JP2010194683A - Method of manufacturing microstructure - Google Patents

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Yoshio Shiraki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively and efficiently manufacture a high definition microstructure. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a microstructure includes the preparation step of preparing a substrate with a corner section having an apex part and a side part; and the formation step of forming the microstructure with a wall 21a comprised of a circumferential edge portion by etching the apex part 15 while leaving the circumferential edge portion of the apex part 15. The formation step includes a coating treatment of forming a coating film continuously coating the apex part 15 and the side part 17; an etching treatment in which a protruded portion 34 is obtained by etching the coating film 33 until the apex part 15 is exposed, and by allowing a part of the coating film 33 covering the side part 17 to protrude beyond a bottom surface 15a of an etching recess formed by the etching; a second coating treatment of forming a second coating film 35 continuously coating the bottom surface 15a and the protruded portion 34; and a second etching treatment in which a film pattern 36 is obtained by etching the second coating film 35 until the bottom surface 15a is exposed, and by holding a part of the second coating film 35 coating the protruded portion 34, and the bottom surface 15a is etched using the film pattern 36 as a mask. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細構造の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a microstructure.

近年、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)が注目を集めている。MEMSは、機械要素部品や、アクチュエータ、センサー、電子回路等を同じチップ上に集積させたものである。MEMSの具体例としては、インクジェットプリンターのヘッドや、圧力センサー、ジャイロスコープ、プロジェクター等に用いられるDMD(Digital Mirror Device)等が挙げられる。   In recent years, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) have attracted attention. The MEMS is obtained by integrating mechanical element parts, actuators, sensors, electronic circuits, and the like on the same chip. Specific examples of MEMS include a head of an inkjet printer, a DMD (Digital Mirror Device) used for a pressure sensor, a gyroscope, a projector, and the like.

MEMSの機械要素部品等に含まれるような微細構造を製造する上で、高アスペクト比の構造物を形成する技術(例えば特許文献1)は極めて重要である。特許文献1は、一般にボッシュプロセスと呼ばれている加工方法に関するものである。ボッシュプロセスは、ドライエッチング等による異方性のエッチングプロセスと、ポリマー系薄膜からなるパッシベーション膜を堆積させる堆積プロセスとを交互に行う方法である。   A technique for forming a structure with a high aspect ratio (for example, Patent Document 1) is extremely important in manufacturing a fine structure included in a mechanical element part or the like of MEMS. Patent Document 1 relates to a processing method generally called a Bosch process. The Bosch process is a method of alternately performing an anisotropic etching process such as dry etching and a deposition process for depositing a passivation film made of a polymer thin film.

エッチングプロセスにより形成された凹部内に露出した側壁は、堆積プロセスで形成されるパッシベーション膜により保護される。そして、側壁がパッシベーション膜により保護された状態で、再度エッチングプロセスを行うことにより、凹部が深められる。パッシベーション膜によりサイドエッチが最低限度に抑えられ、高アスペクト比の構造物を良好に形成することができる。   Sidewalls exposed in the recesses formed by the etching process are protected by a passivation film formed by the deposition process. Then, the recess is deepened by performing the etching process again in a state where the side wall is protected by the passivation film. The passivation film suppresses side etching to a minimum level, and a high aspect ratio structure can be formed satisfactorily.

米国特許5501893号明細書US Pat. No. 5,501,893

特許文献1の技術を用いると高精度な加工が可能になると考えられるが、高精細な微細構造を低コストで効率よく製造する観点で改善すべき点がある。   Although it is considered that high-precision processing can be performed using the technique of Patent Document 1, there is a point that should be improved from the viewpoint of efficiently manufacturing a high-definition fine structure at low cost.

特許文献1の技術において、最初のエッチングプロセスを行う前に、エッチングプロセスで形成する凹部の周辺部上にマスクパターンを形成する。マスクパターン上には、堆積プロセスでパッシベーション膜が形成される。このマスクパターンは、複数回数のエッチングプロセスに耐えうるように厚く形成される。   In the technique of Patent Document 1, before performing the first etching process, a mask pattern is formed on the periphery of the recess formed by the etching process. A passivation film is formed on the mask pattern by a deposition process. This mask pattern is formed thick so that it can withstand a plurality of etching processes.

このようなマスクパターンは、半導体分野等で培われたフォトリソグラフィー法やレジスト技術等を用いて形成されている。フォトリソグラフィー法に用いられる露光方法としては、フォトマスクに形成されたパターンを縮小して転写するステッパー方式や、等倍で転写するアライナー方式が知られている。一般に、ステッパー方式は、アライナー方式に比べて高解像度なマスクパターンが形成可能である。   Such a mask pattern is formed by using a photolithography method, a resist technique or the like cultivated in the semiconductor field or the like. As an exposure method used in the photolithography method, a stepper method for transferring a pattern formed on a photomask in a reduced size and an aligner method for transferring at a normal magnification are known. In general, the stepper method can form a mask pattern with higher resolution than the aligner method.

特許文献1の技術にアライナー方式を適用すると、アライナー方式により形成可能な線幅は2〜3μm程度であるので高精細なマスクパターンを形成することが難しい。面方向の最小寸法が2〜3μm以下の微細構造を製造するためには、ステッパー方式を採用せざるを得ないのが現状である。しかしながら、ステッパー方式のように高解像度の露光技術を用いると、装置コストが高くなることやウエハー1枚あたりの処理回数が多くなること等の不利な点がある、特に、前記のようにマスクパターンを厚く形成する場合にステッパー方式を採用すると、転写される像が収差によりぼけてしまい解像度が低下してしまう。焦点深度を調整することにより解像度を向上させると、工数が増えてしまい製造効率が低下してしまう。   When the aligner method is applied to the technique of Patent Document 1, the line width that can be formed by the aligner method is about 2 to 3 μm, and it is difficult to form a high-definition mask pattern. In order to manufacture a fine structure having a minimum dimension in the surface direction of 2 to 3 μm or less, the current situation is that a stepper method must be adopted. However, using a high-resolution exposure technique such as a stepper method has disadvantages such as an increase in apparatus cost and an increase in the number of processes per wafer. In particular, as described above, the mask pattern If the stepper method is used to form a thick film, the transferred image is blurred due to aberrations and the resolution is lowered. If the resolution is improved by adjusting the depth of focus, the number of man-hours increases and the production efficiency decreases.

本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、高精細な微細構造を低コストで効率よく製造することが可能な方法を提供することを目的の1つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method capable of efficiently producing a high-definition fine structure at low cost.

本発明の微細構造の製造方法は、頂部と側部とを含んだ角部を有する基体を準備する準備工程と、前記頂部の周縁部を残して前記頂部をエッチングし、前記周縁部からなる壁部を含んだ微細構造を形成する形成工程と、を有し、前記形成工程は、前記頂部と前記側部とを連続して被覆する被覆膜を形成する被覆処理と、前記頂部が露出するまで前記被覆膜をエッチングするとともに、前記基体に対するエッチングレートが前記被覆膜に対するエッチングレートよりも高い条件で、前記被覆膜と前記露出した部分の前記頂部とをエッチングして、エッチングにより形成されるエッチング凹部の底面よりも前記側部を覆う部分の前記被覆膜を突出させて突出部にするエッチング処理と、前記エッチング凹部の底面と前記突出部とを連続して被覆する第2被覆膜を形成して前記周縁部を前記第2被覆膜により被覆する第2被覆処理と、前記エッチング凹部の底面が露出するまで前記第2被覆膜をエッチングして前記突出部を被覆する部分の前記第2被覆膜を保持して膜パターンとし、該膜パターンをマスクとして前記エッチング凹部の底面をエッチングして前記膜パターンに覆われた部分を前記周縁部の少なくとも一部として保持する第2エッチング処理と、を含んでいることを特徴とする。   The fine structure manufacturing method of the present invention includes a preparatory step of preparing a base having a corner including a top and sides, etching the top leaving the peripheral edge of the top, and a wall formed of the peripheral edge Forming a fine structure including a portion, wherein the forming step forms a coating film for continuously covering the top portion and the side portion, and the top portion is exposed. Etching the coating film until etching is performed by etching the coating film and the top of the exposed portion under the condition that the etching rate for the substrate is higher than the etching rate for the coating film. An etching process for projecting the coating film covering the side portion from the bottom surface of the etched recess to form a projecting portion, and continuously covering the bottom surface of the etching recess and the projecting portion Forming a second coating film and coating the peripheral edge portion with the second coating film; and etching the second coating film until the bottom surface of the etching recess is exposed to form the protrusion. The second coating film covering the film is held to form a film pattern, and the bottom surface of the etching recess is etched using the film pattern as a mask so that the part covered with the film pattern is at least part of the peripheral edge And a second etching process held as

このようにすれば、エッチング処理において、被覆膜が角部の側部に沿って選択的に保持され、サイドウォール状の突出部が高度な位置精度で形成される。第2エッチング処理において、頂部が露出するまで第2被覆膜をエッチングすると、突出部の側面を覆う部分の第2被覆膜が選択的に保持され、サイドウォール状の膜パターンが高度な位置精度で形成される。膜パターンにおいて突出部の側面と当接する面と裏面との間の距離(肉厚)は、第2被覆処理における成膜量に応じて定まるので、成膜量を管理することにより微小量であっても高精度に管理することが可能である。膜パターンをマスクにしてエッチング凹部の底面をエッチングすると、高精度な線幅(肉厚)で周縁部を残すことができ、高精細な微細構造を製造することができる。以上のように、本発明によれば、形成工程において端的にはフォトリソグラフィー法を用いなくても角部よりも寸法が小さい壁部を形成することができる。したがって、壁部の寸法と同程度の解像度の露光技術等を用いる必要性が低くなり、高精細な微細構造を低コストで効率よく製造することができる。   In this way, in the etching process, the coating film is selectively held along the side portions of the corners, and the sidewall-shaped protrusions are formed with high positional accuracy. In the second etching process, when the second coating film is etched until the top is exposed, the portion of the second coating film that covers the side surface of the protruding portion is selectively retained, and the sidewall-like film pattern is located at a high position. Formed with precision. In the film pattern, the distance (thickness) between the surface that contacts the side surface of the protruding portion and the back surface is determined according to the film formation amount in the second coating process. However, it is possible to manage with high accuracy. When the bottom surface of the etching recess is etched using the film pattern as a mask, the peripheral portion can be left with a highly accurate line width (thickness), and a high-definition fine structure can be manufactured. As described above, according to the present invention, it is possible to form a wall portion having a size smaller than that of the corner portion without using a photolithography method in the forming step. Therefore, the necessity of using an exposure technique having a resolution comparable to the dimension of the wall portion is reduced, and a high-definition fine structure can be efficiently manufactured at a low cost.

