WO2024095769A1 - 凹部構造を有する部材を製造する方法および凹部構造を有する部材 - Google Patents

凹部構造を有する部材を製造する方法および凹部構造を有する部材 Download PDF

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WO2024095769A1
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recess structure
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catalytic material
recess
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耕平 佐野
良貴 小野
泰夫 林
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Ａｇｃ株式会社
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    • 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
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/12—Gaseous compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a component having a recessed structure and a component having a recessed structure.
  • microfabrication technology that can form minute recessed structures on the surface of a sample.
  • Various methods have been proposed and put to practical use as microfabrication technology.
  • One of the microfabrication techniques is dry etching, in which reactants such as reactive gases, ions, and/or radicals are used to etch the surface of a sample.
  • RIE reactive ion etching
  • ICP-RIE Inductively coupled reactive ion etching
  • ICP-RIE Inductive Coupled Plasma-RIE
  • the present invention has been made in consideration of this background, and aims to provide a method that can relatively easily manufacture a component having a nearly vertical recess structure. Another aim of the present invention is to provide a component having a recess structure.
  • a method for manufacturing a component having a recessed structure comprising the steps of: (1) providing a catalytic material on a portion of a first surface of a workpiece, the first surface being composed of an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less, and the catalytic material including an organic compound having a polar functional group; (2) irradiating the catalyst material with irradiation light including deep ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less; (3) exposing the workpiece to a fluorine-containing gas at 80° C. or higher; having The method further comprises forming a recess structure on the first surface below the catalytic material after the step (3).
  • a method for manufacturing a component having a recessed structure comprising the steps of: (1) A step of placing a catalytic material in a first region and a second region of a first surface of a processing object, the first surface being composed of an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less, the catalytic material including an organic compound having a polar functional group, and the catalytic material placed in the second region being thicker than the catalytic material placed in the first region; (2) irradiating the catalyst material with irradiation light including deep ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less; (3) exposing the workpiece to a fluorine-containing gas at 80° C.
  • step (3) a first recess structure is formed below the catalytic material in the first region of the first surface, and a second recess structure is formed below the catalytic material in the second region, the second recess structure having a greater depth than the first recess structure.
  • the present invention provides a member having a recess structure on a first surface, comprising:
  • the recessed portion structure is a bottomed structure and/or a through structure, the first surface comprises at least one element selected from the group consisting of B, C, Si, P, S, Ti, V, Cr, Ge, As, Se, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sn, Sb, Te, I, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au;
  • the recess structure is defined by a first opening formed in the first surface, a surrounding side wall, and a bottom surface or a second opening;
  • a member is provided in which the sidewall has a surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) of 5 nm or less.
  • the present invention can provide a method for relatively easily manufacturing a component having a nearly vertical recess structure.
  • the present invention can also provide a component having a recess structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a reaction mechanism that may occur on a first surface of a processing target when an organic compound does not have a polar functional group.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a reaction mechanism that may occur on a first surface of a processing target when an organic compound has a polar functional group.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a reaction mechanism that may occur on a first surface of a processing target when an organic compound has a different polar functional group.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the processing temperature and the etching reaction rate during hydrogen fluoride (HF) gas etching of glass.
  • 1A to 1C are cross-sectional views illustrating schematic steps in a method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating schematic steps in a method according to one embodiment of the present invention.
  • 1A to 1C are diagrams illustrating a schematic flow of a method for manufacturing a member having a recessed portion structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a catalyst material is placed on a processing object in the method for producing a member having a recessed portion structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a target object after an etching process in a method for producing a member having a recess structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a member according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the member according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 10 taken along line AA.
  • 4A and 4B are diagrams showing the surface morphology of a sidewall of a recess structure in a member according to an embodiment of the present invention; 4 is a schematic diagram for explaining a taper angle ⁇ of a recess structure.
  • FIG. 10A to 10C are diagrams illustrating a schematic flow of a method for manufacturing a member having a recessed structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a schematic state in which a catalyst material is placed on a processing object in a method for producing a member having a recessed portion structure according to another embodiment of the present invention.
  • 11 is a cross-sectional view showing an example of a target object after an etching process in a method for producing a member having a recess structure according to another embodiment of the present invention.
  • 1 is a photograph showing an example of a cross section of a recess structure according to one embodiment of the present invention (sample 1).
  • 13 is a photograph showing an example of a cross section of a recessed portion structure according to another embodiment (sample 2) of the present invention.
  • 13 is a photograph showing an example of a cross section of a recess structure according to still another embodiment (sample 3) of the present invention.
  • 13 is a photograph showing an example of a cross section of a recessed portion structure according to still another embodiment (sample 4) of the present invention.
  • 13 is a photograph showing an example of a cross section of a recess structure according to still another embodiment (sample 5) of the present invention.
  • 1 is a graph showing the relationship between the amount of irradiation light P and the etching rate obtained according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a graph showing the relationship between catalyst material thickness and etch rate.
  • 13 is a photograph showing an example of a cross section of a recessed portion structure according to another embodiment (sample 34) of the present invention.
  • tapeered shape refers to a shape in which the side walls that define the recess structure are inclined with respect to the extension axis in the depth direction of the recess structure.
  • the recess structure having a “tapered shape” has a shape in which the cross section becomes smaller toward the bottom side.
  • the inventors of the present application conducted intensive research and development and discovered a microfabrication technique that makes it easier to form nearly vertical recessed structures.
  • This new microfabrication technology (hereinafter referred to as the "first processing technology") developed by the present inventors involves a process (hereinafter referred to as the "etching process") in which a workpiece having a catalytic material applied to its first surface is exposed to a fluorine-containing gas at a processing temperature of 80°C or higher.
  • the first processing technology makes it possible to selectively etch the area on the first surface of the workpiece where the catalytic material is applied (hereinafter referred to as the "covered area").
  • the etching speed of the workpiece in the first processing technique tends to be extremely high, for example, 20 nm/sec. Although such a high etching speed is favorable for rapid processing of the workpiece, it can be problematic when performing relatively shallow processing on the workpiece. This is because if the etching speed is too high, it is difficult to accurately stop the etching at a predetermined processing depth.
  • the inventors of the present application have also conducted extensive research into these issues related to the first processing technology. They have discovered that by irradiating a catalytic material with a specific irradiation light before carrying out an etching process on a workpiece, it is possible to control the etching rate in the subsequent etching process, which led to the present invention.
  • a method for manufacturing a component having a recessed structure comprising the steps of: (1) providing a catalytic material on a portion of a first surface of a workpiece, the first surface being composed of an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less, and the catalytic material including an organic compound having a polar functional group; (2) irradiating the catalyst material with irradiation light including deep ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less; (3) exposing the workpiece to a fluorine-containing gas at 80° C. or higher; having The method further comprises forming a recess structure on the first surface below the catalytic material after the step (3).
  • the catalyst material includes an organic compound having a polar functional group, which is believed to play a role in lowering the activation energy of fluoride formation on the surface of the workpiece.
  • Figures 1 to 3 show schematic diagrams of the reaction that occurs on the surface of a workpiece on which a catalytic material is placed.
  • the object to be processed is made of SiO 2 and that the surface to be processed (first surface) of the object to be processed is hydrogen-terminated.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of the etching mechanism assumed for the first surface of the workpiece when the organic compound does not have a polar functional group.
  • HF hydrogen fluoride
  • the Si atoms (b) in order for the Si atoms (b) to react with the F atoms on the surface of the workpiece, the OH groups (c) on the surface must interact with the H atoms of the HF molecules (a) to weaken the H-F bonds, as shown in (ii).
  • the Si-F bonds (d) accompanied by the elimination of H 2 O (g) as shown in (iii) do not form.
  • the etching rate tends to be higher in the areas of the workpiece that come into direct contact with the HF gas, i.e., the areas on the surface where no catalytic material is placed (hereafter referred to as "uncoated areas").
  • Figure 2 shows a schematic diagram of the reaction mechanism on the first surface of the workpiece when the organic compound has a polar functional group.
  • the polar functional group is assumed to be a hydroxyl group.
  • the O atom in the - ⁇ portion (e) of the polar functional group interacts with the H of the HF molecule (a).
  • the H atom in the + ⁇ portion (f) of the polar functional group interacts with the OH group (c) on the surface.
  • the H-F bond in the HF molecule (a) is weakened.
  • the Si (b)-OH (c) bond is also weakened. This reduces the activation energy required for the bonding reaction between the Si atom and the F atom.
  • the H atom of the HF molecule (a) is taken away by the O atom of the ⁇ portion (e) of the polar functional group, and the H atom of the + ⁇ portion (f) reacts with the OH group on the surface, resulting in the elimination of H 2 O (g).
  • Both SiF 4 and H 2 O produced by the reaction are in the gaseous state at the treatment temperature and are quickly dispersed outside the system.
  • the area directly below the catalytic material coating on the workpiece is selectively etched.
  • the above reaction is not limited to cases where the polar functional group contains a hydroxy group.
  • a similar reaction may occur when the polar functional group contains at least one of an aldehyde group, a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, a sulfo group, a thiol group, and an amide bond.
  • Figure 3 shows a schematic of the reaction mechanism when the organic compound has another polar functional group.
  • the HF molecule (a) when HF gas is supplied from the environment to the coating area of the catalyst material, the HF molecule (a) undergoes a nucleophilic attack on the Si atom (b), as shown in (i).
  • the O atom in the - ⁇ portion (e) of the polar functional group interacts with the H atom of the HF molecule (a).
  • reaction formula (1) the reaction shown in reaction formula (1) above occurs, and the area directly below the coated region in the workpiece is selectively etched.
  • a similar reaction mechanism can occur, for example, when the polar functional group has at least one of a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, an ether bond, and an ester bond.
  • the presence of an organic compound with a polar functional group contained in the catalytic material promotes the fluoride production reaction in the coated region of the workpiece, making it possible to selectively etch the area directly below the coated region.
  • the processing temperature is 80°C or higher. This is because, at temperatures below 80°C, proper etching selectivity does not occur between the coated and uncoated regions on the first surface of the workpiece.
  • Figure 4 shows the relationship between the processing temperature and the etching reaction rate during hydrogen fluoride (HF) gas etching of glass, as obtained by the inventors of the present application.
