JP5518490B2 - 基板製造方法 - Google Patents
基板製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5518490B2 JP5518490B2 JP2009551452A JP2009551452A JP5518490B2 JP 5518490 B2 JP5518490 B2 JP 5518490B2 JP 2009551452 A JP2009551452 A JP 2009551452A JP 2009551452 A JP2009551452 A JP 2009551452A JP 5518490 B2 JP5518490 B2 JP 5518490B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- film
- sio
- glass
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 189
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 67
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 29
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 28
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 11
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
- G11B5/8404—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers manufacturing base layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/06—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
- C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
- C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
- C23C18/1212—Zeolites, glasses
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
本発明は、ガラス基板、樹脂基板、金属基板、又はセラミック基板に微細構造を形成することで、微細構造を有する基板を製造する方法に関する。
マイクロメートル以下のオーダーの微細構造をガラス基板の表面に形成するためには、機械加工では加工精度が劣るため、リソグラフィとドライエッチングとによってガラス基板の表面を加工している（例えば特許文献１、及び特許文献２）。
ドライエッチングは、反応性イオンやラジカルによって基板を加工する方法であり、化学的な反応を伴う。そのため、基板には、不純物を含まない純度の高いガラスを用いる必要があり、石英基板が用いられている。
合成石英は、不純物を少なくするために、化学的に調合された粉末から合成される。このように合成された合成石英は、不純物が少ないため、光透過性が高く、耐熱性、耐薬品性にも優れる。しかしながら、不純物を除去する必要があるため、生産性が高い方法で石英基板を製造することができず、その結果、石英基板は高価になってしまう。そのため、製造コストが低い素子には、石英基板は不向きである。
一方、従来において、不純物を含むガラス基板に対してドライエッチングを行なった例がある。具体的には、パイレックス（Ｐｙｒｅｘ：登録商標）からなるガラス基板（コーニング社）に対してドライエッチングを行なっている（例えば非特許文献１）。
しかしながら、パイレックス（登録商標）ガラスなどの一般的なガラスは、ホウ素やナトリウムやカリウムなどの不純物を含むため、ドライエッチング時に反応性ガスによる化学的な反応をさせることは困難である。その結果、エッチングが進行しない、エッチングレートが遅い、エッチングマスクとの選択比が取れない、不純物が不揮発性のため堆積が起こり、表面が荒れるなどの問題が発生していた。そのため、不純物を含む安価なガラス基板をドライエッチングによって微細加工することは、工業的に利用できるものではなかった。
ところで、ガラス基板に不純物を含ませることで、ガラス基板の生産性を上げたり、ガラス基板の屈折率を調整したり、熱膨張率を調整したりすることができる。例えば、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムは、ガラス素材の主成分であるケイ酸を溶かしやすくするため、ガラス基板の生産性を向上させることができる。また、酸化鉛は、ガラス基板の屈折率を高くすることができる。さらに、ホウ酸は、ガラス基板の熱膨張率を下げることができるため、ガラス基板の耐熱性を向上させることができる。このように、ガラス基板に不純物を含ませることで、ガラス基板の適用先に合わせてガラス基板の物性を制御することができる。例えば、回折格子などの光学素子にガラス基板を用いる場合、その光学素子に要求される物性に合わせて、ガラス基板に不純物を含ませることで、ガラス基板の物性を制御することができる。
