JP3869036B2

JP3869036B2 - 微細な表面形状を持つ構造物およびその製造方法

Info

Publication number: JP3869036B2
Application number: JP23255895A
Authority: JP
Inventors: 和博梅木; 正明佐藤
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH0977532A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は微細な表面形状を持つ構造物およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ・オプティクスやマイクロ・マシニングの発展に伴い、微細な表面形状を持つ構造物が必要となってきている。例えば、透明な構造物材料の表面に形成された微細な球面はマイクロレンズとして使用できるし、導電性の構造物材料の表面に形成された円錐状の突起は電子放出用の電極として使用できる。
【０００３】
構造物の表面に形成される微細な表面形状は、構造物の機能に応じて種々の形状が要請される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述した事情に鑑み、微細な表面形状を持つ構造物において、微細な表面形状として、錐体形状や屋根型形状の簡易な実現を可能ならしめることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は「１以上の微細な錐体形状を表面形状とする構造物を製造する方法」であって、出発形状形成工程と、エッチング工程とを有する。
【０００６】
「出発形状形成工程」は、構造物材料の平滑な面上に、１以上の微細な錐体形状に対応する１以上の出発形状を有する形状形成層を形成する工程である。
【０００７】
「エッチング工程」は、１以上の出発形状を形成された形状形成層と構造物材料とに対して、異方性のドライエッチングを行なって、出発形状に対応させて１以上の微細な錐体形状を構造物材料に形成する工程である。
【０００８】
請求項１記載の発明は「エッチング工程において選択比を連続的および／または段階的に変化させることにより、１以上の出発形状を１以上の所望の錐体形状に変形させつつ構造物材料に彫り写す」ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は「１以上の微細な屋根型形状を表面形状とする構造物を製造する方法」であって、出発形状形成工程と、エッチング工程とを有する。
【００１０】
「出発形状形成工程」は、構造物材料の平滑な面上に、１以上の微細な屋根型形状に対応する１以上の出発形状を有する形状形成層を形成する工程である。
【００１１】
「エッチング工程」は、１以上の出発形状を形成された形状形成層と構造物材料とに対して、異方性のドライエッチングを行なって、出発形状に対応させて１以上の微細な屋根型形状を構造物材料に形成する工程である。
【００１２】
請求項２記載の発明は「エッチング工程において選択比を連続的および／または段階的に変化させることにより、１以上の出発形状を１以上の所望の屋根型形状に変形させつつ構造物材料に彫り写す」ことを特徴とする。
【００１３】
この明細書中において「構造物材料」は、最終的に「微細な表面形状（錐体形状もしくは屋根型形状）を持つ構造物を構成することになる材料であり、異方性のドライエッチングが可能なもののうちから、構造物の用途に応じて構造物に要求される性質（例えば、透明であること、耐熱性があること、機械強度が大きいこと等）を持つものが適宜に選択される。
【００１４】
また「選択比」は「（構造物材料のエッチング速度）／（形状形成層のエッチング速度）」により定義される。
【００１５】
