JP2010287621A

JP2010287621A - 微細構造物の製造方法

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Publication number: JP2010287621A
Application number: JP2009138423A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yoshida; 慎也吉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】製造コストの低廉化が図られた微細構造物の製造方法を提供する。
【解決手段】微細構造物の製造方法は、薄膜を形成する工程と、薄膜をパターニングして第１薄膜パターンを形成する工程と、第１薄膜パターンを覆うように第２薄膜を形成する工程と、第１薄膜パターンの分布領域よりも広い領域に亘って形成され、複数の凸部を含む転写パターンが形成された型を準備する工程と、型を第２薄膜に押し当て、第２薄膜パターンを形成する工程と、第２薄膜パターンをマスクとして、第１薄膜パターンをパターニングする工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光取り出し効率を高めた発光素子等に設けられる微細構造物の製造方法に関するものである。

発光ダイオードは電気―光変換効率が高く、また、近年青色の発光が可能となったため、環境負荷の少ない次世代の照明用光源として脚光を浴びている。発光ダイオードの高い電気―光変換効率を十分に活かすには、ＰＮ接合部で発生した光を損失なくチップ外に取り出すことが重要であるが、一般に発光ダイオードが作製可能な化合物半導体は屈折率が高いため、チップの内部で光が全反射を繰り返すうちに金属でできた電極や半導体層で光が吸収されチップ外に取り出される光は減少する。

一例として青色発光ダイオードはＧａＮ半導体を利用して作製されるが、ＧａＮは屈折率が２．５であるため、空気中に配置した場合、臨界角は23.6度となり、チップ外に取り出される光は１０％程度に留まる。

発生した光をチップ外に取り出す効率は一般に光取出し効率と呼ばれるが、この光取出し効率を改善する技術として図２２に示すようにチップの透明電極上に凹凸を設ける方法がある（特許文献１）。

図２２において１０１はサファイア基板、１０２は基板上に形成されたｎ型ＧａＮ層、１０３はｎ型ＧａＮ層１０２上に形成されたｐ型ＧａＮ層、１０４はｎ型ＧａＮ層１０２が露出するように、ｐ型ＧａＮ層１０３からｎ型ＧａＮ層１０２の層中の所定位置に至って除去されてなるｎ型側電極形成領域、及び、１０５は前記除去により同時に形成されるｐ型側電極形成領域である。

ここで、ｐ型側電極形成領域１０５からｎ型側電極形成領域１０４に至る領域を光取り出し面１０６と呼ぶ。

１０７はｎ型側電極形成領域１０４上に形成されたｎ型側電極、１０８はｐ型側電極形成領域１０５上に形成されたｐ型側電極である。ｐ型側電極形成領域１０５は通常ｎ型側電極形成領域１０４より広いため、ｐ型側電極形成領域１０５上にはＩＴＯなどの透明導電膜で図示しない透明電極が形成され、その上にｐ型側電極１０８が形成される。

１０９は光取り出し面１０６の略全域に形成された二酸化珪素（ＳｉＯ₂）からなる光散乱層であり、幅及び段差がそれぞれ約０．３μｍの凹凸表面を有している。光散乱層１０９の表面には凹凸が形成されているため、臨界角よりも大きな角度で入射した光も回折によりチップ外に取り出されるため、光取り出し効率が改善される。

光散乱層１０９は、ｎ型側電極１０７とｐ型側電極１０８を形成した後、表面全域にＳｉＯ₂膜を真空蒸着し、干渉露光法を用いたフォトリソグラフィーと、フッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングで凹凸を形成することにより作製する。

光散乱層１０９の材料はＳｉＯ_２以外の材料でも構わない。特許文献２は光散乱層の材料の屈折率は光取り出し面と同じか高い方が良いとしており、例えば、酸化二オブや酸化チタンを用いた例が開示されている。また、凹凸のピッチについては１００ｎｍと微細なものを開示している。特許文献２では凹凸をゾルゲル法を用いて形成することが開示されているが、ゾルゲル法で用いる前駆体膜に感光性を付与し、光照射とウエットエッチングによりパターニングすることも可能である（非特許文献１）。

