JP2007191327A - Fine-processing method for glassy carbon, glassy carbon-processed article, and finely-processed article - Google Patents

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Hiroyuki Goto
浩之 後藤
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Coorstek KK
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine-processing method for a glassy carbon which can be suitably used for the formation of an optional uneven pattern on a glassy carbon, which has been difficult heretofore. <P>SOLUTION: The fine-processing method for the glassy carbon comprises the processes of: coating the glassy carbon substrate with an ultraviolet ray-sensitive resin used in the development of a photograph; forming the resin into a desired micropattern by the exposure and development of the resin; dry-etching the resin, to transfer the micropattern onto the glassy carbon substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はガラスや樹脂のプレス加工時の成形型として用いられるガラス状カーボン基板の微細加工方法、ガラス状カーボン加工物、微細加工物に係り、特にドライエッチングを施し、微細パターンをガラス状カーボン基板へ転写する工程を備えたガラス状カーボンの微細加工方法、これを用いて製造されたガラス状カーボン加工物、さらに、これを用いて製造された微細加工物に関する。   The present invention relates to a fine processing method of a glassy carbon substrate used as a molding die at the time of glass or resin press processing, a glassy carbon processed product, and a fine processed product. In particular, dry etching is performed and a fine pattern is formed on a glassy carbon substrate. The present invention relates to a fine processing method of glassy carbon provided with a process of transferring to glass, a glassy carbon processed product manufactured using the same, and a fine processed product manufactured using the same.

現在様々な分野でガラスや樹脂へ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。   Currently, development of press transfer technology for fine shapes on glass and resin is underway in various fields. As the press transfer molding die, a silicon wafer, a glass wafer, or a self-solid body of an electroformed film such as nickel to which those shapes are transferred is mainly used.

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、樹脂用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。   These substrate materials are highly reactive with glass at high temperatures, are inconvenient as mold materials for glass, and are not used except for resins. On the other hand, glassy carbon is known to be amorphous as carbon, very stable up to high temperatures in an oxygen-free atmosphere, with little reaction with glass, and very promising as a glass mold. .

また、その微細加工方法としては、ドライエッチングや放電加工、機械加工などが既に提案されている。その中でも、特に有効な手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、SiOなどのセラミックス膜がマスクとして利用されている。 Moreover, dry etching, electric discharge machining, machining, etc. have already been proposed as the fine machining method. Of these, dry etching, which is a particularly effective technique, uses the etching action of carbon by oxygen radicals, so a film resistant to oxidation, for example, a metal such as aluminum or chromium, or a ceramic film such as SiO 2 is used as a mask. Has been.

しかしながら、従来のドライエッチング加工方法では、素材の欠陥や鏡面加工時の加工ダメージの顕在化によって、加工面が大きく荒れてしまう問題があり、さらに、金属やセラミックスの膜をマスクとして用いた場合、異方性エッチングの条件を制御することによって傾斜形状を形成することができるが、任意の曲率を与えることは困難であった。   However, in the conventional dry etching processing method, there is a problem that the processing surface is greatly roughened due to material defects and processing damage at the time of mirror surface processing, and when a metal or ceramic film is used as a mask, Although the inclined shape can be formed by controlling the anisotropic etching conditions, it is difficult to give an arbitrary curvature.

前者の加工面の問題については、発明者は特願2005−105848において、高温処理による改善方法を提案し、傷や欠陥の顕在化を大幅に抑制することを実現している。   Regarding the problem of the former processing surface, the inventor proposes an improvement method by high-temperature processing in Japanese Patent Application No. 2005-105848, and realizes greatly suppressing the appearance of scratches and defects.

しかし、後者の問題により、任意の突起形状を作ることは依然として難しい状況であった。   However, due to the latter problem, it was still difficult to make an arbitrary protrusion shape.

