法によれば、断面形状が変曲点を有する曲線で近似できる凹部形状を有する光学測定用基板を容易に作製することができ、測定光を斜め４５度よりも低角度から入射させても、入射光および反射光のロスが無く、微少量の物質の光学特性を効率的に評価することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定試料を保持するための基板であって、特に光学測定用途に用いられる光学測定用基板、前記基板の作製方法、および前記基板を用いた光学測定方法に関する。
有機材料あるいは生体関連材料の電子工学分野への応用においては、分子エレクトロニクス、分子メモリー、ナノバイオテクノロジー等の技術を応用した製品の実用化への期待が高まっている。このため基板（チップ）上への機能素子の高密度集積化が要求されるだけでなく、基板表面の所定箇所に微量の特定物質を選択的に付着させたり保持させたりする機能の高度化が求められている。
また、生命科学の分野では、マイクロ化学反応器、ゲノム解析用チップ、プロテイン解析用チップなどを用いた超微少量、超高感度分析のため、機能素子の高集積化、高密度アレイ化が進み、これらに用いられる基板についても、微量物質を選択的に保持する容器としての性能が要求されている。これらの基板では、微少量の生体関連物質溶液等の液体試料を選択的に所定箇所に保持し、分析や反応に供することができる。
さらに、新規機能性物質（光学材料、医薬品、生体関連分子、農薬等）の研究開発において、コンビナトリアル化学という新しい技術が注目を集めている。この手法は、数多くの組合せを利用して、多種類の化合物ライブラリーを効率的に合成し、それらを様々な目的に応じて活用する技術である。このような化合物ライブラリーを多数合成して評価する場合に、微少量の物質を効率よく計測、分析、測定することが必要となる。これら微少量物質の計測、分析、測定方法については、例えば、光学材料の場合には、透過率、色度、屈折率、偏光等を測定する。
機能物質の結合部位を基板表面に高密度に形成する技術については、例えば特許文献１〜５に開示されている。また、容器の機能を有する基板として、多数の開口部と凹部を有するマイクロタイタープレート等が知られている（特許文献６参照）。
特表平９−５００５６８号公報 特開２００２−１３１３２７号公報 特開２００２−３０７８０１号公報 特開２００２−２８３５３０号公報 特開２００３−１２１４４２号公報 特開２００２−１２５６５６号公報
しかしながら、上記特許文献１〜５に開示されている方法は、いずれも基板の平坦な表面上へパターンを形成する方法であり、機能性結合サイトが平坦部にあるため、微量の液体試料を基板表面の複数箇所に保持する際に、保持量のばらつきが大きく、繰り返し再現性も悪いという問題があった。また、結合部位を高密度化すると、近接する結合部位同士の距離が近くなり、隣接する液体試料が混入するという問題があった。
また、化学物質の光学測定においては、４５度の入射光を試料に照射し、その反射光を検出する場合が最も一般的である。特許文献６に開示されているマイクロタイタープレートは、凹部の深度が大きいため、物質を溶媒に溶解した試料の微少量を量り取り、光、熱あるいは化学作用による反応後、溶媒を蒸発させて、試料を薄膜状にして、反射率や屈折率を測定する場合に、４５度よりも低角度から測定光を入射させると、光が側壁に当たってしまうために測定ができず、また、４５度よりも低角度で試料から反射光が反射されると、光が側壁に当たってしまい、検出器で受光することができないという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、微量の特定物質を微少領域に高密度に再現性よく付着、保持し、かつ、測定光を斜め４５度よりも低角度から入射させても、入射光および反射光のロスが無く、微少量の物質の光学特性を効率的に評価することが可能となる選択付着性基板を提供することを目的とする。