凹凸を形成する方法は特許文献１に開示されているようなフォトリソグラフィーとウェットエッチングを組合せたもの以外に、レジストにモールド（型）を押し付け、さらにドライエッチングにより光散乱層に転写する方法がある（特許文献３）。

図２３〜図２７はモールドとドライエッチングを用いた光散乱層の形成方法を示したものである。

図２３に示すように、発光素子１１１は基板１１２の上にｎ型ＧａＮ層１１３ｄとＧａＰ型ＧａＮ層１１３ｃを積層して形成した発光層１１３を有する。ここで１１３eは発光面である。

図２４に示す光散乱層の製造工程の第１工程では、発光素子１１１の発光層１１３を上向きにセットして、発光層１１３の発光面１１３ｅに、シリコン系有機溶剤をスピンコータで塗布して塗布層（レジスト）１１４を形成する。この塗布層１１４は、発光層１１３の全面に設ける他、一部に設けることができる。

図２５に示す光拡散層の製造工程の第２工程では、前記発光層１１３の塗布層１１４の側に、微細凹凸構造１１６ａを形成したモールド１１６を配置する。このモールド１１６には、微細凹凸構造１１６ａの底付近に位置する上平坦部１１６ｂと、この上平坦面１１６ｂから発光層１１３のＰ型ＧａＮ層１１３ｃの厚み程度で下がった付近に位置する下平坦部１１６ｃとを有している。

そして、モールド１１６を塗布層１１４に押し付けて、その後、モールド１１６を半硬化状態の塗布層１１４から離型すると、塗布層１１４に微細凹凸構造１１４ａが転写されるとともに、上平坦面１１４ｂと下平坦面１１４ｃとが形成されるようになる。

図２６に示す光拡散層の製造工程の第３工程では、塗布層１１４をレジストマスクとして、塩素系ガスにより塗布層（レジスト）４が無くなるまでドライエッチングすると、発光層のＰ型ＧａＮ層１１３ｃの発光面１１３ｅに微細凹凸構造１１３ｆが転写されるようになる。

ここで、発光層１１３のＰ型ＧａＮ層１１３ｃは、一般的に数百ｎｍの厚みがあるので、塩素系ガスの選択比が１程度の場合、微細凹凸構造１１３ｆの深さがｐ型ＧａＮ層１１３ｃの厚みの１／２程度である。そして、選択比を１程度の塩素系ガスでドライエッチングすると、前記上平坦面１１４ｂの部分では、ｐ型ＧａＮ層１１３ｃの上面が電極形成部分１１３ｇとして露出するとともに、下平坦面１１４ｃの部分では、ｐ型ＧａＮ層１１３ｃもエッチングされて、ｎ型ＧａＮ層１１３ｄの上面が電極形成部分１１３ｈとして露出するようになる。

そして、図２７に示す光拡散層の製造工程の第４工程では、各電極形成部分１１３ｇ，１１３ｈに電極１１３ａ，１１３ｂを形成した後、ウェハーから個々の発光素子１のチップに切断する（矢印ａ参照）。

特許第３４４８４４１号特許第４０９３９４３号特開２００３-３２３９８１号公報

瀬川浩代、「有機−無機ハイブリッド材料の光パターニングとその形状制御」、日本ゾルゲル学会第５回セミナー講演論文集，p.1（２００８）

光散乱層のピッチは波長と同程度の長さが必要であり、青色ＬＥＤの場合400ｎｍ以下が必要と考えられている。従って、製造にはライン＆スペースが200ｎｍより小さい微細パターニング技術が必要であり、フォトリソグラフィーでこれを行う場合は、エキシマレーザを光源とし、精密な温度管理を行う高価な高解像度ステッパーが必要である。