なお、特許文献1には、ガラス状カーボン型を用いて微細なパターンや転写ができるシリカガラスの製造方法が、また、特許文献2(段落[0010])にはガラス状カーボン型をドライエッチング加工により製造することが開示されている。
特開2004−284893号公報 特開2004−338999号公報
Patent Document 1 describes a method for producing silica glass that can transfer fine patterns and transfers using a glassy carbon mold, and Patent Document 2 (paragraph [0010]) describes dry etching of a glassy carbon mold. Is disclosed.
JP 2004-284893 A JP 2004-338999 A

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ガラス状カーボンに任意の凹凸形状を形成することが可能で、これまで難しかった形状をプレスによるガラス成形を可能とするガラス状カーボンの微細加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances. It is possible to form an arbitrary uneven shape on glassy carbon, and it is possible to form a glassy carbon with a glass shape by pressing a difficult shape so far. An object is to provide a processing method.

また、上記ガラス状カーボンの微細加工方法を用いて、ガラス状カーボン加工物を製造し、このガラス状カーボン加工物を成形型として用いることで、安価で高精度な樹脂製あるいはガラス製微細加工物を提供することを目的とする。   In addition, a glassy carbon processed product is manufactured by using the glassy carbon fine processing method, and the glassy carbon processed product is used as a molding die. The purpose is to provide.

本発明者らは、樹脂製マスクと異方性エッチングを用いることでガラス状カーボンに微細な任意形状を形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have found that a fine arbitrary shape can be formed in glassy carbon by using a resin mask and anisotropic etching, and have completed the present invention.

すなわち、ガラス状カーボン上に微細パターンが形成された樹脂製のマスクを作製し、そのマスクとガラス状カーボンを同時にエッチングすることによって、ガラス状カーボンに任意の形状(パターン)を転写できる。これにより、樹脂製マスクの形状を任意に形成することで、その形状を加工の難しいガラス状カーポンヘ容易に転写することが可能となる。   That is, an arbitrary shape (pattern) can be transferred to the glassy carbon by preparing a resin mask having a fine pattern formed on the glassy carbon and simultaneously etching the mask and the glassy carbon. Thus, by arbitrarily forming the shape of the resin mask, it is possible to easily transfer the shape to a glassy carpon that is difficult to process.

上述した目的を達成するため、本発明に係るガラス状カーボンの微細加工方法は、ガラス状カーボン基板に写真現像用の紫外線感光性樹脂を塗布する工程と、紫外線感光性樹脂の露光、現像を行い、紫外線感光性樹脂を所望の微細パターンに成形する工程と、ドライエッチングを施し、紫外線感光性樹脂の微細パターンをガラス状カーボン基板へ転写する工程を有することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the glassy carbon microfabrication method according to the present invention includes a step of applying an ultraviolet photosensitive resin for photographic development to a glassy carbon substrate, and exposure and development of the ultraviolet photosensitive resin. And a step of forming an ultraviolet photosensitive resin into a desired fine pattern and a step of performing dry etching to transfer the fine pattern of the ultraviolet photosensitive resin to a glassy carbon substrate.

またもう一つの本発明に係るガラス状カーボンの微細加工方法は、ガラス状カーボン基板に硬化可能な樹脂コート剤を塗布し、半硬化させる工程と、半硬化後の樹脂コート剤に微細パターンが形成された成形型を押し当てて樹脂コート剤に微細パターンを転写する工程と、樹脂コート剤の硬化後にドライエッチングを施し樹脂コート剤の微細パターンをガラス状カーボン基板へ転写する工程を有することを特徴とする。   Another method for finely processing glassy carbon according to the present invention includes a step of applying a curable resin coating agent to a glassy carbon substrate and semi-curing, and forming a fine pattern in the semi-cured resin coating agent. A step of transferring the fine pattern to the resin coating agent by pressing the formed mold, and a step of transferring the fine pattern of the resin coating agent to the glassy carbon substrate by performing dry etching after the resin coating agent is cured. And

また、本発明に係るガラス状カーボン加工物は、上記ガラス状カーボンの微細加工方法によって製造される。   Moreover, the glassy carbon processed material which concerns on this invention is manufactured by the said fine processing method of glassy carbon.

また、本発明に係る樹脂製あるいはガラス製微細加工物は、上記ガラス状カーボン加工物を成形型として用いて製造される。   Moreover, the resin-made or glass-made fine processed product according to the present invention is manufactured using the glassy carbon processed product as a mold.