また、前記基体が、前記頂部と段差を構成するとともに前記側部と連続した底部を有し、前記形成工程では、前記膜パターンをマスクにして前記頂部と前記底部とを一括してエッチングすることもできる。
このようにすれば、頂部と独立して底部をエッチングする場合に比べて工数が少なくなり、微細構造を低コストで効率よく製造することができる。
In addition, the base body forms a step with the top portion and has a bottom portion that is continuous with the side portion. In the forming step, the top portion and the bottom portion are etched together using the film pattern as a mask. You can also.
In this way, the number of steps is reduced as compared with the case where the bottom is etched independently of the top, and the fine structure can be efficiently manufactured at low cost.

また、前記微細構造において前記壁部を挟む2つ領域の面積比により定まる前記2つの領域の互いのエッチングレートの違いに基づいて、前記形成工程前の前記基体の前記頂部と前記底部との段差を設定することもできる。   Further, based on the difference in etching rate between the two regions determined by the area ratio of the two regions sandwiching the wall portion in the fine structure, a step between the top portion and the bottom portion of the base body before the forming step Can also be set.

一般に、仕切られた2つの領域に対して一括してエッチングを行うと、相対的に大面積の領域においてエッチングレートが相対的に高くなる。前記のようにすれば、形成工程前の頂部と底部との段差を調整することにより、形成工程後の段差を調整することができる。したがって、壁部を挟む2つ領域の面積比と独立して2つの領域の間の段差を調整することができ、段差を所望の値にすることができる。   In general, when etching is performed collectively on two partitioned regions, the etching rate is relatively high in a relatively large area. If it does as mentioned above, the level difference after a formation process can be adjusted by adjusting the level difference between the top part and bottom part before a formation process. Therefore, the step between the two regions can be adjusted independently of the area ratio of the two regions sandwiching the wall portion, and the step can be set to a desired value.

また、前記形成工程では、前記第2エッチング処理後の前記エッチング凹部の底面と前記突出部とを連続して被覆する第3被覆膜を形成する第1処理と、前記第3被覆膜をエッチングするとともに前記突出部をマスクとして該エッチング凹部の底面をエッチングして前記突出部に覆われた部分を前記周縁部の少なくとも一部として保持する第2処理と、を行って前記エッチング凹部の底面と前記周縁部上面との段差を高める高段差化処理を1回以上行うことが好ましい。   Further, in the forming step, a first process for forming a third coating film that continuously covers the bottom surface of the etching recess and the protrusion after the second etching process, and the third coating film Etching and etching the bottom surface of the etching recess using the projection as a mask to hold the portion covered by the projection as at least a part of the peripheral edge, thereby performing bottom processing of the etching recess It is preferable to perform the step-up process for increasing the step between the upper surface of the peripheral portion and the peripheral surface at least once.

このようにすれば、高アスペクト比の壁部を形成することができる。したがって、多様な形状の微細構造を製造することが可能になり、MEMSをはじめとする多様なデバイスにおいて有用な微細構造を製造することができる。   In this way, a high aspect ratio wall can be formed. Therefore, it becomes possible to manufacture microstructures having various shapes, and it is possible to manufacture microstructures useful in various devices including MEMS.

また、前記高段差化処理を複数回数行うとともに、前記第1処理で形成する前記第3被覆膜の厚みと該第3被覆膜が前記第2処理においてエッチングされる厚みとの比を前記複数回数の高段差化処理で管理することにより、前記壁部の形状を制御することもできる。   In addition, the step difference process is performed a plurality of times, and the ratio of the thickness of the third coating film formed in the first process to the thickness of the third coating film etched in the second process is The shape of the wall portion can also be controlled by managing the steps by a plurality of steps.

第3被覆膜の厚み、及び第3被覆膜が第2処理においてエッチングされる厚みは、通常同様に高精度に管理することが可能である。したがって、壁部の形状を高精度に制御することができ、多様なデバイスにおいて有用な微細構造を製造することができる。   The thickness of the third coating film and the thickness at which the third coating film is etched in the second treatment can be managed with high accuracy as usual. Therefore, the shape of the wall portion can be controlled with high accuracy, and a fine structure useful in various devices can be manufactured.

また、前記高段差化処理を複数回数行うとともに、前記第2被覆膜を前記第3被覆膜よりも厚く形成することが好ましい。
このようにすれば、第2処理における膜パターンの耐久性が第3被覆膜よりも高くなり、複数回数の高段差化処理にわたって膜パターンを良好に保持することができる。したがって、高段差化処理の回数を増やすことが容易になり、エッチング凹部の底面と周縁部上面との段差を所望の値にすることが容易になる。
In addition, it is preferable that the step difference process is performed a plurality of times and the second coating film is formed thicker than the third coating film.
In this way, the durability of the film pattern in the second process is higher than that of the third coating film, and the film pattern can be satisfactorily maintained over a plurality of steps of increasing the level. Therefore, it is easy to increase the number of times of the step-up process, and the step between the bottom surface of the etching recess and the top surface of the peripheral portion can be easily set to a desired value.

また、前記壁部の最小肉厚を0.5μm以上2μm以下にするとよい。
このようにすれば、等倍光学系による露光技術よりも高精細な微細構造を、縮小光学系による露光技術よりも低コストで効率よく製造することができる。
The minimum thickness of the wall portion is preferably 0.5 μm or more and 2 μm or less.
In this way, it is possible to manufacture a finer structure with higher definition than the exposure technique using the equal-magnification optical system at lower cost and more efficiently than the exposure technique using the reduction optical system.

前記基体がシリコンからなっているとよい。
このようにすれば、シリコンのエッチング条件等に関して半導体技術を適用することが可能になり、良好に微細構造を製造することができる。また、シリコンからなる微細構造を製造することができ、シリコンを母材に用いて製造される半導体装置等と混載すること等が容易になる。
The substrate is preferably made of silicon.
In this way, it becomes possible to apply semiconductor technology with respect to silicon etching conditions and the like, and a fine structure can be manufactured satisfactorily. Further, it is possible to manufacture a fine structure made of silicon, and it becomes easy to mix with a semiconductor device or the like manufactured using silicon as a base material.

本発明に係る微細構造の例を示す、(a)は斜視図、(b)は断面図である。The example of the microstructure which concerns on this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing. (a)〜(d)は、第1実施形態の製造方法を示す断面工程図である。(A)-(d) is sectional process drawing which shows the manufacturing method of 1st Embodiment. (a)〜(e)は、図2(d)から続く断面工程図である。(A)-(e) is sectional process drawing which continues from FIG.2 (d). (a)〜(d)は、図3(e)から続く断面工程図である。(A)-(d) is sectional process drawing which continues from FIG.3 (e). (a)〜(c)は、図4(d)から続く断面工程図である。(A)-(c) is sectional process drawing which continues from FIG.4 (d). 本発明に係る微細構造の例を示す、(a)は平面図、(b)は断面図である。The example of the microstructure which concerns on this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. (a)〜(c)は、第2実施形態の製造方法を示す断面工程図である。(A)-(c) is sectional process drawing which shows the manufacturing method of 2nd Embodiment. (a)〜(c)は、図7(c)から続く断面工程図である。(A)-(c) is sectional process drawing which continues from FIG.7 (c). (a)〜(c)は、図8(c)から続く断面工程図である。(A)-(c) is sectional process drawing which continues from FIG.8 (c). (a)〜(c)は、変形例1の製造方法を概略して示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the manufacturing method of the modification 1 schematically. 変形例2の、(a)は基体、(b)、(c)は微細構造を示す図である。In Modification 2, (a) is a substrate, and (b) and (c) are diagrams showing a fine structure. 変形例3の、(a)は基体、(b)、(c)は微細構造を示す図である。In Modification 3, (a) is a substrate, and (b) and (c) are diagrams showing a fine structure. 変形例4の、(a)は基体、(b)、(c)は微細構造を示す図である。In Modification 4, (a) is a base, and (b) and (c) are diagrams showing a fine structure. 変形例5の、(a)は基体、(b)、(c)は微細構造を示す図である。In Modification 5, (a) is a substrate, and (b) and (c) are diagrams showing a fine structure.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used for explanation, in order to show characteristic parts in an easy-to-understand manner, dimensions and scales of structures in the drawings may be different from actual structures. In addition, in the embodiment, the same components are illustrated with the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

[第1実施形態]
図1(a)は、第1実施形態の製造方法により得られる微細構造1の概略構成を示す斜視図であり、図1(b)は図1(a)におけるB1−B1’線矢視断面図である。図1(a)に示すように、本実施形態の微細構造1は、外形が概略箱状のものであり、略枠状の外壁部11を有している。外壁部11の内側は凹部12になっており、凹部12の内側に略枠状の壁部2が設けられている。微細構造1は、シリコンからなる基板を母材として製造されており、壁部2は、本発明を適用して形成されている。
[First Embodiment]
Fig.1 (a) is a perspective view which shows schematic structure of the microstructure 1 obtained by the manufacturing method of 1st Embodiment, FIG.1 (b) is a B1-B1 'line | wire cross-section in FIG.1 (a). FIG. As shown in FIG. 1A, the microstructure 1 of the present embodiment has a substantially box-shaped outer shape and includes a substantially frame-shaped outer wall portion 11. The inside of the outer wall portion 11 is a concave portion 12, and a substantially frame-like wall portion 2 is provided inside the concave portion 12. The fine structure 1 is manufactured using a substrate made of silicon as a base material, and the wall portion 2 is formed by applying the present invention.

以下、図2に示したXYZ直交座標系を設定し、これに基づいて微細構造1の構成要素の位置関係を説明する。このXYZ直交座標系において、凹部12の開口を含んだ面内で互いに直交する方向をX方向、Y方向とし、凹部12の開口を含んだ面の法線方向をZ方向とする。Z方向は、後述する製造方法において異方性のエッチングを進行させる方向である。ここでは、微細構造1の平面形状が略長方形になっており、その短辺方向をX方向、長辺方向をY方向とする。   Hereinafter, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 2 is set, and the positional relationship of the components of the fine structure 1 will be described based on this. In this XYZ orthogonal coordinate system, the directions perpendicular to each other in the plane including the opening of the recess 12 are defined as the X direction and the Y direction, and the normal direction of the surface including the opening of the recess 12 is defined as the Z direction. The Z direction is a direction in which anisotropic etching proceeds in the manufacturing method described later. Here, the planar shape of the fine structure 1 is substantially rectangular, the short side direction is the X direction, and the long side direction is the Y direction.

図1(b)に示すように、微細構造1は、底板部13を有している。底板部13は、面方向がZ方向と略直交している。外壁部11は、底板部13の面方向の周縁部と一体になっており、周縁部からZ方向に延びている。   As shown in FIG. 1B, the microstructure 1 has a bottom plate portion 13. As for the baseplate part 13, the surface direction is substantially orthogonal to the Z direction. The outer wall portion 11 is integrated with the peripheral portion in the surface direction of the bottom plate portion 13 and extends from the peripheral portion in the Z direction.