ナノインプリントと呼ばれるナノオーダーの微細構造を有する金型をレジストに押し付けるパターニング方法では、装置は比較的安価であるが、上記のように高度に微細な金型はEB描画装置でしか作製できない。青色ＬＥＤはコストダウンのため、直径4インチのウェハーを使った製造が主流になりつつあり、そのような大面積の金型をＥＢ描画装置で作製しようとすると極めて長時間の描画時間を必要とし、描画精度の維持も困難となるため、金型は大変高価なものとなる。

しかも、ＬＥＤなどの発光素子は機種毎に電極の位置やサイズ、デバイス全体の形状が異なるので、機種毎にその形状に合致した高価な金型を作製するのは不経済である。

本発明に係る微細構造物の製造方法は、１つの局面では、第１薄膜を形成する工程と、第１薄膜をパターニングして第１薄膜パターンを形成する工程と、第１薄膜パターン上に第２薄膜を形成する工程と、第１薄膜パターンの分布領域よりも広い領域に亘って形成された転写パターンを有する型を準備する工程と、型を第２薄膜に押し当て、第２薄膜パターンを形成する工程と、第２薄膜パターンをマスクとして、第１薄膜パターンをパターニングする工程とを備える。

好ましくは、上記第１薄膜パターンを形成する工程は、第１薄膜上にフォトレジストを塗布する工程と、第１薄膜パターン上に位置する部分にフォトレジストが残留するようにフォトレジストをパターニングして、レジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして、第１薄膜のうち、レジストパターンから露出する部分を除去して、第１薄膜パターンを形成する工程とを含む。

好ましくは、上記第１薄膜は、光が照射されることで変質可能な光変質材料によって形成され、第１薄膜パターンを形成する工程は、第１薄膜のうち、第１薄膜パターンとなる部分以外の部分に光を照射することで、第１薄膜の一部を変質させて変質部を形成する工程と、変質部を除去する工程とを含む。好ましくは、上記第１薄膜は、光が照射されることで変質可能な光変質材料によって形成され、第１薄膜パターンを形成する工程は、第１薄膜のうち、第１薄膜パターンとなる部分に光を照射して変質させて変質部を形成する工程と、変質部を形成した後、残留する第１薄膜を除去する工程とを含む。

好ましくは、上記第１薄膜はゾルゲル膜の前駆体膜とされる。好ましくは、上記第１薄膜パターンにパターニングを施すことで形成された微細構造物を焼結する工程をさらに備える。

本発明に係る微細構造物の製造方法は、他の局面では、前駆体薄膜を形成する工程と、光照射により、前駆体薄膜の内、光照射により、前駆体薄膜の一部を変質させ変質部を形成する工程と、変質部をエッチングにより除去する工程と、変質部を除去した後、残留する前駆体膜を焼結し、焼結薄膜を形成する工程と、第２薄膜を焼結薄膜の表面に塗布する工程と、微細構造パターンが形成された型を第２薄膜に押し付け微細構造パターンを形成する工程と、微細構造パターンをマスクとして焼結薄膜をドライエッチングする工程を備える。

本発明に係る微細構造物の製造方法は、他の局面では、前駆体薄膜を形成する工程と、光照射により、前駆体薄膜の内、光照射により、前駆体薄膜の一部を変質させ変質部を形成する工程と、変質部を形成した後、残留する前駆体薄膜をエッチングにより除去する工程と、脂またはレジストを該薄膜表面に塗布し、所望の微細構造と対を成す型を樹脂、またはレジストに押し付け微細構造を転写する工程と、樹脂またはレジストをマスクとしてドライエッチングにより微細構造を薄膜に転写する工程を備える。

