JP2008114448A

JP2008114448A - Transfer substrate and transfer method using the same

Info

Publication number: JP2008114448A
Application number: JP2006298952A
Authority: JP
Inventors: Sadaichi Suzuki; 貞一鈴木; Kazuaki Tabata; 和章田畑; Yoshifumi Yamazaki; 芳文山崎; Tasuke Nagao; 太介長尾; Takayuki Yamada; 高幸山田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transfer substrate and a transfer method using the same having excellent releasability between the transfer substrate and a transfer pattern and capable of remarkably improving a transfer rate between the transfer substrate and a target substrate. <P>SOLUTION: The transfer pattern 12 having thermal expansion rate different from the substrate 11 is formed on the substrate 11. Afterward, micro peeling is partially made between the substrate 11 and the transfer pattern 12 by heating or cooling in accordance with the difference of the thermal expansion rate between the substrate 11 and the transfer pattern 12. An adhesive force between the substrate 11 and the transfer pattern 12 can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、転写接合や常温接合等の構成部品を転写して接合するための転写基板とそれを用いた転写方法に係わり、特に、良好な剥離性と高い転写率とを有する転写基板とそれを用いた転写方法に関する。 The present invention relates to a transfer substrate for transferring and bonding component parts such as transfer bonding and room temperature bonding, and a transfer method using the same, and in particular, a transfer substrate having good releasability and a high transfer rate. The present invention relates to a transfer method using.

従来から、転写用基板（ドナー基板）１は、図４に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板２上に、転写パターン４であるＡｌ（アルミニウム）又はＡｕ（金）をポリイミド等の離型層３を介して着膜し、Ａｌ又はＡｕのパターニングを行って形成されていた。この従来のドナー基板１は、ポリイミド離型層３とＳｉ基板２との間の密着力が、そのポリイミド離型層３とＡｌ又はＡｕ転写パターン４との間の密着力よりも大きく設定されている。そのため、転写パターン４をターゲット基板（目的基板）５上に圧接すると、ポリイミド離型層３とＡｌ又はＡｕ転写パターン４との間で剥離が起こり、所望の転写パターン４をターゲット基板５上へ転写することが可能となる。これを繰り返すことで、ターゲット基板５に対して複数層の転写積層が可能となる。 Conventionally, as shown in FIG. 4, a transfer substrate (donor substrate) 1 is made of a release layer made of polyimide (eg, Al (aluminum) or Au (gold)) as a transfer pattern 4 on a silicon (Si) substrate 2. 3 was formed by patterning Al or Au. In this conventional donor substrate 1, the adhesion force between the polyimide release layer 3 and the Si substrate 2 is set larger than the adhesion force between the polyimide release layer 3 and the Al or Au transfer pattern 4. Yes. Therefore, when the transfer pattern 4 is pressed onto the target substrate (target substrate) 5, peeling occurs between the polyimide release layer 3 and the Al or Au transfer pattern 4, and the desired transfer pattern 4 is transferred onto the target substrate 5. It becomes possible to do. By repeating this, a plurality of layers can be transferred and laminated on the target substrate 5.

しかしながら、転写パターン４とターゲット基板５との間の接合力が、図５に示すように、転写パターン４とポリイミド離型層３との間の密着力よりも弱いと、転写が起こらないという問題が発生する。また、転写パターン４とターゲット基板５との間の接合力は十分にあるが、転写パターン４とポリイミド離型層３との間の密着力が、ポリイミド離型層３とＳｉ基板２との間の密着力よりも強い場合は、転写が起こらないという問題が発生する。また、離型層３に用いるポリイミドは、弾力性を有する樹脂材であるので、図６に示すように、転写パターン４とポリイミド離型層３との間で応力緩和が起こる。その結果、圧接転写時において、転写パターン４がポリイミド離型層３上から剥がれ難いという問題があった。 However, if the bonding force between the transfer pattern 4 and the target substrate 5 is weaker than the adhesion force between the transfer pattern 4 and the polyimide release layer 3 as shown in FIG. Will occur. Further, the bonding force between the transfer pattern 4 and the target substrate 5 is sufficient, but the adhesion force between the transfer pattern 4 and the polyimide release layer 3 is between the polyimide release layer 3 and the Si substrate 2. If it is stronger than the adhesive strength, there arises a problem that transfer does not occur. In addition, since the polyimide used for the release layer 3 is an elastic resin material, stress relaxation occurs between the transfer pattern 4 and the polyimide release layer 3 as shown in FIG. As a result, there is a problem that the transfer pattern 4 is hardly peeled off from the polyimide release layer 3 during the pressure transfer.