本発明の光学測定用基板は、光学的手段によって測定される試料を保持するための平板状基板であって、前記基板表面に一定の間隔で配列される複数の凹部を有し、前記凹部の上部開口部と底部の形状を円で近似したときに、前記上部開口部の近似円の径が前記底部の近似円の径よりも大きく、前記凹部の側壁部の断面形状が、６０度以下の傾きを有する直線、または、変曲点を少なくとも１つ以上有する曲線で近似できることを特徴とする光学測定用基板である。曲線は、式（１）で表される。

ｙ＝ａ／〔１＋ｅｘｐ｛−ｋ（ｘ−ｂ）｝〕 ・・・・・・式（１）

ｘ：水平方向の座標
ｙ：垂直方向の座標
ａ：凹部の深さ； ０．１μｍ ＜ ａ ＜ ６００μｍ
ｂ，ｋ：定数
本発明の測定方法は、上記光学測定用基板を用いて、凹部内に、前記基板表面に対して３５度以上５５度以下の角度で光を入射させ、試料からの反射光を測定する方法である。
更に本発明は、基板表面にパターンを有するマスクを設け、前記基板をエッチャントに接触させて基板に凹部を形成する化学エッチング方法であって、エッチング進行中に、前記基板表面と前記マスクとの界面に隙間が形成され、前記基板の水平方向のエッチング速度が、深さ方向のエッチング速度よりも大きくなるような異方性エッチングにより光学測定用基板を作製する方法である。
本発明の測定用基板を用いれば、光学測定に最も良く用いられる４５度以下の入射測定光を用いて、高精度の測定が可能となる。特に３５度から５５度の入射光を用いた測定において、高精度の測定が可能となる。また、本発明の測定用基板は、試料を保持する部分が凹部形状であるため、平板状基板と比較して、隣接する試料同士の混合が起こりにくく、基板あたりの凹部数すなわち保持試料数を増加させることができる。
以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の測定用基板はその表面に所定の間隔で配列された複数の凹部を有する。凹部は、略平坦な基板表面に所定の間隔で形成される。隣接する凹部は間隔をおいて配列されてもよいし、隙間なく配列されてもよい。前記凹部は、基板を加工して形成される。測定精度を得るためには、基板は均質な基板であることが好ましい。ガラス基板を用いれば、表面に凹部を直接加工することにより、所定の規則で配列した凹部を容易に形成することができる。また、樹脂基板を用いる場合は、射出成形などの方法によって、所定の規則で配列した凹部を容易に形成することができる。
本発明の基板に用いる材料としては、例えばガラス、セラミックス、半導体、金属、樹脂等をあげることができる。利用できるガラスの種類としては、石英ガラス（線膨張係数α＝０．５ｐｐｍ／Ｋ）、無アルカリガラス（例えばＮＨテクノグラス社製のＮＡ３５など）、ソーダライムガラスなどを例示できる。さらに、ゼロデュア（登録商標）（ショット社製、α＝−２ｐｐｍ／Ｋ）、低膨張結晶化ガラス（例えばα＝０．１５ｐｐｍ／Ｋの日本電気硝子社製のネオセラムなど）、パイレックス（登録商標）（コーニング社製、α＝３．２５ｐｐｍ／Ｋ）、ＢＫ７（ショット社製、α＝７．１ｐｐｍ／Ｋ）などが挙げられる。
またウェハ形態で提供されているシリコン、ＩｎＰ、ＧａＡｓなどの半導体材料も使用可能である。樹脂材料については、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂などを挙げることができる。これらの材料の中でも、耐熱性、透明性、化学的安定性、耐有機溶媒性に優れたガラスを用いることがもっとも好ましい。
基板上に設けられる凹部の形状について説明する。凹部は、試料を保持するいわば容器としての機能を果たす。凹部の形状としては、球面窪み状、円錐状、三角錐状、四角錐状、溝状、円柱状、線状、Ｙ分岐線状などが挙げられる。凹部形状が球面窪み状、円錐状、三角錐状、四角錐状、溝状、円柱状などである場合は、凹部の密度は、基板面積１ｃｍ2当り４個以上、高密度集積化基板として用いる場合には、好ましくは１００個以上、さらに好ましくは１０，０００個以上とする。また、凹部形状が溝状、線状、Ｙ分岐線状の場合は線幅を３０００μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以下とする。これにより、高密度の微細パターン構造を有する基板を得ることができ、高密度集積化基板として利用することができる。