本発明は、薄膜を形成する工程と、光パターニングにより、薄膜の内、微細構造を形成しない領域を厚み方向に一部または全部を除去する工程と、樹脂またはレジストを該薄膜表面に塗布し、所望の微細構造と対を成す型を樹脂、またはレジストに押し付け微細構造を転写する工程と、樹脂またはレジストをマスクとしてドライエッチングにより微細構造を薄膜に転写する工程を備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明の微細構造物の製造方法は、光パターニングにより微細構造を形成したい領域の薄膜が他の領域より厚く残されるため、一様に微細パターンが形成された金型を用いて微細構造を転写しても、微細構造を形成したい領域でのみ、ドライエッチングにより微細構造が転写されるので、一つの金型を用いて異なる機種のＬＥＤなどの発光素子に光散乱層を形成することが可能となる。この結果、高価な金型を複数種類のＬＥＤやＥＬ素子の製造に用いることができ、コストが大幅に削減される利点がある。また、製造装置として高価な高解像度ステッパーも不要である。

微細構造物を製造する製造工程の第１工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第２工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第３工程を示す断面図である。微細構造物の製造する製造工程の第４工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第５工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第６工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第７工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第８工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第９工程を示す断面図である。微細構造物を製造する製造工程の第１０工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第１工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第２工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第３工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第４工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第５工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第６工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第７工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第８工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第９工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第１０工程を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第１１工程を示す断面図である。従来のＬＥＤを示す断面図である。従来のＬＥＤを示す断面図である。従来の微細構造物を製造する製造工程の第１工程を示す断面図である。従来の微細構造物を製造する製造工程の第２工程を示す断面図である。従来の微細構造物を製造する製造工程の第３工程を示す断面図である。従来の微細構造物を製造する製造工程の第４工程を示す断面図である。

（実施の形態１）
図１から図１０は、本発明に基づく第１の実施形態の微細構造形成方法を示す断面図である。図１は、微細構造物を製造する製造工程の第１工程を示す断面図である。この図１において、１は基板、２はｎ型半導体層、３はｐ型半導体層、４は透明電極、５は薄膜、６はマスク、７はＵＶ光、８はモールド用樹脂、９はモールドである。

まず、図１に示すように、基板〔例えば、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）基板〕１に、ｎ型半導体層〔例えばｎ型窒化ガリウム層（ＧａＮ）〕２、およびｐ型半導体層〔例えばｐ型窒化ガリウム層（ＧａＮ）〕３、透明電極〔例えば酸化インジウム錫膜（ＩＴＯ）膜〕４を形成する。透明電極４を介して、ｐ型半導体層３からｎ型半導体層２に電流を流すと、2つの層の界面で電子と正孔が再結合し、発光する。この構造は発光ダイオードの基本的な構造であり、詳細な説明は省略する。

透明電極４を形成した後、光散乱層となる薄膜５を形成する。薄膜５は、光が照射されることで変質可能な光変質材料であり、薄膜５は例えば光感光性を有するゾルゲル膜の前駆体膜である。具体的にはチタンブトキシド、２−（Methacryloyloxy）ethylacetoacetate、イソプロピルアルコール、水、及び塩酸を混合した溶液をスピンコートし８０℃程度の低温で溶媒であるイソプロピルアルコールを蒸発させることで形成可能である。感光性を有するゾルゲル膜の前駆体膜を形成するには上記に限らず、金属アルコキシド、アルコール、水、βジケトンを主材料として混合することで作成可能であり、金属アルコキシドとしてはチタンアルコキシド、亜鉛アルコキシド、タンタルアルコキシド、シリコンアルコキシドなどが、焼結により透明酸化物を形成できるので好ましい。

特にチタンアルコキシドは酸化物の屈折率が２以上と高いため、窒化ガリウム（屈折率２．５）層内の光を効率よく散乱できるので好ましい上、廉価であるので産業上有用である。

図２は、微細構造物を製造する製造工程の第２工程を示す断面図である。この図２に示す工程においては、マスク６を介して薄膜５の内、光散乱層（微細構造物）を形成したい領域にＵＶ光７を照射し重合させる。薄膜５の露光された部分はキレート開環反応が促進されてＴｉＯ_２粒子が成長し、希塩酸などのエッチング液に対して溶解しにくくなる。