本実施形態の壁部2は、第1壁部21と第2壁部22とを含んでいる。第1壁部21は、第2壁部22よりも外壁部11側に位置しており、第2壁部22と一体になっている。第1壁部21及び第2壁部22は、底板部13と一体になっており、底板部13からZ方向に延びている。壁部2のZ方向における端面は、第1壁部21において第2壁部22よりもZ方向に突出している。   The wall portion 2 of the present embodiment includes a first wall portion 21 and a second wall portion 22. The first wall portion 21 is located closer to the outer wall portion 11 than the second wall portion 22 and is integrated with the second wall portion 22. The first wall portion 21 and the second wall portion 22 are integrated with the bottom plate portion 13 and extend from the bottom plate portion 13 in the Z direction. The end face in the Z direction of the wall portion 2 protrudes in the Z direction from the second wall portion 22 in the first wall portion 21.

第1壁部21、第2壁部22は、それぞれ平面視した状態でX方向に延在する延在部とY方向に延在する延在部とを含んでいる。延在部の延在方向に略直交する方向の寸法、すなわち延在部の肉厚b1は、第1壁部21で略均一になっている。また、第2壁部22においても延在部の肉厚b2は、略均一になっている。第1壁部21の肉厚b1は、例えば0.5μm〜2.0μm程度である。第2壁部22の肉厚b2は、第1壁部21とほぼ同程度であるが、第1壁部21よりも厚くなっている。また、第1壁部21のZ方向における寸法(高さ)は、例えば数十μm程度である。第2壁部22の高さは、第1壁部21の高さと後述する段差h1により制御可能になっている。   The first wall portion 21 and the second wall portion 22 each include an extending portion extending in the X direction and an extending portion extending in the Y direction in a plan view. The dimension of the extending portion in the direction substantially orthogonal to the extending direction, that is, the thickness b <b> 1 of the extending portion is substantially uniform at the first wall portion 21. Further, also in the second wall portion 22, the thickness b2 of the extending portion is substantially uniform. The wall thickness b1 of the first wall portion 21 is, for example, about 0.5 μm to 2.0 μm. The wall thickness b <b> 2 of the second wall portion 22 is substantially the same as that of the first wall portion 21, but is thicker than the first wall portion 21. Moreover, the dimension (height) in the Z direction of the first wall portion 21 is, for example, about several tens of μm. The height of the second wall portion 22 can be controlled by the height of the first wall portion 21 and a step h1 described later.

底板部13において壁部2に囲まれる領域12aは、短辺方向の寸法が例えば2〜10μm程度のものである。領域12aは、底板部13において壁部2と外壁部11との間の領域12bと、壁部2により仕切られている。Z方向と略直交する面内で領域12aの面積は、領域12bの面積よりも小さくなっている。領域12aに露出した部分の底板部13の表面13aは、領域12bに露出した部分の底板部13の表面13bと略面一になっている。   The region 12a surrounded by the wall portion 2 in the bottom plate portion 13 has a short side dimension of, for example, about 2 to 10 μm. The region 12 a is partitioned by the wall portion 2 from the region 12 b between the wall portion 2 and the outer wall portion 11 in the bottom plate portion 13. The area of the region 12a is smaller than the area of the region 12b in a plane substantially orthogonal to the Z direction. The surface 13a of the bottom plate portion 13 exposed in the region 12a is substantially flush with the surface 13b of the bottom plate portion 13 exposed in the region 12b.

次に、本発明に係る微細構造の製造方法の第1実施形態を、微細構造1の構成に基づいて説明する。図2(a)〜(d)、図3(a)〜(e)、図4(a)〜(d)、図5(a)〜(c)は、第1実施形態の製造方法を模式的に示す断面工程図である。図3(a)〜(e)、図4(a)〜(d)には、要部を拡大して図示している。   Next, a first embodiment of a method for manufacturing a microstructure according to the present invention will be described based on the configuration of the microstructure 1. 2 (a) to (d), FIGS. 3 (a) to (e), FIGS. 4 (a) to (d), and FIGS. 5 (a) to (c) schematically illustrate the manufacturing method of the first embodiment. FIG. 3 (a) to 3 (e) and FIGS. 4 (a) to 4 (d) show an enlarged main part.

微細構造1を製造するには、まず角部を有する基体を準備する(準備工程)。基体は、例えば基板上に凸部や凹部、貫通孔を形成したものである。凸部を形成した場合には、凸部において突出した面の周縁部が角部になる。凹部や貫通孔を形成した場合には、凹部や貫通孔の開口周辺部が角部になる。凸部や凹部、貫通孔の形成方法としては、エッチングを用いて基板をパターニングする方法、基板に部分的にレーザー加工や切削加工を施す方法、基板に突起物や貫通孔を有する基板を貼り合せる方法等が挙げられる。凹部等の寸法や、凹部等に要求される加工精度等に応じて、形成方法を適宜選択するとよい。   In order to manufacture the fine structure 1, first, a base having a corner is prepared (preparation step). The base is, for example, a substrate in which convex portions, concave portions, and through holes are formed. When a convex part is formed, the peripheral part of the surface which protruded in the convex part becomes a corner | angular part. When a recess or a through hole is formed, the peripheral portion of the opening of the recess or the through hole becomes a corner. As a method for forming convex portions, concave portions, and through holes, a method of patterning a substrate using etching, a method of performing laser processing or cutting processing on the substrate partially, and a substrate having protrusions or through holes are bonded to the substrate Methods and the like. The formation method may be appropriately selected according to the dimensions of the recesses, the processing accuracy required for the recesses, and the like.

第1実施形態では、図2(a)に示すように、エッチングを用いてシリコンからなる基板をパターニングすることにより、凹部14を有する基体10を形成する。詳しくは、開口を有するレジストパターン31を基板上に形成し、レジストパターン31をマスクとして基板をエッチングする。レジストパターン31に被覆された部分は頂部15になる。レジストパターン31の開口とZ方向において重なる部分は、底部16になる。頂部15と底部16との間の凹部14内壁が側部17になる。これにより、頂部15と側部17とを含んだ角部18が形成される。側部17は、微細構造1の第1壁部21に対応する部分である。頂部15と底部16との段差h1としては、詳しくは後述するが、図1(b)に示した領域12aの面積に対する領域12bの面積の比等に基づいて設定される。   In the first embodiment, as shown in FIG. 2A, the substrate 10 having the recesses 14 is formed by patterning a substrate made of silicon using etching. Specifically, a resist pattern 31 having an opening is formed on the substrate, and the substrate is etched using the resist pattern 31 as a mask. The portion covered with the resist pattern 31 becomes the top 15. A portion that overlaps the opening of the resist pattern 31 in the Z direction is the bottom 16. The inner wall of the recess 14 between the top portion 15 and the bottom portion 16 becomes the side portion 17. Thereby, the corner | angular part 18 containing the top part 15 and the side part 17 is formed. The side portion 17 is a portion corresponding to the first wall portion 21 of the microstructure 1. The step h1 between the top portion 15 and the bottom portion 16 is set based on the ratio of the area of the region 12b to the area of the region 12a shown in FIG.

凹部14の形成に用いるエッチング方法としては、凹部14の形状や寸法に応じて適宜選択することができる。ここでは、後述する高段差化処理(ボッシュプロセス)を用いて凹部14を形成する。高段差化処理は、第1処理(パッシベーションプロセス)と第2処理(エッチングプロセス)を交互に行う処理である。例えば、第1処理を3秒程度行った後に第2処理を5秒程度行う処理を複数回数繰り返すことにより、凹部14を形成する。   The etching method used for forming the recess 14 can be appropriately selected according to the shape and dimensions of the recess 14. Here, the recess 14 is formed by using a step-up process (Bosch process) described later. The level difference process is a process of alternately performing a first process (passivation process) and a second process (etching process). For example, the recess 14 is formed by repeating the process of performing the first process for about 3 seconds and then performing the second process for about 5 seconds a plurality of times.

次いで、図2(b)に示すように、レジストパターン31を剥離した後に、基体10の周縁部を覆ってレジストパターン32を形成する。レジストパターン32に被覆された部分は、外壁部11になる部分である。   Next, as shown in FIG. 2B, after the resist pattern 31 is peeled off, a resist pattern 32 is formed so as to cover the periphery of the substrate 10. The portion covered with the resist pattern 32 is a portion that becomes the outer wall portion 11.

次いで、レジストパターン32が形成された基体10をエッチング装置(図示略)の処理室内に設置する。このエッチング装置は、例えば誘導結合プラズマ(ICP)方式により反応性イオンエッチング(RIE)を行うことが可能な装置である。処理室内には、エッチング用のガスやパッシベーション膜の形成用のガスを切り替えて供給することが可能になっている。   Next, the substrate 10 on which the resist pattern 32 is formed is placed in a processing chamber of an etching apparatus (not shown). This etching apparatus is an apparatus capable of performing reactive ion etching (RIE) by, for example, an inductively coupled plasma (ICP) method. In the processing chamber, it is possible to switch and supply an etching gas and a passivation film forming gas.

次いで、図2(c)に示すように、頂部15、側部17、及び底部16を連続して被覆する被覆膜33を形成する(被覆処理)。ここでは、処理室内にCプラズマを流通させ、レジストパターン32上を含んで基体10の一方の面全体に一括して4フッ化エチレンを成膜して(堆積させて)、被覆膜33を形成する。例えば、被覆処理のプロセス時間を管理することにより、4フッ化エチレンの成膜量を管理することができ、被覆膜33の膜厚を制御することができる。 Next, as shown in FIG. 2C, a coating film 33 that continuously covers the top portion 15, the side portion 17, and the bottom portion 16 is formed (coating treatment). Here, was circulated C 4 F 8 plasma in a processing chamber, comprising on the resist pattern 32 collectively throughout one surface of the substrate 10 by forming a tetrafluoroethylene (depositing), coated A film 33 is formed. For example, by managing the process time of the coating process, the film formation amount of tetrafluoroethylene can be managed, and the film thickness of the coating film 33 can be controlled.

次いで、図2(d)に示すように、被覆膜33において頂部15を被覆する部分と、底部16を被覆する部分を除去して、頂部15と底部16とを露出させる。ここでは、SFプラズマを用いたエッチングにより、レジストパターン32上を含んで基体10の一方の面全体において被覆膜33をエッチバックする。これにより、側部17を被覆する部分の被覆膜33が選択的に保持される。 Next, as shown in FIG. 2D, the portion covering the top 15 and the portion covering the bottom 16 in the coating film 33 are removed to expose the top 15 and the bottom 16. Here, the coating film 33 is etched back on the entire one surface of the substrate 10 including the resist pattern 32 by etching using SF 6 plasma. Thereby, the coating film 33 of the part which coat | covers the side part 17 is selectively hold | maintained.