凹部の開口部および底部の形状を円で近似した場合に、上部開口部径は底部の径よりも大きい。前記凹部の側壁部の断面形状は、６０度以下の傾きを有する直線か、または変曲点を有する曲線で近似できる。傾きは、図１Ａに示すように底部を直線Ｌで近似した場合に、直線Ｌと側壁部の近似直線となす角度θをいう。側壁部が曲線で近似できるとは、図１Ｂに示すように凹部断面の中心線Ｍより左の部分および右の部分の側壁部がそれぞれ１つ以上の変曲点３を有する曲線で近似できるという意味であり、凹部全体が曲線で近似できるという意味ではない。例えば、図２Ａに示す断面形状の場合は、変曲点を有さない。図１は、側壁部の断面形状が、中心線に関して対称な形状を有する例を示しているが、６０度以下の傾きを有する直線か、少なくとも１つ以上の変曲点を有する曲線で近似できれば、凹部形状は中心線に関して対称な形状でなくてもよい。
近似曲線が、以下の式（１）で表される曲線であると、入射する測定光および反射する検出光が、より遮られにくい形状となるため好ましい。凹部の高さ、幅などの形状は、測定用基板の用途によって適宜設計することができる。

ｙ＝ａ／〔１＋ｅｘｐ｛−ｋ（ｘ−ｂ）｝〕 ・・・・・・（１）

ｘ：水平方向の座標
ｙ：垂直方向の座標
ａ：凹部の深さ；０．１μｍ＜ａ＜６００μｍ
ｂ，ｋ：定数
次に本発明の測定用基板の作製方法について説明する。基板の材料にガラスを用いた場合には、ガラス成型法、ゾルゲル成型法、化学エッチング法などで作製することができる。
［ガラスプレス成型法］
ガラスを約８００〜１０００℃に昇温するまで加熱した後、所定の形状の金型でプレスする。所望の凹部の反転形状を有する金型を用いてプレス成型することで、本発明の測定用基板を作製することができる。
［ゾルゲルプレス成型法］
テトラエトキシシランなどの金属アルコキシドを、酸あるいはアルカリ触媒の存在下で加水分解反応させた後、脱水縮合反応を進行させる。得られた溶液を基板表面にコーティングし、あるいは溶液をそのままバルク体として金型に接触させる。その後、温度を上昇させ、溶液をガラス化させれば、金型の反転形状を有する測定用基板を作製することができる。
また、ゾルゲルプレス成型法の変形として、例えば、インクなどを基板上にパターニングすることによって、規則的な凹部形状を形成することもできる。インクとしては、例えば、基板のエッチング時にマスクとして用いられる黒色塗料を用いることができる。
［化学エッチング法］
化学エッチング法（触刻法）とは、固体表面に、その固体を溶解する成分（エッチャント）を含む水溶液（触刻液、エッチング液）を接触させて固体をエッチングする方法である。エッチングする基板としては、ガラス、セラミックス、半導体、金属、樹脂などを用いることができる。
エッチング液としては、フッ酸、硫酸、硝酸、フッ酸緩衝液、燐酸、過酸化水素水、フッ化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムあるいはこれらの混合溶液などを基板の種類によって適宜選択して用いることができる。
化学エッチング法でガラスに微細パターンを形成する場合は、フォトリソグラフィーなどの方法で、微細パターンマスクをガラス上に形成する。このマスクはエッチャントに対して耐エッチング性を有するため、フッ酸等のエッチング液はガラス表面の非マスキング部（ガラス表面）のみをエッチングし、その結果、球面状の凹部が形成される。
本発明の測定用容器は、凹部の側壁部の断面形状が、変曲点を有する曲線で近似できる形状を有することを特徴とする。このような形状をエッチングによって形成するためには、異方性エッチングを行う。