図３は、微細構造物を製造する製造工程の第３工程を示す断面図である。この図３に示すように、薄膜５の一部を重合させた後、光散乱層を形成したい領域（薄膜パターン５Ａとなる領域）以外の薄膜５をエッチングで除去することができる。これにより、間隔を隔てて薄膜５が残留し、薄膜パターン（第１薄膜パターン）５Ａが形成される。

本実施形態では露光された部分がエッチングされにくくなるネガ型の感光性ゾルゲル膜を用いて説明したが、露光された部分がエッチングされ易くなるポジ型の感光性ゾルゲル膜とパターンを反転したマスクを用いても同様のことが可能である。

ＬＥＤのチップサイズが200〜1ｍｍであるため、マスク６の加工寸法は概ね100μｍ程度となり、微細さを要求されないため、安価に作製できる。

そして、微細構造物の製造工程の第４工程を示す図４に示されるように、モールド用樹脂８をスピンコートで塗布・乾燥させる。モールド用樹脂（第２薄膜）８としては例えば東洋合成株式会社製のＰＡＫ−０１（UV硬化型）が利用可能である。

なお、この図４に示すように、モールド用樹脂８の上面は、薄膜パターン５Ａの上面より上方に位置しており、モールド用樹脂８は薄膜パターン５Ａを覆うと共に、モールド樹脂８のパターン間に充填されている。

図５は、微細構造物の製造工程の５工程を示す断面図であり、この図５に示すように、モールド用樹脂８を塗布・乾燥させた後、別途作製しておいた、モールド（型部）９を薄膜パターン５Ａの上方に配置する。このモールド９の下面の全面には、複数の凸部、或いは複数の凹部の少なくとも一方により形成された微細構造パターンが形成されている。

この微細構造パターンは、全面に波長程度、即ちサブμｍのピッチを有する円柱状の凸部、或いは凹部によって形成されている。

図６は、微細構造物の製造工程の第６工程を示す断面図であり、この図６に示すように、モールド９をモールド用樹脂８に押し付ける。その後、UV光を照射して硬化、微細形状をモールド用樹脂８に転写する。モールド９はUV光を透過させる石英ガラスで作製するのが好ましい。勿論、モールド用樹脂として、加熱して軟化させてからモールド９を押し付けて形状を転写する熱モールド型のモールド樹脂を用いても良い。

この際、モールド９に形成された微細構造パターンは、モールド９の下面の全面に形成されているため、モールド９とモールド用樹脂８との正確な位置あわせは不要となる。これにより、微細構造物の製造工程の簡略化を図ることができる。

モールド９に形成された微細構造パターンは、薄膜パターン５Ａが形成された領域よりも広い領域に亘って形成されているため、モールド用樹脂の表面には全面に微細構造が転写される。これにより、上面上に複数の凹凸部８Ａが形成された微細構造マスクパターン８Ｃが形成される。

この微細構造マスクパターン８Ｃは、薄膜パターン５Ａ間に位置する透明電極４の上面上に形成された基部８Ｂと、基部８Ｂの上面および薄膜パターン５Ａの上面に形成された凹凸部８Ａとを含む。基部８Ｂの高さは、薄膜パターン５Ａと同じ高さとされている。

図７は、微細構造物の製造工程の第７工程を示す断面図である。この図７に示すように、図７でドライエッチングにより微細構造マスクパターン８Ｃの形状を薄膜パターン５Ａに転写し光散乱層５Ｂを形成する。ここで、上記図３に示す第３工程において、薄膜５が除去された領域においては、透明電極４の上面が薄膜パターン５Ａから露出する。その後、透明電極４の上面のうち、薄膜パターン５Ａから露出する部分の上面上には、基部８Ｂが形成される。