  • This phenomenon is thought to correspond to the associated/non-associated state of HF gas. That is, HF gas is in an associated state below 80°C, but is in a non-associated (single) state above 80°C. Furthermore, when HF gas is in an associated state, the bonding strength of the H-F bond is relatively weaker when viewed as a single molecule. Therefore, the F atoms of the HF molecules are more likely to bond with the surface of the workpiece and form fluorides. It is thought that this behavior is the reason why a high etching rate can be obtained below 80°C.
  • the processing temperature is set to less than 80°C, the association state of the HF gas will have an effect, and the workpiece will be etched in the uncoated areas of the catalytic material. Therefore, the etching selectivity in the coated areas due to the reaction mechanism described above will decrease.
  • the processing temperature is 80°C or higher
  • the high etching power of the associated HF gas can be suppressed in the uncoated regions of the catalytic material.
  • etching of the treated object becomes possible directly below the coated region.
  • high etching selectivity can be obtained between the coated and uncoated regions of the catalytic material. This also makes it possible to selectively etch the coated region with the first processing technique.
  • the first processing technique makes it relatively easy to form a recess structure that does not have a "tapered shape” and has sidewalls that extend substantially parallel to the extension axis in the depth direction (hereinafter referred to as a "vertical recess structure").
  • Figures 5 and 6 show a schematic diagram of one step in the first processing technique.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of a catalyst material 3 placed on the surface of a workpiece 1. Note that in FIGS. 5 and 6, for ease of illustration, the workpiece 1 and the catalyst material 3 are shown spaced apart from each other, but in reality, they are in contact with each other.
  • the object 1 to be processed is assumed to be made of SiO 2 and its surface is assumed to be H-terminated.
  • the catalytic material 3 is an organic compound having a polar functional group, which is assumed to be an OH group here.
  • etching proceeds selectively directly below the coating region 8a where the catalytic material 3 is placed. As a result, a recess structure is formed directly below the coating region 8a.
  • FIG. 6 shows the state in which etching of the workpiece 1 has progressed to a certain extent and a recess structure 5 of a certain depth has been formed.
  • catalytic material 3 is placed in covering region 8a. Therefore, even as the etching reaction progresses, catalytic material 3 remains on bottom surface 6 of recess structure 5. In other words, while the etching process continues, bottom surface 6 of recess structure 5 continues to be in contact with catalytic material 3. As a result, bottom surface 6 of recess structure 5 continues to be etched by the reaction mechanism described above, and bottom surface 6 continues to progress in the depth direction.
  • the etching reaction proceeds in the portion of the sidewall 7 that comes into contact with the catalytic material 3 according to the mechanism described above. More precisely, only the portion that comes into contact with the side of the catalytic material 3 of the workpiece 1 is etched. As a result, in the portion that comes into contact with the side of the catalytic material 3, a recess structure 5 defined by the sidewall 7 is formed.
  • first sidewall portion 7a such a sidewall 7 that is no longer in contact with the side of the catalyst material 3 is referred to as the "first sidewall portion 7a.”
  • etching does not substantially proceed.
  • the etching reaction occurs only when the workpiece 1 is in contact with the catalytic material 3, and does not occur in any other state.
  • etching virtually stops proceeding thereafter.
  • etching of the workpiece 1 proceeds selectively only directly below the catalytic material 3, ultimately forming a vertical recess structure.
  • the first processing technique makes it possible to form a characteristic vertical recess structure as the recess structure 5.
  • the etching speed of the workpiece tends to be extremely high, for example, 20 nm/sec. Although such a high etching speed is favorable for rapid processing of the workpiece, it can be problematic when processing a relatively shallow recess in the workpiece. This is because with an etching speed that is too high, it is difficult to accurately stop etching at the desired processing depth.
  • a method according to one embodiment of the present invention includes a step of irradiating the catalytic material with irradiation light including deep ultraviolet (DUV) rays having a wavelength of 380 nm or less (hereinafter referred to as the "DUV irradiation step") before performing the etching process on the workpiece.
  • DUV deep ultraviolet
  • the etching rate of the workpiece can be controlled by performing an etching process after performing a DUV irradiation process, which is believed to be because the number of polar functional groups changes due to the DUV irradiation process.
  • the presence of the catalytic material 3 lowers the reaction barrier in reaction formula (1), and etching proceeds selectively in the coated region 8a during the etching process.
  • a crosslinking reaction occurs within the catalyst material 3 as a result of exposure to deep ultraviolet light with a wavelength of 380 nm or less.
  • the crosslinking reaction reduces the number of polar functional groups (e.g., C-OH groups) contained in the catalyst material 3.
  • polar functional groups e.g., C-OH groups
  • the number of polar functional groups contained in the catalytic material 3 also changes by changing the irradiation intensity of the irradiation light containing deep ultraviolet light and the irradiation time of the irradiation light in the DUV irradiation process. Therefore, by changing the irradiation conditions in the DUV irradiation process, the etching rate of the workpiece 1 can be controlled in the etching process.
  • the irradiation intensity of the irradiation light in the DUV irradiation process may be increased and/or the irradiation time may be lengthened. This significantly reduces the etching rate in the etching process, making it possible to prevent over-etching of the workpiece.
  • the irradiation intensity of the irradiation light in the DUV irradiation process may be weakened and/or the irradiation time may be shortened. This increases the etching speed in the etching process and shortens the processing time.
  • the method according to one embodiment of the present invention can produce components with nearly vertical recess structures at a variety of etching rates.
  • the etching reaction continues as long as the supply of fluorine-containing gas to the coating region continues. This allows the formation of a recess structure with a high aspect ratio. For example, an aspect ratio of 10 or more can be achieved.
  • FIG. 7 shows a schematic flow diagram of a method for manufacturing a component having a recessed structure according to one embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as the "first method").
  • the first method is as follows: (1) providing a workpiece having a first surface, A step (S110) in which the first surface contains an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less; (2) providing a catalytic material on a portion of the first surface of the workpiece, the catalytic material comprising:
  • the catalyst material includes an organic compound having a polar functional group; and (3) Irradiating the catalyst material with irradiation light including deep ultraviolet (DUV) having a wavelength of 380 nm or less (S130); (4) exposing the workpiece to a fluorine-containing gas at 80° C. or higher (S140); has.
  • DUV deep ultraviolet
  • Step S110 First, an object to be processed is prepared.
  • the object to be treated may be composed of a single component or multiple components.
  • the object to be treated is composed of a single material
  • the object to be treated is composed of an element that reacts with fluorine (F) to form a fluoride with a boiling point of 550°C or less.
  • the object to be treated may contain at least one element selected from the group consisting of B, C, Si, P, S, Ti, V, Cr, Ge, As, Se, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sn, Sb, Te, I, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au.
  • the object to be treated may further contain at least one element selected from the group consisting of H, N, Cl, Br, and O.
  • the object to be treated is composed of an element that reacts with fluorine to form a fluoride with a boiling point of 200°C or less.
  • silicon (Si) has a boiling point of -86°C in the form of fluoride SiF4 , and a workpiece containing silicon can be suitably used as the workpiece in the first method.
  • Al and Ca cannot be said to be elements that react with fluorine (F) to form fluorides with a boiling point of 550° C. or lower.
  • the workpiece may be, for example, a quartz glass substrate, a quartz substrate, or a silicon substrate.
  • the object to be treated when the object to be treated is composed of a laminate of multiple components, the object to be treated contains an element whose fluoride boiling point is 550°C or less on the outermost surface (hereinafter referred to as the "first surface").
  • Such elements may be selected from the group consisting of, for example, B, C, Si, P, S, Ti, V, Cr, Ge, As, Se, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sn, Sb, Te, I, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au.
  • the first surface may further include at least one element selected from the group consisting of H, N, Cl, Br, and O.
  • the workpiece may have one or more films disposed on a substrate, with the outermost film satisfying the aforementioned characteristics.
  • the entirety of the multiple films may satisfy the aforementioned characteristics.
  • Such films may comprise, for example, at least one of SiO 2 , Si 3 N 4 , and SiC.
  • the substrate may have the above-mentioned characteristics in addition to the film.
  • the first method can be used to manufacture a component in which a recess structure is formed even inside the substrate.
  • the substrate may be, for example, a quartz glass substrate, a quartz substrate, or a silicon substrate.
  • the workpiece is made of a single piece of quartz glass, and that a recess structure is formed on the first surface of the quartz glass.
  • Step S120 Next, a catalytic material is applied to a first surface of the workpiece, the catalytic material being applied to a predetermined area of the first surface.
  • the catalyst material includes an organic compound having a polar functional group.
  • the polar functional group may include at least one selected from the group consisting of, for example, a hydroxy group, an aldehyde group, a carboxy group, an amino group, a sulfo group, a thiol group, an amide bond, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, an ether bond, and an ester bond.
  • Typical examples of such organic compounds include phenolic resins, acrylic resins, and methacrylic resins.
  • the catalyst material may consist solely of the organic compound having the aforementioned polar functional group, or may be provided as a mixture with other additives.
  • the catalyst material may include a solvent, a binder, and/or fine particles, etc.
  • the method for installing the catalyst material is not particularly limited.
  • the catalytic material may be applied to the first surface of the workpiece by, for example, a coating method, a printing method, a spin coating method, or a spraying method.
  • Figure 8 shows a schematic diagram of the catalyst material being placed on the workpiece.
  • the workpiece 110 has a first surface 112 and a second surface 114.
  • the catalytic material 130 is disposed on a portion of the first surface 112 of the workpiece 110.
  • the catalytic material 130 is arranged as a pattern 131 of multiple parallel lines. However, this is merely an example, and the catalytic material 130 may be arranged in any manner depending on the required recess structure.
  • the catalytic material 130 may be arranged, for example, as a single straight line. Alternatively, the catalytic material 130 may be arranged, for example, as a circular dot pattern or a single circular dot.
  • the thickness of the catalyst material 130 is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 0.1 ⁇ m to 4 ⁇ m. According to the above definition, the area of the first surface 112 where the catalyst material 130 is placed is referred to as the coated area 140a, and the other areas are referred to as the uncoated areas 140b.