しかしながら、上述したように、不純物を含むガラス基板はドライエッチングが困難であるため、所望の微細構造をガラス基板に形成することが困難である。
また、樹脂基板に対する微細構造の形成も要求されている。例えば、樹脂基板に微細構造を形成することで、回折格子などの光学素子や、分析用のマイクロチップや、磁気記録媒体に用いる基板などを作製することができる。
マイクロチップは、基板上に微細な流路が形成されて、微小空間上で血液などの液体試料の化学反応や分析などを行うための分析用のチップである。樹脂基板に微細なパターンを形成することで、マイクロチップを樹脂基板によって製造する試みがなされている。
また、樹脂基板を、磁気記録媒体用の基板として用いる試みがなされている。磁気記録媒体の円周方向に溝を形成し、トラック間のデータの書き込みが不能な非磁性領域（非記録領域）によって物理的に分離する、いわゆるディスクリートメディアやパターンドメディアが提案されている。樹脂基板に微細なパターンを形成することで、パターンドメディアなどを樹脂基板によって製造する試みがなされている。パターンドメディアなどに要求されている微細なパターンを機械加工で樹脂基板に形成することは困難であるため、ドライエッチングによって形成することが要求されている。
しかしながら、樹脂基板に対するドライエッチングでは、等方性エッチングになって、異方性エッチングが困難であるため、所望の微細構造を樹脂基板に形成することは困難である。
また、金属基板に対する微細構造の形成も要求されている。例えば、アルミニウム基板に微細なパターンを形成することで、パターンドメディアなどを製造する試みがなされている。しかしながら、機械加工によって微細なパターンを金属基板に形成することが困難である。一方、ドライエッチングによれば微細なパターンを形成できるが、ドライエッチングによって金属基板に微細なパターンを形成することは困難である。
特開平１１−２１８６３１号公報
特開２００６−１２７５９０号公報
Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ａ８７（２００１）１３９−１４５
本発明は上記の問題を解決するものであり、不純物が含まれるガラス基板、樹脂基板、金属基板、又はセラミック基板に微細構造を形成することが可能な基板製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の形態は、１０［ｗｔ％］以上５０［ｗｔ％］以下の不純物を含むガラス基板、樹脂基板、金属基板、又はセラミック基板のうちいずれかの基板の表面に、液相析出法によりＳｉＯ２膜を成膜する成膜工程と、前記ＳｉＯ２膜の上に所定のパターンを有するエッチングマスクを形成するマスク形成工程と、前記エッチングマスクを形成した後、前記ＳｉＯ２膜をドライエッチングすることで前記ＳｉＯ２膜の表面に凹凸形状を形成してパターニングする加工工程と、を含むことを特徴とする基板製造方法である。
また、本発明の第２の形態は、第１の形態に係る基板製造方法であって、前記液相析出法では、水溶液中に前記基板を浸漬させ、前記水溶液中において金属フルオロ錯体が加水分解することにより、前記基板の表面にＳｉＯ２膜を成膜することを特徴とする。
また、本発明の第３の形態は、第１の形態又は第２の形態のいずれかに係る基板製造方法であって、前記ガラス基板に含まれる不純物は、ホウ素、ナトリウム、カリウム、鉛、アルミニウム、及びリチウムのうち、少なくとも１つ以上の成分を含むことを特徴とする。
本発明によると、基板の表面に液相析出法によってＳｉＯ２膜を成膜し、そのＳｉＯ２膜をドライエッチングによってパターニングすることで、その基板に不純物を含むガラス基板、樹脂基板、金属基板、又はセラミック基板を用いても、基板に微細な構造を形成することが可能となる。
１ 基板
２ ＳｉＯ２膜
３ エッチングマスク
４ 凹凸部
２ ＳｉＯ２膜
３ エッチングマスク
４ 凹凸部
本発明の実施形態に係る基板製造方法について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板製造方法を説明するための基板の断面図である。図１（ａ）は基板の断面図であり、図１（ｂ）は表面上にＳｉＯ２膜が成膜された基板の断面図である。また、図１（ｃ）はＳｉＯ２膜に、所定のパターンを有するエッチングマスクを形成した基板の断面図であり、図１（ｄ）はＳｉＯ２膜の表面に、エッチングマスクのパターンに対応する凹凸形状４を形成した基板の断面図である。
図１（ａ）に示す基板１には、不純物を含むガラス基板、樹脂基板、金属基板、又はセラミック基板が用いられる。基板１は、例えば平板状の形状を有している。基板１の形状は特に限定されず、円板状の形状であっても良いし、矩形状の形状であっても良い。