この種の従来の転写方法の一例としては、例えば離型層をフッ素処理することで、転写パターンと基板との間の密着力を低減する構成の転写方法がある（例えば、特許文献１参照。）。 As an example of this type of conventional transfer method, for example, there is a transfer method configured to reduce the adhesion between the transfer pattern and the substrate by treating the release layer with fluorine (see, for example, Patent Document 1). ).

従来の転写方法の他の一例としては、例えば転写パターンを基板上から剥離する際に、離型層に接着強度の低下を誘起する熱などを加えることで、転写パターンの剥離を促進させる構成の転写方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−３０５４８８号公報特開２００４−１８８５１３号公報 As another example of the conventional transfer method, for example, when the transfer pattern is peeled from the substrate, the release pattern is accelerated by applying heat or the like that induces a decrease in adhesive strength to the release layer. There is a transfer method (for example, see Patent Document 2).
JP-A-10-305488 JP 2004-188513 A

本発明の目的は、転写パターンとの間の剥離性に優れるとともに、ターゲット基板との間の転写率を大幅に向上させることを可能とした転写基板とそれを用いた転写方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a transfer substrate that is excellent in releasability from a transfer pattern and can greatly improve the transfer rate with a target substrate, and a transfer method using the same. is there.

［１］本発明は、基板上に剥離可能に形成された転写パターンを有する転写基板であって、前記基板と前記転写パターンとの熱膨張率が異なる材料により構成されてなることを特徴とする転写基板にある。 [1] The present invention is a transfer substrate having a transfer pattern formed on the substrate in a detachable manner, wherein the substrate and the transfer pattern are made of materials having different coefficients of thermal expansion. Located on the transfer substrate.

［２］また本発明は、上記請求項１記載の発明にあって、前記基板及び前記転写パターン間の密着力を低下させるように加熱又は冷却を行うことで、前記基板と前記転写パターンの熱膨張率の相違により前記基板及び前記転写パターン間にミクロ的な剥離を部分的に発生させる構成を有してなることを特徴としている。 [2] Further, the present invention is the invention according to claim 1, wherein the heat of the substrate and the transfer pattern is obtained by heating or cooling so as to reduce the adhesion between the substrate and the transfer pattern. It is characterized by having a configuration in which micro-peeling is partially generated between the substrate and the transfer pattern due to the difference in expansion coefficient.

［３］また本発明は、上記請求項１又は２記載の発明にあって、前記基板が、誘電体材料又は半導体材料であり、前記転写パターンが、金属であることを特徴としている。 [3] The present invention is also characterized in that, in the invention described in claim 1 or 2, the substrate is a dielectric material or a semiconductor material, and the transfer pattern is a metal.

［４］また本発明は、上記請求項１又は２記載の発明にあって、前記基板が、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ガラス、ＳｉＯ_２、サファイアから選択された材料からなり、前記基板の前記転写パターンとの接合面が、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏからなる群のうちの少なくとも１種、又はその化合物からなることを特徴としている。 [4] Further, the present invention is the invention according to claim 1 or 2, wherein the substrate is made of a material selected from Si, GaAs, InP, glass, SiO ₂ and sapphire, and the transfer of the substrate is performed. The bonding surface with the pattern is characterized by comprising at least one of the group consisting of Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, Co, Pt, and Mo, or a compound thereof.

［５］また本発明は、上記請求項１又は２記載の発明にあって、前記基板又は前記基板の前記転写パターンとの接合面が、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏからなる群のうちの少なくとも１種、又はその化合物からなり、前記転写パターンが、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ガラス、ＳｉＯ_２、サファイア、又はＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏからなる群のうちの少なくとも１種、又はその化合物からなることを特徴としている。 [5] Further, the present invention is the invention according to claim 1 or 2, wherein the substrate or the bonding surface of the substrate with the transfer pattern is Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, It consists of at least one of the group consisting of Co, Pt, and Mo, or a compound thereof, and the transfer pattern is Si, GaAs, InP, glass, SiO ₂ , sapphire, or Au, Al, Cu, Zn, Cr, It is characterized by comprising at least one of the group consisting of Ni, Fe, Co, Pt and Mo, or a compound thereof.