請求項１記載の発明における「錐体形状」は、円錐形状や角錐形状、さらには変形円錐形状や変形角錐形状を言う。円錐形状や角錐形状では、そのプロフィルの形状が３角形形状で、上記３角形形状の斜辺は直線であるが、変形円錐形状や変形角錐形状では、そのプロフィルにおける頂点から基部に向かう部分（上記３角形の斜辺にあたる部分）が曲線および／または折線であるものを言う。
【００１６】
請求項２記載の発明における「屋根型形状」は、基本的に「切妻屋根」のように、２つの平面を稜線部を境に傾斜させて組み合わせた形状であるが、この形状のみに限らず、稜線部を境に組み合わされた各面が曲面や屈曲面で構成されるものも含む。
【００１７】
上記出発形状形成工程は「出発形状の凹凸を反転させた表面形状を持つ母型」を用いて行なうこともできるし、「パターニング」を利用して行なうこともできる。
【００１８】
母型を用いて行なう出発形状形成工程は、形状形成層を構成すべき材料として「光硬化性の材料」を用い、上記母型の表面形状を「上記光硬化性の材料を光照射しつつ転写する」ことにより、所定の出発形状を表面形状として有する形状形成層として、構造物材料の表面に形成してもよいし（請求項３）、形状形成層を構成すべき材料として「熱硬化性または熱可塑性の材料」を用い、母型の表面形状を「上記熱硬化性または熱可塑性の材料を加熱しつつ転写する」ことにより、所定の出発形状を表面形状として有する形状形成層として、構造物材料の表面に形成してもよい（請求項４）。
【００１９】
パターニングを利用する出発形状形成工程は、パターニング工程と熱処理工程とを有する（請求項５）。
【００２０】
「パターニング工程」は、構造物材料の平滑な面上に形成されたパターニング材の層に、出発形状に応じた２次元的なパターンをパターニングする工程で、この工程により、構造物材料の平坦な面上に上記２次元的なパターンがパターニング材により「レリーフ状」に形成される。
【００２１】
「熱処理工程」は、パターニング工程後のパターニング材を加熱して熱変形させることにより所定の出発形状を有する形状形成層とする工程である。
【００２２】
従って、上記パターニング材は、ドライエッチングが可能で、且つ熱処理により熱変形の可能なものでなければならない。このようなパターニング材としては周知のフォトレジストを初めとする各種のレジスト材料を利用できる。
【００２３】
パターニング材としてフォトレジストを用いる場合は、マスクを用いて露光を行ない、その後、現像を行なって２次元的なパターンをレリーフ状に得ることができる。
【００２４】
パターニング材として感光性の無いレジストを用いる場合には、公知のマスク形成法でレジスト材上にマスクを形成し、このマスクを介して異方性のエッチングをレジスト材に行なって２次元的なパターンをレリーフ状に得、その後マスクをリフトオフすればよい。
【００２５】
このように、パターニングを利用して出発形状形成工程を行なう場合、パターニング工程により「１以上の微細な円形」をパターニングして、パターニング材による「円柱状パターン」を得、熱処理工程により円柱状パターンを熱変形し、出発形状として「球面状の凸部」を得、エッチング工程により上記凸部を円錐形状もしくは変形円錐形状に変形して構造物材料に彫り写すことができる（請求項６）。
【００２６】
あるいはまた、パターニング工程により「１以上の微細な正方形形状」をパターニングして、パターニング材による「正４角柱状パターン」を得、熱処理工程により正４角柱状パターンを熱変形し、出発形状として「正４角柱状パターンの頂部を曲面化した形状の凸部」を得、エッチング工程により上記凸部を４角錐形状もしくは変形４角錐形状に変形して構造物材料に彫り写すことができる（請求項７）。
【００２７】
更にはまた、パターニング工程により１以上の「微細な長方形形状」をパターニングして、パターニング材により「４角柱状パターン」を得、熱処理工程により４角柱状パターンを熱変形し、出発形状として「４角柱状パターンの頂部を曲面化した円柱面形状の凸部」を得、エッチング工程により上記凸部を屋根型形状に変形して構造物材料に彫り写すことができる（請求項８）。