ガラス基板には、ソーダガラス、クリスタルガラス、又はホウケイ酸ガラスなどが用いられる。ガラスの主成分であるＳｉＯ２以外の成分を不純物とする。不純物には、例えば、ホウ素、ナトリウム、カリウム、鉛、アルミニウム、又はリチウムなどの成分が含まれる。これらの成分のうち、１つ以上の成分が不純物としてガラス基板に含まれている。ガラス基板における不純物の濃度は、１０［ｗｔ％］以上５０［ｗｔ％］以下であることが好ましい。例えば、ＳｉＯ２以外に、Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ又はＫ２Ｏ、及びＡｌ２Ｏ３が含まれるホウケイ酸ガラスや、Ａｌ２Ｏ３、ＬｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、及びその他の不純物が含まれるガラスをガラス基板として用いる。
また、樹脂基板には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は活性線硬化性樹脂などの樹脂が用いられる。樹脂の材料として、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、又はＰＩ（ポリイミド）などが用いられるが、これらに限られない。
また、金属基板には、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、ＳＵＳ（ステンレス）などが用いられるが、これらに限定されない。
また、セラミック基板には、例えば、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）、ＳｉＮ（窒化シリコン）などが用いられるが、これらに限定されない。
そして、図１（ｂ）に示すように、基板１の表面上にＳｉＯ２膜２を成膜する（成膜工程）。本実施形態では、液相からＳｉＯ２膜を析出させる液相析出法によって、ＳｉＯ２膜２を基板１の表面上に成膜する。具体的には、水溶液中に基板１を浸漬させて、基板１の表面にＳｉＯ２膜２を成膜する。
液相析出法は、水溶液中において金属フルオロ錯体の平衡反応を利用して金属酸化膜を基板に直接成膜する方法である。この反応は、以下の化学反応式で表すことができる。
化学反応式（１）
ＭＦｘ （ｘ−２ｎ）−＋ｎＨ２Ｏ→ＭＯｎ＋ｘＦ−＋２ｎＨ＋
化学反応式（２）
Ｈ３ＢＯ３＋４Ｈ＋＋４Ｆ−→ＨＢＦ４＋３Ｈ２Ｏ
化学反応式（１）が主反応であり、Ｍは金属を表している。
化学反応式（１）
ＭＦｘ （ｘ−２ｎ）−＋ｎＨ２Ｏ→ＭＯｎ＋ｘＦ−＋２ｎＨ＋
化学反応式（２）
Ｈ３ＢＯ３＋４Ｈ＋＋４Ｆ−→ＨＢＦ４＋３Ｈ２Ｏ
化学反応式（１）が主反応であり、Ｍは金属を表している。
金属フルオロ錯体が加水分解することにより金属酸化物を生成する。このとき、化学反応式（２）に示すように、系内にホウ酸を添加することによりフッ化物イオンを消費させる。フッ化物イオンが消費されると、化学反応式（１）の平衡反応を右側へシフトさせ、金属酸化物の析出反応を促進させる。この反応によって、図１（ｂ）に示すように、基板１の表面に、純度の高いＳｉＯ２膜２を形成する。
そして、図１（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２膜２上に、所定のパターンを有するエッチングマスク３を形成する（マスク形成工程）。エッチングマスク３の形成方法は、従来技術に係る方法と同じである。例えば、特開２００６−１３１９５４号公報に記載の方法によってエッチングマスク３を形成する。具体的には、ＳｉＯ２膜２上にレジストを塗布してから、そのレジストの表面に対して電子ビームにより所定のパターンを描画し、所定の現像材料によって現像することで、所定のパターンを有するエッチングマスク３を形成する。また、電子ビームによる方法以外にも、フォトリソグラフィやインプリント法を用いることでエッチングマスク３を形成しても良い。
そして、ＳｉＯ２膜２上に、所定のパターンを有するエッチングマスク３を形成した後、エッチングマスク３が形成された基板１に対してドライエッチングを行うことで、図１（ｄ）に示すように、ＳｉＯ２膜２の表面に、エッチングマスク３のパターンに対応する凹凸形状４を形成する（加工工程）。なお、ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチングや反応性ガスエッチングなどのエッチング方法を用いれば良い。
以上のように、液相析出法によって純度の高いＳｉＯ２膜２を基板１の表面に成膜することで、不純物を含むガラス基板を基板１に用いても、石英基板と同等のエッチング精度、エッチング特性で、ガラス基板の表面に凹凸形状４を形成することが可能となる。その結果、不純物を含む安価なガラス基板に微細構造を形成して素子を製造することで、製造のコストを削減することが可能となる。また、不純物をガラス基板に含ませることでガラス基板の物性を制御しつつ、ガラス基板に微細構造を形成することができるため、不純物を含むガラス基板を光学素子などに応用することが可能となる。
また、液相析出法は、常温の液相で金属酸化膜を成膜することができるため、基板１に用いる材料はガラスに限られず、上述したように、樹脂や金属を用いても良い。