［６］更に本発明は、上記請求項１，３〜５のいずれかに記載の基板に形成された転写パターンをターゲット基板に剥離転写して形成する転写方法であって、前記基板及び前記転写パターン間の密着力を低下させるように前記基板及び前記転写パターンを加熱又は冷却する工程と、前記基板と前記ターゲット基板とを圧接して前記転写パターンを剥離転写させる工程とを有してなることを特徴とする転写方法にある。 [6] Further, the present invention provides a transfer method for forming a transfer pattern formed on a substrate according to any one of claims 1 to 3 by peeling and transferring the transfer pattern to a target substrate. Heating or cooling the substrate and the transfer pattern so as to reduce the adhesion between the patterns, and a step of peeling and transferring the transfer pattern by pressing the substrate and the target substrate. The transfer method is characterized by the following.

本発明によると、熱膨張率の相違によってミクロ的な剥がれを局部的に発生させることで、転写パターンと基板との間の密着力を弱め、転写パターンと基板との間で優れた剥離性が得られるとともに、ターゲット基板に対して転写率を大幅に向上することができる。 According to the present invention, the micro-peeling is locally generated due to the difference in thermal expansion coefficient, thereby weakening the adhesion between the transfer pattern and the substrate, and having excellent peelability between the transfer pattern and the substrate. As a result, the transfer rate with respect to the target substrate can be greatly improved.

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.

［第１の実施の形態］
（転写基板の構成）
図１は、本発明における第１の実施の形態である転写基板の一構成例を模式的に示す説明図である。 [First Embodiment]
(Configuration of transfer substrate)
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration example of a transfer substrate according to the first embodiment of the present invention.

図１において、符号１０は、第１の実施の形態における転写基板（ドナー基板）を示している。この転写基板１０の基本構成は、図１に示すように、基板１１及び転写パターン１２で構成される。この転写基板１０にあっては、ポリイミド離型層を排除した構成となっており、従来のドナー基板のように、離型層であるポリイミド上にＡｕ又はＡｌ等の金属薄膜からなる転写パターンを形成し、その転写パターンをＡｕ又はＡｌ等を成膜したターゲット基板（目的基板）に転写する構成とは大きく異なっている。 In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a transfer substrate (donor substrate) in the first embodiment. The basic configuration of the transfer substrate 10 includes a substrate 11 and a transfer pattern 12 as shown in FIG. The transfer substrate 10 has a configuration in which a polyimide release layer is excluded, and a transfer pattern made of a metal thin film such as Au or Al is formed on polyimide as a release layer, as in a conventional donor substrate. This is greatly different from the structure in which the transfer pattern is transferred to a target substrate (target substrate) on which Au or Al is deposited.

この第１の実施の形態は、基板１１の熱膨張率とその上に直接的に作製される転写パターン１２の熱膨張率とが大きく異なる材料で構成することを特徴部としている。転写基板１０としては、図１に示すように、基板１１の熱膨張率を転写パターン１２の熱膨張率よりも大きく設定した構成とすることができる。図１（ａ）に示すように、転写基板１０を加熱すると、転写パターン１２には、基板１１との熱膨張率の違いによりストレスあるいは応力が加わることとなり、図１（ｂ）に示すように、基板１１及び転写パターン１２間の界面にミクロ的な剥離を部分的に発生させることができる。この構成を採用することにより、転写基板１０及びターゲット基板（図３）の圧接接合時において、転写パターン１２を基板１１から剥がれ易くすることができるようになる。従来のドナー基板のように、ポリイミドのキュア条件やその表面状態によってＡｕやポリイミドとの密着力が変化し、転写率にバラツキを発生することが完全になくなる。 The first embodiment is characterized in that the thermal expansion coefficient of the substrate 11 and the thermal expansion coefficient of the transfer pattern 12 directly produced thereon are made of materials that are greatly different. As shown in FIG. 1, the transfer substrate 10 can have a configuration in which the thermal expansion coefficient of the substrate 11 is set larger than the thermal expansion coefficient of the transfer pattern 12. As shown in FIG. 1A, when the transfer substrate 10 is heated, stress or stress is applied to the transfer pattern 12 due to a difference in thermal expansion coefficient from the substrate 11, and as shown in FIG. Micro-peeling can be partially generated at the interface between the substrate 11 and the transfer pattern 12. By adopting this configuration, the transfer pattern 12 can be easily peeled off from the substrate 11 at the time of pressure bonding of the transfer substrate 10 and the target substrate (FIG. 3). Unlike conventional donor substrates, the adhesive force with Au or polyimide changes depending on the curing conditions of the polyimide and the surface state thereof, and variations in the transfer rate are completely eliminated.