【００２８】
上記請求項１〜８に記載された製造方法の何れかにより「微細な表面形状を持つ構造物」が製造される。
【００２９】
上記のように、この発明における構造物の製造方法では、エッチング工程において選択比を連続的および／または段階的に変化させることにより、出発形状を所望の錐体形状もしくは屋根型形状に変形しつつ構造物材料に彫り写すので、出発形状と所望の錐体形状・屋根型形状の間の対応関係の自由度が大きく、出発形状が同一形状でも、エッチング工程における選択比の経時変化を異ならせることにより異なる形状を形成できる。
【００３０】
換言すれば、同一の母型もしくは同一のマスクを用いて、同じ出発形状を形成しても、その後のエッチング工程における選択比の調整如何により、種々の異なる錐体形状・屋根型形状を形成できるのである。
【００３１】
なお、エッチング工程により形成された錐体形状・屋根型形状の表面には必要に応じて、金属薄膜等を形成することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、出発形状形成工程により構造物材料１０の平滑な表面に形状形成層２０を形成した状態となっている。形状形成層２０の表面形状は、出発形状である。なお、図１（ａ）において、出発形状は、その「プロフィル（側面図形状）」が示されている。
【００３３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の状態からエッチング工程を途中まで行なった状態を示し、形状形成層２０の相当部分と構造物材料１０とが異方性のドライエッチングでエッチングされている。
【００３４】
図１（ｃ）はエッチング工程終了後の状態であり、形状形成層が完全にエッチングされ、構造物材料１０には「３角形形状のプロフィルを持った形状」が形成されている。
【００３５】
周知の如く、異方性のドライエッチングを行なうに際して、例えば図１（ａ）の状態から選択比：１でエッチングすれば、構造物材料１０には、形状形成層２０の表面形状が「そのまま合同的」に彫り写される。換言すれば、この場合は、形状形成層２０の表面形状がそのまま構造物材料１０に転写される。
【００３６】
また選択比を１より小さく（大きく）設定し、設定した選択比を一定に保ってエッチングを行なえば、構造物材料１０に彫り写される形状は、形状形成層２０の表面形状を、図の上下方向へ一定の比率（選択比により定まる）で押し縮めた（引き延ばした）形状となる。
【００３７】
即ち、１より小さい（大きい）選択比では、構造物材料１０よりも形状形成層２０が速く（遅く）エッチングされる。
【００３８】
そこで、図１（ａ）の状態からエッチング工程を開始し、選択比を１より小さい値から初めて１より小さい値で終わるように、単調に大きくしていくことにより、図１（ｃ）に示すようなプロフィルをもった形状を彫り写すことができる。
【００３９】
選択比の経時的な変化を調整すれば、例えば、図１（ｄ）に示すようなプロフィルを持った形状も形成できる。この例の場合、符号１−Ａで示す部分では選択比が１に近く（このため、この部分１−Ａの形状は出発形状に近い形状となっている）、符号１−Ｂで示す部分では選択比が小さく（形状形成層のエッチング速度が構造物材料のエッチング速度より大きいので、この部分１−Ｂでは、出発形状が図の上下方向へ押し縮められた形状となる）、符号１−Ｃで示す部分では選択比が大きく（形状形成層のエッチング速度が構造物材料のエッチング速度より小さいので、この部分１−Ｃでは、出発形状が図の上下方向へ引き延ばされた形状となる）設定されている。
【００４０】
図１（ａ）における形状形成層２０の表面形状が図２（ａ−１）のような「半球状」のものである場合には、エッチング工程で得られる形状は図２（ａ−２）に示すように「円錐形状」にできるし、図１（ａ）における形状形成層２０の表面形状が図２（ｂ−１）ような「円柱面形状」のものである場合には、エッチング工程で得られる形状は図２（ｂ−２）に示すように「屋根型形状」にできる。
