JP2007191326A

JP2007191326A - 微細加工用基材の微細加工方法、その加工品、プレス成形品

Info

Publication number: JP2007191326A
Application number: JP2006008761A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Goto; 浩之後藤
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】簡便にセラミックス、石英ガラス、ガラス状カーボンのいずれか一つからなる微細加工用基材に段差形状を形成することができる微細加工用基材の微細加工方法を提供する。
【解決手段】本微細加工用基材の微細加工方法は、鏡面加工を施したセラミックス、石英ガラス、ガラス状カーボンのいずれか一つからなる微細加工用基材微細加工用基材にメタルパターンを形成し、このメタルパターンをマスクとして、微細加工用基材に第一のエッチングを行ない、微細加工用基材の段差形状を形成したい部分のメタルパターンをレーザーによって除去し、微細加工用基材に第二のエッチングを行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は微細加工用基材の微細加工方法、その加工品、プレス成形品に係る。特にメタルパターンをレーザーによって除去する工程を含み、ガラスや樹脂のプレス加工時の成形型として用いるのに適するセラミックス、石英ガラス、ガラス状カーボンのいずれか一つからなる微細加工用基材の微細加工方法及びこれにより加工された加工品、この加工品を成形型として用いて成形された樹脂製あるいはガラス製プレス成形品に関する。

現在様々な分野でガラスや樹脂の微細形状のプレス転写技術の開発が進められている。そのプレス転写用成形型としては、シリコンウェーハやガラス製ウェーハ、それらの形状を転写したニッケルなどの電鋳膜の自立体などが主に用いられている。

しかし、これらの基板材は高温でガラスとの反応性が高く、ガラス用の型材としては不都合であり、樹脂以外には用いられていない。

これに対し、ガラス状カーボンは炭素のアモルファスであり、酸素の無い雰囲気では、高温まで非常に安定で、ガラスとの反応も少なく、ガラスの成形型として非常に有望であることが知られている。

また、その微細加工方法としては、ドライエッチング（特許文献１）や放電加工（特許文献２）、機械加工などが既に提案されている。その中でも特に有効な方法であるドライエッチングでは、酸素ラジカルによるカーボンのエッチング作用が利用されるため、酸化に強い膜、例えばアルミやクロムなどの金属や、Ｓｉ０_２などのセラミックス膜がマスクとして利用されている。

このような従来のドライエッチング加工方法を用いて段差形状を加工する場合、一度エッチング加工した後に、最初のメタルパターンを除去し、再び段差を形成するためのメタルパターンを形成し、二度目のエッチングを行う必要がある。

しかし、一度エッチングした後の表面は、段差がついており、二度目のメタルパターンを形成することは非常に難しい。また、段差が数十ミクロンにも及ぶ場合、フォトリソグラフィーにおける露光工程での照射光の平行度に非常に良好なものが要求され、高額な装置が必要となる。

一方、一度目のドライエッチング後にメタルパターンを除去せず、そのメタルパターンの一部を除去することを考えた場合、液体を用いる通常のフォトリソグラフィーの工程を用いると、レジストやエッチング液、現像液などの表面張力により、一度目のドライエッチングに用いたメタルパターンが変形や剥離を生じてしまい、良好な加工は困難である。
特開２００２−２５５５６６号公報特開２００３−２５１５３０号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、簡便にセラミックス、石英ガラス、ガラス状カーボンのいずれか一つからなる微細加工用基材に段差形状を形成することができる微細加工用基材の微細加工方法を提供することを目的とする。

また、上記微細加工用基材に段差形状を形成することができる微細加工用基材の微細加工方法により加工された加工品を提供することを目的とする。

また、上記加工品を成形型として用いて製造された樹脂製あるいはガラス製プレス成形品を提供することを目的とする。

本発明者らは、第一のエッチングに用いたメタルパターンの一部を、レーザーを用いて、完全にドライな工程のみで除去することを可能とし、その後に第二のエッチングを行うことによって段差形状を形成し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。

上述した目的を達成するため、本発明に係る微細加工用基材の微細加工方法は、鏡面加工を施したセラミックス、石英ガラス、ガラス状カーボンのいずれか一つからなる微細加工用基材にメタルパターンを形成し、このメタルパターンをマスクとして、微細加工用基材に第一のエッチングを行ない、微細加工用基材の段差形状を形成したい部分のメタルパターンをレーザーによって除去し、微細加工用基材に第二のエッチングを行うことを特徴とする。

また、本発明に係る微細加工用基材の加工品は、上記微細加工用基材の微細加工方法により加工されたことを特徴とする。

また、本発明に係る樹脂製あるいはガラス製プレス成形品は、上記加工品を成形型として用いて製造されたことを特徴とする。

本発明に係る微細加工用基材の微細加工方法によれば、簡便にセラミックス、石英ガラス、ガラス状カーボンのいずれか一つからなる微細加工用基材に様々な段差形状を形成することができる微細加工用基材の微細加工方法を提供することができる。

また、上記微細加工方法により加工された加工品は、成形型に適し、これを用いることにより、複雑な微細形状を持つ樹脂成形品やガラス成形品のプレス加工による量産が可能となる。

以下、本発明に係る微細加工用基材の微細加工方法、その加工品、プレス成形品の一実施形態について、ガラス状カーボンの微細加工方法を例にとり、添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法のプロセス図である。