通常のガラスエッチングの場合、エッチング液が接触した部分において、深さ方向と水平方向のエッチング速度が等速度である等方性エッチングが進行する（詳しくは特開平３−２３２７３号公報に記載されている）。等方性エッチングが進行する場合、図２Ａに示すように半円形の凹部形状となり、凹部の半径は等しくなる。一方、深さ方向のエッチング速度よりも、水平方向のエッチング速度が速くなる場合は、図２Ｂに示すように、深さ方向に浅い楕円形状の凹部が得られる。
異方性エッチングにより、図２Ｂの形状を得た後、更に異方性エッチングを行うことによって、図３Ｂに示すような断面形状が変曲点を有する曲線で近似できる凹部を得ることができる。
異方性エッチングを行う方法としては、基板の組成分布を部分的に変化させ、エッチング液に対して基板の異なる部分が異なるエッチング速度を持つようにする方法がある。例えば、表面にフッ素ドープをすることによって、垂直方向は遅く、水平方向に速くエッチングが進行するようにすることができる。その他、アルカリ含有量に分布をもたせることによってもエッチング速度を変化させることができる。
基板の組成を変化させずに異方性エッチングを行う方法としては、次のような方法がある。まず基板上にマスキングパターンを施す。このときに、マスク材料としては、基板との密着力がやや弱い材料を用いる。マスキングした基板をエッチングすると、マスクと基板との密着力が弱いため、図３Ａに示すように基板表面からマスク４が剥離して、マスク４と基板１との間に隙間５が生じる。すると、隙間５にエッチング液が浸入し、そこから基板１がエッチングされるので、垂直方向のエッチング速度よりも水平方向のエッチング速度のほうが速くなり、異方性エッチングが行われる。このような方法によれば、図３Ｂのように、断面形状が変曲点を有する曲線で近似できる凹部形状を容易に形成することが可能である。
マスク材料としては、エッチング液に侵されず、パターン形成およびエッチング終了後の除去が容易であればどのような組成のものを用いてもよい。Ｃｒ、Ａｕなどの材料をスパッタリングして形成したマスクパターンは密着性が強いため、上記方法に使用することはできないが、例えば、Ｃｒ、Ａｕの膜厚を小さくし、適切なエッチング液を選択することによって、エッチング中に膜が剥がれやすくなり、異方性エッチングを行うことが可能である。
上述の方法によって得られた測定用基板を用いて、試料の測定を行う。本発明の基板は、光学測定機器であればどのような機器に使用することも可能である。約３５度以上の角度で測定光を試料に入射し、試料から反射される検出光のうち約３５度以上の角度で反射される反射光を用いて、試料の屈折率等を測定することができる。測定光の入射角度は測定装置によって選択することができるが、側壁反射等を最も少なくするためには、約３５度から約５５度までの範囲であることが好ましい。
以下、実施例によりさらに具体的に説明する。
（測定用基板の作製）
本実施例では、ガラスプレス成型法によって凹部を形成した。ガラスプレス成型用金型（凸部の峰部直径：２．０ｍｍ、凸部の高さ：５００μｍ、傾斜が４５度の凸部を５行×１０列＝５０個有する。）を用いて、ガラス基板を８００℃に加熱してプレスし、冷却した後、離型した。金型の凸部を図４に示す。得られた測定用基板は、図４に示すような凹部形状（傾斜が４５度、開口径が３ｍｍ、高さが５００μｍ）を５行×１０列＝５０個有していた。
（測定用基板を用いた試料測定）
得られた測定用基板の凹部に、１００質量部のアセトンに対し、１０質量部のアクリル酸エステルモノマーを溶解した溶液を２μｌ滴下し、１００℃で熱した。溶媒を蒸発させて硬化させたところ、凹部底面に均質な皮膜（試料）が形成された。この皮膜表面に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長：６３３ｎｍ）で、４５度の角度から光を入射させ、反射光の強度を測定した。表４の値は、平板基板上に上記方法で皮膜を形成し、上記と同様の測定を行ったときの測定強度を１としたときの測定強度の値である。図９に示すように、点線で示す入射光および反射光が、凹部の側壁部分に遮断されないため、試料７の全面からの反射光を検出することができ、平板基板と比較して同等の強度が得られた。