転写基板１０の好適な一例としては、例えば基板１１を誘電体材料又は半導体材料により構成することができる。転写基板１０の他の一例としては、例えば基板１１をＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ガラス、ＳｉＯ_２、サファイア等から選択された材料を使用することができる。合わせて、基板１１の転写パターン１２との接合面としては、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ等からなる群のうちの少なくとも１種、又はその化合物を使用することができる。転写基板１０の更に他の一例としては、基板１１又は基板１１の転写パターン１２との接合面に、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ等からなる群のうちの少なくとも１種、又はその化合物を使用することができる。 As a suitable example of the transfer substrate 10, for example, the substrate 11 can be made of a dielectric material or a semiconductor material. As another example of the transfer substrate 10, for example, a material selected from Si, GaAs, InP, glass, SiO ₂ , sapphire, or the like can be used for the substrate 11. In addition, as the bonding surface of the substrate 11 with the transfer pattern 12, for example, at least one selected from the group consisting of Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, Co, Pt, Mo, etc., or a compound thereof Can be used. Still another example of the transfer substrate 10 is a group consisting of, for example, Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, Co, Pt, Mo, or the like on the bonding surface of the substrate 11 or the transfer pattern 12 of the substrate 11. At least one of these or a compound thereof can be used.

一方、転写パターン１２にあっても、例えば各種の金属などを使用することができる。その転写パターン１２の一例としては、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ガラス、ＳｉＯ_２、サファイア等を使用することができる。転写パターン１２の他の一例としては、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ等からなる群のうちの少なくとも１種、又はその化合物を使用することができる。 On the other hand, even in the transfer pattern 12, for example, various metals can be used. As an example of the transfer pattern 12, for example, Si, GaAs, InP, glass, SiO ₂ , sapphire, or the like can be used. As another example of the transfer pattern 12, for example, at least one selected from the group consisting of Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, Co, Pt, Mo, or the like, or a compound thereof can be used. .

（転写基板の作製方法）
以上の構成をもつ第１の実施の形態に係る転写基板１０は、本発明の作製方法によって、以下のように効率的に製造することができる。以下の表１に、ＳｉＯ_２、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板、サファイア、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕの熱膨張率をまとめて表す。 (Transfer substrate production method)
The transfer substrate 10 according to the first embodiment having the above-described configuration can be efficiently manufactured as follows by the manufacturing method of the present invention. Table 1 below collectively shows the thermal expansion coefficients of SiO ₂ , Si substrate, GaAs substrate, sapphire, Al, Au, and Cu.

上記表１に示した材料の中から熱膨張率の大きく異なる基板材料と転写パターン材料を選択し、例えばＳｉＯ_２からなる基板１１に、Ａｌからなる転写パターン材料を着膜し、フォトリソグラフィー法で、微小構造体の構成材料となる転写パターン１２を形成することができる。一方、別基板であるターゲット基板には、Ａｌを蒸着することができる。そして、基板１１の転写パターン１２をターゲット基板のＡｌ上に圧接接合することで、そのＡｌ上に転写パターン１２を円滑に転写することができる。 A substrate material and a transfer pattern material having greatly different coefficients of thermal expansion are selected from the materials shown in Table 1 above. For example, a transfer pattern material made of Al is deposited on a substrate 11 made of SiO ₂ , and photolithography is used. The transfer pattern 12 that is a constituent material of the microstructure can be formed. On the other hand, Al can be deposited on a target substrate which is a separate substrate. Then, the transfer pattern 12 of the substrate 11 can be smoothly transferred onto the Al by press-contacting the transfer pattern 12 of the substrate 11 onto the Al of the target substrate.