本発明に係るガラス状カーボンの微細加工方法によれば、ガラス状カーボンに任意の凹凸形状を形成することが可能で、これまで難しかった形状をプレスによるガラス成形を可能とするガラス状カーボンの微細加工方法を提供することができる。特に断面半円状の凸部の製造などに好適である。   According to the microfabrication method for glassy carbon according to the present invention, it is possible to form an arbitrary uneven shape on the glassy carbon, and it is possible to form a glassy carbon that enables glass forming by pressing a difficult shape so far. A processing method can be provided. It is particularly suitable for the production of a convex portion having a semicircular cross section.

また、本発明に係るガラス製微細加工物によれば、上記ガラス状カーボンの微細加工方法を用いて製造されたガラス状カーボン加工物を製造し、このガラス状カーボン加工物を成形型として用いることで、安価で高精度な樹脂製あるいはガラス製微細加工物を提供することを目的とする。   Further, according to the glass microfabricated product according to the present invention, a glassy carbon processed product produced using the above-mentioned glassy carbon microfabrication method is produced, and this glassy carbon worked product is used as a mold. Therefore, an object is to provide an inexpensive and highly accurate resin or glass microfabricated product.

以下、本発明の第1実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法について添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, a glassy carbon microfabrication method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本第1実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法の工程図である。   FIG. 1 is a process diagram of a fine processing method for glassy carbon according to the first embodiment.

図1に示すように、本第1実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法は、次のような工程からなる。   As shown in FIG. 1, the fine processing method of glassy carbon according to the first embodiment includes the following steps.

例えば、鏡面加工を施したガラス状カーボン基板1の表面に樹脂層2を形成する(P1)。   For example, the resin layer 2 is formed on the surface of the glassy carbon substrate 1 subjected to mirror finishing (P1).

この樹脂層の塗布形成方法は、半導体デバイス作製工程で一般的に用いられているスピンコート法やディップコーティング法、ドクターブレード法、スプレーコート法など、どのような方法を用いてもよく、均一な塗布ができれば特に制限はない。また、酸素プラズマに対する耐性の高い樹脂としては、分子式に酸素をなるべく含まず、炭素の六員環構造を多く持つものが好ましい。   The resin layer coating and forming method may be any method such as a spin coating method, a dip coating method, a doctor blade method, or a spray coating method that is generally used in a semiconductor device manufacturing process. There is no particular limitation as long as it can be applied. Further, as the resin having high resistance to oxygen plasma, it is preferable to use a resin that contains as little molecular oxygen as possible and has many carbon six-membered ring structures.

樹脂層は微細形状を形成する方法によって適宜選択する必要がある。例えば、半導体デバイス製造プロセスであるフォトリソグラフィー法により微細パターンを形成し、酸素プラズマを用いた誘導結合プラズマ(ICP)エッチング法あるいは反応性イオンエッチング(RIE)法などのドライエッチング法でガラス状カーボンヘの微細パターンの転写を行うのであれば、耐酸素プラズマ性のあるフォトレジスト剤を用いる必要がある。   The resin layer needs to be appropriately selected depending on the method for forming a fine shape. For example, a fine pattern is formed by photolithography, which is a semiconductor device manufacturing process, and glassy carbon is formed by dry etching such as inductively coupled plasma (ICP) etching using oxygen plasma or reactive ion etching (RIE). If a fine pattern is transferred, it is necessary to use a photoresist agent having oxygen plasma resistance.

一方、酸素プラズマを用いない物理的ドライエッチング法でガラス状カーボンヘの微細パターン形状を転写する場合には、酸素プラズマ耐性は特に必要なく、より幅広いフォトレジスト剤を選択できる。   On the other hand, when a fine pattern shape on glassy carbon is transferred by a physical dry etching method that does not use oxygen plasma, oxygen plasma resistance is not particularly required, and a wider range of photoresist agents can be selected.

ここで、ガラス状カーボンの表面に形成された樹脂製微細パターンは、ドライエッチング時にガラス状カーボンと共にエッチングされる必要がある。   Here, the resin fine pattern formed on the surface of the glassy carbon needs to be etched together with the glassy carbon during dry etching.

さらに、フォトリソグラフィー法により、マスターパターン3を紫外線Uを用いて感光性を持つ樹脂層2に露光する(P2)。   Furthermore, the master pattern 3 is exposed to the photosensitive resin layer 2 using ultraviolet rays U by photolithography (P2).