（測定用基板の作製）
本実施例では、ガラスプレス成型法によって凹部を形成した。図４の金型の代わりに、図５に示す断面形状が変曲点を有する曲線で近似できる形状の金型６を用いた以外は、実施例１と同様に作製した。
（測定用基板を用いた試料測定）
実施例１と同様の方法で測定を行った。図１０に示すように、点線で示した入射光および反射光が凹部の側壁部分に遮断されないため、表４に示すように、平板状基板と同等の測定強度が得られた。
［比較例１］
（測定用基板の作製）
本比較例では、ガラスプレス成型法によって凹部を形成した。図４の金型の代わりに、図６に示す凸部を有する金型（凸部の峰部直径：２．０ｍｍ、凸部の高さ：５００μｍ、傾斜が９０度の凸部を５行×１０列＝５０個有する。）を用いた以外は、実施例１と同様に作製した。
（測定用基板を用いた試料測定）
実施例１と同様の方法で測定を行った。結果を表４に示す。凹部側壁の傾斜が９０度であるため、図１１に示すように、点線で示した入射光および反射光が側壁に遮られてしまうため、凹部内の端部試料からの反射光を検出することができず、十分な測定強度が得られなかった。
［比較例２］
（測定用基板の作製）
本比較例では、ガラスプレス成型法によって凹部を形成した。図４の金型の代わりに、図７に示す断面形状が少なくとも１つ以上の変曲点を有する曲線で近似することができない凸部を有する金型を用いた以外は、実施例１と同様に作製した。
（測定用基板を用いた試料測定）
実施例１と同様の方法で測定を行った。結果を表４に示す。図１２に示すように、点線で示した入射光および反射光が側壁部に遮られてしまうため、凹部内の端部試料からの反射光を検出することができず、十分な測定強度が得られなかった。
（測定用基板の作製）
本実施例では、ゾルゲルプレス成型法によって凹部を形成した。ガラス基板の代わりに、加水分解したテトラエトキシシランのエタノール水溶液成膜したガラス基板を用いた以外は、実施例１と同様に作製した。
（測定用基板を用いた試料測定）
実施例１と同様の方法で測定を行った。結果は表４に示すように、平板状基板と同等の測定強度が得られた。
（測定用基板の作製）
本実施例では、ゾルゲルプレス成型法の変形法によって凹部を形成した。洗浄済みの無アルカリガラス基板（ＮＡ３５、ＮＨテクノグラス社製、厚み１．１ｍｍ、寸法２５ｍｍ×７５ｍｍ）上に、スクリーン印刷法にて塗料を塗布した。
塗料としては、カーボンブラック、熱可塑性樹脂、顔料および溶媒（炭化水素石油系高沸点溶媒）を主成分として含有する黒色塗料を用いた。黒色塗料の組成を表１に示す（Ｃ１〜Ｃ４）。
（表１）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
組成（質量％）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
黒色塗料 熱可塑性 パラフィン 顔料 カーボン シリカ 高沸点
樹脂 ブラック 溶媒
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Ｃ１ ４０ ５ ０ １−１０ ５ ３０
Ｃ２ ４０ ５ １０ ５ ５ ３０
Ｃ３ ２０ ０ ５０ ５ ０ ２０
Ｃ４ ３０ ５ ４０ ５ ０ ２０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
スクリーン上には、直径２．０ｍｍ、ピッチ４ｍｍの円形パターンを５行×１０列＝５０個形成した。図８Ａに示すように、黒色塗料４が塗布された基板１には、直径２．０ｍｍ、ピッチ４ｍｍの円形の非塗布部が５０個形成された。この基板を、１００℃に加熱した熱風循環炉で３０分間乾燥した。基板は、エタノール中で超音波処理を５分間、０．１モルのＫＯＨ水溶液中で超音波処理を５分間行い、さらに超純水中で超音波処理を５分間行い、凹部を有する基板を得た。
円形の非塗布部とその周囲の塗布部の段差を触針式膜厚計で測定すると、黒色塗料４の膜厚は２０μｍであった。黒色塗料の凹部の断面形状は、４５度の傾斜を有する直線で近似できた。