  • the irradiation light includes deep ultraviolet (DUV) light having a wavelength of 380 nm or less.
  • the wavelength of deep ultraviolet light may be in the range of 200 nm to 365 nm.
  • the illumination light is emitted from a light source.
  • a light source may be a light source that emits light of a single wavelength (or a single range of wavelengths) or a light source that emits light of multiple wavelengths (or multiple ranges of wavelengths).
  • the irradiation conditions such as the irradiation intensity and irradiation time of the irradiation light, are determined by the etching rate adopted in the subsequent step S140.
  • the dose P (mJ/cm 2 ) of the irradiated light may be 20 mJ/cm 2 or more.
  • the processing gas includes hydrogen fluoride gas or fluorine gas.
  • the processing gas may be adjusted to a predetermined concentration by a carrier gas such as argon gas or nitrogen gas.
  • a carrier gas such as argon gas or nitrogen gas.
  • the concentration of hydrogen fluoride gas or fluorine gas may be in the range of, for example, 0.1 vol% to 100 vol%.
  • the processing temperature is 80°C or higher.
  • the actual processing temperature varies depending on the elements contained in the workpiece 110 (particularly the first surface 112) and the type and depth of the recess structure, but is usually in the range of 200°C to 450°C, and preferably in the range of 250°C to 400°C.
  • the processing temperature By setting the processing temperature at 450°C or lower, it is possible to suppress the deterioration of the organic compounds contained in the catalyst material 130.
  • the etching process of the workpiece 110 in such an environment causes the reaction formula (1) described above to occur in the coating region 140a. Furthermore, the fluoride and water produced by the reaction become gas and dissipate outside the system. As a result, a recess structure is formed in the coating region 140a of the first surface 112.
  • the recess structure may be a bottomed structure or a through structure.
  • the bottomed structure may be, for example, a bottomed hole and/or a bottomed groove.
  • the through structure may be a through hole or a through groove.
  • FIG. 9 shows a schematic diagram of an example of a cross section of the workpiece 110 after etching.
  • the recess structure 150 is configured as a groove, and in top view, each groove extends parallel to each other. In this example, each groove extends in the depth direction from the first surface 112, but does not reach the second surface 114, and is therefore a bottomed groove.
  • a process may be performed to remove the catalyst material 130 remaining on the bottom surface of the recess structure 150.
  • the catalyst material 130 may be removed by cleaning the workpiece 110 with an acid solution, an alkaline solution, an organic solvent, a corrosive gas, or plasma.
  • a component 100 having a recess structure 150 on the first surface 112 can be manufactured.
  • the etching speed for the workpiece can be extremely high. Therefore, in the first processing technique, it is difficult to form a shallow recess structure 150 to an accurate depth.
  • the etching rate of the workpiece in step S140 can be adjusted by controlling the irradiation conditions of the irradiation light in step S130.
  • the first method can form a nearly vertical recess structure 150 regardless of the depth of the recess structure 150.
  • the depth of the recess structure 150 may be, for example, 10 ⁇ m or less, and may be 5 ⁇ m or less. Alternatively, the depth of the recess structure 150 may be, for example, 20 ⁇ m or more, and may be 100 ⁇ m or more.
  • FIG. 10 shows a perspective view of a member having a recess structure according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "first member 300"). Also, FIG. 11 shows a schematic cross-sectional view of the first member 300 shown in FIG. 10 taken along line A-A.
  • the first member 300 has a first surface 302 and a second surface 304 that face each other.
  • the first member 300 also has a recess structure 350 on the side of the first surface 302.
  • the first surface 302 and the second surface 304 of the first member 300 are substantially rectangular.
  • the shapes of the first surface 302 and the second surface 304 are not particularly limited.
  • the recessed structure 350 has the shape of a bottomed groove extending in one direction, and three recessed structures 350 are arranged in parallel.
  • the recess structure 350 may be a bottomed structure or a through structure.
  • the bottomed structure may be, for example, a bottomed hole and/or a bottomed groove.
  • the through structure may be a through hole or a through groove.
  • the pattern of the recess structure 350 may be in any form.
  • the recess structure 350 has an opening 352 in the first surface 302.
  • the recess structure 350 also has a bottom surface 356 and a side wall 357.
  • the recess structure 350 is defined by the opening 352, the bottom surface 356, and the side wall 357.
  • the first member 300 can be manufactured, for example, by the first method described above.
  • the first member 300 is characterized in that the sidewall 357 of the recess structure 350 is relatively smooth and has a surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) of 5 nm or less.
  • the surface roughness Ra of the sidewall 357 is preferably 4.5 nm or less, and more preferably 4.0 nm or less.
  • the coated region 8a is selectively etched by the catalytic material 3 placed on the coated region 8a. Furthermore, as long as the relationship between the catalytic material 3 and the coated region 8a continues, the recess structure 5 continues to progress in the depth direction.
  • the sidewall 7 of the recessed structure 5 created by etching is affected by the state of the side of the catalytic material 3 with which the sidewall 7 comes into contact.
  • the side surface of the catalyst material 3 is considered to be relatively smooth with few irregularities. Reflecting the influence of the irregularities on the side surface of such catalyst material 3, the side wall 7 of the recess structure 5 also has a relatively smooth surface. As a result, it is considered that the side wall 7 of the recess structure 5 has a surface with significantly reduced surface roughness.
  • the first member 300 may also be characterized in that the side wall 357 has a streak pattern along the depth direction.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of the surface morphology of the sidewall 357 of the recessed structure 350.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of a portion of the sidewall 357 obtained when the recessed structure 350 is cut along the extension axis along the first surface 302 of the first member 300 and along the extension axis in the depth direction.
  • the side wall 357 of the recess structure 350 has an uninterrupted continuous streak (hereinafter referred to as a "continuous streak") 380 formed thereon, which continues from the opening 352 to the bottom surface 356.
  • FIG. 12 three continuous streaks 380 are shown. However, this is merely an example, and the number of continuous streaks 380 is not particularly limited.
  • the sidewall 7 of the recessed structure 5 created by etching is affected by the state of the side of the catalytic material 3 with which the sidewall 7 comes into contact.
  • the catalyst material 3 having such irregularities on the side advances along the depth direction of the recess structure 5 to the bottom surface 6 of the recess structure 5. Therefore, the pattern of continuous lines 380 corresponding to such irregularities is easily formed on the side wall 7 of the finally obtained recess structure 5.
  • the first member 300 may have a characteristic that the taper angle ⁇ of the recess structure 5 is in the range of 0° to 2°.
  • Figure 13 shows a schematic cross section of a recess along the extension axis L.
  • the recess 50 has an opening 52 in a first surface of the member.
  • the recess 50 also has a bottom surface 56 and a sidewall 57.
  • the recess 50 may be a round hole shape or a rectangular groove shape when viewed from above.
  • the recess 50 may also have a through structure. In that case, the recess 50 may have a second opening instead of the bottom surface 56.
  • the taper angle ⁇ is determined as follows:
  • a is the minimum dimension of the opening 52
  • b is the minimum dimension of the bottom surface 56
  • c is the distance between the first opening 52 and the bottom surface 56, i.e., the depth of the recess 50.
  • the taper angle ⁇ expressed by formula (3) is an index of the "verticality" of the recess 50.
  • the smaller the taper angle ⁇ the more suppressed the inclination of the side wall 57 of the recess 50 with respect to the extension axis L is, and therefore such a recess 50 can be said to be closer to a "vertical recess structure.”
  • the taper angle ⁇ of the recess structure 350 in the first member 300 is in the range of 0° to 2°, the recess structure 350 can be said to have a vertical recess structure.
  • the taper angle ⁇ of the recess structure 350 may be 1° or less.
  • the depth of the recessed structure 350 may be 1 ⁇ m or more.
  • the depth of the recessed structure 350 is, for example, 2 ⁇ m or more, and preferably 3 ⁇ m or more.
  • the first member 300 may be a single member or may be made up of multiple members.
  • the first member 300 When the first member 300 is composed of a single material, the first member 300 is composed of an element that reacts with fluorine (F) to form a fluoride having a boiling point of 550°C or less.
  • F fluorine
  • the first member 300 may contain at least one element selected from the group consisting of B, C, Si, P, S, Ti, V, Cr, Ge, As, Se, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sn, Sb, Te, I, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au.
  • the workpiece may further contain at least one element selected from the group consisting of H, N, Cl, Br, and O.
  • the first member 300 When the first member 300 is composed of a single member, the first member 300 may be, for example, a quartz glass substrate or a quartz substrate.
  • the first member 300 when the first member 300 is composed of multiple members, the first member 300 contains an element on the first surface 302, the fluoride of which has a boiling point of 550°C or less.
  • the first surface 302 may further include at least one element selected from the group consisting of H, N, Cl, Br, and O.
  • the first component 300 may have one or more films disposed on a substrate material, with the outermost film satisfying the aforementioned characteristics.
  • the entirety of the multiple films may satisfy the aforementioned characteristics.
  • Such a film may, for example, comprise at least one of SiO2 , Si3N4 , and SiC .
  • the film as well as the substrate material may have the aforementioned characteristics.
  • the first member 300 having these characteristics can be used in a variety of applications, such as MEMS devices, microfluidic devices, semiconductor devices, optical devices, metasurface devices, resin molding molds, window glass, and cover glass.
  • FIG. 14 shows a schematic flow diagram of a method for manufacturing a component having a recessed structure according to another embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as the "second method").
  • the second method is as follows: (1) providing a workpiece having a first surface, A step (S210) in which the first surface contains an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less; (2) providing a catalytic material in a first region and a second region of the first surface of the workpiece, the step including: The catalytic material includes an organic compound having a polar functional group, and the catalytic material disposed in the second region is thicker than the catalytic material disposed in the first region (S220); (3) Irradiating the catalyst material with irradiation light including deep ultraviolet (DUV) having a wavelength of 380 nm or less (S230); (4) exposing the workpiece to a fluorine-containing gas at 80° C. or higher (S240); has.
  • a step (S210) in which the first surface contains an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less the step including:
  • the catalytic material includes an organic compound having a polar functional group, and the
  • Step S210 First, a target object is prepared. Step S210 is the same as step S110 in the first method described above. Therefore, the details of the target object are not described here.