次いで、図3(a)に示すように、基体10に対するエッチングレートが被覆膜33に対するエッチングレートよりも高い条件で、露出させた部分の頂部15と底部16とを一括してエッチングする。ここでは、被覆膜33をエッチバックした後、そのままエッチバックを継続することにより、頂部15と底部16とをエッチングする。   Next, as shown in FIG. 3A, the exposed top part 15 and bottom part 16 are collectively etched under the condition that the etching rate for the substrate 10 is higher than the etching rate for the coating film 33. Here, after the coating film 33 is etched back, the top portion 15 and the bottom portion 16 are etched by continuing the etching back as it is.

これにより、図3(b)に示すように頂部15がエッチングされて、側部17を覆う部分の側部17を覆う部分の被覆膜33におけるZ方向の端部に対して凹となる第1エッチング凹部(エッチング凹部)が形成される。同様に、底部16がエッチングされて第2エッチング凹部(エッチング凹部)が形成される。側部17を覆う部分の被覆膜33においてZ方向の端部は、第1エッチング凹部の底面15aよりもZ方向側に突出して突出部34になる(エッチング処理)。第1エッチング凹部の底面15aと突出部34上面との段差h2は、エッチング処理における基体10のエッチングレートと、被覆膜33のエッチングレートと、エッチング時間(プロセス時間)とにより制御することができ、所望の値にすることができる。被覆膜33の膜厚を厚くするほど突出部34の耐久性が高くなり、段差h2の値を大きくすることができる。   Thereby, as shown in FIG. 3B, the top portion 15 is etched, and the top portion 15 is concave with respect to the end portion in the Z direction in the coating film 33 of the portion covering the side portion 17 of the portion covering the side portion 17. One etching recess (etching recess) is formed. Similarly, the bottom 16 is etched to form a second etching recess (etching recess). In the covering film 33 that covers the side portion 17, the end portion in the Z direction protrudes further to the Z direction side than the bottom surface 15 a of the first etching recess to become the protruding portion 34 (etching process). The step h2 between the bottom surface 15a of the first etching recess and the top surface of the protrusion 34 can be controlled by the etching rate of the substrate 10, the etching rate of the coating film 33, and the etching time (process time) in the etching process. The desired value can be obtained. As the thickness of the coating film 33 is increased, the durability of the protrusion 34 is increased, and the value of the step h2 can be increased.

次いで、図3(c)に示すように、第1エッチング凹部の底面15aと突出部34とを連続して被覆する第2被覆膜35を形成する(第2被覆処理)。ここでは、前記の被覆処理と同様にして、レジストパターン32上を含んで基体10の一方の面全体に一括して4フッ化エチレンを成膜して、第2被覆膜35を形成する。第2被覆処理を行うプロセス時間を管理すること等により、第2被覆膜35の膜厚を高精度に制御することが可能である。ここでは、プロセス時間を30秒程度に設定する。   Next, as shown in FIG. 3C, a second coating film 35 that continuously covers the bottom surface 15a of the first etching recess and the protrusion 34 is formed (second coating process). Here, in the same manner as the above-described coating process, the second coating film 35 is formed by forming a film of ethylene tetrafluoride on the entire surface of the substrate 10 including the resist pattern 32. The film thickness of the second coating film 35 can be controlled with high accuracy by managing the process time for performing the second coating process. Here, the process time is set to about 30 seconds.

次いで、図3(d)に示すように、第2被覆膜35において底面15a、16aを被覆する部分を除去して、底面15a、16aを露出させる。ここでは、前記したエッチング処理と同様に、レジストパターン32上を含んで基体10の一方の面全体において第2被覆膜35をエッチバックする。これにより、突出部34におけるZ方向と略直交する方向の面(側面)を被覆する部分の第2被覆膜35が選択的に保持されて、膜パターン36が得られる。膜パターン36のZ方向側の端面(上面)と底面15aとの段差は、理想的には底面15aと突出部34上面との段差h2と略一致する。   Next, as shown in FIG. 3D, portions of the second coating film 35 that cover the bottom surfaces 15a and 16a are removed to expose the bottom surfaces 15a and 16a. Here, as in the etching process described above, the second coating film 35 is etched back on the entire one surface of the substrate 10 including the resist pattern 32. As a result, the portion of the second coating film 35 covering the surface (side surface) in the direction substantially orthogonal to the Z direction in the protruding portion 34 is selectively held, and the film pattern 36 is obtained. The step between the end surface (upper surface) on the Z direction side of the film pattern 36 and the bottom surface 15a ideally substantially coincides with the step h2 between the bottom surface 15a and the upper surface of the protruding portion 34.

次いで、図3(e)に示すように、被覆膜33と膜パターン36とをマスクとして底面15a、16aとを一括してエッチングする。ここでは、第2被覆膜35をエッチバックした後、そのままエッチバックを継続することにより、底面15a、16aをエッチングする(例えば、プロセス時間を20秒程度)。   Next, as shown in FIG. 3E, the bottom surfaces 15a and 16a are collectively etched using the coating film 33 and the film pattern 36 as a mask. Here, after the second coating film 35 is etched back, the bottom surfaces 15a and 16a are etched by continuing the etch back as it is (for example, the process time is about 20 seconds).

エッチング後の第1エッチング凹部の底面15bは、エッチング前の底面15aよりも、膜パターン36の上面に対する段差が大きくなっている。エッチング後の第1エッチング凹部の側部は、膜パターン36によりエッチングから保護されており壁部21aになる。エッチング後の第2エッチング凹部の底面16bは、エッチング前の底面16aよりも、膜パターン36の上面に対する段差が大きくなっている。エッチング後の第2エッチング凹部の側部は、膜パターン36によりエッチングから保護されており壁部22aになる。壁部21aは、第1壁部21の一部であり、壁部22aは第2壁部22の一部である。   The bottom surface 15b of the first etching recess after etching has a larger step with respect to the top surface of the film pattern 36 than the bottom surface 15a before etching. The side portion of the first etching recess after etching is protected from etching by the film pattern 36 and becomes a wall portion 21a. The bottom surface 16b of the second etching recess after etching has a larger step with respect to the top surface of the film pattern 36 than the bottom surface 16a before etching. The side portion of the second etching recess after etching is protected from etching by the film pattern 36 and becomes a wall portion 22a. The wall portion 21 a is a part of the first wall portion 21, and the wall portion 22 a is a part of the second wall portion 22.

壁部21aの肉厚b1は、エッチング方向(Z方向)に略直交する方向における膜パターン36の肉厚により定まる。壁部22aの肉厚b2は、エッチング方向に略直交する方向における、被覆膜33の肉厚と膜パターン36の肉厚との総厚により定まる。前記のように、被覆膜33や第2被覆膜35の膜厚は、膜形成材料(4フッ化エチレン)の成膜量により管理することが可能である。すなわち、肉厚b1は、被覆処理のプロセス時間を管理すること等により制御可能である。肉厚b2は、第2被覆処理のプロセス時間を管理することにより制御可能である。膜パターン36のマスクとしての耐久性は、エッチング方向と平行な方向の膜パターン36の寸法(段差h2)により定まり、前記エッチング処理におけるエッチング量を管理することにより制御可能である。   The thickness b1 of the wall portion 21a is determined by the thickness of the film pattern 36 in a direction substantially orthogonal to the etching direction (Z direction). The thickness b2 of the wall 22a is determined by the total thickness of the thickness of the coating film 33 and the thickness of the film pattern 36 in a direction substantially orthogonal to the etching direction. As described above, the film thickness of the coating film 33 and the second coating film 35 can be controlled by the film formation amount of the film forming material (tetrafluoroethylene). That is, the thickness b1 can be controlled by managing the process time of the coating process. The wall thickness b2 can be controlled by managing the process time of the second coating process. The durability of the film pattern 36 as a mask is determined by the dimension (step difference h2) of the film pattern 36 in a direction parallel to the etching direction, and can be controlled by managing the etching amount in the etching process.

次いで、本実施形態では複数回数の高段差化処理を行う。高段差化処理を行うには、まず図4(a)に示すように、壁部21a、22bが形成された基体10の一方の面全体に、被覆処理と同様にして4フッ化エチレンを成膜して、第3被覆膜37を形成する(第1処理)。第1処理のプロセス時間としては、例えば3秒程度にする。   Next, in the present embodiment, a plurality of steps for increasing the level difference are performed. In order to perform the level difference process, first, as shown in FIG. 4A, the entire surface of the base 10 on which the walls 21a and 22b are formed is formed with tetrafluoroethylene in the same manner as the coating process. A third coating film 37 is formed (first treatment). The process time for the first process is, for example, about 3 seconds.

次いで、図4(b)に示すように、第3被覆膜37において底面15b、16bを被覆する部分を除去して、底面15b、16bを露出させる。前記エッチング処理と同様に、レジストパターン32上を含んで基体10の一方の面全体において第3被覆膜37をエッチバックする。これにより、壁部21a、22bの側面を覆う部分の第3被覆膜37が選択的に保持される。   Next, as shown in FIG. 4B, portions of the third coating film 37 that cover the bottom surfaces 15b and 16b are removed to expose the bottom surfaces 15b and 16b. Similar to the etching process, the third coating film 37 is etched back on the entire one surface of the substrate 10 including the resist pattern 32. Thereby, the 3rd coating film 37 of the part which covers the side surface of wall part 21a, 22b is selectively hold | maintained.

次いで、図4(c)に示すように、突出部34と膜パターン36とをマスクとして底面15b、16bを一括してエッチングする。ここでは、第3被覆膜37をエッチバックした後、そのままエッチバックを継続することにより、底面15b、16bをエッチングする(第2処理)。第2処理のプロセス時間としては、例えば5秒程度にする。第2処理よりも前に形成された部分の壁部21a、22aが第3被覆膜37に保護されるので、サイドエッチが防止され、高度な異方性でエッチングを進行させることができる。これにより、
エッチング後の第1エッチング凹部の底面15cと壁部21a上面との段差、エッチング後の第2エッチング凹部の底面16cと壁部22a上面との段差がそれぞれ大きくなる。
Next, as shown in FIG. 4C, the bottom surfaces 15b and 16b are collectively etched using the protrusion 34 and the film pattern 36 as a mask. Here, after etching back the third coating film 37, the bottom surfaces 15b and 16b are etched by continuing the etch back as it is (second process). The process time for the second process is, for example, about 5 seconds. Since the wall portions 21a and 22a formed before the second treatment are protected by the third coating film 37, side etching is prevented and etching can proceed with high anisotropy. This
The step between the bottom surface 15c of the first etching recess after etching and the top surface of the wall portion 21a and the step between the bottom surface 16c of the second etching recess after etching and the top surface of the wall portion 22a become large.