その後、所定の現像液で現像し、樹脂製の微細パターン2’を得る(P3)。   Thereafter, development is performed with a predetermined developer to obtain a resin fine pattern 2 '(P3).

さらに、必要な形状に応じてガラス状カーボン基板1を樹脂層のガラス転移点以上の温度にすることで微細パターン2’を変形させて任意の曲率を持つ微細パターン2”を得る(P4)。   Further, the fine pattern 2 'is deformed by bringing the glassy carbon substrate 1 to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the resin layer in accordance with the required shape, thereby obtaining a fine pattern 2 "having an arbitrary curvature (P4).

この加熱による樹脂の形状変化を制御することで、ガラス状カーボン基板1に形成する微細形状に対して任意の曲率を持たせることが可能となる。   By controlling the change in the shape of the resin due to this heating, it is possible to give an arbitrary curvature to the fine shape formed on the glassy carbon substrate 1.

その後、酸素プラズマPを用いて異方性のあるドライエッチングを施し、微細パターン2”を転写して微細パターン1aをガラス状カーボン基板1に転写する(P5)。   Thereafter, anisotropic dry etching is performed using the oxygen plasma P, the fine pattern 2 ″ is transferred, and the fine pattern 1a is transferred to the glassy carbon substrate 1 (P5).

このドライエッチングは樹脂が酸素プラズマ耐性をある程度有する場合に行われ、ドライエッチングの際に酸素プラズマの影響で基板温度が上昇して樹脂製微細パターンが変形する場合、ドライエッチングを施す前に樹脂製微細パターンに紫外線を長時間照射して耐熱性を上げるなどの処理を行う必要がある。   This dry etching is performed when the resin has a certain degree of oxygen plasma resistance. If the substrate temperature rises due to the influence of oxygen plasma during dry etching and the resin fine pattern is deformed, the resin is made before the dry etching. It is necessary to perform a treatment such as irradiating a fine pattern with ultraviolet rays for a long time to increase heat resistance.

ドライエッチング時には、樹脂とガラス状カーボン基板とのエッチング速度の差を考慮する。   At the time of dry etching, a difference in etching rate between the resin and the glassy carbon substrate is taken into consideration.

本第1実施形態のガラス状カーボンの微細加工方法によれば、これまで難しかった形状のガラス成形が可能となり、任意の凹凸形状を形成したガラス状カーボン加工物が得られる。   According to the glassy carbon microfabrication method of the first embodiment, glass molding having a shape that has been difficult so far is possible, and a glassy carbon processed product having an arbitrary uneven shape is obtained.

次に第2実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法について説明する。   Next, a glassy carbon micromachining method according to the second embodiment will be described.

本第2実施形態は、第1実施形態がガラス状カーボン基板に紫外線感光性樹脂を塗布し、露光、現像を行い、紫外線感光性樹脂を所望の微細パターンに成形するのに対して、インプリンティング法を用いて樹脂コート剤に微細パターンを形成する。   In the second embodiment, the first embodiment applies an ultraviolet photosensitive resin to a glassy carbon substrate, performs exposure and development, and molds the ultraviolet photosensitive resin into a desired fine pattern. A fine pattern is formed on the resin coating agent using a method.

例えば、図2に示すように、鏡面加工を施したガラス状カーボン1の表面に樹脂コート剤2を形成する(P11)。樹脂コート層は、凹圧により成型できる程度に半硬化していることが好ましい。   For example, as shown in FIG. 2, the resin coating agent 2 is formed on the surface of the glassy carbon 1 subjected to mirror finishing (P11). The resin coat layer is preferably semi-cured to such an extent that it can be molded by concave pressure.

微細パターン13aを形成した型13を押し当てて樹脂コート剤2に微細パターン2”を転写する(P12〜P14)。その後、樹脂を硬化させる。   The mold 13 on which the fine pattern 13a is formed is pressed to transfer the fine pattern 2 ″ to the resin coating agent 2 (P12 to P14). Thereafter, the resin is cured.