図１に示すように、本実施形態のガラス状カーボンの微細加工方法は、鏡面加工を施した微細加工用基材例えば板状のガラス状カーボン１の表面１ａにメタルパターン２を形成する（Ｐ１）。

メタルパターンの形成方法は、通常の半導体製造工程で用いられるメタル回路パターン形成方法を用いればよい。メタルパターンの材質はその後のドライエッチング工程時に支障を及ぼさない材質であれば特に限定されるものではないが、例えば、酸素プラズマによるドライエッチングによりガラス状カーボンのエッチングを行う場合には、ＡｌやＣｒ、あるいはその多層膜などを用いてパターン形成するのが好適である。

パターンの厚さに関しても同様に、ドライエッチング条件に見合った厚さに調整する必要があるが、ピンホールなどが生じないように１μｍｍ以上の厚さがあることが好ましい。

続いて、ガラス状カーボン基板１のメタルパターン２に覆われた部分以外の表面１ａ_１をドライエッチングによって任意の深さだけ除去し、一段目段差１ｂを形成する（Ｐ２）。

さらに、二段目段差１ｃを形成したい部分のメタルパターン２の一部２ａをレーザーによって除去する（Ｐ３）。

この除去には市販のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）リペア装置などを用いて、メタルパターン２の任意の部分を正確に除去する必要がある。

レーザーの条件は波長やパルス幅、照射回数などによって異なるが、隣接するメタルパターンヘの物理的・熱的影響が生じない条件である必要があり、できるだけ短パルスにして熱的な影響を抑える必要がある。またガラス状カーボンへの影響が無い程度にピーク出力を抑える必要もある。

その後、再びドライエッチングを施し、二段目１ｃの段差形状を形成し、所望の形状を得る（Ｐ４）。

最後にメタルパターン２を除去することによって最終的なガラス状カーボン１を得る（Ｐ５）。

本実施形態の微細加工方法によれば、ガラス状カーボンに形成されたメタルパターンの第二の段差を形成したい部分を、レーザーにより完全にドライな工程のみで除去し、ガラス状カーボンに第二のエッチングを行うことで、簡便にガラス状カーボンに様々な段差形状を形成することができる。

また、マスクのレーザ除去を特徴とする本手法は、以上のようなガラス状カーボン製成形型の作製は勿論、エッチング法やマスク材を適当に選択することで段差形状の作製の難しい各種セラミックス製基板に直接段差形状を形成する際にも適応可能である。

なお、石英ガラスを微細加工用基材に用いる場合は、ガラスの成型には適さない。また、セラミックスを微細加工用基材に用いる場合は、微細加工用基材がセラミックス粒子と粒界からなるのが一般的であるため、酸を用いるような化学的なエッチングは粒子毎にエッチングの度合いが異なる場合があるので、物理的なエッチングを用いるのが好ましい。作業性や適応性を総合的に判断すると、微細加工用基材としては、ガラス状カーボンを選択することが最も好ましい。

ダイヤモンド砥粒を用いて片面を鏡面研磨加工した□２０ｍｍ×ｔ３ｍｍのガラス状カーボンの表面に幅２００μｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚さ１μｍのＡｌ製パターンを真空蒸着法及びフォトリソグラフィーにより形成した。その後、誘導結合耐プラズマエッチング装置にて酸素プラズマを用い、ガラス状カーボンを２０μｍほどエッチングした。

続いて、上記Ａｌ製パターンの一部（幅２００μｍ×長さ５００μｍ）をＦＰＤリペア装置にて３５５ｎｍの波長のレーザー光を□５０μｍの正方形にフィルターで形状整形し、整形後の出力が０．２ｍＪとなるような条件で除去した。

その後、再びＩＣＰエッチャー装置にて二度目のエッチングを施して２０μｍ除去し、メタルパターンが最後まであったところは４０μｍの突起状に、レーザーで除去した部分は２０μｍの突起状になるよう成形した。

最後にＡｌ製パターンを塩酸によって全て除去した。

このガラス状カーボン基板を成形型として使用し、窒素１００％雰囲気中１４００℃×２ｍｉｎ、全圧１ｋＮの圧力で□２０ｍｍ×ｔ０．５ｍｍのシリカガラスをプレス成形し、段差のある溝形状を持つシリカガラス流路基板を得た。

本発明の一実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法のプロセス図。

符号の説明

１ガラス状カーボン
１ａ表面
１ａ_１表面
１ｂ一段目段差
１ｃ二段目段差
２メタルパターン
２ａ一部

Claims

鏡面加工を施したセラミックス、石英ガラス、ガラス状カーボンのいずれか一つからなる微細加工用基材にメタルパターンを形成し、このメタルパターンをマスクとして、微細加工用基材に第一のエッチングを行ない、微細加工用基材の段差形状を形成したい部分のメタルパターンをレーザーによって除去し、微細加工用基材に第二のエッチングを行うことを特徴とする微細加工用基材の微細加工方法。
請求項１に記載の微細加工用基材の微細加工方法により加工されたことを特徴とする微細加工用基材の加工品。
請求項２に記載の加工品を成形型として用いて製造されたことを特徴とする樹脂製あるいはガラス製プレス成形品。