（測定用基板を用いた試料測定）
実施例１と同様の方法で測定を行った。結果は表４に示すように、平板状基板と同等の測定強度が得られた。
（測定用基板の作製）
本実施例では、化学エッチング法によって凹部を形成した。実施例４で得られた黒色塗料Ｃ１〜Ｃ４を塗布した基板をそれぞれＤ１〜Ｄ４とした。本実施例では、黒色塗料をマスクとして利用し、エッチングを行った。エッチャントとしては、フッ化水素酸水溶液を用いた。
各基板Ｄ１〜Ｄ４の黒色塗料塗布部および非塗布部の水に対する接触角を測定した値を表２に示す。黒色塗料塗布部の水に対する接触角は１１０度以上、非塗布部のガラス面の接触角は１０度未満であり、８０度以上の接触角差が確認された。そのため、エッチャントであるフッ化水素酸水溶液は、黒色塗料塗布部にはエッチングを行わず、非塗布部のガラス面のみをエッチングすることが分かる。
（表２）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
接触角（°） 透過率（％）
基板 黒色塗料 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
塗布部 非塗布部 塗布部 非塗布部
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Ｄ１ Ｃ１ １１０ ＜１０ ０ ９０
Ｄ２ Ｃ２ １１２ ＜１０ ０ ９０
Ｄ３ Ｃ３ １１４ ＜１０ ０ ９０
Ｄ４ Ｃ４ １１２ ＜１０ ０ ９０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
基板Ｄ１〜Ｄ４を超純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）で洗浄した後、フッ化水素酸２０質量％、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）２質量％、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．５質量％の混合液に浸漬させて、約４時間エッチングを行った。なお、水平方向のエッチング速度は、深さ方向に対して約２倍であった。エッチング終了後、基板を超純水で洗浄した。得られた基板を基板Ｅ１〜Ｅ４とした。ガラス基板平坦部とエッチング部の段差を触針式膜厚計で測定するといずれも４２０μｍであった。
得られた基板を黒色塗料剥離液で洗浄して黒色塗料を除去し、凹部の深さが４００μｍ、開口径が４．０ｍｍで、側壁部の断面形状が変曲点を有する曲線で近似できる形状（図３Ｂ）を有する測定用基板を得た。
得られた基板の凹部の断面形状を光学顕微鏡で観察し、形状を座標（ｘ，ｙ）で表示したところ（表３）、この形状は、数式（１）においてａ＝４００μｍ、ｂ＝５００μｍ、ｋ＝０．０１２とした曲線に良く一致していた（図１３）。曲線の座標を計算値として表３に示す。
（表３）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
ｘ ｙ（実測値） ｙ’（計算値）
（μｍ） （μｍ） （μｍ）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
０ ０ １
１００ １０ ３
２００ ２０ １１
３００ ５０ ３３
４００ １１０ ９３
５００ ２１０ ２００
６００ ３２０ ３０７
７００ ３８０ ３６７
８００ ３９０ ３８９
９００ ３９５ ３９７
１０００ ４００ ３９９
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
（測定用基板を用いた試料測定）
実施例１と同様の方法で測定を行った。結果は表４に示すように、平板状基板と同等の測定強度が得られた。
（表４）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
実施例 反射光の強度