【００４１】
また図１（ａ）における形状形成層２０の表面形状が、図２（ｃ−１）のように「正４角柱の上部を曲面化した形状」の場合には、エッチング工程の結果は図２（ｃ−２）に示すような「４角錐形状」にできる。
【００４２】
図２（ａ−２），（ｂ−２），（ｃ−２）に示す形状が何れも、図１（ｃ）に示すような３角形状のプロフィルを持つことは容易に理解されるであろう。
【００４３】
図１（ａ）に示すようなプロフィルを持つ形状形成層２０を形成する「出発形状形成工程」を図３，４を参照して簡単に説明する。
【００４４】
図３は、請求項３記載の発明における出発形状形成工程の実施の１形態を説明するための図である。
【００４５】
符号１０Ａで示す構造物材料は透明な材料であり、符号３０で示す母型は、出発形状（その具体的形状は、例えば図２（ａ−１），（ｂ−１），（ｃ−１）に示す如き形状である）の凹凸を反転させた形状を有する。
【００４６】
母型３０と構造物材料１０Ａの平滑な表面との間に、形状形成層を構成すべき材料２０Ａとして例えば紫外線硬化樹脂を充填し、透明な構造物材料１０Ａの側から紫外光Ｕ．Ｖを照射して材料２０Ａを硬化させれば、所望の出発形状を持つ形状形成層（硬化した材料２０Ａ）を構造物材料１０Ａ上に形成できる。
【００４７】
また、上記形状形成層を構成すべき材料２０Ａとして「熱硬化性の材料」を用いる場合には、構造物材料１０Ａと母型３０との間に上記材料を充填し、例えば母型３０により加熱して硬化させることにより、所望の出発形状を持つ形状形成層を構造物材料１０Ａ上に形成できる（請求項４）。
【００４８】
また、上記形状形成層を構成すべき材料２０Ａとして「熱可塑性の材料」を用いる場合には、構造物材料１０Ａ上に上記材料の層を形成しておき、これを母型３０により加熱しつつ母型３０を押圧して変形せしめることにより、所望の出発形状を持つ形状形成層を構造物材料１０Ａ上に形成できる（請求項４）。
【００４９】
形状形成層を構成すべき材料として熱硬化性あるいは熱可塑性のものを用いる場合には勿論、構造物材料も母型も透明である必要はない。
【００５０】
図４（ａ）において、符号１２は、構造物材料１０の平滑な面上に形成された「パターニング材の層」としてのフォトレジスト層を示している。
【００５１】
フォトレジスト層１２にマスク１３を重ねて均一光Ｌにより露光し、露光された部分のフォトレジスト層を除去すると、図４（ｂ）に示すように、出発形状に応じた「２次元的なパターン」がパターニングされる（パターニング工程）。
【００５２】
その後、フォトレジスト層１２を加熱して熱変形させると、図４（ｃ）に示すように、フォトレジスト層１２を所定の出発形状を有する形状形成層とすることができる（熱処理工程）。
【００５３】
図４（ｃ）に示す形状形成層の表面形状は、マスク１３におけるパターンの形状に依存し、上記パターンが円形であれば形状形成層の表面形状は「半球状」となるし（図２（ａ−１））、パターンが長方形形状であれば図２（ｂ−１）に示すような「円筒面形状」となるし、パターンが正方形形状であれば、図２（ｃ−１）に示すような形状となる。
【００５４】
そして、このような出発形状からエッチング工程を行なうことにより、所望の錐体形状や屋根型形状を構造物材料の表面形状として得ることができる。
【００５５】
勿論、錐体形状は円錐形状や４角錐形状に限らず「多角錐形状」や「楕円推形状」が可能である。
【００５６】
また、構造物材料に形成する錐体形状や屋根型形状は１個でも２個以上でもよく、多数個形成する場合にはランダム配列や千鳥格子配列、マトリックス配列や同心円状配列等に形成できる。
【００５７】
以下、具体的な実施例を説明する。
【００５８】
【実施例】