例えば、ドライエッチングによって樹脂基板の表面に微細なパターンを形成することは困難であるが、樹脂基板（基板１）の表面にＳｉＯ２膜２を成膜し、そのＳｉＯ２膜２をドライエッチングすることで、樹脂基板上に所望のパターンを形成することが可能となる。このように、樹脂基板に微細構造を形成することができるため、光学素子、分析用のマイクロチップ、及び、パターンドメディアなどの磁気記録媒体用基板に、樹脂基板を応用することが可能となる。
さらに、金属についても、金属基板（基板１）の表面にＳｉＯ２膜２を成膜し、そのＳｉＯ２膜２をドライエッチングすることで、金属基板上に所望のパターンを形成することが可能となる。このように、金属に微細構造を形成することができるため、パターンドメディアなどの磁気記録媒体用基板に、金属基板を応用することが可能となる。
また、ガラス基板よりも更に硬さが要求される素子や基板に対しては、セラミック基板を用いても良い。例えば、セラミック基板を、ナノインプリント用のモールドや磁気記録媒体用の基板に応用することが可能である。セラミックについても、セラミック基板（基板１）の表面にＳｉＯ２膜２を成膜し、そのＳｉＯ２膜２をドライエッチングすることで、セラミック基板上に所望のパターンを形成することが可能となる。このように、表面に微細加工を施すことが可能となるため、ナノインプリント用のモールドやパターンドメディアなどの磁気記録媒体用基板に、セラミック基板を応用することが可能となる。
また、不純物を含む基板をフッ酸で洗浄する場合、その不純物が起点となって、基板に欠陥や突起が発生するおそれがある。例えば、磁気記録媒体用のガラス基板はフッ酸で洗浄される場合があり、そのガラス基板に不純物が含まれていると、ガラス基板に欠陥や突起が発生する場合がある。これに対して、本実施形態に係る基板製造方法によると、基板１の表面に純度が高いＳｉＯ２膜２を成膜しているため、不純物に起因する欠陥や突起の発生を抑制することが可能となる。
また、水溶液中に基板１を浸漬させるため、基板１のすべての表面にＳｉＯ２膜２を成膜することができる。例えば、基板１の両表面と表面の周囲にある端面とに、同時にＳｉＯ２膜２を成膜することができる。このように、１つの成膜工程で基板１のすべての面にＳｉＯ２膜２を成膜することができるため、成膜工程数を増やさずに、簡便にＳｉＯ２膜２を成膜することができる。そのことにより、成膜コストや成膜に要する時間を削減することができる。
特に、ハードディスクは、磁気記録媒体の両面を記録領域として用いるため、本発明によれば、より効果的に成膜の工程数を増やさず、磁気記録媒体用基板を作製することが可能となる。なお、図１（ｂ）においては、説明を簡便にするために、基板１の片面のみにＳｉＯ２膜２を示している。
また、液相析出法によって基板１の表面にＳｉＯ２膜２を成膜することで、表面を平坦にすることが可能となる。例えば、基板１の表面粗さＲａが大きい場合であっても、基板１の表面にＳｉＯ２膜２を成膜することで、表面に形成された微小な溝などにＳｉＯ２膜２が埋まり、その結果、表面粗さＲａを小さくして、表面を平坦にすることが可能となる。
次に、上述した実施形態の具体的な実施例について説明する。
（基板１）
本実施例では、基板１に板状のガラス基板を用いた。このガラス基板には、ホウケイ酸ガラスを用いた。具体的には、コーニング社製のパイレックス（登録商標）ガラスを用いた。このパイレックス（登録商標）ガラスの組成は、ＳｉＯ２が８１［ｗｔ％］、Ｂ２Ｏ３が１３［ｗｔ％］、Ｎａ２Ｏ又はＫ２Ｏが４［ｗｔ％］、Ａｌ２Ｏ３が２［ｗｔ％］であった。
（基板１）
本実施例では、基板１に板状のガラス基板を用いた。このガラス基板には、ホウケイ酸ガラスを用いた。具体的には、コーニング社製のパイレックス（登録商標）ガラスを用いた。このパイレックス（登録商標）ガラスの組成は、ＳｉＯ２が８１［ｗｔ％］、Ｂ２Ｏ３が１３［ｗｔ％］、Ｎａ２Ｏ又はＫ２Ｏが４［ｗｔ％］、Ａｌ２Ｏ３が２［ｗｔ％］であった。
また、基板１の寸法を以下に示す。
基板１の外形＝３０［ｍｍ］角
基板１の厚さ＝１［ｍｍ］
（ＳｉＯ２膜２の成膜）
ＳｉＯ２膜２を基板１（ガラス基板）の表面に成膜した。具体的には、０．５［ｍｏｌ／ｌ］の（ＮＨ４）２ＳｉＦ６水溶液と、０．２［ｍｏｌ／ｌ］のＨ３ＢＯ３水溶液とを混合させた混合溶液に、基板１を常温で１時間浸漬させた。本実施例では、容量が５００［ｍｌ］の混合溶液に基板１を浸漬させた。その結果、基板１の表面に、厚さ１００［ｎｍ］のＳｉＯ２膜を成膜した。
基板１の厚さ＝１［ｍｍ］
（ＳｉＯ２膜２の成膜）
ＳｉＯ２膜２を基板１（ガラス基板）の表面に成膜した。具体的には、０．５［ｍｏｌ／ｌ］の（ＮＨ４）２ＳｉＦ６水溶液と、０．２［ｍｏｌ／ｌ］のＨ３ＢＯ３水溶液とを混合させた混合溶液に、基板１を常温で１時間浸漬させた。本実施例では、容量が５００［ｍｌ］の混合溶液に基板１を浸漬させた。その結果、基板１の表面に、厚さ１００［ｎｍ］のＳｉＯ２膜を成膜した。
なお、一度に複数の基板に対してＳｉＯ２膜を成膜する場合は、混合溶液の容量を大きくし、その混合溶液を循環させ、その混合溶液に基板１を浸漬させれば良い。
（ドライエッチング）