樹脂の微細パターン形成に、シリコンウェーハなどに微細パターンを形成した成形型を樹脂に押し当てて形状を転写するインプリント法を用いる場合には、樹脂は光感光性の無い樹脂、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)やポリメチルメタンアクリレート(PMMA)などの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂なども選択可能となる。この場合、ガラス状カーボンヘの形状転写法の選択によって酸素プラズマ耐性などの特性などを鑑み、樹脂を適宜選択する必要がある。第2実施形態においてもやはり、ガラス状カーボンの表面に形成された樹脂製微細パターンは、ドライエッチング時にガラス状カーボンと共にエッチングされる必要がある。   In the case of using an imprint method in which a mold having a fine pattern formed on a silicon wafer or the like is pressed against the resin to transfer the shape, the resin is a non-photosensitive resin such as polydimethylsiloxane. It is also possible to select thermoplastic resins such as (PDMS) and polymethylmethane acrylate (PMMA), thermosetting resins, and photocurable resins. In this case, it is necessary to appropriately select a resin in view of characteristics such as oxygen plasma resistance by selecting a shape transfer method to glassy carbon. Also in the second embodiment, the resin fine pattern formed on the surface of the glassy carbon needs to be etched together with the glassy carbon during dry etching.

なお、インプリンティング法を用いるときに使用するパターン成形型はシリコンウェーハやガラスウェーハにドライエッチングやウエットエッチングで微細パターンを形成したものや、それらをNi電鋳などで逆パターンを写し取ったものなども使用することができる。これらの成形型の形状を造る際、公知の様々な微細加工技術を適用可能であり、このことによって、ガラス状カーボン基板に形成できる形状の範囲を格段に広げることができる。   Note that the pattern mold used when using the imprinting method includes a silicon wafer or glass wafer formed with a fine pattern by dry etching or wet etching, or a reverse pattern copied by Ni electroforming, etc. Can be used. When producing the shapes of these molds, various known fine processing techniques can be applied, and this can greatly expand the range of shapes that can be formed on the glassy carbon substrate.

その後、酸素プラズマPを用いて異方性のあるドライエッチングを施し、微細パターン2”を転写して微細パターン1aをガラス状カーボン基板1に転写する(P15)。   Thereafter, anisotropic dry etching is performed using the oxygen plasma P, the fine pattern 2 ″ is transferred, and the fine pattern 1a is transferred to the glassy carbon substrate 1 (P15).

本第2実施形態のガラス状カーボンの微細加工方法によれば、これまで難しかった形状のガラス成形が可能となり、任意の凹凸形状を形成したガラス状カーボン加工物が得られる。   According to the glassy carbon microfabrication method of the second embodiment, glass molding having a shape that has been difficult until now becomes possible, and a glassy carbon processed product having an arbitrary uneven shape is obtained.

また、本発明に係る微細加工物は、上述した本発明に係るガラス状カーボン基材の微細加工方法により加工されたガラス状カーボン物を成形型として用い、図3に示し、「特許文献1」に詳細に開示される加工方法により、被加工物に精密な微細加工が施して製造される。   Further, the finely processed product according to the present invention is shown in FIG. 3 using a glassy carbon material processed by the above-described method for finely processing a glassy carbon substrate according to the present invention as shown in FIG. Are manufactured by subjecting the workpiece to precise micromachining.

例えば、成形装置21の下型22は分割型であり、下型22の凸状嵌合部22aが台座23の凹状嵌合部23aに一体的に保持されており、下型22及び上型24は、予め加熱されている。この予熱された下型22の凹状成形面22bに軟化状態の樹脂あるいはシリカガラスMを収納し、移動軸25を降下させて、上型24を降下させ、樹脂あるいはシリカガラスMを押圧する。これにより、樹脂あるいはシリカガラスMは下型22及び上型24の形状に沿って成形され、ガラス状カーボン加工物(型)により精密な微細加工が施された樹脂あるいはシリカガラスの微細加工物が得られる。   For example, the lower die 22 of the molding apparatus 21 is a split die, and the convex fitting portion 22a of the lower die 22 is integrally held by the concave fitting portion 23a of the pedestal 23, so that the lower die 22 and the upper die 24 are provided. Is preheated. A soft resin or silica glass M is stored in the concave molding surface 22b of the preheated lower die 22, the moving shaft 25 is lowered, the upper die 24 is lowered, and the resin or silica glass M is pressed. As a result, the resin or silica glass M is molded along the shapes of the lower mold 22 and the upper mold 24, and the resin or silica glass microfabricated product that has been subjected to precise microfabrication by the glassy carbon processed product (mold). can get.