このため、ドライエッチングで、微細構造マスクパターン８Ｃを薄膜パターン５Ａに転写する際に、薄膜パターン５Ａ間に位置する透明電極４の上面までもエッチングされることを抑制することができる。これに伴い、透明電極４以下の層がエッチングされて不具合が生じることはない。

このように、上記図５に示す工程において、モールド用樹脂８の上面が薄膜パターン５Ａの上面よりも上方に位置するように形成され、図６に示す工程において、このモールド用樹脂８のうち、薄膜パターン５Ａの上面より上方に位置する部分に、凹凸部８Ａを形成している。このように、凹凸部８Ａを含む微細構造マスクパターン８Ｃを形成することで、透明電極４を損傷させることなく、薄膜パターン５Ａをパターニングすることができる。

さらに、上記微細構造マスクパターン８Ｃは、図５に示すモールド９の下面の全面に形成されているため、モールド９はＬＥＤのチップサイズや電極のサイズが変更されても、同一のモールド９を採用することができる。これにより、チップサイズおよび電極のサイズが異なるＬＥＤごとにモールド９を準備する必要がなくなり、製造コストの低廉化を図ることができる。

なお、モールド９は前述のようにサブμｍの微細パターンを形成する必要があるため、通常、電子ビーム描画が必要であり、作製するのに時間が掛かり費用も高額である。しかし、本発明によれば、上記のように、機種を変えても同じモールド９が利用可能であり、全体でのコスト削減に有効である。

そして、ドライエッチング後４００℃以上で焼成すると光散乱層５Ｂ内の有機物が離脱し屈折率が上がり好ましい。尚、焼成は図４と図５の工程の間で行ってもよい。

この後、図８示すように、通常のフォトリソグラフィーとウェットエッチング若しくはドライエッチングを用いて透明電極４、及びｐ型半導体層３の一部を除去する。そして、図９に示すように、ｎ型半導体層２が露出した部分にｎ型側電極１０を、透明電極４上にｐ型側電極１１を形成する。最後は図１０に示すように切断して個々のＬＥＤチップを得る。

（実施の形態２）
図１１から図２１を用いて、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法について説明する。なお、図１１から図２１に示す構成のうち、上記図１から図１０に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造方法の第１工程を示す断面図である。

この、図１１に示すように、基板〔例えば、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）基板〕１に、ｎ型半導体層〔例えばｎ型窒化ガリウム層（ＧａＮ）〕２、およびｐ型半導体層〔例えばｐ型窒化ガリウム層（ＧａＮ）〕３、透明電極〔例えば酸化インジウム錫膜（ＩＴＯ）膜〕４を形成する。

透明電極４を形成した後、光散乱層となる薄膜２０を形成する。薄膜２０は例えばＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ5、ＮｂＯ₂などの透明で屈折率の高い材料が効率的に光を散乱させることができ好ましい。膜を形成する方法としては例えばスパッタ法が利用できる。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造工程の第２工程を示す断面図である。この図１２に示すように薄膜２０の上にフォトレジスト２１を塗布し、マスク２２を介して前記薄膜２０の内、微細構造を形成しない領域のみに、ＵＶ光７を照射、感光させる。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造工程の第３工程を示す断面図である。この図１３に示すように、フォトレジスト２１を現像することで、フォトレジストパターン２１Ａを薄膜２０の上面上に形成する。このフォトレジストパターン２１Ａは、薄膜２０のうち、薄膜パターン２０Ａとなる部分の上方に位置する部分に形成されている。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造工程の第４工程を示す断面図である。この図１４に示すように、フォトレジストパターン２１Ａをマスクとして、薄膜２０をエッチングすると薄膜２０のうち、微細構造を形成しない領域が除去される。