次に、ドライエッチングによって、ＳｉＯ２膜２上に凹凸形状４を形成した。実施例１では、ＩＣＰ−ＲＩＥエッチング装置を用いて、誘導結合型の反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって、ＳｉＯ２膜２をエッチングした。具体的には、ＣＨＦ３ガスを圧力２．６６［Ｐａ］でプラズマ放電させることで、ＳｉＯ２膜２をエッチングして、ピラーアレイ構造を形成した。具体的には、個々のピラー間の周期が１００［ｎｍ］で、各ピラーのそれぞれの高さが５０［ｎｍ］のピラーアレイ構造を形成した。
（ドライエッチング）
次に、ドライエッチングによって、ＳｉＯ２膜２上に凹凸形状４を形成した。実施例１では、ＩＣＰ−ＲＩＥエッチング装置を用いて、誘導結合型の反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって、ＳｉＯ２膜２をエッチングした。具体的には、ＣＨＦ３ガスを圧力２．６６［Ｐａ］でプラズマ放電させることで、ＳｉＯ２膜２をエッチングして、ピラーアレイ構造を形成した。具体的には、個々のピラー間の周期が１００［ｎｍ］で、各ピラーのそれぞれの高さが５０［ｎｍ］のピラーアレイ構造を形成した。
以上のように、本実施例によると、基板１に不純物を含むガラス基板を用いても、基板の表面にＳｉＯ２膜を成膜することで、石英基板と同様のエッチング特性を得ることができた。
なお、本実施例ではコーニング社製のパイレックス（登録商標）ガラスを用いたが、パイレックス（登録商標）ガラスと同じ組成を有するテンパックスガラス（ショット社製）を用いても、石英基板と同様のエッチング特性を得ることができた。
また、本実施例ではガラス基板にホウケイ酸ガラスを用いたが、ガラス基板にホウケイ酸ガラス以外のガラスを用いても、本実施例と同様に基板の表面にＳｉＯ２膜を形成することで、石英基板と同様のエッチング特性を得ることができる。例えば、ガラス基板にソーダガラスやクリスタルガラスを用いても、実施例と同じ効果を奏することができる。さらに、本実施例ではガラス基板を用いたが、樹脂基板、金属基板、又はセラミック基板を用いても、ガラス基板と同じ効果を奏することができる。
Claims (3)
- １０［ｗｔ％］以上５０［ｗｔ％］以下の不純物を含むガラス基板、樹脂基板、金属基板、又はセラミック基板のうちいずれかの基板の表面に、液相析出法によりＳｉＯ２膜を成膜する成膜工程と、
前記ＳｉＯ２膜の上に所定のパターンを有するエッチングマスクを形成するマスク形成工程と、
前記エッチングマスクを形成した後、前記ＳｉＯ２膜をドライエッチングすることで前記ＳｉＯ２膜の表面に凹凸形状を形成してパターニングする加工工程と、
を含むことを特徴とする基板製造方法。 - 前記液相析出法では、水溶液中に前記基板を浸漬させ、前記水溶液中において金属フルオロ錯体が加水分解することにより、前記基板の表面に前記ＳｉＯ２膜を成膜することを特徴とする請求項１に記載の基板製造方法。
- 前記ガラス基板に含まれる不純物は、ホウ素、ナトリウム、カリウム、鉛、アルミニウム、及びリチウムのうち、少なくとも１つ以上の成分を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009551452A JP5518490B2 (ja) | 2008-01-30 | 2009-01-13 | 基板製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008018612 | 2008-01-30 | ||
| JP2008018612 | 2008-01-30 | ||
| PCT/JP2009/050294 WO2009096218A1 (ja) | 2008-01-30 | 2009-01-13 | 基板製造方法 |
| JP2009551452A JP5518490B2 (ja) | 2008-01-30 | 2009-01-13 | 基板製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2009096218A1 JPWO2009096218A1 (ja) | 2011-05-26 |
| JP5518490B2 true JP5518490B2 (ja) | 2014-06-11 |
Family
ID=40912571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009551452A Active JP5518490B2 (ja) | 2008-01-30 | 2009-01-13 | 基板製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5518490B2 (ja) |
| WO (1) | WO2009096218A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013031851A1 (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-07 | エルシード株式会社 | 凹凸構造膜付きガラス基板のドライエッチングを用いた製造方法、凹凸構造膜付きガラス基板、太陽電池、及び、太陽電池の製造方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161944A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | アルカリ金属を含むガラスの表面処理方法 |