本実施形態では、高段差化処理を再度行うことにより底面15c、16cをエッチングして、図4(d)に示すように底面15d、16dを形成する。第1処理で形成する第3被覆膜37の膜厚としては、1回の第2処理に耐えうる範囲内で、被覆膜33や第2被覆膜35よりも薄くすることができる。ここでは、第2処理において壁部21a、22aを覆う部分の第3被覆膜37が薄膜化される厚み量と、第1処理において壁部21a、22aが厚膜化される厚み量とを釣り合わせる。例えば、第1処理のプロセス時間と、第2処理のプロセス時間との比を調整するとよい。ここでは、第1処理のプロセス時間を3秒程度に設定し、第2処理のプロセスを5秒程度に設定して、薄膜化される量と厚膜化される量とを釣り合わせる。   In the present embodiment, the steps 15c and 16c are etched by performing the step difference process again to form the bottom surfaces 15d and 16d as shown in FIG. The film thickness of the third coating film 37 formed by the first process can be made thinner than the coating film 33 and the second coating film 35 within a range that can withstand one second process. Here, the thickness amount by which the third coating film 37 in the portion covering the wall portions 21a and 22a in the second process is thinned, and the thickness amount by which the wall portions 21a and 22a are thickened in the first process. Balance. For example, the ratio between the process time of the first process and the process time of the second process may be adjusted. Here, the process time of the first process is set to about 3 seconds, the process of the second process is set to about 5 seconds, and the amount of thinning and the amount of thickening are balanced.

ところで、第2エッチング凹部の底面積は、第1エッチング凹部の底面積よりも大きくなっている。これにより、第2エッチング凹部の底面のエッチングレートは、第1エッチング凹部のエッチングレートよりも高くなる。このような現象が生じる原因としては、エッチングされる面積が小さくなるほど、エッチング用のプラズマの総量に占める、側壁に入射するプラズマの量の比率が大きくなりエッチングに実際に使われるプラズマの量が減少すること、シリコンと反応した反応生成物が孔部内から排気されにくくなること等が考えられる。この現象により、第1エッチング凹部の底面がエッチングされた総厚h3は、第2エッチング凹部の底面がエッチングされた総厚h4よりも大きくなる。   By the way, the bottom area of the second etching recess is larger than the bottom area of the first etching recess. Thereby, the etching rate of the bottom surface of the second etching recess becomes higher than the etching rate of the first etching recess. The cause of this phenomenon is that the smaller the area to be etched, the larger the ratio of the amount of plasma incident on the side wall to the total amount of plasma for etching, and the smaller the amount of plasma actually used for etching. It is conceivable that the reaction product that has reacted with silicon is less likely to be exhausted from the inside of the hole. Due to this phenomenon, the total thickness h3 obtained by etching the bottom surface of the first etching recess becomes larger than the total thickness h4 obtained by etching the bottom surface of the second etching recess.

複数回数の高段差化処理を行うと、図5(a)に示すように第1エッチング凹部の底面15eと第2エッチング凹部の底面16eとの段差h5が、図2(a)に示した段差h1よりも小さくなる。さらに高段差化処理を繰り返すと、図5(b)に示すように第1エッチング凹部の底面15fと第2エッチング凹部の底面16fとの段差h6が、段差h5よりも小さくなる。以上のように高段差化処理を繰り返すことにより、図5(c)に示すように、壁部21aからなる第1壁部21と、壁部22aからなる第2壁部22とを形成する。なお、凹部14の段差h1の値を調整しておくことにより、第1エッチング凹部の底面と第2エッチング凹部の底面とを略面一にする。第1エッチング凹部の底面は底板部13の表面13bになり、第2エッチング凹部の底面は底板部13の表面13aになる。また、薄膜化される量と厚膜化される量とを釣り合わせているので、底板部13に対して略垂直な第1壁部21、第2壁部22を形成することができる。レジストパターン32や被覆膜33、膜パターン36、第3被覆膜37を除去すること等により、図1(b)に示した微細構造1が得られる。   When the steps are increased a plurality of times, as shown in FIG. 5A, the step h5 between the bottom surface 15e of the first etching recess and the bottom surface 16e of the second etching recess becomes the step shown in FIG. It becomes smaller than h1. When the step-up process is further repeated, the step h6 between the bottom surface 15f of the first etching recess and the bottom surface 16f of the second etching recess becomes smaller than the step h5 as shown in FIG. 5B. By repeating the step-up process as described above, as shown in FIG. 5C, the first wall portion 21 made of the wall portion 21a and the second wall portion 22 made of the wall portion 22a are formed. In addition, by adjusting the value of the level difference h1 of the recess 14, the bottom surface of the first etching recess and the bottom surface of the second etching recess are made substantially flush. The bottom surface of the first etching recess becomes the surface 13 b of the bottom plate portion 13, and the bottom surface of the second etching recess becomes the surface 13 a of the bottom plate portion 13. Further, since the amount to be thinned and the amount to be thickened are balanced, the first wall portion 21 and the second wall portion 22 that are substantially perpendicular to the bottom plate portion 13 can be formed. By removing the resist pattern 32, the coating film 33, the film pattern 36, and the third coating film 37, the microstructure 1 shown in FIG. 1B is obtained.

以上のような第1実施形態の製造方法にあっては、被覆処理や第2被覆処理において成膜量を管理することにより、第1壁部21の肉厚b1や第2壁部22の肉厚b2を制御することが可能である。したがって、肉厚b1、b2と略一致する線幅のレジストパターンを用いたエッチングを行わなくとも微細構造1を製造することができ、高解像度の露光技術を用いることによる高コスト化や製造効率の低下を回避することができる。   In the manufacturing method of the first embodiment as described above, the thickness b1 of the first wall portion 21 and the thickness of the second wall portion 22 are controlled by managing the film formation amount in the coating processing and the second coating processing. It is possible to control the thickness b2. Accordingly, the fine structure 1 can be manufactured without performing etching using a resist pattern having a line width substantially equal to the thickness b1, b2, and the cost and manufacturing efficiency can be increased by using a high-resolution exposure technique. A decrease can be avoided.

また、第1エッチング凹部の底面15a上と突出部34上との段差h2の値を調整しておくことにより、膜パターン36のマスクとしての耐久性を確保することができる。したがって、所望の回数の高段差化処理に対して膜パターン36をマスクとして良好に機能させることができ、第1エッチング凹部の底面や第2エッチング凹部の底面を所望の厚みだけエッチングすることができる。よって、底板部13の表面13a、13bに対する第1壁部21の高さや第2壁部22の高さを所望の値にすることができ、第1壁部21のアスペクト比や第2壁部22のアスペクト比を所望の値にすることができる。
以上のように本発明によれば、レジストパターンの線幅よりも微細な壁部を含んだ微細構造を低コストで効率よく製造することができる。
Further, by adjusting the value of the level difference h2 between the bottom surface 15a of the first etching recess and the protrusion 34, the durability of the film pattern 36 as a mask can be ensured. Therefore, the film pattern 36 can be made to function well as a mask for a desired number of steps of increasing the height, and the bottom surface of the first etching recess and the bottom surface of the second etching recess can be etched by a desired thickness. . Therefore, the height of the first wall portion 21 and the height of the second wall portion 22 relative to the surfaces 13a and 13b of the bottom plate portion 13 can be set to desired values, the aspect ratio of the first wall portion 21 and the second wall portion. The aspect ratio of 22 can be set to a desired value.
As described above, according to the present invention, a fine structure including a wall portion finer than the line width of the resist pattern can be efficiently manufactured at low cost.

[第2実施形態]
次に、本発明に係る微細構造の製造方法の第2実施形態を説明する。図6(a)は、第2実施形態の製造方法により得られる微細構造4の概略構成を示す平面図であり、図6(b)は図6(a)におけるB2−B2’線矢視断面図である。
図6(a)に示すように、本実施形態の微細構造4は、略円筒状の複数の壁部5を含んでいる。複数の壁部5は、本発明を適用して形成されたものであり、ここではアレイ状に配置されている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the microstructure manufacturing method according to the present invention will be described. Fig.6 (a) is a top view which shows schematic structure of the fine structure 4 obtained by the manufacturing method of 2nd Embodiment, FIG.6 (b) is a B2-B2 'arrow cross section in Fig.6 (a). FIG.
As shown in FIG. 6A, the microstructure 4 of the present embodiment includes a plurality of substantially cylindrical wall portions 5. The plurality of wall portions 5 are formed by applying the present invention, and are arranged in an array here.

図6(b)に示すように、微細構造4は、第1基板41と第2基板42とが互いに接合された構造になっている。第1基板41は、シリコンからなる基板に貫通孔43を形成したものである。第2基板42は、シリコンからなる基板を母材として形成されている。第2基板42の一方の面42aに、貫通孔43よりも内径が大きい凹部44が形成されている。第2基板42は、凹部44が貫通孔43と連通するように、一方の面42aが第1基板41と接合されている。凹部44により、微細構造4の内部にキャビティが構成されている。   As shown in FIG. 6B, the fine structure 4 has a structure in which a first substrate 41 and a second substrate 42 are bonded to each other. The first substrate 41 is obtained by forming a through hole 43 in a substrate made of silicon. The second substrate 42 is formed using a substrate made of silicon as a base material. A recess 44 having an inner diameter larger than that of the through hole 43 is formed on one surface 42 a of the second substrate 42. One surface 42 a of the second substrate 42 is bonded to the first substrate 41 so that the recess 44 communicates with the through hole 43. A cavity is formed inside the microstructure 4 by the recess 44.

第2基板42の他方の面42bには、壁部5が形成されている。壁部5は、第1壁部51と第2壁部52とを含んでいる。第2壁部52は、第1壁部51に囲まれる領域に位置しており、他方の面42bからの高さが第1壁部51よりも低くなっている。第1壁部51に囲まれる領域、及び第2壁部52に囲まれる領域は、凹部44に連通する貫通孔53になっている。第1壁部51の肉厚は0.5〜1ミクロン程度であり、貫通孔53の直径は、2〜10μm程度である。   A wall portion 5 is formed on the other surface 42 b of the second substrate 42. The wall part 5 includes a first wall part 51 and a second wall part 52. The second wall 52 is located in a region surrounded by the first wall 51, and the height from the other surface 42 b is lower than the first wall 51. A region surrounded by the first wall portion 51 and a region surrounded by the second wall portion 52 are through holes 53 communicating with the recess 44. The thickness of the first wall portion 51 is about 0.5 to 1 micron, and the diameter of the through hole 53 is about 2 to 10 μm.