更に転写基板１０の作製方法を詳細に述べれば、例えばＳｉＯ_２基板１１上にＡｌを１００℃の温度で１μｍ蒸着する。その後、フォトリソグラフィー法により転写パターン１２を形成する。ＳｉＯ_２基板１１の熱膨張率は、上記表１に示すように、約０．２４×１０^−６Ｋ^−１であり、相手方の転写パターン１２であるＡｌの熱膨張率は、約２３×１０^−６Ｋ^−１である。そのため、それらの熱膨張率差は、２桁程異なる。このＳｉＯ_２基板１１を加熱炉の中に入れて、４００℃の温度で２０秒間程、加熱する。その後、ＳｉＯ_２基板１１を加熱炉から取り出して、常温に戻す。このような処理を行うと、熱膨張率の相違によりＳｉＯ_２基板１１からＡｌ転写パターン１２を容易に剥がすことができるようになり、相手方のターゲット基板に対して転写率を大幅に向上することができる。 Further, a method for producing the transfer substrate 10 will be described in detail. For example, 1 μm of Al is deposited on the SiO ₂ substrate 11 at a temperature of 100 ° C. Thereafter, the transfer pattern 12 is formed by photolithography. As shown in Table 1 above, the thermal expansion coefficient of the SiO ₂ substrate 11 is about 0.24 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ , and the thermal expansion coefficient of Al that is the transfer pattern 12 of the counterpart is about 23 × 10 10. ^-6K- ¹ . Therefore, those thermal expansion coefficient differences differ by about two orders of magnitude. This SiO ₂ substrate 11 is put in a heating furnace and heated at a temperature of 400 ° C. for about 20 seconds. Thereafter, the SiO ₂ substrate 11 is taken out of the heating furnace and returned to room temperature. When such a process is performed, the Al transfer pattern 12 can be easily peeled off from the SiO ₂ substrate 11 due to the difference in thermal expansion coefficient, and the transfer rate can be greatly improved with respect to the other target substrate. it can.

この第１の実施の形態にあって、基板１１の表面に対する薄膜の着膜法としては、例えばスパッタ法、分子線ビームエピタキシャル法、化学気相堆積法、真空蒸着法、スピン塗布法等の一般的な薄膜形成方法を使用することができる。その薄膜のパターニングとしては、フォトリソグラフィー法の他に、例えば集束イオンビーム（ＦＩＢ）法、電子ビーム直接描画法等を用いることができる。 In this first embodiment, as a method for depositing a thin film on the surface of the substrate 11, for example, sputtering, molecular beam epitaxy, chemical vapor deposition, vacuum evaporation, spin coating, etc. A typical thin film formation method can be used. As patterning of the thin film, for example, a focused ion beam (FIB) method, an electron beam direct writing method, or the like can be used in addition to the photolithography method.

（転写方法）
以上のように構成された第１の実施の形態に係る転写基板１０にあっては、例えばパターニング加工された薄膜を転写積層することにより３次元微小構造体を作製する微細加工技術に効果的に使用することができる。その３次元微小構造体を作製するにあたっては、先ず、例えばＳｉＯ_２基板１１上に所定の転写パターン１２のＡｌ薄膜層を着膜し、そのＡｌ薄膜層のパターニングを行うことで、Ａｌ転写パターン１２を有する転写基板１０を予め準備しておく。その後、ＳｉＯ_２基板１１及びＡｌ転写パターン１２間の密着力を低下させるようにＳｉＯ_２基板１１とＡｌ転写パターン１２を加熱する工程と、ＳｉＯ_２基板１１とターゲット基板とを圧接接合して、ターゲット基板にＡｌ転写パターン１２を剥離転写させる工程とにより、３次元構造体を構成する転写構成部品が得られる。 (Transfer method)
In the transfer substrate 10 according to the first embodiment configured as described above, for example, it is effective for a microfabrication technique for producing a three-dimensional microstructure by transferring and laminating patterned thin films. Can be used. In producing the three-dimensional microstructure, first, for example, an Al thin film layer of a predetermined transfer pattern 12 is deposited on the SiO ₂ substrate 11, and the Al thin film layer is patterned, whereby the Al transfer pattern 12 is obtained. Is prepared in advance. Then, heating the SiO ₂ substrate 11 and the Al transfer pattern 12 to lower the adhesion between the SiO ₂ substrate 11 and Al transferred pattern 12, pressed against bonding the SiO ₂ substrate 11 and the target substrate, the target By the step of peeling and transferring the Al transfer pattern 12 to the substrate, a transfer component constituting the three-dimensional structure is obtained.