| JPS63307144A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-14 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラスの表面処理法 |
| JPH075318A (ja) * | 1993-04-19 | 1995-01-10 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子の製造方法 |
| JPH07159639A (ja) * | 1993-12-02 | 1995-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 石英系ガラス光導波路の製造方法 |
| JP2002189113A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-05 | Canon Inc | 回折光学素子 |
| JP2003292657A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-10-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 基板、及びカラーフィルタ |
| JP2007244938A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Ryukoku Univ | バリア性積層体の製造方法 |
| JP2007324503A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56105478A (en) * | 1980-01-29 | 1981-08-21 | Tokyo Optical Co Ltd | Processing method of pattern for aluminum surface mirror |
| JPS5916978A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Tokyo Denshi Kagaku Kabushiki | 金属被膜の選択的エツチング方法 |
-
2009
- 2009-01-13 JP JP2009551452A patent/JP5518490B2/ja active Active
- 2009-01-13 WO PCT/JP2009/050294 patent/WO2009096218A1/ja active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161944A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | アルカリ金属を含むガラスの表面処理方法 |
| JPS63307144A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-14 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラスの表面処理法 |
| JPH075318A (ja) * | 1993-04-19 | 1995-01-10 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子の製造方法 |
| JPH07159639A (ja) * | 1993-12-02 | 1995-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 石英系ガラス光導波路の製造方法 |
| JP2002189113A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-05 | Canon Inc | 回折光学素子 |
| JP2003292657A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-10-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 基板、及びカラーフィルタ |
| JP2007244938A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Ryukoku Univ | バリア性積層体の製造方法 |
| JP2007324503A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009096218A1 (ja) | 2009-08-06 |
| JPWO2009096218A1 (ja) | 2011-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101530732B1 (ko) | 마스크 블랭크, 및 임프린트용 몰드의 제조 방법 | |