高耐酸素プラズマ性を有する樹脂とは、例えば環化ゴム主体のネガレジストや芳香族のノボラック樹脂系のポジレジストである。   The resin having high oxygen resistance is, for example, a negative resist mainly composed of cyclized rubber or an aromatic novolak resin-based positive resist.

ドライエッチング時の雰囲気ガスは、10〜100%の酸素ガスを含むことが好ましい。酸素含有量が10%より少ないとエッチング速度が遅く、実用的な速度での処理が難くなる。   The atmospheric gas during dry etching preferably contains 10 to 100% oxygen gas. When the oxygen content is less than 10%, the etching rate is slow, and the treatment at a practical rate becomes difficult.

ガラス状カーボン基材上の樹脂層に形成された微細パターンは、樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱して表面張力を利用して変形させた後に、エッチング処理を施すと、形状の修正ができて好ましい。この加熱には紫外線を照射することが好ましい。   When the fine pattern formed on the resin layer on the glassy carbon substrate is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the resin and deformed using surface tension, the shape is corrected by applying an etching treatment. This is preferable. This heating is preferably irradiated with ultraviolet rays.

ドライエッチング時には、ガラス状カーボン基板の温度が樹脂のガラス転移点温度以上に上昇すると、微細パターンが変形する可能性があるので、温度上昇を抑えることが好ましい。   At the time of dry etching, if the temperature of the glassy carbon substrate rises above the glass transition temperature of the resin, the fine pattern may be deformed, so it is preferable to suppress the temperature rise.

ガラス状カーボン基板の温度上昇の抑制には、水冷、空冷、液体窒素、ヘリウム循環式冷凍機、ペルチエ素子のいずれかを用いることが好ましい。   In order to suppress the temperature rise of the glassy carbon substrate, it is preferable to use any one of water cooling, air cooling, liquid nitrogen, helium circulation refrigerator, and Peltier element.

ダイヤモンド砥粒を用いて、片面を鏡面研磨加工したガラス状カーボンの表面に10μmのポジレシストをスピンコート法で塗布し、フォトリソグラフィー法にて□9μmのドット形状を、それぞれが5μmの間隔を置いて縦800個、横600個の配列パターンを持つように成形した。このパターンを形成した基板にポジレシストのガラス転移点以上の温度を加え、リフローさせて半球形状とした。このレジストに紫外線を照射して耐熱性を上げた後、ドライエッチングによって全体をエッチングし、最終的に高さ3μm、直径14μmの球面マイクロレンズアレイ用成形型を得た。   Using diamond abrasive grains, 10 μm positive resist is applied to the surface of glassy carbon that has been mirror-polished on one side by spin coating, and a □ 9 μm dot shape is formed by photolithography at intervals of 5 μm. It was molded so as to have an array pattern of 800 vertical and 600 horizontal. A temperature higher than the glass transition point of positive resist was applied to the substrate on which this pattern was formed, and the substrate was reflowed to obtain a hemispherical shape. The resist was irradiated with ultraviolet rays to increase the heat resistance, and then the whole was etched by dry etching to finally obtain a molding die for a spherical microlens array having a height of 3 μm and a diameter of 14 μm.

本発明の第1実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法の工程図。The process drawing of the fine processing method of glassy carbon concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るガラス状カーボンの微細加工方法の工程図。The process drawing of the fine processing method of glassy carbon concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明に係るガラス状カーボン微細加工物の成形方法の概念図。The conceptual diagram of the shaping | molding method of the glassy carbon fine processed material which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガラス状カーボン基板
1a 微細パターン
2 樹脂層
2’ 微細パターン
2” 微細パターン
3 マスターパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass-like carbon substrate 1a Fine pattern 2 Resin layer 2 'Fine pattern 2 "Fine pattern 3 Master pattern

Claims (12)