最初に説明する実施例１，２は、請求項６記載の製造方法の実施の形態の１具体例である。
【００５９】
実施例１
図４を参照する。
図４に符号１０で示す構造物材料として「厚さ１．１ｍｍの合成石英基板」を用い、その平滑な表面にスピンナ−でプライマ−を塗布し、熱処理した後に、東京応化社製のＲＥＳＩＳＴ材料：ＯＦＰＲ−８００（ポジ材料）を２２μｍ塗布し、プリベ−クしてパターニング材の層１２とした。
【００６０】
マスク１３として「直径：９０μｍの円形の遮光パタ−ン」を有するものを用いて露光し、現像、リンスにより、パターニング材による「円柱状パターン」を形成した（以上、パターニング工程）
次いで「熱処理工程」として２００℃でポストベ−キングを３０分行った。
【００６１】
その結果、パターニング材であるＲＥＳＩＳＴ材料は有機溶剤が蒸発しながら収縮し、上記円柱状パターンは、直径：９０μｍ、高さ：２７．３７８μｍ、半径：Ｒ＝１６１．６μｍの半球形状に変形した。この形状が出発形状である（図２（ａ−１）参照）。
【００６２】
次ぎに、出発形状の得られた構造物材料をＥＣＲエッチング装置にセットし、ＣＨＦ₃，Ｏ₂ガスを導入し、マイクロ波電力：６３０Ｗ，ＲＦ電力：４２０Ｗ、エッチング時間：２６０分の条件下で、酸素導入量を段階的に１０．０ｓｃｃｍから５．０ｓｃｃｍまで減少させることにより、選択比を０．４７０から０．９８５まで９段階に変化させてエッチングを行った（エッチング工程）。
【００６３】
具体的な条件は下記の通りである。この時のエッチング室内圧力は、６．７×１０~⁴Torr(初め）〜５．７×１０~⁴Torr（終わり）であった。
【００６４】
段階 ▲１▼ ▲２▼ ▲３▼ ▲４▼ ▲５▼ ▲６▼ ▲７▼ ▲８▼ ▲９▼
酸素導入量 9.5 8.3 7.4 6.8 6.3 6.0 5.8 5.7 5.6
選択比 0.470 0.575 0.680 0.763 0.831 0.910 0.955 0.980 0.985
時間（分） 47 41 37 33 30 25 20 16 11 。
【００６５】
エッチング工程の結果、構造物材料の表面には、直径：９０μｍの底面を持ち、高さ：２０．４６μｍの円錐形状が形成された（図２（ａ−２）参照）。
【００６６】
実施例２
Ｓｉ基板を構造物材料としてその平滑な表面上に、上記実施例１と同様の球形状を上記と同じＲＥＳＩＳＴ材料で形成した。その後、実施例１と同様のエッチングガスを用いて、上記と同様に選択比を変化させてＥＣＲエッチングによりエッチング工程を行った。
【００６７】
その結果、構造物材料の表面に、直径：９０μｍの底面を持ち、高さ：２０．５μｍの円錐形状が得られた。
【００６８】
次に説明する実施例３は、請求項７記載の製造方法の実施の形態の１具体例である。
【００６９】
実施例３
図４を参照する。
図４において符号１０で示す構造物材料として「厚さ１．１ｍｍの合成石英基板」を用い、その平滑な面にスピンナ−でプライマ−を塗布し、熱処理した後に、東京応化社製のＲＥＳＩＳＴ材料：ＯＦＰＲ−８００（ポジ材料）を２１．８μｍ塗布し、プリベ−クしてパターニング材の層１２とした。
【００７０】
マスク１３として「１辺が９０μｍの正方形形状の遮光パターン」を有するものを用いて露光し、現像、リンスにより、正４角柱状パターンを作成した（パターニング工程）。
【００７１】
次いで「熱処理工程」として、２段階に分けながら２００℃でポストベ−キングを３０分行った。
【００７２】
熱処理工程によりＲＥＳＩＳＴ材料は有機溶剤が蒸発しながら収縮し、底面部が１辺：９０μｍの正方形で、頂部が曲面化した形状（図２（ｃ−１）参照）で高さ：２７．１０μｍの凸部が得られた。
【００７３】
この形状を出発形状とし、ＥＣＲエッチング装置にＣＨＦ₃，Ｏ₂ガスを導入して、マイクロ波電力：６３０Ｗ、ＲＦ電力：４２０Ｗ、エッチング時間：２６０分の条件下で、段階的に酸素導入量を１０．０ｓｃｃｍから５．０ｓｃｃｍまで減少させ、選択比を０．４５０から１．０５０まで９段階に変化させてエッチングを行った。具体的な条件は、下記の通りである。この時のエッチング室内圧力は６．７×１０~⁴Torr（初め）〜５．７×１０~⁴Torr（終わり）であった。
【００７４】
段階 ▲１▼ ▲２▼ ▲３▼ ▲４▼ ▲５▼ ▲６▼ ▲７▼ ▲８▼ ▲９▼
酸素導入量 9.7 8.3 7.5 6.9 6.3 5.9 5.8 5.6 5.4
選択比 0.450 0.575 0.660 0.825 0.831 0.920 0.955 0.985 1.050
時間（分） 45 43 37 33 31 27 20 15 9 。
【００７５】
エッチング工程後の形状は、底辺が１辺の長さ：９０μｍで、高さ：２１．４６μｍの四角錐形状となった（図２（ｃ−２）参照）。
【００７６】
実施例４
図４〜図６を参照する。
実施例４は、請求項８記載の製造方法の実施の形態の１具体例である。この実施例は、横方向長さ：６４．２７０ｍｍ、縦方向長さ：３５．９６４ｍｍの範囲に約２６万個のマイクロプリズムのアレイを形成する例である。
【００７７】
図４において符号１０で示す構造物材料として「厚さ０．９０ｍｍの合成石英基板」を用い、その平滑な表面に前記実施例１に置けると同じ条件で、スピンナ−によりプライマ−を塗布し熱処理した後に、東京応化社製のＲＥＳＩＳＴ材料：ＯＦＰＲ−８００（ポジ材料）を２２μｍ塗布し、実施例１と同じ条件でプリベ−クしてパターニング材の層１２とした。
【００７８】
マスク１３として、図５（ａ）に示すように、横方向長さ：７９．２μｍ、縦方向長さ：７２．０μｍの「長方形形状の遮光パターン（符号Ｓで示すハッチを施した部分）」を、横方向ピッチ：１１８．８μｍ、縦方向ピッチ：７４．０μｍで千鳥格子状に約２６万個（横方向：５４２個×縦方向：４８８個＝２６４，４９６個）配列したマスクを用いて露光した。
【００７９】
その後、現像、リンスし、直方体形状（４角柱形状パターン）の千鳥状配列を２次元的なパターンとして形成した後に、図５（ｂ）に示すようなＩ字状のマスク（ハッチを施したＩ字状部分Ｔが遮光部で、横方向ピッチ：１１８．８μｍ、縦方向ピッチ：７４．０μｍ）を用いて「２度目の露光」を実施した（パターニング工程）。２度目の露光の際、最初の露光の際に露光されなかった部分の、横方向両側の部分が再度露光される。
【００８０】
続いて「熱処理工程」として２００℃でポストベ−キングを行った。
【００８１】
熱処理工程により、ＲＥＳＩＳＴ材料は有機溶剤が蒸発しながら収縮し、千鳥格子状に配列したこの直方体形状は、底面形状を保ったまま上側の面が円柱面形状に変形した。その一つ一つは、図２（ｂ−１）に示すような形状である。円柱面形状の高さは２５．９６５μｍであった。
【００８２】
前記２度目の露光の効果で縦方向の形状は「横方向の熱変形量より少なく」形状制御できた。
【００８３】
このようにして得られた形状を出発形状として、ＥＣＲエッチング装置にＣＨＦ₃，Ｏ₂ガスを導入して、マイクロ波電力：６３０Ｗ，ＲＦ電力：４２０Ｗ、エッチング時間：２６０分の条件下で段階的に酸素導入量を１０．０ｓｃｃｍから５．０ｓｃｃｍまで減少させて選択比を０．４５０から１．０５０まで９段階に変化させてエッチングを行った（エッチング工程）。
【００８４】
具体的な条件は下記の通りである。この時のエッチング室内圧力は、６．７×１０~⁴Torr（初め）〜５．７×１０~⁴Torr（終わり）であった。
【００８５】
段階 ▲１▼ ▲２▼ ▲３▼ ▲４▼ ▲５▼ ▲６▼ ▲７▼ ▲８▼ ▲９▼
酸素導入量 9.7 8.7 7.8 7.0 6.5 5.9 5.6 5.5 5.4
選択比 0.450 0.535 0.660 0.734 0.810 0.920 0.985 1.040 1.050
時間（分） 45 43 39 35 32 26 17 14 9 。
【００８６】
エッチング工程により、個々の円柱面形状は「屋根型形状（図２（ｂ−２）参照）」に変形した。
【００８７】
即ち、図５に示すように、千鳥格子状に配列した屋根型形状は、高さ：１９．８μｍ、屋根幅（稜線の片側にある傾斜平面（プリズム面）の横方向の幅）：３９．６μｍ、稜線長さ：７２．０μｍ、横方向長さ：７９．２μｍ（３９．６μｍ×２）、屋根面の傾き角：２６．５７°であった。
【００８８】
各屋根型形状の底面部分は平面で繋がっているが、縦方向の形状は、熱変形後の形状が端面で少しダレが生じたため、縦方向（稜線方向）におけるマイクロプリズムとしての有効範囲は６８．０μｍであった。
【００８９】
実施例５
実施例４の方法と同様にしてパターニングしたレジストを「熱変形工程」としてポストベークしたのち、図７に示すように、レジスト１２上にストライプ状のメタルマスク（幅：６８．０μｍの帯状メタル領域を、縦方向ピッチ：７４．０μｍで配列したもの）ＭＭを密着させ、ＥＣＲエッチング装置に酸素ガス３５ｓｃｃｍを導入し、酸素プラズマ中でレジスト層のドライエッチングを行なった。
【００９０】
その結果、メタルマスクＭＭで覆われた部分のみのレジスト１２が残り、縦方向のエッチングされた端面が基板に垂直に立った。このようにして、横方向長さ：７９．２μｍ、縦方向長さ：６８μｍで、表面が円柱面形状（所謂かまぼこ面形状）を有するレジストが得られた。
【００９１】
このようにして得られた出発形状に対し、実施例４と同様の条件でエッチング工程を行なった結果、高さ：１９．８μｍ、屋根幅：３９．６μｍ、稜線長さ：６８．０μｍ、横方向長さ：７９．２μｍ、屋根面の傾き角：２６．５７度で、マイクロプリズムとしての有広範囲：６７．５μｍの屋根型形状の千鳥配列が得られた。
【００９２】
なお実施例１〜５とも、選択比の段階的変化における、各段階の変り目の部分では「選択比を連続的に変化」せしめ、エッチング形状が滑らかな面形状となるようにした。
【００９３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、微細な表面形状を持つ構造物において、微細な錐体形状や屋根型形状の簡易な実現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を説明するための図である。
【図２】図１（ａ）に示す形状形成層の出発形状のプロフィルに応じた実際の出発形状の例と、図１（ｃ）に示すエッチング工程後の形状のプロフィルに応じた実際の形状の例とを３例ずつ示す図である。
【図３】請求項３記載の発明の実施の形態を説明するための図である。
【図４】請求項５記載の発明の実施の形態を説明するための図である。
【図５】実施例４において用いられる最初の露光に用いられるマスク（図の（ａ））と２度目の露光に用いられるＩ字状のマスク（図の（ｂ））を説明するための図である。
【図６】実施例４により製造されたマイクロプリズムアレイのプリズム形状とその配列状態を説明するための図である。
【図７】実施例５で使用されたメタルマスクを説明するための図である。
【符号の説明】
１０構造物材料
２０形状形成層

Claims

１以上の微細な錐体形状を表面形状とする構造物を製造する方法であって、
構造物材料の平滑な面上に、上記１以上の微細な錐体形状に対応する１以上の出発形状を有する形状形成層を形成する出発形状形成工程と、
上記１以上の出発形状を形成された形状形成層と上記構造物材料とに対して、異方性のドライエッチングを行なって、上記出発形状に対応させて、上記１以上の微細な錐体形状を構造物材料に形成するエッチング工程とを有し、
上記エッチング工程において、（構造物材料のエッチング速度）／（形状形成層のエッチング速度）で定義される選択比を連続的および／または段階的に変化させることにより、上記１以上の出発形状を、１以上の所望の錐体形状に変形させつつ上記構造物材料に彫り写すことを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。
１以上の微細な屋根型形状を表面形状とする構造物を製造する方法であって、
構造物材料の平滑な面上に、上記１以上の微細な屋根型形状に対応する１以上の出発形状を有する形状形成層を形成する出発形状形成工程と、
上記１以上の出発形状を形成された形状形成層と上記構造物材料とに対して、異方性のドライエッチングを行なって、上記出発形状に対応させて、上記１以上の微細な屋根型形状を構造物材料に形成するエッチング工程とを有し、
上記エッチング工程において、（構造物材料のエッチング速度）／（形状形成層のエッチング速度）で定義される選択比を連続的および／または段階的に変化させることにより、上記１以上の出発形状を、１以上の所望の屋根型形状に変形させつつ上記構造物材料に彫り写すことを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。
請求項１または２記載の製造方法において、
形状形成層は、光硬化性の材料を光照射することによって形成されるものであり、
出発形状形成工程は、上記光硬化性の材料を光照射しつつ、出発形状の凹凸を反転させた表面形状を持つ母型の上記表面形状を、上記光硬化性の材料に転写することにより、所定の出発形状を表面形状として有する形状形成層として構造物材料の表面に形成する工程であることを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。
請求項１または２記載の製造方法において、
形状形成層は、光硬化性の材料を光照射することによって形成されるものであり、
出発形状形成工程は、上記光硬化性の材料を光照射しつつ、出発形状の凹凸を反転させた表面形状を持つ母型の上記表面形状を、上記光硬化性の材料に転写することにより、所定の出発形状を表面形状として有する形状形成層として構造物材料の表面に形成する工程であることを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。
請求項１または２記載の製造方法において、
出発形状形成工程が、
構造物材料の平滑な面上に形成されたパターニング材の層に、出発形状に応じた２次元的なパターンをパターニングするパターニング工程と、
パターニング工程後のパターニング材を加熱して熱変形させることにより所定の出発形状を有する形状形成層とする熱処理工程とを有することを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。
請求項５記載の製造方法において、
パターニング工程により１以上の微細な円形をパターニングして、パターニング材による円柱状パターンを得、
熱処理工程により、出発形状として球面状の凸部を得、
エッチング工程により、上記凸部を円錐形状もしくは変形円錐形状に変形して構造物材料に彫り写すことを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。
請求項５記載の製造方法において、
パターニング工程により１以上の微細な正方形形状をパターニングして、パターニング材による正４角柱状パターンを得、
熱処理工程により、出発形状として、上記正４角柱状パターンの頂部を曲面化した形状の凸部を得、
エッチング工程により、上記凸部を４角錐形状もしくは変形４角錐形状に変形して構造物材料に彫り写すことを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。
請求項５記載の製造方法において、
パターニング工程により１以上の微細な長方形形状をパターニングして、パターニング材による４角柱状パターンを得、
熱処理工程により、出発形状として、上記４角柱状パターンの頂部を曲面化した円柱面形状の凸部を得、
エッチング工程により、上記凸部を屋根型形状に変形して構造物材料に彫り写すことを特徴とする、微細な表面形状を持つ構造物の製造方法。