微細構造4を用いると、例えば微小領域に液状体を配置することができる。例えば、壁部5を微小領域と位置合わせした状態で、貫通孔43を通して凹部44内に液状体を供給し、貫通孔53を通して液状体を壁部5から微小領域に吐出する。これにより、例えば細胞等の微小領域に遺伝子を含んだ薬液等を注入すること等ができる。   When the microstructure 4 is used, for example, a liquid material can be arranged in a minute region. For example, in a state where the wall portion 5 is aligned with the minute region, the liquid material is supplied into the concave portion 44 through the through hole 43, and the liquid material is discharged from the wall portion 5 to the minute region through the through hole 53. Thereby, for example, a drug solution containing a gene can be injected into a minute region such as a cell.

次に、本発明に係る微細構造の製造方法の第2実施形態を、微細構造4の構成に基づいて説明する。図7(a)〜(c)、図8(a)〜(c)、図9(a)〜(c)は、第2実施形態の製造方法を模式的に示す断面工程図である。
本実施形態では、図7(a)〜(c)、図8(a)に示す工程で、基体40を形成した後に、基体40を用いて微細構造4を製造する。
Next, a second embodiment of the microstructure manufacturing method according to the present invention will be described based on the configuration of the microstructure 4. FIGS. 7A to 7C, FIGS. 8A to 8C, and FIGS. 9A to 9C are cross-sectional process diagrams schematically showing the manufacturing method of the second embodiment.
In this embodiment, after the base 40 is formed in the steps shown in FIGS. 7A to 7C and FIG. 8A, the microstructure 4 is manufactured using the base 40.

基体40を製造するには、シリコンからなる基板45を用意し、図7(a)に示すように、基板45の一方の面42aに凹部44を形成する。凹部44の形成方法としては、形成する凹部44の寸法や精度に応じて、ウエットエッチング、ドライエッチング、第1実施形態で説明した高段差化処理、切削加工やレーザー加工等の各種方法から適宜選択される方法を用いることができる。ここでは、第1実施形態で説明した高段差化処理を用いて凹部44を形成する。ここでは、第1処理を3秒程度行った後に第2処理を5秒程度行う処理を複数回数繰り返すことにより、凹部44を形成する。   In order to manufacture the base body 40, a substrate 45 made of silicon is prepared, and a recess 44 is formed on one surface 42a of the substrate 45 as shown in FIG. The method for forming the recess 44 is appropriately selected from various methods such as wet etching, dry etching, step-up processing described in the first embodiment, cutting processing, laser processing, and the like according to the size and accuracy of the recess 44 to be formed. Can be used. Here, the concave portion 44 is formed by using the step height increasing process described in the first embodiment. Here, the recess 44 is formed by repeating the process of performing the second process for about 5 seconds after performing the first process for about 3 seconds a plurality of times.

次いで、図7(b)に示すように、凹部44の底面を覆ってCVD法等を用いて酸化シリコン膜46を形成する。
次いで、図7(c)に示すように、酸化シリコン膜46が形成された基板45において凹部44が設けられた側に、貫通孔43が設けられた第1基板41を接合する。貫通孔43の形成方法については、凹部44と同様に適宜選択可能である。
Next, as shown in FIG. 7B, a silicon oxide film 46 is formed using the CVD method or the like so as to cover the bottom surface of the recess 44.
Next, as shown in FIG. 7C, the first substrate 41 provided with the through hole 43 is bonded to the side where the recess 44 is provided on the substrate 45 on which the silicon oxide film 46 is formed. About the formation method of the through-hole 43, similarly to the recessed part 44, it can select suitably.

次いで、図8(a)に示すように、基板45の一方の面42aの裏面側にレジストパターン61を形成した後、レジストパターン61をマスクにして基板45をエッチングして凹部47を形成する。ここでは、高段差化処理と同様の処理を行うことにより、凹部47を形成する。これにより、一方の面42aに対する裏面を含んだ部分が頂部55となる。凹部47の底面を含んだ部分が底部56になる。また、凹部47の側面を含んだ部分が側部47になる。頂部55と側部57とを含んで角部58が構成され、角部58を有する基体40が得られる。   Next, as shown in FIG. 8A, after forming a resist pattern 61 on the back side of one surface 42 a of the substrate 45, the substrate 45 is etched using the resist pattern 61 as a mask to form a recess 47. Here, the recessed part 47 is formed by performing the process similar to a high level | step difference process. Thereby, the part including the back surface with respect to the one surface 42 a becomes the top 55. The portion including the bottom surface of the recess 47 becomes the bottom 56. Further, the portion including the side surface of the recess 47 becomes the side portion 47. A corner portion 58 is configured including the top portion 55 and the side portion 57, and the base body 40 having the corner portion 58 is obtained.

次いで、図8(b)に示すように、基体40の頂部55、底部56、側部57を覆って一括して被覆膜63を形成する(被覆処理)。被覆処理としては、第1実施形態と同様の手法を用いることができる。
次いで、図8(c)に示すように、被覆膜63全面をエッチバックして頂部55、底部56を覆う部分の被覆膜63を除去し、さらにエッチバックを継続して頂部55、底部56をエッチングする。これにより、側部57を覆う部分の被覆膜63に対してエッチング方向において凹となる第1エッチング凹部が形成される。側部57を覆う部分の被覆膜63は、エッチング方向において第1エッチング凹部の底面55aよりも突出して突出部64になる。底部56に関しても同様に、底部56がエッチングされて底面56aを含んだ第2エッチング凹部が形成される。(エッチング処理)。エッチング処理としては、第1実施形態と同様の手法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 8B, a coating film 63 is formed in a lump so as to cover the top portion 55, the bottom portion 56, and the side portion 57 of the substrate 40 (coating treatment). As the covering process, the same technique as in the first embodiment can be used.
Next, as shown in FIG. 8C, the entire surface of the coating film 63 is etched back to remove the portion of the coating film 63 that covers the top 55 and the bottom 56, and then the etch back is continued to form the top 55 and bottom. 56 is etched. As a result, a first etching recess that is concave in the etching direction is formed in the portion of the coating film 63 covering the side portion 57. The portion of the coating film 63 that covers the side portion 57 protrudes from the bottom surface 55a of the first etching recess in the etching direction to become a protrusion 64. Similarly, the bottom 56 is etched to form a second etching recess including the bottom 56a. (Etching process). As the etching process, the same technique as in the first embodiment can be used.

次いで、図9(a)に示すように、底面55a、56b、突出部64を覆って基板45の全面に一括して第2被覆膜65を成膜する(第2被覆処理)。第2被覆処理としては、第1実施形態と同様の手法を用いることができる。
次いで、図9(b)に示すように、第2被覆膜65全面をエッチバックして、底面55a、56aを覆う部分の第2被覆膜65を除去する。これにより、突出部64の側面を覆う部分の第2被覆膜65が選択的に保持されて、膜パターン66が得られる。そして、エッチバックを継続して底面55a、56aをエッチングすることにより、第1壁部51、第2壁部52の一部が形成される。
次いで、図9(c)に示すように、複数回数の高段差化処理を行うことにより、第2エッチング凹部の底面56aを貫通するまで深堀する。これにより、第1エッチング凹部の底面が他方の面42bになり、第1壁部51、第2壁部52が得られる。また、突出部64を含んだ被覆膜63、膜パターン66、酸化シリコン膜46等を除去することにより図6(a)、(b)に示した微細構造4が得られる。なお、被覆膜63、膜パターン66、酸化シリコン膜46の一部を保持して微細構造4を用いることや、除去した後に熱酸化等により保護膜を形成して用いることもできる。
Next, as shown in FIG. 9A, a second coating film 65 is formed on the entire surface of the substrate 45 so as to cover the bottom surfaces 55a and 56b and the protrusion 64 (second coating process). As the second covering process, the same technique as in the first embodiment can be used.
Next, as shown in FIG. 9B, the entire surface of the second coating film 65 is etched back, and the portion of the second coating film 65 covering the bottom surfaces 55a and 56a is removed. As a result, the portion of the second coating film 65 that covers the side surface of the protrusion 64 is selectively held, and the film pattern 66 is obtained. And etching back is continued and the bottom surfaces 55a and 56a are etched, and the 1st wall part 51 and a part of 2nd wall part 52 are formed.
Next, as shown in FIG. 9C, the step is deepened by penetrating the bottom surface 56 a of the second etching recess by performing a plurality of steps of increasing the level. Thereby, the bottom surface of the first etching recess becomes the other surface 42b, and the first wall portion 51 and the second wall portion 52 are obtained. Further, the fine structure 4 shown in FIGS. 6A and 6B is obtained by removing the covering film 63 including the projecting portion 64, the film pattern 66, the silicon oxide film 46, and the like. Note that the fine structure 4 can be used while holding a part of the coating film 63, the film pattern 66, and the silicon oxide film 46, or a protective film can be formed by thermal oxidation after the removal.

以上のような第2実施形態の製造方法によれば、第1実施形態と同様にレジストパターン61よりも微細な構造である壁部5を、他のレジストパターンを用いなくとも形成することができる。したがって、壁部5の形成に用いる露光技術として、壁部5の肉厚よりも解像度が低い手法を用いることができ、低コストで効率よく微細構造4を製造することができる。   According to the manufacturing method of the second embodiment as described above, the wall portion 5 having a finer structure than the resist pattern 61 as in the first embodiment can be formed without using another resist pattern. . Therefore, a technique having a lower resolution than the wall thickness of the wall portion 5 can be used as an exposure technique used for forming the wall portion 5, and the microstructure 4 can be manufactured efficiently at low cost.

なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で様々な変形が可能である。
例えば、第1実施形態では、底板部13の表面13aと表面13bとを略面一にするように段差h1の値を設定しているが、底板部の形態に応じて段差h1の値を調整することも可能である。例えば、凹部14の段差を段差h1よりも大きくすることにより、表面13aを表面13bよりも窪ませることができる。端的には、壁部に囲まれる領域が基体を貫通する貫通孔になるようにすることもできる。このように、壁部を挟む2つの領域において表面の高さを独立して制御することができ、多様な形状の微細構造に本発明を適用することが可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the first embodiment, the value of the step h1 is set so that the surface 13a and the surface 13b of the bottom plate portion 13 are substantially flush, but the value of the step h1 is adjusted according to the form of the bottom plate portion. It is also possible to do. For example, the surface 13a can be recessed rather than the surface 13b by making the level | step difference of the recessed part 14 larger than the level | step difference h1. In short, the region surrounded by the wall portion may be a through hole penetrating the substrate. As described above, the height of the surface can be controlled independently in the two regions sandwiching the wall portion, and the present invention can be applied to fine structures having various shapes.

また、壁部の最小肉厚としては、第2エッチング処理において側部がサイドエッチされる程度に応じて、0.5μm以下にすることも可能である。例えば、高段差化処理の回数を増やすとともに第2処理のプロセス時間を短くすると、1回の第2処理におけるサイドエッチ量が小さくなるので、壁部の最小肉厚を0.2μm程度にすることも可能である。この場合には、壁部の形状に応じて、第1処理の処理時間を適宜短縮するとよい。当然ながら、第2被覆膜の膜厚を第1、第2実施形態よりも厚くすることにより、壁部の最小肉厚を2μmよりも大きくすることも可能である。   The minimum wall thickness can be 0.5 μm or less depending on the degree of side etching of the side portions in the second etching process. For example, if the number of steps for increasing the level difference is increased and the process time of the second process is shortened, the amount of side etch in one second process decreases, so the minimum wall thickness is set to about 0.2 μm. Is also possible. In this case, the processing time of the first processing may be appropriately shortened according to the shape of the wall portion. Of course, it is possible to make the minimum thickness of the wall portion larger than 2 μm by making the thickness of the second coating film thicker than those of the first and second embodiments.

また、底板部13に対して傾斜した第1壁部、第2壁部を形成することも可能であり、後に変形例1でその形成方法を説明する。また、基体の構成としても様々な変形が可能であり、後に変形例2〜5で具体例を説明する。   Moreover, it is also possible to form the 1st wall part and 2nd wall part which were inclined with respect to the baseplate part 13, and the formation method is demonstrated in the modification 1 later. Various modifications can be made to the structure of the substrate, and specific examples will be described later in modified examples 2 to 5.

図10(a)〜(c)は、本発明に係る微細構造の製造方法の変形例1を概略して示す図である。変形例1では、まず、基体10に対して第1実施形態と同様の被覆処理、エッチング処理、第2被覆処理、第2エッチング処理を行う。次いで、複数回数の高段差化処理を行う。変形例1では、第1処理において第3被覆膜37が厚膜化される量を、第2処理において第3被覆膜37が薄膜化される量よりも大きくする。   10 (a) to 10 (c) are diagrams schematically showing Modification 1 of the method for manufacturing a microstructure according to the present invention. In the first modification, first, the base 10 is subjected to the same coating process, etching process, second coating process, and second etching process as in the first embodiment. Next, a plurality of high-level steps are performed. In the first modification, the amount by which the third coating film 37 is thickened in the first process is larger than the amount by which the third coating film 37 is thinned by the second process.

これにより、図10(a)に示すように、高段差化処理を繰り返すたびに第3被覆膜37の最大膜厚が厚くなる。したがって、第2処理の過程で露出する部分の底面16gが、高段差化処理を繰り返すたびにエッチング方向と略直交する方向において縮寸して、微視的には階段状の壁部21a、22aが形成される。そして、複数回数の高段差化処理を行って所定の深さまで深堀すると、図10(b)に示すように、底板部13に向かうにつれて内寸が縮寸する略テーパー状の、第1壁部21B、第2壁部22Bが形成される。また、レジストパターン32や被覆膜33、膜パターン36、第3被覆膜37を除去すること等により、図10(c)に示すような微細構造1Bが得られる。   As a result, as shown in FIG. 10A, the maximum film thickness of the third coating film 37 is increased each time the step difference process is repeated. Therefore, the bottom surface 16g of the portion exposed in the course of the second process is reduced in the direction substantially orthogonal to the etching direction every time the step-up process is repeated, and microscopically, the stepped wall portions 21a and 22a. Is formed. Then, when the step is increased a plurality of times and deepened to a predetermined depth, as shown in FIG. 10B, the first wall portion having a substantially tapered shape whose inner size is reduced toward the bottom plate portion 13. 21B and the 2nd wall part 22B are formed. Further, by removing the resist pattern 32, the coating film 33, the film pattern 36, and the third coating film 37, a fine structure 1B as shown in FIG. 10C is obtained.

なお、底板部13に向うにつれて内寸が拡寸する略逆テーパー状の第1壁部、第2壁部を形成することも可能である。例えば、第2処理においてサイドエッチ量が、第1実施形態よりも増加するように第2処理のプロセス時間を調整することにより、逆テーパー状の第1壁部、第2壁部を形成することができる。   In addition, it is also possible to form the substantially reverse taper-shaped 1st wall part and 2nd wall part which an internal dimension expands as it goes to the baseplate part 13. As shown in FIG. For example, by adjusting the process time of the second process so that the side etch amount in the second process is larger than that in the first embodiment, the first wall part and the second wall part having a reverse taper shape are formed. Can do.

図11(a)は変形例2の微細構造1Cの製造に用いる基体10Cを示す斜視図であり、図11(b)は微細構造1Cを示す斜視図、図11(c)は図11(b)のB3−B3’線矢視断面図である。   FIG. 11A is a perspective view showing a base body 10C used for manufacturing the microstructure 1C of the second modification, FIG. 11B is a perspective view showing the microstructure 1C, and FIG. 11C is FIG. It is a B3-B3 'line arrow directional cross-sectional view.

図11(a)に示すように、基体10Cは、基板上に基板面から突出した島状の凸部を有している。凸部の頂面を含んだ部分が頂部15Cであり、基板面を含んだ部分が底部16C、凸部の側面を含んだ部分が側部17Cである。このような基体は、基板に凸部を接合することや、凸部を残して基板をパターニングすること等により得られる。   As shown in FIG. 11A, the base body 10C has island-shaped convex portions that protrude from the substrate surface on the substrate. The portion including the top surface of the convex portion is the top portion 15C, the portion including the substrate surface is the bottom portion 16C, and the portion including the side surface of the convex portion is the side portion 17C. Such a substrate can be obtained by bonding a convex portion to the substrate, patterning the substrate while leaving the convex portion, or the like.

基体10Cに対して、第1実施形態と同様に、被覆処理、エッチング処理、第2被覆処理、第2エッチング処理を行った後、高段差化処理を行うと、図11(b)、(c)に示すような微細構造1Cが得られる。微細構造1Cは、頂部15Cの周縁部からなる枠状の第1壁部21Cを含んでいる。第1壁部21Cに囲まれる部分は、凹部23Cになっている。また、底部16Cにおいて壁部17Cに連続する部分は、第2壁部22Cになる。   When the substrate 10C is subjected to the covering process, the etching process, the second covering process, and the second etching process, and then performing a high step process, as in the first embodiment, FIG. 11B and FIG. 1C) is obtained. The fine structure 1 </ b> C includes a frame-shaped first wall portion 21 </ b> C composed of a peripheral portion of the top portion 15 </ b> C. A portion surrounded by the first wall 21C is a recess 23C. Further, a portion of the bottom portion 16C that is continuous with the wall portion 17C is a second wall portion 22C.

図12(a)は変形例3の微細構造1Dの製造に用いる基体10Dを示す斜視図であり、図12(b)は微細構造1Dを示す斜視図、図12(c)は図12(b)のB4−B4’線矢視断面図である。   12A is a perspective view showing a base body 10D used for manufacturing the microstructure 1D of the third modification, FIG. 12B is a perspective view showing the microstructure 1D, and FIG. 12C is FIG. It is a B4-B4 'line arrow directional cross-sectional view.

図12(a)に示すように、基体10Dは、基板の中央部に貫通孔16Dが設けられた構造になっている。基板の一方の面を含んだ部分が頂部15Dになっている。貫通孔16Dの内側に露出した側面を含んだ部分が側部17Dになっている。   As shown in FIG. 12A, the base 10D has a structure in which a through hole 16D is provided in the center of the substrate. A portion including one surface of the substrate is a top portion 15D. A portion including the side surface exposed inside the through-hole 16D is a side portion 17D.

基体10Dに対して、第1実施形態と同様に、被覆処理、エッチング処理、第2被覆処理、第2エッチング処理を行った後、高段差化処理を行うと、図12(b)、(c)に示すような微細構造1Dが得られる。微細構造1Dは、貫通孔16Dを囲む部分の頂部15Cの周縁部からなる枠状の第1壁部2Dを含んでいる。このように、底部を含んでいない基体を用いると、第2壁部を含まない壁部を形成することができる。   When the substrate 10D is subjected to the coating process, the etching process, the second coating process, and the second etching process, and then subjected to the step-up process, as in the first embodiment, FIG. 12B and FIG. A fine structure 1D as shown in FIG. The fine structure 1D includes a frame-shaped first wall portion 2D including a peripheral portion of the top portion 15C surrounding the through hole 16D. As described above, when a base that does not include the bottom is used, a wall that does not include the second wall can be formed.

図13(a)は変形例4の微細構造1Eの製造に用いる基体10Eを示す斜視図であり、図13(b)は微細構造1Eを示す斜視図、図13(c)は図13(b)のB5−B5’線矢視断面図である。   FIG. 13A is a perspective view showing a base body 10E used for manufacturing the microstructure 1E of the modified example 4, FIG. 13B is a perspective view showing the microstructure 1E, and FIG. 13C is FIG. It is a B5-B5 'arrow directional cross-sectional view.

図13(a)に示すように基体10Eは、基板の一方の面に凹部が設けられており、凹部内に島状の凸部が設けられた構造になっている。換言すると、基板に、閉環状の溝部が設けられた構造になっている。溝部の外側における基板面を含んだ部分と、凸部の頂面とを含んだ分とが頂部15Eになっている。溝部の底面を含んだ部分が底部16Eになっている。溝部内に露出した側面を含んだ部分が側部17Eになっている。   As shown in FIG. 13A, the base body 10E has a structure in which a concave portion is provided on one surface of the substrate, and an island-shaped convex portion is provided in the concave portion. In other words, the substrate has a structure in which a closed annular groove is provided. A portion including the substrate surface outside the groove portion and a portion including the top surface of the convex portion are the top portion 15E. A portion including the bottom surface of the groove portion is a bottom portion 16E. A portion including the side surface exposed in the groove portion is a side portion 17E.

基体10Eに対して、第1実施形態と同様に、被覆処理、エッチング処理、第2被覆処理、第2エッチング処理を行った後、高段差化処理を行うと、図13(b)、(c)に示すような微細構造1Eが得られる。微細構造1Eは、島状の凸部の周縁部からなる第1壁部21Eと、溝部の外側における頂部15Eの周縁部からなる第1壁部21Eとを含んでいる。溝部を挟んで形成された2つの第1壁部21Eの間に、第2壁部22Eが形成されている。   When the base 10E is subjected to the coating process, the etching process, the second coating process, and the second etching process, and then subjected to the step-up process, as in the first embodiment, FIG. 13B and FIG. A microstructure 1E as shown in FIG. The fine structure 1E includes a first wall portion 21E composed of a peripheral portion of an island-shaped convex portion, and a first wall portion 21E composed of a peripheral portion of the top portion 15E outside the groove portion. A second wall portion 22E is formed between the two first wall portions 21E formed with the groove portion interposed therebetween.

図14(a)は変形例5の微細構造1Eの製造に用いる基体10Fを示す斜視図であり、図14(b)は微細構造1Fを示す斜視図、図14(c)は図14(b)のB6−B6’線矢視断面図である。   FIG. 14A is a perspective view showing a base body 10F used for manufacturing the microstructure 1E of the modified example 5, FIG. 14B is a perspective view showing the microstructure 1F, and FIG. 14C is FIG. It is a B6-B6 'line arrow directional cross-sectional view.

図14(a)に示すように基体10Fは、基板の一方の面に周期的に複数の凹部が配列された構造になっている。複数の凹部は、いずれも平面視した輪郭が略正方形のものである。複数の凹部は、X方向、Y方向の各々において、輪郭の一辺と略同一の間隔で配列されている。X方向に並ぶ凹部の列に着目すると、隣り合う2つの列で、凹部の位置が輪郭の一辺と略同一の距離だけずれている。換言すると、隣り合う2つの列の一方の列における凹部間の凸部が、他方の列における凹部とX方向の位置が略一致している。また、Y方向に並ぶ凹部の列に着目しても同様に位置関係になっており、複数の凹部はいわゆる千鳥状に配列されている。凹部間の凸部の頂面を含んだ部分が頂部15Fになっている。凹部の底面を含んだ部分が底部16Fになっている。凹部内に露出した側面を含んだ部分が側部17Fになっている。   As shown in FIG. 14A, the base body 10F has a structure in which a plurality of concave portions are periodically arranged on one surface of the substrate. Each of the plurality of recesses has a substantially square outline in plan view. The plurality of recesses are arranged at substantially the same interval as one side of the contour in each of the X direction and the Y direction. When attention is paid to the rows of concave portions arranged in the X direction, the positions of the concave portions are shifted by substantially the same distance as one side of the contour in two adjacent rows. In other words, the convex portion between the concave portions in one of the two adjacent rows is substantially coincident with the concave portion in the other row in the X direction. Further, even if attention is paid to the row of the concave portions arranged in the Y direction, the positional relationship is similarly obtained, and the plural concave portions are arranged in a so-called zigzag pattern. A portion including the top surface of the convex portion between the concave portions is a top portion 15F. A portion including the bottom surface of the concave portion is a bottom portion 16F. The portion including the side surface exposed in the recess is the side portion 17F.

基体10Fに対して、第1実施形態と同様に、被覆処理、エッチング処理、第2被覆処理、第2エッチング処理を行った後、高段差化処理を行うと、図14(b)、(c)に示すような微細構造1Fが得られる。微細構造1Fは、頂部15Fの周縁部からなる第1壁部21Fと、底部16Fの周辺部からなる第2壁部22Fとを含んでいる。ここでは、底部16Fが貫通するまで高段差化処理を行っており、第1壁部21Fに囲まれる部分が貫通孔23Fになっている。第2壁部22Fに囲まれる部分が貫通孔24Fになっている。基体10Fにおける頂面15Fの裏面側に対応する方向から微細構造1Fを観察すると、微細構造1Fは、貫通孔23F、24Fがアレイ状に配置された構造になっている。すなわち、貫通孔23F、24Fの間において、第1壁部21F、第2壁部22Fが縦横に延びる格子状の構造になっている。   When the base 10F is subjected to the coating process, the etching process, the second coating process, and the second etching process, and then subjected to the step-up process, as in the first embodiment, FIG. A fine structure 1F as shown in FIG. The fine structure 1F includes a first wall portion 21F composed of a peripheral portion of the top portion 15F and a second wall portion 22F composed of a peripheral portion of the bottom portion 16F. Here, the level difference process is performed until the bottom portion 16F penetrates, and the portion surrounded by the first wall portion 21F is the through hole 23F. A portion surrounded by the second wall portion 22F is a through hole 24F. When the microstructure 1F is observed from the direction corresponding to the back surface side of the top surface 15F of the base 10F, the microstructure 1F has a structure in which the through holes 23F and 24F are arranged in an array. That is, the first wall portion 21F and the second wall portion 22F have a lattice-like structure extending vertically and horizontally between the through holes 23F and 24F.

なお、凸部や凹部、貫通孔により角部を形成する場合に、凸部等の平面形状としては、多角形や円形、楕円形、これらの形状の一部を組み合わせた形状等のいずれを採用することもできる。   In addition, when forming a corner part by a convex part, a concave part, or a through hole, any of a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or a shape obtained by combining a part of these shapes is adopted as the planar shape of the convex part etc. You can also

1、1B、1C、1D、1E、1F、4・・・微細構造、2、5・・・壁部、10、10B、10C、10D、10E、10F、40・・・基体、15、15B、15C、15D、15E、15F、55・・・頂部、16、16B、16C、16E、16F、56・・・底部、17、17B、17C、17D、17E、17F、57・・・側部、18、58・・・角部、33、63・・・被覆膜、34、64・・・突出部、35、65・・・第2被覆膜、36、66・・・膜パターン、37・・・第3被覆膜   1, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 4 ... microstructure, 2, 5 ... wall, 10, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 40 ... substrate, 15, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, 55 ... top, 16, 16B, 16C, 16E, 16F, 56 ... bottom, 17, 17B, 17C, 17D, 17E, 17F, 57 ... side, 18 , 58 ... corners, 33, 63 ... coating films, 34, 64 ... projections, 35, 65 ... second coating films, 36, 66 ... film patterns, 37 ..Third coating film

Claims (8)

頂部と側部とを含んだ角部を有する基体を準備する準備工程と、
前記頂部の周縁部を残して前記頂部をエッチングし、前記周縁部からなる壁部を含んだ微細構造を形成する形成工程と、を有し、
前記形成工程は、前記頂部と前記側部とを連続して被覆する被覆膜を形成する被覆処理と、
前記頂部が露出するまで前記被覆膜をエッチングするとともに、前記基体に対するエッチングレートが前記被覆膜に対するエッチングレートよりも高い条件で、前記被覆膜と前記露出した部分の前記頂部とをエッチングして、エッチングにより形成されるエッチング凹部の底面よりも前記側部を覆う部分の前記被覆膜を突出させて突出部にするエッチング処理と、
前記エッチング凹部の底面と前記突出部とを連続して被覆する第2被覆膜を形成して前記周縁部を前記第2被覆膜により被覆する第2被覆処理と、
前記エッチング凹部の底面が露出するまで前記第2被覆膜をエッチングして前記突出部を被覆する部分の前記第2被覆膜を保持して膜パターンとし、該膜パターンをマスクとして前記エッチング凹部の底面をエッチングして前記膜パターンに覆われた部分を前記周縁部の少なくとも一部として保持する第2エッチング処理と、を含んでいることを特徴とする微細構造の製造方法。
A preparation step of preparing a substrate having a corner including a top portion and a side portion;
Etching the top part leaving the peripheral part of the top part, forming a microstructure including a wall part composed of the peripheral part, and
The forming step includes a coating process for forming a coating film that continuously covers the top portion and the side portion;
The coating film is etched until the top portion is exposed, and the coating film and the top portion of the exposed portion are etched under a condition that an etching rate with respect to the base is higher than an etching rate with respect to the coating film. Etching treatment to project the covering film of the portion covering the side portion from the bottom surface of the etching recess formed by etching, and to form a projecting portion,
Forming a second coating film that continuously covers the bottom surface of the etching recess and the protrusion, and coating the peripheral edge portion with the second coating film;
The second coating film is etched until the bottom surface of the etching recess is exposed to hold the second coating film at a portion covering the protruding portion to form a film pattern, and the etching recess using the film pattern as a mask. And a second etching process for holding a portion covered with the film pattern as at least a part of the peripheral edge by etching the bottom surface of the substrate.
前記基体が、前記頂部と段差を構成するとともに前記側部と連続した底部を有し、
前記形成工程では、前記膜パターンをマスクにして前記頂部と前記底部とを一括してエッチングすることを特徴とする請求項1に記載の微細構造の製造方法。
The base body forms a step with the top portion and has a bottom portion continuous with the side portion,
2. The method for manufacturing a microstructure according to claim 1, wherein in the forming step, the top portion and the bottom portion are collectively etched using the film pattern as a mask.
前記形成工程では、前記微細構造において前記壁部を挟む2つ領域の面積比により定まる前記2つの領域の互いのエッチングレートの違いに基づいて、前記形成工程前の前記基体の前記頂部と前記底部との段差を設定することを特徴とする請求項2に記載の微細構造の製造方法。   In the forming step, the top portion and the bottom portion of the base body before the forming step are based on a difference in etching rate between the two regions determined by an area ratio of the two regions sandwiching the wall portion in the microstructure. The method for manufacturing a microstructure according to claim 2, wherein a step is set. 前記形成工程では、前記第2エッチング処理後の前記エッチング凹部の底面と前記突出部とを連続して被覆する第3被覆膜を形成する第1処理と、前記第3被覆膜をエッチングするとともに前記突出部をマスクとしてエッチング凹部の底面をエッチングして前記突出部に覆われた部分を前記周縁部の少なくとも一部として保持する第2処理と、を行って前記エッチング凹部の底面と前記周縁部上面との段差を高める高段差化処理を1回以上行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の微細構造の製造方法。   In the forming step, a first process for forming a third coating film that continuously covers the bottom surface of the etching recess and the protrusion after the second etching process, and the third coating film are etched. And performing a second process of etching the bottom surface of the etching recess using the protrusion as a mask and holding the portion covered by the protrusion as at least a part of the peripheral edge, and performing the bottom processing of the etching recess and the peripheral edge. The method for producing a fine structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the height difference process for increasing the level difference with the top surface of the part is performed at least once. 前記高段差化処理を複数回数行うとともに、前記第1処理で形成する前記第3被覆膜の厚みと該第3被覆膜が前記第2処理においてエッチングされる厚みとの比を前記複数回数の高段差化処理で管理することにより、前記壁部の形状を制御することを特徴とする請求項4に記載の微細構造の製造方法。   The height difference process is performed a plurality of times, and the ratio between the thickness of the third coating film formed in the first process and the thickness at which the third coating film is etched in the second process is calculated a plurality of times. 5. The method of manufacturing a microstructure according to claim 4, wherein the shape of the wall portion is controlled by managing the height difference in a step. 前記高段差化処理を複数回数行うとともに、前記第2被覆膜を前記第3被覆膜よりも厚く形成することを特徴とする請求項4又は5に記載の微細構造の製造方法。   The method for manufacturing a microstructure according to claim 4 or 5, wherein the step-up process is performed a plurality of times and the second coating film is formed thicker than the third coating film. 前記壁部の最小肉厚を0.5μm以上2μm以下にすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の微細構造の製造方法。   The method for manufacturing a microstructure according to any one of claims 1 to 6, wherein the minimum thickness of the wall portion is set to 0.5 µm or more and 2 µm or less. 前記基体がシリコンからなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の微細構造の製造方法。   The method for manufacturing a microstructure according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate is made of silicon.
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