  • Step S220 Next, catalytic materials having different thicknesses are provided in at least two regions on the first surface of the workpiece.
  • FIG. 15 shows a schematic diagram of an example of the workpiece 410 after step S220.
  • the catalyst material 430 is placed in three different regions on the first surface 412 of the workpiece 410. That is, on the first surface 412 of the workpiece 410, the first catalyst material 430-1 is placed in the first region 419-1, the second catalyst material 430-2 is placed in the second region 419-2, and the third catalyst material 430-3 is placed in the third region 419-3. In addition, the third catalyst material 430-3 is thicker than the second catalyst material 430-2, and the second catalyst material 430-2 is thicker than the first catalyst material 430-1.
  • the catalyst material 430 of different thicknesses can be applied, for example, by a grayscale exposure method. That is, when an organic compound such as that described in the first method is used as the catalyst material 430, by varying the irradiation intensity within the surface during the exposure process, a pattern of catalyst material 430 of different thicknesses within the surface can be formed in the subsequent development process.
  • Step S230 Next, the first surface 412 of the object to be processed 410 is irradiated with irradiation light including deep ultraviolet rays. Note that step S230 is similar to step S130 in the first method described above, and therefore details will be omitted here.
  • Step S240 Next, the workpiece 410 is exposed to a fluorine-containing gas. Note that this step S240 is similar to step S140 in the first method described above. Therefore, the process conditions and the like will not be described here.
  • step S240 can form recess structures of different depths.
  • FIG. 16 shows a schematic diagram of an example of a cross section of the workpiece 410 obtained after step S240.
  • three recess structures 450-1 to 450-3 are formed on the first surface 412 of the workpiece 410.
  • the first recess structure 450-1 is formed in the first region 419-1
  • the second recess structure 450-2 is formed in the second region 419-2
  • the third recess structure 450-3 is formed in the third region 419-3.
  • the third recess structure 450-3 is formed deeper than the second recess structure 450-2
  • the second recess structure 450-2 is formed deeper than the first recess structure 450-1.
  • the depth of the recessed structures 450-1 to 450-3 formed after step S240 changes depending on the thickness of the catalyst material 430 applied in step S220. This is expected to be because the amount of polar functional groups contained in each of the catalyst materials 430-1 to 430-3 differs after DUV irradiation. In other words, it is believed that the amount of polar functional groups contained in the thin catalyst material 430-1 is less than that of the thick catalyst material 430-2 after DUV irradiation. Therefore, in the first region 419-1 where the thin catalyst material 430-1 is applied, the etching rate in step S240 is reduced, and the recessed structure 450-1 is thought to become shallower.
  • Examples 1 to 5 are examples, and Example 11 is a comparative example. Also, Examples 21 to 26 and Examples 31 to 36 are examples, and Examples 41 and 42 are comparative examples.
  • Example 1 A recessed structure was formed on one surface (first surface) of the object to be processed by the following method.
  • a quartz glass substrate was prepared as the object to be treated.
  • a coating liquid containing a catalyst material was also prepared.
  • An i-line resist was used as the catalyst material, and the coating liquid was prepared by mixing this with a solvent (ethyl lactate, n-butyl acetate).
  • the i-line resist used contains a novolac resin represented by the following chemical formula:
  • the i-line resist has hydroxy groups as polar functional groups.
  • a coating liquid was applied to the first surface of the substrate by spin coating. Furthermore, a pattern of catalyst material was applied to the first surface of the substrate by exposure and development processing. The pattern was a dot pattern with a diameter of approximately 10 ⁇ m.
  • Lamp A a low-pressure mercury lamp
  • Lamp A was a DUV lamp with a dominant wavelength of 254 nm, and the dose P of irradiation to the catalyst material was set to 72000 mJ/cm 2 .
  • the processing temperature was 250°C.
  • Example 1 The treated object obtained after the etching process is referred to as "Sample 1."
  • Example 2 A recess structure was formed on the first surface of the substrate by the same method as in Example 1. However, in this Example 2, the recess structure was formed by changing the irradiation amount P of the irradiated light from that in Example 1.
  • Example 2 The treated object obtained after the etching process is referred to as "Sample 2.”
  • Example 3 A recess structure was formed on a first surface of a substrate in the same manner as in Example 1. However, in this Example 3, the pattern of the catalyst material was a parallel line pattern with a width of about 10 ⁇ m and a pitch of about 30 ⁇ m.
  • Example 3 a high pressure mercury lamp (hereinafter referred to as "lamp B") was used to irradiate the pattern of the catalyst material with irradiation light instead of lamp A.
  • Lamp B was a DUV lamp with a dominant wavelength of 365 nm, and the irradiation dose P of the catalyst material was 104580 mJ/ cm2 .
  • Example 3 The treated body obtained after the etching process is called "Sample 3.”
  • sample 3 it was confirmed that the first surface of the substrate had a recess structure in the form of multiple parallel extending grooves.
  • Examples 4 to 5 A recess structure was formed on the first surface of the substrate by the same method as in Example 3. However, in Examples 4 and 5, the recess structure was formed by changing the irradiation amount P of the irradiated light from that in Example 3.
  • Example 4" The treated objects obtained after the etching process are referred to as “Sample 4" to “Sample 5,” respectively.
  • Example 11 A recessed structure was formed on one surface (first surface) of the object to be processed by ICP-RIE as follows.
  • the object to be treated was a quartz glass substrate similar to that used in Example 1.
  • a parallel line mask pattern approximately 7 ⁇ m thick was formed on the first surface of the substrate using a three-layer resist process.
  • the first surface of the substrate was etched using the ICP-RIE method. This etched away the areas of the first surface where the mask pattern was not placed, forming multiple parallel grooves.
  • Example 11 The treated object obtained after treatment is referred to as "Sample 11.”
  • Figures 17 to 21 show examples of cross sections of the recessed structure obtained in Samples 1 to 5, respectively.
  • Figure 22 shows the etching rate measurement results obtained for samples 1 to 5.
  • the horizontal axis is the dose P
  • the vertical axis is the etching rate.
  • the dashed line shows the results when Lamp A was used
  • the solid line shows the results when Lamp B was used.
  • the etching speed of the recessed structure can be controlled by changing the dose P.
  • the etching speed tends to decrease as the dose P increases.
  • the etching speed of the recessed structure can be controlled by changing the amount of radiation P irradiated onto the catalytic material, regardless of the type of lamp.
  • Example 21 In the same manner as in Example 3, a recess structure was formed on the first surface of the object to be treated.
  • a coating liquid containing a catalyst material was applied to the first surface of the substrate by spin coating.
  • the aforementioned i-line resist was used as the catalyst material.
  • the thickness of the first line pattern was 0.13 ⁇ m
  • the thickness of the second line pattern was 0.54 ⁇ m
  • the thickness of the third line pattern was 1.22 ⁇ m.
  • the substrate was irradiated with DUV in the same manner as in Example 3.
  • the above-mentioned low-pressure mercury lamp (lamp A) was used for the DUV irradiation.
  • the irradiation dose P was 72000 mJ/cm 2 (hereinafter referred to as “irradiation dose A”).
  • Example 3 An etching process similar to that in Example 3 was carried out. As a result, three types of recessed structures corresponding to each line pattern were formed.
  • the recess structure corresponding to the first line pattern will be referred to as “Sample 21-1”
  • the recess structure corresponding to the second line pattern will be referred to as “Sample 21-2”
  • the recess structure corresponding to the third line pattern will be referred to as “Sample 21-3.”
  • Example 22 In the same manner as in Example 21, four recessed structures were formed in the processing target body using four types of line patterns having different thicknesses of catalyst material.
  • Example 22-1 The four recess structures obtained are referred to as “Sample 22-1" to “Sample 22-4,” respectively.
  • Example 23 Five recessed structures were formed in the workpiece using five types of line patterns with different thicknesses of catalyst material in the same manner as in Example 21. However, in this Example 23, the DUV irradiation dose P for the substrate was set to 144000 mJ/cm 2 (hereinafter referred to as “irradiation dose B”).
  • Example 24 Five recessed structures were formed in the workpiece using five types of line patterns with different thicknesses of catalyst material in the same manner as in Example 21. However, in this Example 24, the DUV irradiation dose P for the substrate was set to 216000 mJ/cm 2 (hereinafter referred to as “irradiation dose C”).
  • Example 25 Four recessed structures were formed in the workpiece using four types of line patterns with different thicknesses of catalyst material in the same manner as in Example 21. However, in this Example 25, the dose P of DUV to the substrate was set to 216000 mJ/cm 2 (hereinafter referred to as “dose D”).
  • Example 25-1 The resulting recess structures are referred to as “Sample 25-1" to “Sample 25-4,” respectively.
  • Example 26 In the same manner as in Example 25, three recessed structures were formed in the processing target body using three types of line patterns having different thicknesses of the catalyst material.
  • Table 3 summarizes the thickness of the catalyst material used in each sample and the evaluation results obtained.
  • FIG. 23 shows the relationship between the thickness of the catalyst material and the etching rate obtained from the evaluation results.
  • Example 31 In the same manner as in Example 3, a recess structure was formed on the first surface of the object to be treated.
  • a coating liquid containing a catalyst material was applied to the first surface of the substrate by spin coating.
  • the aforementioned i-line resist was used as the catalyst material.
  • a pattern of the catalyst material was applied to the first surface of the substrate by exposure and development processing. The pattern was in the form of lines with a width of 7.5 ⁇ m.
  • the substrate was irradiated with DUV in the same manner as in Example 3.
  • the above-mentioned low-pressure mercury lamp (lamp A) was used for the DUV irradiation.
  • the dose P was 36000 mJ/ cm2 .
  • Example 3 An etching process similar to that in Example 3 was carried out.
  • the etching temperature was 250°C, and the etching time was 500 seconds. As a result, a recessed structure corresponding to the line pattern was formed.
  • sample 31 The treated object obtained after the etching process is referred to as "sample 31.”
  • Example 32 to 36 By the same method as in Example 31, a recessed structure was formed on the first surface of the object to be treated.
  • Example 31 The treated objects obtained after the etching process are referred to as “Sample 31" to “Sample 36,” respectively.