ＳｉＯ_２基板１１上のＡｌ転写パターン１２を、Ａｌを積層したターゲット基板に圧接接合すると、既述したように、ＳｉＯ_２基板１１とターゲット基板のＡｌとの間の接合力が、Ａｌ転写パターン１２とＳｉＯ_２基板１１との間の密着力よりも大きくなり、所望のＡｌ転写パターン１２をターゲット基板上に高い確率で転写することができる。 When the Al transfer pattern 12 on the SiO ₂ substrate 11 is pressure bonded to the target substrate on which Al is laminated, as described above, the bonding force between the SiO ₂ substrate 11 and the Al of the target substrate is changed to the Al transfer pattern 12. And the adhesion force between the SiO ₂ substrate 11 and the desired Al transfer pattern 12 can be transferred onto the target substrate with high probability.

ＳｉＯ_２基板１１とターゲット基板とを圧接接合して、ターゲット基板にＡｌ転写パターン１２を剥離転写させる工程では、例えば所定の荷重力で、ＳｉＯ_２基板１１とターゲット基板とを所定の時間押圧し、Ａｌ転写パターン１２とターゲット基板とを常温接合することができる。ここで、常温接合という用語は、ターゲット基板の接合面に中性原子ビーム、イオンビームなどを照射して表面を清浄化した後、転写パターンとターゲット基板を室温で接触させて原子同士を直接接合することをいう。常温接合により転写パターンを接合することにより、転写パターンの形状や厚みの変化が少なく、高精度な微小構造体が得られる。そして、ターゲット基板に２層目の転写パターンを転写積層するにあたっては、例えばターゲット基板側に転写された転写パターンの表面、及び２層目の転写パターンの表面にアルゴン原子ビームを照射して清浄化することが好適である。 In the step of press-bonding the SiO ₂ substrate 11 and the target substrate and peeling and transferring the Al transfer pattern 12 to the target substrate, the SiO ₂ substrate 11 and the target substrate are pressed for a predetermined time with a predetermined load force, for example. The Al transfer pattern 12 and the target substrate can be bonded at room temperature. Here, the term room temperature bonding means that the surface of the target substrate is irradiated with a neutral atom beam or ion beam to clean the surface, and then the transfer pattern and target substrate are brought into contact at room temperature to directly bond the atoms together. To do. By bonding the transfer pattern by room temperature bonding, a highly accurate microstructure can be obtained with little change in the shape and thickness of the transfer pattern. When transferring and laminating the second layer transfer pattern on the target substrate, for example, the surface of the transfer pattern transferred to the target substrate side and the surface of the second layer transfer pattern are irradiated and cleaned with an argon atom beam. It is preferable to do.

［第２の実施の形態］
（転写基板の構成）
図２は、本発明における第２の実施の形態である転写基板の一構成例を模式的に示す説明図である。なお、同図においては、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
(Configuration of transfer substrate)
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a configuration example of a transfer substrate according to the second embodiment of the present invention. In the figure, substantially the same members as those in the first embodiment are given the same member names and symbols. Therefore, the detailed description regarding these members is omitted.

上記第１の実施の形態に係る転写基板１０の作製方法とは逆に、上記表１に示した材料の中から、熱膨張率の大きく異なる基板材料と転写パターン材料を選択することで、図２に示すように、基板１１の熱膨張率を転写パターン１２の熱膨張率よりも小さく設定した構成とすることができる。この第２の実施の形態である転写基板１０にあっても、転写基板１０に熱を加えると、転写パターン１２には、基板１１の熱膨張率の違いによってストレスあるいは応力が加わり、基板１１及び転写パターン１２間にミクロ的な剥離を局部的に発生させることができる。これにより、基板１１及びターゲット基板の圧接接合時において、転写パターン１２を基板１１から円滑に剥離することができるようになる。 Contrary to the manufacturing method of the transfer substrate 10 according to the first embodiment, by selecting a substrate material and a transfer pattern material having greatly different coefficients of thermal expansion from the materials shown in Table 1 above, FIG. 2, the thermal expansion coefficient of the substrate 11 can be set to be smaller than the thermal expansion coefficient of the transfer pattern 12. Even in the transfer substrate 10 according to the second embodiment, when heat is applied to the transfer substrate 10, stress or stress is applied to the transfer pattern 12 due to the difference in thermal expansion coefficient of the substrate 11. Microscopic peeling can be locally generated between the transfer patterns 12. Thereby, the transfer pattern 12 can be smoothly peeled from the substrate 11 at the time of pressure bonding of the substrate 11 and the target substrate.