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
１ １
２ １
３ １
４ １
５ １
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
比較例
１ ０．５
２ ０．４５
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
図１は凹部断面形状を説明する模式図である。図１Ａは、凹部の側壁部が直線で近似できる場合、図１Ｂは、凹部の側壁部が曲線で近似できる場合を示す。 図２はエッチング状態についての模式図である。図２Ａは、等方エッチングを示す図であり、図２Ｂは異方エッチングを示す図である。 図３は本発明の凹部を形成するためのエッチング方法を説明する模式図である。図３Ａは、エッチング中の様子を示し、図３Ｂは、エッチング後の凹部形状を示す。 図４は本発明の金型および基板の一部を示す断面図である。 図５は本発明の金型および基板の一部を示す断面図である。 図６は従来の金型および基板の一部を示す断面図である。 図７は従来の金型および基板の一部を示す断面図である。 図８は本発明の基板の一例を示す模式図である。図８Ａは、基板の上面図、図８Ｂは、図８Ａの直線ＡＡ’における断面図である。 図９は本発明の測定方法の一例を示す模式図である。 図１０は本発明の測定方法の別の例を示す模式図である。 図１１は従来の測定方法の一例を示す模式図である。 図１２は従来の測定方法の別の例を示す模式図である。 図１３は本発明の凹部断面形状の実測値と計算値を示したグラフである。
符号の説明
１：基板
２：凹部
３：変曲点
４：黒色塗料
５：隙間
６：金型
７：試料

Claims (7)

  1. 光学的手段によって測定される試料を保持するための平板状基板であって、
    前記基板表面に複数の凹部を有し、
    前記凹部の上部開口部と底部の形状を円で近似したときに、前記上部開口部の近似円の径が前記底部の近似円の径よりも大きく、
    前記凹部の側壁部の断面形状が、６０度以下の傾きを有する直線で近似できることを特徴とする光学測定用基板。
  2. 光学的手段によって測定される試料を保持するための平板状基板であって、
    前記基板表面に複数の凹部を有し、
    前記凹部の上部開口部と底部の形状を円で近似したときに、前記上部開口部の近似円の径が前記底部の近似円の径よりも大きく、
    前記凹部の側壁部の断面形状が、変曲点を少なくとも１つ以上有する曲線で近似できることを特徴とする光学測定用基板。
  3. 前記曲線は、式（１）で表されることを特徴とする請求項２に記載の光学測定用基板。

    ｙ＝ａ／〔１＋ｅｘｐ｛−ｋ（ｘ−ｂ）｝〕 ・・・・・・式（１）

    ｘ：水平方向の座標
    ｙ：垂直方向の座標
    ａ：凹部の深さ； ０．１μｍ ＜ ａ ＜ ６００μｍ
    ｂ，ｋ：定数
  4. 前記凹部は、一定の間隔で前記基板上に配列されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の光学測定用基板。
  5. 前記凹部内に、前記基板表面に対して３５度以上５５度以下の角度で光を入射させ、前記凹部からの反射光を測定することを特徴とする請求項１乃至４に記載の光学測定用基板を用いた測定方法。
  6. 基板表面にパターンを有するマスクを設け、前記基板をエッチャントに接触させて基板に凹部を形成する化学エッチング方法であって、
    エッチング進行中に、前記基板表面と前記マスクとの界面に隙間が形成され、
    前記基板の水平方向のエッチング速度が、深さ方向のエッチング速度よりも大きくなることを特徴とする請求項２乃至４に記載の光学測定用基板を作製する方法。
  7. 前記水平方向のエッチング速度が、前記深さ方向のエッチング速度の１．５倍以上であることを特徴とする請求項６に記載の光学測定用基板の作製方法。

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