ガラス状カーボン基板に写真現像用の紫外線感光性樹脂を塗布する工程と、紫外線感光性樹脂の露光、現像を行い、紫外線感光性樹脂を所望の微細パターンに成形する工程と、ドライエッチングを施し、紫外線感光性樹脂の微細パターンをガラス状カーボン基板へ転写する工程を有することを特徴とするガラス状カーボンの微細加工方法。 Applying a UV photosensitive resin for photographic development to a glassy carbon substrate, exposing and developing the UV photosensitive resin, forming the UV photosensitive resin into a desired fine pattern, and performing dry etching, A method for finely processing glassy carbon, comprising a step of transferring a fine pattern of an ultraviolet photosensitive resin to a glassy carbon substrate. ガラス状カーボン基板に硬化可能な樹脂コート剤を塗布し、半硬化させる工程と、半硬化後の樹脂コート剤に微細パターンが形成された成形型を押し当てて樹脂コート剤に微細パターンを転写する工程と、樹脂コート剤の硬化後にドライエッチングを施し樹脂コート剤の微細パターンをガラス状カーボン基板へ転写する工程を有することを特徴とするガラス状カーボンの微細加工方法。 Applying a curable resin coating agent to a glassy carbon substrate and semi-curing it, and pressing a mold with a fine pattern formed on the semi-cured resin coating agent to transfer the fine pattern to the resin coating agent A glass-like carbon microfabrication method comprising: a step of transferring a fine pattern of a resin coating agent to a glassy carbon substrate by performing dry etching after the resin coating agent is cured. 前記紫外線感光樹脂あるいは前記樹脂コート剤に高耐酸素プラズマ性を持たせるとともに、ドライエッチングに酸素プラズマを用いることを特徴とする請求項1または2に記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 3. The glassy carbon microfabrication method according to claim 1 or 2, wherein the ultraviolet photosensitive resin or the resin coating agent is provided with high oxygen resistance and oxygen plasma is used for dry etching. 前記ドライエッチングは異方性エッチングであることを特徴とする請求項1ないし3に記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 4. The glassy carbon microfabrication method according to claim 1, wherein the dry etching is anisotropic etching. 前記ドライエッチング時の雰囲気ガスは、10〜100%の酸素ガスを含むことを特徴とする請求項3に記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 The glassy carbon microfabrication method according to claim 3, wherein the atmosphere gas at the time of dry etching contains 10 to 100% oxygen gas. 前記エッチング法は、誘導結合プラズマエッチング法あるいは反応イオンエッチング法であることを特徴とする請求項5に記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 6. The glassy carbon microfabrication method according to claim 5, wherein the etching method is an inductively coupled plasma etching method or a reactive ion etching method. 前記微細パターンが形成された樹脂を、ガラス転移点以上の温度に加熱して表面張力を利用して変形させた後に、エッチング処理を施すことを特徴とする請求項1ないし3に記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 The glassy material according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin on which the fine pattern is formed is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point and deformed by utilizing surface tension, and then subjected to an etching treatment. Carbon fine processing method. 前記ドライエッチング時に、ガラス状カーボン基板の温度が樹脂のガラス転移点温度以上に上昇することを抑制することを特徴とする請求項1ないし7記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 8. The method for finely processing glassy carbon according to claim 1, wherein the temperature of the glassy carbon substrate is prevented from rising above the glass transition temperature of the resin during the dry etching. 前記ガラス状カーボン基板の温度上昇の抑制に、水冷、空冷、液体窒素、ヘリウム循環式冷凍機、ペルチエ素子のいずれかを用いることを特徴とする請求項8に記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 9. The method for finely processing glassy carbon according to claim 8, wherein any one of water cooling, air cooling, liquid nitrogen, helium circulation type refrigerator, and Peltier element is used to suppress temperature rise of the glassy carbon substrate. . 前記ドライエッチング実施前に、樹脂のガラス転移点温度を上げるために紫外線を照射することを特徴とする請求項1または2に記載のガラス状カーボンの微細加工方法。 3. The glassy carbon microfabrication method according to claim 1, wherein ultraviolet rays are irradiated to raise the glass transition temperature of the resin before the dry etching. 請求項1ないし10に記載のガラス状カーボンの微細加工方法によって製造されたことを特徴とするガラス状カーボン加工物。 A glassy carbon processed product produced by the glassy carbon microfabrication method according to claim 1. 請求項11に記載のガラス状カーボン加工物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微細加工物。 A resin or glass microfabricated product produced using the glassy carbon processed product according to claim 11 as a mold.
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