これにより薄膜パターン２０Ａが形成される。
図１５は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造工程の第５工程を示す断面図である。この図１５に示すように、残存するフォトレジストパターン２１Ａを除去する。その後、モールド用樹脂８をスピンコートで塗布・乾燥させる。モールド用樹脂８としては例えば東洋合成株式会社製のＰＡＫ−０１（ＵＶ硬化型）が利用可能である。

図１６は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造工程の第６工程を示す断面図である。この図１６に示すように、モールド用樹脂８を塗布・乾燥させた後、別途作製しておいた、全面に波長程度、即ちサブμｍのピッチを有する円柱状の複数の凸部、或いは複数の凹部を含む微細構造パターンを有するモールド９をモールド用樹脂８の上方に準備する。

図１７は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造工程の第７工程を示す断面図である。この図１７に示すように、モールド９をモールド用樹脂８に押し付けて、ＵＶ光を照射して硬化させ、微細構造マスクパターン８Ｃを形成する。この微細構造マスクパターン８Ｃは、薄膜パターン２０Ａ間に位置する透明電極４の上面上に形成された基部８Ｂと、この基部８Ｂの上面および薄膜パターン５Ａの上面に形成された凹凸部８Ａとを有する。モールド９はUV光を透過させる石英ガラスで作製するのが好ましい。勿論、モールド用樹脂として加熱して軟化させてからモールド９を押し付けて形状を転写する熱モールド型のモールド樹脂を用いても良い。

本実施の形態２においても、モールド９の下面の全面には、複数の凹凸部を有する微細構造パターンが形成されている。モールド用樹脂８の表面の全面に微細構造が転写される。

そして、モールド９の下面の全面に微細構造パターンを形成することで、モールド用樹脂８と、モールド９との相対的な位置決めを正確に行う必要がない。

図１８は、本発明の実施の形態２に係る微細構造物の製造工程の第８工程を示す断面図である。この図１８に示すように、ドライエッチングにより微細構造マスクパターン８Ｃの形状を薄膜２０に転写し光散乱層（微細構造物）２０Ｂを形成する。

ここで、上記図１４に示す４工程において、薄膜パターン２０Ａ間に位置する透明電極４の上面は、外方に露出する一方で、その後、図１７および図１８に示すように、薄膜パターン２０Ａ間に位置する透明電極４の上面は、微細構造マスクパターン８Ｃの基部８Ｂによって覆われる。このため、図１８に示す第８工程において、微細構造マスクパターン８Ｃの形状を薄膜２０に転写する際に、透明電極４の上面が損傷することを抑制することができる。

特に、基部８Ｂの高さは、薄膜パターン２０Ａの高さと一致しているため、透明電極４以下の層がエッチングされて不具合が生じることはない。

このように、本実施の形態２に係る光拡散層（微細構造物）の製造方法によれば、モールド９はＬＥＤのチップサイズや電極のサイズが変更されても、同じものが利用可能であり、さらに、透明電極４の上面が損傷することを抑制することができる。

モールド９は前述のようにサブμｍの微細パターンを形成する必要があるため、通常、電子ビーム描画が必要であり、作製するのに時間が掛かり費用も高額である。しかし、本発明によれば、機種を変えても同じモールド９が利用可能であり、全体でのコスト削減に有効である。

この後、図１９に示すように、通常のフォトリソグラフィーとウェットエッチング若しくはドライエッチングを用いて透明電極４、及びｐ型半導体層３の一部を除去する。これにより、分割透明電極４Ａおよび分割ｐ型半導体層３Ａとが形成される。そして、図２０に示すように、ｎ型半導体層２が露出した部分にｎ型側電極１０を、透明電極４上にｐ型側電極１１を形成する。最後は図２１に示すように切断して個々のＬＥＤチップを得る。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での０および範囲にかぎられない。

本発明は、光取り出し効率を高めた発光素子等に設けられる微細構造物の製造方法に好適である。

２ｎ型半導体層、３ｐ型半導体層、４透明電極、５薄膜、５Ａ薄膜パターン、５Ｂ光散乱層、６，２２マスク、８モールド用樹脂、８Ａ凹凸部、８Ｂ基部、８Ｃ微細構造マスクパターン、９モールド（型部）、１０ｎ型側電極、２１フォトレジスト、２１Ａフォトレジストパターン。

Claims

第１薄膜を形成する工程と、
前記第１薄膜をパターニングして第１薄膜パターンを形成する工程と、
前記第１薄膜パターンを覆うように第２薄膜を形成する工程と、
前記第１薄膜パターンの分布領域よりも広い領域に亘って形成され、複数の凸部を含む転写パターンが形成された型を準備する工程と、
前記型を前記第２薄膜に押し当て、第２薄膜パターンを形成する工程と、
前記第２薄膜パターンをマスクとして、前記第１薄膜パターンをパターニングする工程と、
を備える、微細構造物の製造方法。
前記第２薄膜は、前記第１薄膜パターン間に充填されると共に、前記第２薄膜の上面は前記第１薄膜パターンの上方にまで達するように形成された、請求項１に記載の微細構造物の製造方法。
前記第１薄膜パターンを形成する工程は、前記第１薄膜上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記第１薄膜パターンとなる領域上に位置する部分に前記フォトレジストが残留するように前記フォトレジストをパターニングして、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記第１薄膜のうち、前記レジストパターンから露出する部分を除去して、前記第１薄膜パターンを形成する工程とを含む、請求項１または請求項２に記載の微細構造物の製造方法。
前記第１薄膜は、光が照射されることで変質可能な光変質材料によって形成され、
前記第１薄膜パターンを形成する工程は、
前記第１薄膜のうち、前記第１薄膜パターンとなる部分以外の部分に光を照射することで、前記第１薄膜パターンとなる部分以外の部分を変質させて変質部を形成する工程と、
前記変質部を除去する工程とを含む、請求項１に記載の微細構造物の製造方法。
前記第１薄膜は、光が照射されることで変質可能な光変質材料によって形成され、
前記第１薄膜パターンを形成する工程は、
前記第１薄膜のうち、前記第１薄膜パターンとなる部分に光を照射して変質させて変質部を形成する工程と、
前記変質部を形成した後、残留する前記第１薄膜を除去する工程とを含む、請求項１に記載の微細構造物の製造方法。
前記第１薄膜はゾルゲル膜の前駆体膜とされた、請求項４または請求項５に記載の微細構造物の製造方法。
前記第１薄膜パターンにパターニングを施すことで形成された微細パターンを焼結する工程をさらに備えた、請求項１から請求項６のいずれかに記載の微細構造物の製造方法。
前駆体薄膜を形成する工程と、
光照射により、前記前駆体薄膜のうち、光照射により、前記前駆体薄膜の一部を変質させ変質部を形成する工程と、
前記変質部をエッチングにより除去する工程と、
前記変質部を除去した後、第２薄膜を残留する前記前駆体薄膜の表面に塗布する工程と、
微細構造パターンが形成された型を前記第２薄膜に押し付け微細構造マスクパターンを形成する工程と、
前記微細構造マスクパターンをマスクとして前記残留する前駆体薄膜をドライエッチングして、微細パターンを形成する工程と、
前記微細パターンを焼結する工程と、
を備えた微細構造物の製造方法。
前駆体薄膜を形成する工程と、
光照射により前記前駆体薄膜の一部を変質させ変質部を形成する工程と、
前記変質部を形成した後、残留する前記前駆体薄膜をエッチングにより除去する工程と、
前記変質部上に第２薄膜を塗布する工程と、
微細構造パターンが形成された型を準備する工程と、
前記型を前記第２薄膜に押し付け微細構造マスクパターンを形成する工程と、
前記微細構造マスクパターンをマスクとして前記変質部をドライエッチングして、微細パターンを形成する工程と、
前記微細パターンを焼結する工程と、
を備えた微細構造物の製造方法。