［第３の実施の形態］
（転写基板の作製方法）
転写基板１０の作製方法の更に他の一例としては、例えばＳｉＯ_２基板１１上に、Ａｕを１００℃で１．５μｍ蒸着することができる。フォトリソグラフィーを行い、Ａｕ転写パターン１２を形成してから、３５０℃の加熱炉に１分間放置する。その後、ＳｉＯ_２基板１１を加熱炉から取り出して、ターゲット基板上にＡｕ転写パターン１２を形成したものと接合させると、転写が起こる。この際も、基板１１のＳｉＯ_２と転写パターン１２のＡｕの熱膨張率は、１４．２／０．２４＝６０倍程異なる。そのため、特に大きな転写パターンでは、転写パターン１２と基板１１との間の界面で剥がれ易くなる。従って、Ａｕ転写パターン１２とＳｉＯ_２基板１１とを圧接接合した際に、Ａｕ転写パターン１２が、ＳｉＯ_２基板１１から剥がれ易くなり、転写率を大幅に向上させることができる。 [Third Embodiment]
(Transfer substrate production method)
As yet another example of the method for manufacturing the transfer substrate 10, for example, Au can be deposited on the SiO ₂ substrate 11 at 100 ° C. by 1.5 μm. Photolithography is performed to form the Au transfer pattern 12 and then left in a heating furnace at 350 ° C. for 1 minute. Thereafter, when the SiO ₂ substrate 11 is taken out of the heating furnace and bonded to the target substrate on which the Au transfer pattern 12 is formed, transfer occurs. Also in this case, the thermal expansion coefficients of SiO _{2 of} the substrate 11 and Au of the transfer pattern 12 are different by about 14.2 / 0.24 = 60 times. Therefore, particularly in a large transfer pattern, the transfer pattern 12 is easily peeled off at the interface between the transfer pattern 12 and the substrate 11. Therefore, when the Au transfer pattern 12 and the SiO ₂ substrate 11 are pressure-bonded to each other, the Au transfer pattern 12 is easily peeled off from the SiO ₂ substrate 11, and the transfer rate can be greatly improved.

以下に、本発明の更に具体的な実施の形態として、実施例を挙げて具体的に説明する。図３は、本発明における代表的な実施例である誘電体多層膜の転写基板を作製する手順の一例を模式的に示す説明図である。なお、同図においては、上記第１及び第２の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。 Hereinafter, examples will be specifically described as specific embodiments of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view schematically showing an example of a procedure for producing a dielectric multilayer film transfer substrate which is a typical embodiment of the present invention. In the figure, substantially the same members as those in the first and second embodiments are denoted by the same member names and symbols.

（転写基板の作製方法）
転写基板１０の作製にあたり、最初に、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、研磨されたＳｉ基板１１の転写パターンとの接合面にＡｌ層１３を１００℃にて１μｍ着膜する。次に、リフトオフ用のレジストパターンを形成してから、ＳｉＯ_２層１４を１４７μｍとし、ＴｉＯ_２層１５を９０μｍとして、これらを交互に６層着膜した。その後、リフトオフにて誘電体多層膜１６のパターンを形成する。次に、作製するＡｕの転写パターン１２用のリフトオフレジストパターンを再度形成する。最終層として、Ａｕを５００μｍ着膜し、リフトオフにてＡｕの転写パターン１２を形成する。次に、４００℃の温度に３０秒間、熱を印加してから、図３（ｃ）に示すように、Ａｕ層２１を蒸着したターゲット基板２０上に常温転写を行った。その結果、略１００％の転写を確認した。これにより、３次元微小構造体である光学素子を作製することができた。 (Transfer substrate production method)
In the production of the transfer substrate 10, first, as shown in FIGS. 3A and 3B, an Al layer 13 is deposited on the bonding surface of the polished Si substrate 11 with the transfer pattern at 100 ° C. to 1 μm. . Next, after forming a resist pattern for lift-off, the SiO ₂ layer 14 was set to 147 μm, the TiO ₂ layer 15 was set to 90 μm, and six layers were alternately deposited. Thereafter, a pattern of the dielectric multilayer film 16 is formed by lift-off. Next, a lift-off resist pattern for the Au transfer pattern 12 to be produced is formed again. As a final layer, 500 μm of Au is deposited, and an Au transfer pattern 12 is formed by lift-off. Next, after applying heat to a temperature of 400 ° C. for 30 seconds, room temperature transfer was performed on the target substrate 20 on which the Au layer 21 was deposited, as shown in FIG. As a result, almost 100% transfer was confirmed. As a result, an optical element which is a three-dimensional microstructure can be manufactured.