  • Example 41 A recessed structure was formed on one surface (first surface) of the object to be processed by ICP-RIE as follows.
  • the object to be treated was a quartz glass substrate similar to that used in Example 1.
  • a mask pattern was formed on the first surface of the substrate by the following method.
  • a Cr film with a thickness of approximately 1 ⁇ m was fabricated by a sputtering process.
  • a Cr film mask pattern with parallel lines 10 ⁇ m wide was formed by combining photolithography using photoresist and wet etching. The photoresist was then removed with acetone.
  • the first surface of the substrate on which the mask pattern was formed was etched using ICP-RIE.
  • sample 41 The treated object obtained after treatment is referred to as "sample 41.”
  • Example 42 A recess structure was formed on one surface (first surface) of the processing body by using a UV pulse laser as follows.
  • the same quartz glass substrate as in Example 1 was used as the object to be treated.
  • the laser output was 15 ⁇ J
  • the frequency was 40 KHz
  • the scanning speed was 100 mm/s. Grooves were formed on the first surface by scanning the laser 200 times.
  • sample 42 The treated object obtained after processing is referred to as "sample 42.”
  • the surface roughness is defined as the average value (Ra ave ) of the arithmetic mean roughness Ra, and was measured as follows:
  • the length direction of the recess structure (the direction in which the recess structure extends when viewed from the surface of the sample) is the X direction, the width direction (the direction of a dimension of about 7.5 ⁇ m) is the Y direction, and the depth direction is the Z direction;
  • For samples with recess structure widths of 7.5 ⁇ m or more, perform surface roughness measurements on an arbitrarily selected 5 ⁇ m area along the X direction at the Z z depth level (i.e., bottom surface);
  • the cross section of the recess structure of each sample was observed with a scanning electron microscope (SEM) and various dimensions were measured.
  • the taper angle ⁇ of the sidewall of the recess structure was measured using the method described above.
  • the taper angle ⁇ of the recessed portion structure was 1° or less, and it was found that a “vertical recessed portion structure” was formed.
  • the surface roughness Ra of the sidewalls of the recessed structures was in the range of 2.3 nm to 4.4 nm, indicating that extremely smooth side surfaces were formed.
  • Figure 24 shows the cross-sectional shape of the recessed portion structure in sample 34. From this figure, it can be seen that a vertical recessed portion structure is formed in sample 34. It was also confirmed that a vertical recessed portion structure is formed in samples 31 to 33 and samples 35 to 36.
  • a method for manufacturing a component having a recessed structure comprising the steps of: (1) providing a catalytic material on a portion of a first surface of a workpiece, the first surface being composed of an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less, and the catalytic material including an organic compound having a polar functional group; (2) irradiating the catalyst material with irradiation light including deep ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less; (3) exposing the workpiece to a fluorine-containing gas at 80° C. or higher; having The method according to claim 1, wherein after step (3), a recess structure is formed on the first surface below the catalytic material.
  • the polar functional group comprises at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, an aldehyde group, a carboxy group, an amino group, a sulfo group, a thiol group, an amide bond, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, an ether bond, and an ester bond.
  • Aspect 6 A method according to any one of Aspects 1 to 5, wherein the recessed structure includes a bottomed structure and/or a through structure.
  • a method for manufacturing a component having a recessed structure comprising the steps of: (1) A step of placing a catalytic material in a first region and a second region of a first surface of a processing object, the first surface being composed of an element having a fluoride boiling point of 550° C. or less, the catalytic material including an organic compound having a polar functional group, and the catalytic material placed in the second region being thicker than the catalytic material placed in the first region; (2) irradiating the catalyst material with irradiation light including deep ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less; (3) exposing the workpiece to a fluorine-containing gas at 80° C.
  • a first recess structure is formed below the catalytic material in the first region of the first surface, and a second recess structure is formed below the catalytic material in the second region, the second recess structure having a greater depth than the first recess structure.
  • the polar functional group comprises at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, an aldehyde group, a carboxy group, an amino group, a sulfo group, a thiol group, an amide bond, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, an ether bond, and an ester bond.
  • (Aspect 15) 15. The method of any one of aspects 11-14, wherein the first surface comprises at least one element selected from the group consisting of H, B, C, N, O, Si, P, S, Cl, Ti, V, Cr, Ge, As, Se, Br, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sn, Sb, Te, I, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au.
  • Aspect 16 Aspects 16. The method of any one of aspects 11 to 15, wherein the second recess structure is at least one of a blind hole, a through hole, a blind groove, and a through groove.
  • a member having a recess structure on a first surface The recessed portion structure is a bottomed structure and/or a through structure, the first surface comprises at least one element selected from the group consisting of B, C, Si, P, S, Ti, V, Cr, Ge, As, Se, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sn, Sb, Te, I, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au;