| JP4564929B2 (ja) | ３次元フォトニック結晶の形成方法 | |
| CN103663357B (zh) | 硅的刻蚀方法 | |
| WO2013111812A1 (ja) | 微細凹凸構造体、ドライエッチング用熱反応型レジスト材料、モールドの製造方法及びモールド | |
| JP6167609B2 (ja) | ナノインプリント用テンプレート、ナノインプリント用テンプレートを用いたパターン形成方法、およびナノインプリント用テンプレートの製造方法 | |
| JP2009182075A (ja) | インプリントによる構造体の製造方法 | |
| JP2008006639A (ja) | インプリント用モールドおよびインプリント用モールド製造方法 | |
| JP2005050468A5 (ja) | ||
| US20140335215A1 (en) | Blank for nanoimprint mold, nanoimprint mold, and methods for producing said blank and said nanoimprint mold | |
| US20140113020A1 (en) | Mold manufacturing mask blanks and method of manufacturing mold | |
| JP6127517B2 (ja) | インプリントモールドの製造方法 | |
| JP5518490B2 (ja) | 基板製造方法 | |
| JP4417926B2 (ja) | ガラス基板の平坦化方法 | |
| WO2014132586A1 (ja) | 微細凹凸構造体の製造方法およびその方法により製造される微細凹凸構造体 | |
| JP2018014497A (ja) | インプリントモールド及びそれを用いた凸状構造体の製造方法 | |
| JP2010014857A (ja) | マイクロレンズモールド製造方法、マイクロレンズモールド、マイクロレンズ | |
| JP5453616B2 (ja) | インプリント用モールドの製造方法 | |
| JP5627990B2 (ja) | インプリント用モールドの製造方法 | |
| JP2008286833A (ja) | ３次元フォトニック結晶の製造方法、および３次元フォトニック結晶 | |
| US6756319B2 (en) | Silica microstructure and fabrication method thereof | |
| JP2013165127A (ja) | 微細パターンを有するガラス構造体の製造方法及び微細パターンを有するガラス構造体、並びにインプリント用モールド | |
| JP2014194967A (ja) | ナノインプリント用テンプレートおよびその製造方法 | |
| JP6123304B2 (ja) | テンプレート用積層基板、テンプレートブランク、ナノインプリント用テンプレート、および、テンプレート基板の再生方法、並びに、テンプレート用積層基板の製造方法 | |
| WO2002006560A1 (fr) | Materiau calibre et ses procedes de synthese et de traitement | |
| JP2015032650A (ja) | パターン形成方法及びインプリントモールドの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111226 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120207 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20130417 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130730 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131126 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20140122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140203 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140122 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140226 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140401 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140402 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5518490 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |