WO2009096218A1 - 基板製造方法 - Google Patents

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sio
glass
forming
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Motohiro Yamada
Hideki Kawai
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Konica Minolta Opto, Inc.
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a substrate having a fine structure by forming a fine structure on a glass substrate, a resin substrate, a metal substrate, or a ceramic substrate.
  • the surface of the glass substrate is processed by lithography and dry etching (for example, Patent Document 1, And Patent Document 2).
  • Dry etching is a method of processing a substrate with reactive ions or radicals, and involves a chemical reaction. Therefore, it is necessary to use high-purity glass that does not contain impurities, and a quartz substrate is used as the substrate.
  • Synthetic quartz is synthesized from chemically prepared powder to reduce impurities. Synthetic quartz synthesized in this manner has few impurities, and thus has high light transmittance and excellent heat resistance and chemical resistance. However, since it is necessary to remove impurities, the quartz substrate cannot be manufactured by a method with high productivity, and as a result, the quartz substrate becomes expensive. Therefore, a quartz substrate is not suitable for an element with a low manufacturing cost.
  • the productivity of the glass substrate can be increased, the refractive index of the glass substrate can be adjusted, and the thermal expansion coefficient can be adjusted.
  • sodium carbonate or potassium carbonate can improve the productivity of the glass substrate because it easily dissolves silicic acid, which is the main component of the glass material.
  • Lead oxide can increase the refractive index of the glass substrate.
  • boric acid can reduce the thermal expansion coefficient of the glass substrate, it can improve the heat resistance of the glass substrate.
  • the physical properties of the glass substrate can be controlled in accordance with the application destination of the glass substrate. For example, when a glass substrate is used for an optical element such as a diffraction grating, the physical properties of the glass substrate can be controlled by adding impurities to the glass substrate in accordance with physical properties required for the optical element.
  • an optical element such as a diffraction grating, a microchip for analysis, a substrate used for a magnetic recording medium, or the like can be manufactured.
  • a microchip is a chip for analysis in which a minute flow path is formed on a substrate and a chemical reaction or analysis of a liquid sample such as blood is performed in a minute space. Attempts have been made to manufacture microchips with a resin substrate by forming a fine pattern on the resin substrate.
  • a fine structure on the metal substrate is also required. For example, attempts have been made to produce patterned media by forming a fine pattern on an aluminum substrate. However, it is difficult to form a fine pattern on a metal substrate by machining. On the other hand, a fine pattern can be formed by dry etching, but it is difficult to form a fine pattern on a metal substrate by dry etching. JP-A-11-218631 JP 2006-127590 A Sensors and Actuators A87 (2001) 139-145
  • the present invention solves the above problems, and an object thereof is to provide a substrate manufacturing method capable of forming a fine structure on a glass substrate, a resin substrate, a metal substrate, or a ceramic substrate containing impurities. .
  • liquid phase deposition is performed on the surface of any one of a glass substrate, a resin substrate, a metal substrate, and a ceramic substrate containing impurities of 10 wt% to 50 wt%.
  • the second aspect of the present invention is a substrate manufacturing method according to the first aspect, wherein the substrate is immersed in an aqueous solution in which the metal fluoro complex is hydrolyzed in the aqueous solution. Thus, a SiO 2 film is formed on the surface of the substrate.
  • the 3rd form of this invention is a board
  • the impurity contained in the said glass substrate is boron, sodium, potassium, lead, aluminum And at least one component of lithium.
  • the SiO 2 film was formed by liquid-phase deposition method on the surface of the substrate, by patterning the SiO 2 film by dry etching, the glass substrate containing an impurity on the substrate, a resin substrate, a metal substrate, Alternatively, even when a ceramic substrate is used, it is possible to form a fine structure on the substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate for explaining a substrate manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a substrate
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of a substrate on which a SiO 2 film is formed.
  • FIG. 1 (c) to the SiO 2 film a cross-sectional view of a substrate having an etching mask having a predetermined pattern
  • the substrate 1 shown in FIG. 1A a glass substrate containing impurities, a resin substrate, a metal substrate, or a ceramic substrate is used.
  • the substrate 1 has, for example, a flat plate shape.
  • the shape of the substrate 1 is not particularly limited, and may be a disk shape or a rectangular shape.
  • the glass substrate soda glass, crystal glass, borosilicate glass, or the like is used.
  • Components other than SiO 2 which is the main component of glass are used as impurities.
  • Impurities include, for example, components such as boron, sodium, potassium, lead, aluminum, or lithium. Among these components, one or more components are contained as impurities in the glass substrate.
  • the concentration of impurities in the glass substrate is preferably 10 [wt%] or more and 50 [wt%] or less.
  • borosilicate glass containing B 2 O 3 , Na 2 O or K 2 O, and Al 2 O 3 , Al 2 O 3 , LiO 2 , Na 2 O, and other impurities
  • the contained glass is used as a glass substrate.
  • a resin such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or an actinic radiation curable resin is used for the resin substrate.
  • the resin material include, but are not limited to, PMMA (polymethacrylate), PC (polycarbonate), PET (polyethylene terephthalate), cyclic polyolefin (COP), and PI (polyimide).
  • Al aluminum
  • Ni nickel
  • Ta tantalum
  • W tungsten
  • SUS stainless steel
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • TiO 2 titanium oxide
  • Si silicon
  • SiC silicon carbide
  • SiN silicon nitride
  • a SiO 2 film 2 is formed on the surface of the substrate 1 (film formation process).
  • the SiO 2 film 2 is formed on the surface of the substrate 1 by a liquid phase deposition method in which an SiO 2 film is deposited from the liquid phase. Specifically, the substrate 1 is immersed in an aqueous solution, and the SiO 2 film 2 is formed on the surface of the substrate 1.
  • the liquid phase deposition method is a method in which a metal oxide film is directly formed on a substrate using an equilibrium reaction of a metal fluoro complex in an aqueous solution.
  • This reaction can be expressed by the following chemical reaction formula.
  • Chemical reaction formula (1) MF x (x-2n) ⁇ + nH 2 O ⁇ MO n + xF ⁇ +2 nH + Chemical reaction formula (2) H 3 BO 3 + 4H + + 4F ⁇ ⁇ HBF 4 + 3H 2 O
  • the chemical reaction formula (1) is the main reaction, and M represents a metal.
  • a metal oxide is produced by hydrolysis of the metal fluoro complex.
  • fluoride ions are consumed by adding boric acid into the system.
  • the equilibrium reaction of the chemical reaction formula (1) is shifted to the right side to promote the metal oxide precipitation reaction.
  • a high-purity SiO 2 film 2 is formed on the surface of the substrate 1 as shown in FIG.
  • an etching mask 3 having a predetermined pattern is formed on the SiO 2 film 2 (mask forming process).
  • the method for forming the etching mask 3 is the same as the method according to the prior art.
  • the etching mask 3 is formed by the method described in JP-A-2006-131954. Specifically, after applying a resist on the SiO 2 film 2, a predetermined pattern is drawn on the surface of the resist by an electron beam and developed with a predetermined developing material, thereby having a predetermined pattern. An etching mask 3 is formed.
  • the etching mask 3 may be formed by using photolithography or imprinting.
  • an etching mask 3 having a predetermined pattern on the SiO 2 film 2 dry etching is performed on the substrate 1 on which the etching mask 3 is formed, as shown in FIG. Then, an uneven shape 4 corresponding to the pattern of the etching mask 3 is formed on the surface of the SiO 2 film 2 (processing step).
  • an etching method such as reactive ion etching or reactive gas etching may be used.
  • the etching accuracy equivalent to that of the quartz substrate is obtained.
  • the etching characteristics it is possible to form the uneven shape 4 on the surface of the glass substrate.
  • it is possible to reduce the manufacturing cost by forming an element by forming a fine structure on an inexpensive glass substrate containing impurities.
  • impurities in the glass substrate it is possible to form a fine structure in the glass substrate while controlling the physical properties of the glass substrate, so that the glass substrate containing impurities can be applied to an optical element or the like. .
  • the liquid phase deposition method can form a metal oxide film in a liquid phase at room temperature
  • the material used for the substrate 1 is not limited to glass, and a resin or a metal may be used as described above.
  • the resin substrate can be applied to a substrate for a magnetic recording medium such as an optical element, an analysis microchip, and a patterned medium. .
  • metal substrate it is possible to form a desired pattern on a metal substrate by forming a SiO 2 film 2 on the surface of the metal substrate (substrate 1) and dry etching the SiO 2 film 2. Become. As described above, since a fine structure can be formed on a metal, the metal substrate can be applied to a substrate for a magnetic recording medium such as a patterned medium.
  • a ceramic substrate may be used for an element or substrate that is required to be harder than a glass substrate.
  • a ceramic substrate can be applied to a nanoimprint mold or a magnetic recording medium substrate.
  • a desired pattern can be formed on the ceramic substrate by forming the SiO 2 film 2 on the surface of the ceramic substrate (substrate 1) and dry etching the SiO 2 film 2. Since the surface can be finely processed in this manner, a ceramic substrate can be applied to a substrate for magnetic recording media such as a nanoimprint mold and patterned media.
  • the impurities when a substrate containing impurities is washed with hydrofluoric acid, the impurities may be a starting point, and defects or protrusions may be generated on the substrate.
  • a glass substrate for a magnetic recording medium may be washed with hydrofluoric acid, and if the glass substrate contains impurities, defects or protrusions may occur on the glass substrate.
  • the substrate manufacturing method according to the present embodiment since the high-purity SiO 2 film 2 is formed on the surface of the substrate 1, it is possible to suppress generation of defects and protrusions due to impurities. It becomes possible.
  • the SiO 2 film 2 can be formed on the entire surface of the substrate 1.
  • the SiO 2 film 2 can be simultaneously formed on both surfaces of the substrate 1 and the end faces around the surface.
  • the present invention makes it possible to produce a magnetic recording medium substrate more effectively without increasing the number of film forming steps.
  • the SiO 2 film 2 is shown only on one side of the substrate 1 for ease of explanation.
  • the surface can be flattened. For example, even when the surface roughness Ra of the substrate 1 is large, by forming the SiO 2 film 2 on the surface of the substrate 1, the SiO 2 film 2 is buried in a minute groove or the like formed on the surface, As a result, it is possible to reduce the surface roughness Ra and make the surface flat.
  • Substrate 1 a plate-like glass substrate was used as the substrate 1. Borosilicate glass was used for this glass substrate. Specifically, Pyrex (registered trademark) glass manufactured by Corning was used. The composition of this Pyrex (registered trademark) glass is as follows: SiO 2 is 81 wt%, B 2 O 3 is 13 wt%, Na 2 O or K 2 O is 4 wt%, and Al 2 O 3 is It was 2 [wt%].
  • the dimensions of the substrate 1 are shown below.
  • the SiO 2 film 2 was etched by ICP-RIE (Inductive Coupled Plasma-Reactive Ion Etching) using an ICP-RIE etching apparatus. Specifically, the SiO 2 film 2 was etched by plasma discharge of CHF 3 gas at a pressure of 2.66 [Pa] to form a pillar array structure. Specifically, a pillar array structure in which the period between individual pillars is 100 [nm] and the height of each pillar is 50 [nm] was formed.
  • ICP-RIE Inductive Coupled Plasma-Reactive Ion Etching
  • the same etching characteristics as the quartz substrate can be obtained by forming the SiO 2 film on the surface of the substrate. It was.
  • borosilicate glass was used for the glass substrate in this example, even if glass other than borosilicate glass is used for the glass substrate, by forming a SiO 2 film on the surface of the substrate as in this example, Etching characteristics similar to those of a quartz substrate can be obtained. For example, even when soda glass or crystal glass is used for the glass substrate, the same effects as in the embodiment can be obtained. Furthermore, although the glass substrate was used in the present Example, the same effect as a glass substrate can be show

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Abstract

　基板１には、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を用いる。その基板１に液相析出法によってＳｉＯ２膜２を成膜する。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、ＳｉＯ２膜２をドライエッチングすることでＳｉＯ２膜２に凹凸形状４を形成する。

Description

基板製造方法
　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膜を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。
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。
符号の説明
　１　基板
　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。
　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。
　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。
　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。
　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)

  1. 　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膜を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。
  2. 　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の範囲第１項に記載の基板製造方法。
  3. 　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の範囲第１項又は第２項に記載の基板製造方法。
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