なお、上記各実施の形態及び実施例では、基板１１と転写パターン１２とを加熱して、その加熱時の熱膨張率の差に基づいて、基板１１及び転写パターン１２間にミクロ的な剥離を局部的に発生させることで、転写パターン１２を基板１１から円滑に剥離することができる構成となっていたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば基板１１と転写パターン１２とを冷却して、その冷却時の熱膨張率の差に基づいて、基板１１及び転写パターン１２間にミクロ的な剥離を部分的に発生させる構成とすることもできることは勿論であり、上記各実施の形態、実施例及び図示例に限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。 In each of the above embodiments and examples, the substrate 11 and the transfer pattern 12 are heated, and microscopic peeling is performed between the substrate 11 and the transfer pattern 12 based on the difference in thermal expansion coefficient during the heating. Although the transfer pattern 12 can be smoothly peeled from the substrate 11 by being generated locally, the present invention is not limited to this. The present invention has a configuration in which, for example, the substrate 11 and the transfer pattern 12 are cooled, and microscopic peeling is partially generated between the substrate 11 and the transfer pattern 12 based on the difference in coefficient of thermal expansion during the cooling. Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and illustrated examples, and various design changes can be made without departing from the spirit of the invention.

本発明における第１の実施の形態である転写基板の作製方法で作製する転写基板の一構成例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the example of 1 structure of the transfer substrate produced with the production method of the transfer substrate which is the 1st Embodiment in this invention. 本発明における第２の実施の形態である転写基板の作製方法で作製する転写基板の一構成例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the example of 1 structure of the transfer substrate produced with the production method of the transfer substrate which is the 2nd Embodiment in this invention. 本発明における代表的な実施例である誘電体多層膜の転写基板を作製する手順の一例を模式的に示す説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は斜視図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the procedure which produces the transfer substrate of the dielectric multilayer film which is a typical Example in this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a perspective view, (c) ) Is a perspective view. 従来の転写方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the conventional transfer method. 従来の転写方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the conventional transfer method. 従来の転写方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the conventional transfer method.

Explanation of symbols

１，１０転写基板
２，１１基板
３離型層
４，１２転写パターン
５，２０ターゲット基板
１３Ａｌ層
１４ＳｉＯ_２層
１５ＴｉＯ_２層
１６誘電体多層膜
２１Ａｕ層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 Transfer substrate 2,11 Substrate 3 Release layer 4,12 Transfer pattern 5,20 Target substrate 13 Al layer 14 SiO ₂ layer 15 TiO ₂ layer 16 Dielectric multilayer film 21 Au layer

Claims

A transfer substrate having a transfer pattern detachably formed on the substrate,
A transfer substrate, wherein the substrate and the transfer pattern are made of materials having different thermal expansion coefficients.

By performing heating or cooling so as to reduce the adhesion between the substrate and the transfer pattern, there is a partial separation between the substrate and the transfer pattern due to the difference in coefficient of thermal expansion between the substrate and the transfer pattern. The transfer substrate according to claim 1, wherein the transfer substrate is configured to be generated automatically.

The transfer substrate according to claim 1, wherein the substrate is a dielectric material or a semiconductor material, and the transfer pattern is a metal.

The substrate is made of a material selected from Si, GaAs, InP, glass, SiO ₂ and sapphire, and the bonding surface of the substrate with the transfer pattern is Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, 3. The transfer substrate according to claim 1, wherein the transfer substrate is made of at least one selected from the group consisting of Co, Pt, and Mo, or a compound thereof.

The bonding surface of the substrate or the transfer pattern of the substrate is made of at least one selected from the group consisting of Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, Co, Pt, and Mo, or a compound thereof. The transfer pattern is at least one selected from the group consisting of Si, GaAs, InP, glass, SiO ₂ , sapphire, Au, Al, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe, Co, Pt, and Mo, or The transfer substrate according to claim 1 or 2, comprising a compound.

A transfer method in which the transfer pattern formed on the substrate according to any one of claims 1 to 3 is peeled and transferred to a target substrate.
Heating or cooling the substrate and the transfer pattern so as to reduce adhesion between the substrate and the transfer pattern, and pressing the substrate and the target substrate to peel and transfer the transfer pattern. A transfer method comprising: