JP5040439B2 - 微細加工技術 - Google Patents
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伊藤寛明、前田龍太郎他、「マイクロ光学レンズ成型用金型の集束イオンビーム加工」精密工学会誌 Vol.70, No.12, 2004, 1549-1553
なお酸素エッチングとは、酸素雰囲気によるプラズマエッチングである。酸素エッチングは、全ての方位に等速度でエッチングが進行する等方性のエッチングであるが、従来、等方性エッチングは、エッチングの進行方向を制御できないために、微細加工には適していないとされてきた。従って、等方性エッチングを微細加工に用いる本発明の実施形態は、従来の常識から発案される微細加工法とは大きく異なり、大変特徴的である。
以下、本発明の一実施形態である製造方法によるナノインプリント用モールド製造の実例を、参考のために紹介する。本試験製造に係る工程の詳細条件は、図13にまとめて説明されているので、以下の説明に併せて図13も参照のこと。
基板材料として、厚さ1mmのグラシーカーボン板を用いた。
グラシーカーボン基板上に、スパッタ(ユニバーサルシステムズ MS340)を用いて、厚さ10nmのクロム層を形成し(DC100W, 1min)、クロム層の上に厚さ70nmの金の層を形成し(DC100W, 2min15sec)、さらに金の層の上に、厚さ5nmのチタンの層を形成した(DC100W, 1min)。従って、マスク層は全部で三種の金属薄膜から構成される。
次に、チタン層の上にレジスト(日本ゼオン株式会社 ZEP520A)をスピンコーティング(1000rpm, 10sec → 6000rpm, 90sec)により塗布した。レジスト層の厚さは280nmとした。次いで、塗布したレジストを180℃で2分間焼成したのち、電子線描画装置(エリオニクスESL-7700H)により、径200nmのドットを250nm間隔で20000点形成した。その後レジストを現像し、径170-200nmの多数のドットパターンを得た。
続いて、アルゴンミリング装置(伯東3−IBE)を用いてマスクのドライエッチングを行った(300V, 10mA, Ar 5sccm, Angle 0°, 4rpm)。本願発明者が見出したところによれば、所望の錘形状を得るには、エッチングを連続して行うのではなく、何段階かに分けて行う方が、好ましいことが分かった。本試験製造例においては、5分間のドライエッチングを、インターバルをおいて5回繰り返した。
続いて、酸素エッチング装置(SAMCO Model RIE-10NRS)を用い、200W, 5Pa, O2:80sccm, SF6:20sccmの条件にてドライエッチングを7分行い、グラシーカーボン基板の加工をさらに進行させた。
続いて、ウェットエッチングによりマスクの除去を行った。チタン層は上記工程によって既に消失している。金被膜の除去のためには関東化学製AURUM-301(KI+I2)を用い、クロム被膜の除去のためにはCe硝酸NH4:17g, HClO4:5ml, H2:100mlからなるエッチング剤を用いた。
最後に、酸素エッチング装置(SAMCO Model RIE-10NRS)を用い、200W, 5Pa, O2:80sccm, SF6:20sccmの条件にてドライエッチングを30秒行い、エッジの研磨を行った。
上述の製造工程によって製造されたナノインプリント用モールドの電子顕微鏡写真を図14及び図15に示す。図14は、モールド表面を、鉛直方向から30度傾けて撮影した写真である。表面に多数の円錐孔が形成された様子が写し出されている。図15は、図14に示されるモールドを切断して円錐孔の断面を撮影した写真である。図14の場合よりも倍率が大きくなっており、また、図14と同様に鉛直方向から30度傾けて撮影されている。図15の写真からは、各々の孔がきれいな円錐状を呈しており、また径や深さも十分に揃っていることが観察できる。
20 グラシーカーボン基板
24 アルミニウム層
26 レジスト層
28 アルミニウム層
32 クロム層
90 グラシーカーボン基板
92 クロム層
94 レジスト層
Claims (5)
- ナノインプリント用モールドを製造する方法であって、基板の表面に、錘状の孔又は窪みを複数有する被膜を形成し、該被膜の上からエッチングを行うことにより、前記基板に錘状の孔又は窪みを形成することを特徴とする、製造方法。
- ナノインプリント用モールドを製造する方法であって、
グラシーカーボン製の基板の表面に金属膜を形成するステップと、
前記金属膜上にレジストを塗布するステップと、
前記レジストの膜に複数の孔又は窪みを形成するステップと、
エッチングにより前記レジストを除去しつつ前記金属膜に複数の孔又は窪みを形成するステップと、
前記孔又は窪みが形成された前記金属膜を所定の材料により被膜するステップであって、該所定の材料は、グラシーカーボンを加工しうるエッチング法と同じエッチング法によって加工されうる材料である、ステップと、
前記材料の被膜が除去されるまで、グラシーカーボンを加工しうる前記エッチング法によりエッチングを行うステップと、
前記金属膜を除去するステップと、
を有する製造方法。 - 前記レジストに複数の孔又は窪みを形成するステップは、前記レジストに、複数の微小錘状突起を備えるモールドを押し付けるステップを含む、請求項2に記載の製造方法。
- ナノインプリント用モールドを製造する方法であって、
グラシーカーボン製の基板の表面に所定の材料により被膜を形成するステップであって、該所定の材料は、グラシーカーボンを加工しうるエッチング法と同じエッチング法によって加工されうる材料である、ステップと、
前記材料の被膜上にレジストを塗布するステップと、
前記レジストの膜に複数の孔又は窪みを形成するステップと、
前記レジスト及び前記材料の被膜が除去されるまでエッチングを行うステップと、
を有する製造方法。 - 前記被膜は、基板表面にクロム層を形成すると共に該クロム層の上に金の層を形成することにより形成される、請求項4に記載の製造方法。
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