  • the recess structure is defined by a first opening formed in the first surface, a surrounding side wall, and a bottom surface or a second opening;
  • the sidewall has a surface roughness Ra of 5 nm or less.

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Abstract

凹部構造を有する部材を製造する方法であって、（１）被処理体の第１の表面の一部に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含む、ステップと、（２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、（３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、を有し、前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記触媒材料の下側に凹部構造が形成される、方法。

Description

凹部構造を有する部材を製造する方法および凹部構造を有する部材
　本発明は、凹部構造を有する部材を製造する方法および凹部構造を有する部材に関する。
　試料の表面に微細な凹部構造を形成することができる微細加工技術は、様々な分野にニーズがある。微細加工技術として、これまでに様々な方法が提案され、実用化されている。
　微細加工技術の１つにドライエッチング法があり、この方法では、反応性の気体、イオン、および／またはラジカル等の反応体を用いて、試料の表面がエッチングされる。
　例えば、誘導結合型反応性イオンエッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ－ＲＩＥ）法に代表される、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法では、エッチングガスをプラズマ化させ、これを試料に衝突させることにより、エッチングが行われる。そのようなＲＩＥ法では、試料に対して極めて微細な加工が可能であることが報告されている（例えば、非特許文献１）。
　しかしながら、ＲＩＥ法では、試料の表面に凹部構造を形成した際に、側壁にテーパ形状ができ易く、理想形状（垂直構造）に近い凹部構造を形成することは難しいという問題がある。
　本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、垂直に近い凹部構造を有する部材を比較的容易に製造することが可能な方法を提供することを目的とする。また、本発明では、凹部構造を有する部材を提供することを目的とする。
　本発明では、
　凹部構造を有する部材を製造する方法であって、
（１）被処理体の第１の表面の一部に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含む、ステップと、
（２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、
（３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、
　を有し、
　前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記触媒材料の下側に凹部構造が形成される、方法が提供される。
　また、本発明では、
　凹部構造を有する部材を製造する方法であって、
（１）被処理体の第１の表面の第１の領域および第２の領域に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含み、前記第２の領域に設置される前記触媒材料は、前記第１の領域に設置される前記触媒材料よりも厚い、ステップと、
（２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、
（３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、
　を有し、
　前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記第１の領域において、前記触媒材料の下側に第１の凹部構造が形成され、前記第２の領域において、前記触媒材料の下側に第２の凹部構造が形成され、前記第２の凹部構造は、前記第１の凹部構造よりも深さが深い、方法が提供される。
　さらに、本発明では、第１の表面に凹部構造を有する部材であって、
　前記凹部構造は、有底構造および／または貫通構造であり、
　前記第１の表面は、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含み、
　前記凹部構造は、前記第１の表面に形成された第１の開口と、周囲の側壁と、底面または第２の開口とで区画され、
　前記側壁は、５ｎｍ以下の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を有する、部材が提供される。
　本発明では、垂直に近い凹部構造を有する部材を比較的容易に製造することが可能な方法を提供することができる。また、本発明では、凹部構造を有する部材を提供することができる。
有機化合物が極性官能基を有さない場合の、被処理体の第１の表面において生じ得る反応機構を模式的に示した図である。 有機化合物が極性官能基を有する場合の、被処理体の第１の表面において生じ得る反応機構を模式的に示した図である。 有機化合物が別の極性官能基を有する場合の、被処理体の第１の表面において生じ得る反応機構を模式的に示した図である。 ガラスのフッ化水素（ＨＦ）ガスエッチングの際の処理温度とエッチング反応速度の関係を示した図である。 本発明の一実施形態による方法の一過程を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態による方法の一過程を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法のフローを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法において、被処理体に触媒材料が設置された様子を模式的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法において、エッチングプロセス後の被処理体の一例を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態による部材の斜視図である。 図１０に示した本発明の一実施形態による部材のＡ－Ａ線に沿った模式的な断面図である。 本発明の一実施形態による部材における凹部構造の側壁の表面の形態を模式的に示した図である。 凹部構造のテーパ角θを説明するための概略図である。 本発明の別の実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法のフローを概略的に示した図である。 本発明の別の実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法において、被処理体に触媒材料が設置された様子を模式的に示した斜視図である。 本発明の別の実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法において、エッチングプロセス後の被処理体の一例を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態（サンプル１）による凹部構造の断面の一例を示した写真である。 本発明の別の実施形態（サンプル２）による凹部構造の断面の一例を示した写真である。 本発明のさらに別の実施形態（サンプル３）による凹部構造の断面の一例を示した写真である。 本発明のさらに別の実施形態（サンプル４）による凹部構造の断面の一例を示した写真である。 本発明のさらに別の実施形態（サンプル５）による凹部構造の断面の一例を示した写真である。 本発明の一実施形態により得られた照射光の照射量Ｐとエッチング速度の関係を示したグラフである。 触媒材料の厚さとエッチング速度の間の関係を示したグラフである。 本発明の別の実施形態（サンプル３４）による凹部構造の断面の一例を示した写真である。
　以下、本発明の一実施形態について説明する。
　前述のように、従来のＲＩＥ法では、試料の表面に凹部構造を形成した際に、凹部構造の側壁に「テーパ形状」ができ易く、垂直に近い凹部構造を形成することは難しいという問題がある。
　ここで、「テーパ形状」とは、凹部構造の深さ方向の延伸軸に対して、凹部構造を区画する側壁が傾斜した形態を意味する。例えば、凹部構造が有底構造の場合、「テーパ形状」を有する凹部構造は、底部側ほど断面が小さくなる形態を有する。
　このような従来の問題に対処するため、本願発明者らは鋭意研究開発を実施し、垂直に近い凹部構造をより簡単に形成できる微細加工技術を見出した。
　本願発明者らが開発したこの新たな微細加工技術（以下、「第１の加工技術」と称する）では、第１の表面に触媒材料が設置された被処理体を、８０℃以上の処理温度で、フッ素含有ガスに暴露するプロセス（以下、「エッチングプロセス」と称する）を有する。後に詳しく説明するように、このような「エッチングプロセス」を実施することにより、第１の加工技術では、被処理体の第１の表面において、触媒材料が設置されている領域（以下、「被覆領域」と称する）を選択的にエッチングすることができる。
　ただし、本願発明者らによるさらなる研究によれば、第１の加工技術では、被処理体に対するエッチング速度が、例えば、２０ｎｍ／秒等、極めて高速となる傾向にある。そのような高いエッチング速度は、被処理体の迅速加工には好ましいものの、被処理体に対して比較的浅い加工を実施する際に問題となり得る。あまりにも高いエッチング速度では、所定の加工深さで正確にエッチングを停止させることは難しいからである。
　本願発明者らは、第１の加工技術に関するこのような課題に対しても鋭意研究を進めた。そして、被処理体に対してエッチングプロセスを実施する前に、特定の照射光を触媒材料に照射することにより、その後のエッチングプロセスでのエッチング速度を制御できることを見出し、本発明に至った。
　すなわち、本発明の一実施形態では、
　凹部構造を有する部材を製造する方法であって、
（１）被処理体の第１の表面の一部に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含む、ステップと、
（２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、
（３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、
　を有し、
　前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記触媒材料の下側に凹部構造が形成される、方法が提供される。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による方法について、より詳しく説明する。
　まず、本発明の一実施形態による方法についてより良く理解するため、前述の第１の加工技術における触媒材料の役割および処理温度の効果について、説明する。
　なお、以下の記載は、現時点で考察されるメカニズムに基づくものであるが、実際の現象は、その他のメカニズムで生じていてもよい。
　（触媒材料の役割）
　第１の加工技術では、触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を有する。そのような極性官能基を有する有機化合物は、被処理体の表面でのフッ化物形成の活性化エネルギーを下げる役割を有すると考えられる。
　以下、図１～図３を用いて、この役割について説明する。図１～図３には、触媒材料が設置された被処理体の表面での反応の様子を模式的に示す。
　なお、以下の説明では、一例として、被処理体は、ＳｉＯ２とし、被処理体の被処理表面（第１の表面）は、水素終端化されていると仮定する。
　まず、図１には、有機化合物が極性官能基を有さない場合の、被処理体の第１の表面において想定されるエッチング機構を模式的に示す。
　被処理体であるＳｉＯ２の表面において、触媒材料が設置されている領域、すなわち「被覆領域」に環境からフッ化水素（ＨＦ）ガスが供給された場合、（ｉ）に示すように、ＨＦ分子（ａ）がＳｉ原子（ｂ）に対して求核攻撃する。
　ただし、被処理体の表面でＳｉ原子（ｂ）がＦ原子と反応するためには、（ｉｉ）に示すように、表面のＯＨ基（ｃ）がＨＦ分子（ａ）のＨ原子と相互作用して、Ｈ－Ｆ結合を弱める必要がある。すなわち、ＨＦ分子（ａ）におけるＨ－Ｆ結合を切断するようなエネルギーが提供されなければ、（ｉｉｉ）に示すような、Ｈ２Ｏ（ｇ）の脱離を伴うＳｉ－Ｆの結合（ｄ）は生じない。
　しかしながら、本反応系では、Ｓｉ－Ｆの結合（ｄ）の活性化エネルギーの低下に寄与する物質は存在しない。そのため、被覆領域において、有意なエッチング反応は、進行しない。
　なお、この系では、通常のマスクパターン処理のように、被処理体がＨＦガスと直接接触する部分、すなわち表面の触媒材料が設置されていない領域（以下、「非被覆領域」と称する）の方が、エッチング速度が高まる傾向となる。
　一方、図２には、有機化合物が極性官能基を有する場合の、被処理体の第１の表面での反応機構を模式的に示す。ここでは、極性官能基として、ヒドロキシ基を想定している。
　この場合も、触媒材料の被覆領域に環境からＨＦガスが供給された場合、（ｉ）に示すように、ＨＦ分子（ａ）がＳｉ原子（ｂ）に対して求核攻撃する。
　ただし、今度の場合、これに加えて、極性官能基の－δ部（ｅ）のＯ原子が、ＨＦ分子（ａ）のＨと相互作用する。また、極性官能基の＋δ部（ｆ）のＨ原子が、表面のＯＨ基（ｃ）と相互作用する。
　従って、（ｉｉ）に示すように、ＨＦ分子（ａ）のＨ－Ｆ結合が弱められる。また、Ｓｉ（ｂ）－ＯＨ（ｃ）の結合も弱められる。これにより、Ｓｉ原子とＦ原子の結合反応に必要な活性化エネルギーが低下する。
　その結果、（ｉｉｉ）に示すように、極性官能基の－δ部（ｅ）のＯ原子により、ＨＦ分子（ａ）のＨ原子が奪われるとともに、＋δ部（ｆ）のＨ原子が表面のＯＨ基と反応して、Ｈ２Ｏ（ｇ）の脱離が生じる。
　これにより、Ｓｉ原子（ｂ）がフッ素原子と結合される。最終的に、以下の反応式（１）により、ＳｉＦ４およびＨ２Ｏが形成される。
 
　　ＳｉＯ２＋４ＨＦ　→　ＳｉＦ４↑＋　２Ｈ２Ｏ↑　　（１）
 
　反応で生じたＳｉＦ４およびＨ２Ｏは、いずれも処理温度では気体であり、速やかに系外に逸散される。
　以上の反応機構により、被処理体において、触媒材料の被覆領域の直下が選択的にエッチングされる。
　なお、上記の反応は、極性官能基がヒドロキシ基を含む場合に限られない。例えば、極性官能基が、アルデヒド基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、スルホ基、チオール基、およびアミド結合の少なくとも１つを有する場合も、同様の反応が生じ得る。
　また、図２では、有機化合物の極性官能基がＨ原子を含む場合を例に、その反応機構を説明した。しかしながら、有機化合物の極性官能基は、必ずしもＨ原子を有するものに限られない。
　図３には、有機化合物が別の極性官能基を有する場合の反応機構を模式的に示す。ここでは、極性官能基として、Ｈ原子を有さないカルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）を想定している。
　この例においても、触媒材料の被覆領域に環境からＨＦガスが供給された場合、（ｉ）に示すように、ＨＦ分子（ａ）がＳｉ原子（ｂ）に対して求核攻撃する。また、極性官能基の－δ部（ｅ）のＯ原子が、ＨＦ分子（ａ）のＨ原子と相互作用する。
　これにより、（ｉｉ）に示すように、ＨＦ分子（ａ）のＨ－Ｆ結合が弱められる。
　次に、（ｉｉｉ）に示すように、極性官能基の－δ部（ｅ）のＯ原子によりＨＦ分子（ａ）から離脱したＨ原子は、ＯＨ基（ｃ）と結合し、Ｈ２Ｏ（ｇ）が生成される。
　このように、この場合も、Ｓｉ原子とＦ原子の結合反応に必要な活性化エネルギーが低下する。その結果、前述の反応式（１）に示した反応が生じ、被処理体において、被覆領域の直下が選択的にエッチングされる。
　同様の反応機構は、例えば、極性官能基がカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、エーテル結合、およびエステル結合の少なくとも１つを有する場合も、生じ得る。
　このように、第１の加工技術では、触媒材料に含まれる極性官能基を有する有機化合物の存在により、被処理体の被覆領域においてフッ化物生成反応が促進され、被覆領域の直下を選択的にエッチングすることができる。
　（処理温度の影響）
　次に、処理温度の影響について説明する。
　第１の加工技術では、処理温度は、８０℃以上である。これは、８０℃未満では、被処理体の第１の表面において、被覆領域と非被覆領域との間に、適正なエッチング選択性が生じないためである。
　以下、図４を参照して、処理温度の影響をより詳しく説明する。
　図４には、本願発明者らにより取得された、ガラスのフッ化水素（ＨＦ）ガスエッチングの際の処理温度とエッチング反応速度の関係を示す。
　図４から、ガラスのエッチング速度は、処理温度が８０℃までは、温度に対して徐々に増加する。ただし、処理温度が８０℃以上になると、エッチング速度は、急激に減少する。その結果、エッチング速度は、８０℃未満の温度でピークを示す。
　この現象は、ＨＦガスの会合／非会合状態に対応していると考えられる。すなわち、ＨＦガスは、８０℃未満では、会合状態にあるが、８０℃以上では、非会合（単体）状態となる。また、ＨＦガスが会合状態にある場合、１つの分子で見たとき、Ｈ－Ｆ結合の結合力が相対的に弱まっている。従って、ＨＦ分子のＦ原子は、被処理体の表面と結合し易くなり、フッ化物を形成し易くなる。このような挙動により、８０℃未満では、高いエッチング速度が得られるものと考えられる。
　第１の加工技術において、仮に処理温度を８０℃未満とした場合、このようなＨＦガスの会合状態の影響が生じ、触媒材料の非被覆領域において、被処理体がエッチングされてしまう。従って、前述の反応機構による被覆領域でのエッチング選択性が低下してしまう。
　これに対して、処理温度を８０℃以上とした場合、触媒材料の非被覆領域において、会合状態のＨＦガスによる高いエッチング力を抑制できる。また、前述の反応機構に基づき、被覆領域の直下では、被処理体のエッチングが可能となる。その結果、８０℃以上の処理温度では、触媒材料の被覆領域／非被覆領域の間で、高いエッチング選択性を得ることができる。また、これにより、第１の加工技術では、被覆領域を選択的にエッチングすることができる。
　（形成される凹部構造）
　従来のＲＩＥ法では、凹部構造の側壁に「テーパ形状」ができ易く、垂直に近い凹部構造を形成することは難しい。
　これに対して、第１の加工技術では、「テーパ形状」を有さず、深さ方向の延伸軸に沿って実質的に平行に延在する側壁を有する凹部構造（以下、「垂直凹部構造」と称する）を、比較的容易に形成できる。
　以下、図５および図６を参照して、この理由について説明する。
　図５および図６には、第１の加工技術の一過程を模式的に示す。
　図５には、被処理体１の表面に触媒材料３が設置された状態を模式的に示す。なお、図５および図６では、表示の関係上、被処理体１と触媒材料３とは、相互に離間されているように示されているが、実際には、両者は接触している。
　前述のように、被処理体１は、ＳｉＯ２であると仮定し、表面は、Ｈ終端化されていると仮定している。
　触媒材料３は、極性官能基を有する有機化合物であり、ここでは、極性官能基としてＯＨ基を仮定している。被処理体１の表面への触媒材料３の設置により、被処理体１には、被覆領域８ａおよび非被覆領域８ｂが形成される。
　前述のように、８０℃以上に加熱された被処理体１をＨＦガスに暴露することにより、触媒材料３が設置された被覆領域８ａの直下で、選択的にエッチングが進行する。これにより、被覆領域８ａの直下に、凹部構造が形成される。
　図６には、被処理体１のエッチングがある程度進行し、ある深さの凹部構造５が形成された状態を示す。
　前述のように、被覆領域８ａには、触媒材料３が設置されている。このため、エッチング反応が進行しても、凹部構造５の底面６の上には、依然として触媒材料３が存在する。すなわち、エッチング処理を継続する間、凹部構造５の底面６は、触媒材料３と接触し続ける。これにより、凹部構造５の底面６は、前述の反応機構でエッチングされ続け、底面６は、深さ方向に進行し続ける。
　一方、凹部構造５の側壁７に着目した場合、いったんエッチングが開始されると、該側壁７の触媒材料３と接触する部分では、前述の機構に従って、エッチング反応が進行する。より正確に言えば、被処理体１の触媒材料３の側面と接触する部分のみがエッチングされる。これにより、触媒材料３の側面と接触する箇所では、側壁７により区画された凹部構造５が形成される。
　ただし、触媒材料３は、より深く下降し続けるため、ある時点以降、側壁７の上側の部分は、触媒材料３の側面ともはや接触しなくなる。以下、このような、触媒材料３の側面と非接触となった側壁７を「第１の側壁部分７ａ」と称する。
　ここで、前述のように、非被覆領域８ｂのような、触媒材料３が存在しない箇所では、実質的にエッチングが進行しない。換言すれば、被処理体１において、エッチング反応は、触媒材料３と接触しているときにのみ発生し、それ以外の状態では生じない。このため、側壁７において、第１の側壁部分７ａのような、一度触媒材料３と非接触となった箇所は、それ以降、エッチングの進行が事実上停止される。
　これは、従来のＲＩＥ法のようなドライエッチング法とは決定的に異なる特徴である。すなわち、ＲＩＥ法では、エッチング処理中は、処理体の表面の開口近傍のような、エッチングが既に完了した領域も、依然として反応ガスに暴露され続ける。そのため、エッチング処理の継続により、テーパ形状を有する凹部構造が形成される可能性が高くなる。
　第１の加工技術では、このような触媒材料３と接触しない第１の側壁部分７ａでのエッチング停止作用の結果、触媒材料３の直下でのみ、被処理体１のエッチングが選択的に進行し、最終的に垂直凹部構造を形成することができる。
　以上の効果により、第１の加工技術では、凹部構造５として、特徴的な垂直凹部構造を形成することが可能となる。
　ただし、第１の加工技術では、被処理体に対するエッチング速度が、例えば、２０ｎｍ／秒等、極めて高速となる傾向にある。そのような高いエッチング速度は、被処理体の迅速加工には好ましいものの、被処理体に対して比較的浅い凹部加工を実施する際に問題となり得る。あまりにも高いエッチング速度では、所定の加工深さで正確にエッチングを停止させることは難しいからである。
　しかしながら、本発明の一実施形態による方法では、被処理体に対してエッチングプロセスを実施する前に、波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線（ＤＵＶ）を含む照射光を触媒材料に照射するステップ（以下、「ＤＵＶ照射工程」と称する）を有する。このようなＤＵＶ照射工程を追加した場合、後続のエッチングプロセスの際に、被処理体のエッチング速度を制御することが可能となる。
　なお、本発明の一実施形態による方法において、ＤＵＶ照射工程を実施した後にエッチングプロセスを実施することにより、被処理体のエッチング速度が制御できるのは、ＤＵＶ照射工程によって極性官能基の数が変化するためであると考えられる。
　以下、前述の図５を再度参照して、係る現象について説明する。
　図５に示すように、被処理体１の表面に触媒材料３が設置された場合、被処理体１には、被覆領域８ａおよび非被覆領域８ｂが形成される。
　前述のように被覆領域８ａでは、触媒材料３の存在により、反応式（１）における反応障壁が低くなり、エッチングプロセスの際に、被覆領域８ａで選択的にエッチングが進行する。
　ただし、ＤＵＶ照射工程を実施した場合、波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線に対する暴露の結果、触媒材料３内で架橋反応が生じる。架橋反応により、触媒材料３に含まれる極性官能基（例えば、Ｃ－ＯＨ基）の数が減少する。そのため、その後のエッチングプロセスの際に、前述の反応式（１）の反応における反応障壁の低減効果が弱まり、エッチング速度が低下するものと考えられる。
　また、この場合、ＤＵＶ照射工程において、深紫外線を含む照射光の照射強度、および照射光の照射時間を変えることにより、触媒材料３に含まれる極性官能基の数も変化する。従って、ＤＵＶ照射工程における照射条件を変更することにより、エッチングプロセスにおいて、被処理体１のエッチング速度を制御することができる。
　例えば、比較的深さの浅い凹部構造を形成する場合には、ＤＵＶ照射工程における照射光の照射強度を高め、および／または照射時間を長くしてもよい。これにより、エッチングプロセスでのエッチング速度が有意に低減され、被処理体に対するオーバーエッチングを防止することが可能となる。
　また、比較的深い凹部構造を形成する場合には、ＤＵＶ照射工程における照射光の照射強度を弱め、および／または照射時間を短くしてもよい。これにより、エッチングプロセスでのエッチング速度が高まり、加工時間を短縮することができる。
　このように、本発明の一実施形態による方法では、垂直に近い凹部構造を有する部材を各種エッチング速度で製造することができる。
　また、従来のＲＩＥ法では、ＳｉＯ２に対するエッチング深さに限界があり、例えば、フォトレジストをマスク剤とした場合、２０μｍ以上のような、深い垂直凹部構造を精密に形成することは難しいという問題がある。
　しかしながら、本発明の一実施形態では、被覆領域にフッ素含有ガスの供給が継続される限り、エッチング反応が進行する。このため、高いアスペクト比の凹部構造を形成することができる。例えば、１０以上のようなアスペクト比も実現できる。
　なお、「アスペクト比」とは、凹部構造における開口部の最小寸法に対する深さ方向の寸法を意味する。
　（本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法）
　次に、図７～図９を参照して、本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法について、より詳しく説明する。
　図７には、本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法（以下、単に「第１の方法」と称する）のフローを概略的に示す。
　図７に示すように、第１の方法は、
（１）第１の表面を有する被処理体を提供するステップであって、
　前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下となる元素を含む、ステップ（Ｓ１１０）と、
（２）前記被処理体の前記第１の表面の一部に触媒材料を設置するステップであって、
　前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含む、ステップ（Ｓ１２０）と、
（３）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線（ＤＵＶ）を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップ（Ｓ１３０）と、
（４）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップ（Ｓ１４０）と、
　を有する。
　以下、各ステップについて説明する。
　（ステップＳ１１０）
　まず、被処理体が準備される。
　被処理体は、単一の部材で構成されても、複数の部材で構成されてもよい。
　被処理体が単一の部材で構成される場合、被処理体は、フッ素（Ｆ）との反応により、沸点が５５０℃以下のフッ化物が形成される元素で構成される。
　例えば、被処理体は、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含んでもよい。また、被処理体は、さらに、Ｈ、Ｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＯからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含んでもよい。
　特に、被処理体は、フッ素との反応により、沸点が２００℃以下のフッ化物が形成される元素で構成されることが好ましい。
　例えば、ケイ素（Ｓｉ）は、フッ化物ＳｉＦ４の沸点が－８６℃であり、ケイ素を含む被処理体は、第１の方法における被処理体として、好適に使用することができる。
　なお、ＡｌおよびＣａは、それぞれ、フッ化物（ＡｌＦ３）および（ＣａＦ２）の沸点が５５０℃を超える。従って、ＡｌおよびＣａは、フッ素（Ｆ）との反応により、沸点が５５０℃以下のフッ化物が形成される元素とは言えない。
　被処理体は、例えば、石英ガラス基板、水晶基板、またはケイ素基板であってもよい。
　一方、被処理体が複数の部材の積層体で構成される場合、被処理体は、最表面（以下、「第１の表面」と称する）に、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素を含む。
　前述のように、そのような元素は、例えば、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定されてもよい。また、第１の表面は、さらに、Ｈ、Ｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＯからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含んでもよい。
　例えば、被処理体は、基板の上に設置された１または２以上の膜を有し、最表面の膜が、前述の特徴を満たしてもよい。あるいは、複数の膜全体が、前述の特徴を満たしてもよい。
　そのような膜は、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、およびＳｉＣの少なくとも１つを有してもよい。
　あるいは、膜とともに、基板も、前述の特徴を有してもよい。この場合、第１の方法により、基板の内部にまで凹部構造が形成された部材を製造できる。基板は、例えば、石英ガラス基板、水晶基板、またはケイ素基板であってもよい。
　なお、以降の説明では、煩雑化を避けるため、被処理体は、単一の石英ガラスで構成され、該石英ガラスの第１の表面に、凹部構造が形成されるものと仮定する。
　（ステップＳ１２０）
　次に、被処理体の第１の表面に触媒材料が設置される。触媒材料は、第１の表面の所定の領域に設置される。
　触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含む。極性官能基は、例えば、ヒドロキシ基、アルデヒド基、カルボキシ基、アミノ基、スルホ基、チオール基、アミド結合、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、エーテル結合、およびエステル結合からなる群から選定された、少なくとも１つを含んでもよい。
　そのような有機化合物の代表例は、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、およびメタクリル樹脂などである。
　触媒材料は、前述の極性官能基を有する有機化合物のみで構成されても、他の添加剤との混合物として提供されてもよい。
　後者の場合、触媒材料は、溶媒、バインダ、および／または微粒子等を含んでもよい。
　触媒材料の設置方法は、特に限られない。
　触媒材料は、例えば、塗布法、印刷法、スピンコート法、またはスプレー法などを用いて、被処理体の第１の表面に設置されてもよい。
　図８には、被処理体に触媒材料が設置された様子を模式的に示す。
　図８に示すように、被処理体１１０は、第１の表面１１２および第２の表面１１４を有する。触媒材料１３０は、被処理体１１０の第１の表面１１２の一部に設置される。
　なお、図８に示した例では、触媒材料１３０は、複数の平行な線状のパターン１３１として設置されている。しかしながら、これは、単なる一例であって、触媒材料１３０は、必要な凹部構造に応じて、いかなる態様で設置されてもよい。触媒材料１３０は、例えば、一本の直線として配置されてもよい。あるいは、触媒材料１３０は、例えば、丸い点状のパターン、または１つの丸い点として配置されてもよい。
　触媒材料１３０の厚さは、特に限られないが、例えば、０．１μｍ～４μｍの範囲であってもよい。前述の定義により、第１の表面１１２において、触媒材料１３０が設置された領域は、被覆領域１４０ａと称され、その他の領域は、非被覆領域１４０ｂと称される。
　（ステップＳ１３０）
　次に、触媒材料１３０に対して照射光が照射される。照射光は、波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線（ＤＵＶ）を含む。深紫外線の波長は、２００ｎｍ～３６５ｎｍの範囲であってもよい。
　通常の場合、照射光は、光源から照射される。そのような光源は、単一波長（または単一の波長範囲）の光を放射する光源であっても、複数の波長（または複数の波長範囲）の光を放射する光源であってもよい。
　照射光の照射強度および照射時間等の照射条件は、以降のステップＳ１４０において採用されるエッチング速度により定められる。すなわち、照射光の照射強度を強くし、照射時間を長くするほど、ステップＳ１４０における被処理体のエッチング速度が低下する。
　例えば、照射光の照射量Ｐ（ｍＪ／ｃｍ２）は、２０ｍＪ／ｃｍ２以上であってもよい。
　ここで、照射光の照射量Ｐは、以下の式（２）で表される：
 
　　照射量Ｐ（ｍＪ／ｃｍ２）＝
　　　　　　ランプＡの照射強度（ｍＷ／ｃｍ２）×照射時間（ｓｅｃ）　　　（２）
 
　（ステップＳ１４０）
　次に、触媒材料１３０が設置された被処理体１１０が処理チャンバ内に収容される。その後、被処理体のエッチングプロセスのため、処理チャンバ内が所定の温度まで加熱され、処理ガスが供給される。
　処理ガスは、フッ化水素ガスまたはフッ素ガスを含む。例えば、処理ガスは、アルゴンガスまたは窒素ガスのようなキャリアガスにより、所定の濃度に調整されてもよい。この場合、フッ化水素ガスまたはフッ素ガスの濃度は、例えば、０．１ｖｏｌ％～１００ｖｏｌ％の範囲であってもよい。
　前述のように、処理温度は、８０℃以上である。実際の処理温度は、被処理体１１０（特に、第１の表面１１２）に含まれる元素、ならびに凹部構造の種類および深さ等により変化するが、通常の場合、２００℃～４５０℃の範囲であり、２５０℃～４００℃の範囲であることが好ましい。処理温度を４５０℃以下とすることにより、触媒材料１３０に含まれる有機化合物の変質を抑制することができる。
　前述のように、このような環境下での被処理体１１０のエッチング処理により、被覆領域１４０ａにおいて、前述の反応式（１）が生じる。また、反応により生じたフッ化物および水は、気体となって系外に逸散する。その結果、第１の表面１１２の被覆領域１４０ａに凹部構造が形成される。
　凹部構造は、有底構造であっても、貫通構造であってもよい。有底構造は、例えば、有底孔および／または有底溝であってもよい。また、貫通構造は、貫通孔であっても、貫通溝であってもよい。
　図９には、エッチング処理後の被処理体１１０の断面の一例を模式的に示す。
　図９に示した例では、凹部構造１５０は、溝として構成され、上面視、各溝は、平行に延在する。この例では、各溝は、第１の表面１１２から深さ方向に延伸するものの、第２の表面１１４までは到達しておらず、従って、有底溝である。
　なお、ステップＳ１４０の後に、凹部構造１５０の底面に残留する触媒材料１３０を除去する工程を実施してもよい。例えば、被処理体１１０を酸溶液、アルカリ溶液、有機溶剤、腐食性ガスまたはプラズマで洗浄することにより、触媒材料１３０を除去してもよい。
　以上の工程により、第１の表面１１２に凹部構造１５０を有する部材１００が製造できる。
　前述のように、第１の加工技術では、被処理体に対するエッチング速度は、極めて高速となり得る。従って、第１の加工技術は、浅い凹部構造１５０を正確な深さに形成することは難しいという一面がある。
　しかしながら、上記のような第１の方法では、ステップＳ１３０において、照射光による照射条件を制御することにより、ステップＳ１４０における被処理体のエッチング速度を調節できる。
　従って、第１の方法では、凹部構造１５０の深さに関わらず、垂直に近い凹部構造１５０を形成できる。
　凹部構造１５０の深さは、例えば、１０μｍ以下であり、５μｍ以下であってもよい。あるいは、凹部構造１５０の深さは、例えば、２０μｍ以上であり、１００μｍ以上であってもよい。
　（本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材）
　次に、図１０～図１３を参照して、本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材について説明する。
　図１０には、本発明の一実施形態による凹部構造を有する部材（以下、「第１の部材３００」と称する）の斜視図を示す。また、図１１には、図１０に示した第１の部材３００のＡ－Ａ線に沿った模式的な断面図を示す。
　図１０に示すように、第１の部材３００は、相互に対向する第１の表面３０２および第２の表面３０４を有する。また、第１の部材３００は、第１の表面３０２の側に、凹部構造３５０を有する。
　なお、図１０に示した例では、第１の部材３００の第１の表面３０２および第２の表面３０４は、略矩形状である。しかしながら、第１の表面３０２および第２の表面３０４の形状は、特に限られない。
　また、図１０に示した例では、凹部構造３５０は、一方向に延在する有底溝の形状を有し、３つの凹部構造３５０が平行に配置されている。
　しかしながら、これは単なる一例であり、凹部構造３５０の形状および配置は、特に限られない。例えば、凹部構造３５０は、有底構造であっても、貫通構造であってもよい。有底構造は、例えば、有底孔および／または有底溝であってもよい。また、貫通構造は、貫通孔であっても、貫通溝であってもよい。同様に、凹部構造３５０のパターンは、いかなる形態であってもよい。
　図１１に示すように、凹部構造３５０は、第１の表面３０２に開口３５２を有する。また、凹部構造３５０は、底面３５６および側壁３５７を有する。換言すれば、凹部構造３５０は、開口３５２、底面３５６および側壁３５７により区画される。
　第１の部材３００は、例えば、前述の第１の方法により製造することができる。
　ここで、第１の部材３００は、凹部構造３５０における側壁３５７が比較的平滑であり、５ｎｍ以下の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を有するという特徴を有する。特に、側壁３５７の表面粗さＲａは、４．５ｎｍ以下であることが好ましく、４．０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
　以下、この特徴について説明する。
　前述の図５および図６を参照して説明したように、第１の方法では、被覆領域８ａ上に設置された触媒材料３により、被覆領域８ａが選択的にエッチングされる。また、触媒材料３と被覆領域８ａの関係が継続される限り、凹部構造５は、深さ方向に進展し続ける。
　このようなエッチング機構の場合、エッチングにより生じる凹部構造５の側壁７は、該側壁７が接触する触媒材料３の側面の状態の影響を受ける。
　一般に、触媒材料３の側面は、凹凸が少なく比較的平滑な表面であると考えられる。そのような触媒材料３の側面の凹凸の影響を反映して、凹部構造５の側壁７も、比較的平滑な表面となる。その結果、凹部構造５の側壁７には、表面粗さが有意に抑制された表面が得られると考えられる。
　このような平滑性は、従来のエッチング処理された部材では認められない有意なものである。例えば、一般的なＲＩＥ法では、凹部の側壁は、加工の間、イオンの衝突の影響を受けるため、比較的大きな凹凸を有し得る。
　また、第１の部材３００は、側壁３５７に、深さ方向に沿った筋（ｓｔｒｅａｋ）模様が存在するという特徴を有し得る。
　以下、図１２を参照して、この特徴について説明する。
　図１２には、凹部構造３５０の側壁３５７の表面の形態を模式的に示す。図１２には、凹部構造３５０において、第１の部材３００の第１の表面３０２に沿った方向の延伸軸および深さ方向の延伸軸を通るように切断した際に得られる側壁３５７の一部が模式的に示されている。
　図１２に示すように、第１の部材３００において、凹部構造３５０の側壁３５７には、開口３５２から底面３５６まで続く、途切れない連続的な筋（以下、「連続筋」と称する）３８０が形成されている。
　なお、図１２では、連続筋３８０は、３本示されている。しかしながら、これは単なる一例であって、連続筋３８０の数は、特に限られない。
　このような連続筋３８０の模様も、前述の機構により形成されると考えられる。
　すなわち、エッチングにより生じる凹部構造５の側壁７は、該側壁７が接触する触媒材料３の側面の状態の影響を受ける。
　また、第１の方法では、側面にそのような凹凸を有する触媒材料３が、凹部構造５の深さ方向に沿って、凹部構造５の底面６にまで進行する。従って、最終的に得られる凹部構造５の側壁７にも、そのような凹凸に対応した連続筋３８０の模様が形成され易くなる。
　その結果、側壁３５７に、深さ方向に沿った筋が生じるものと考えられる。
　上記のような特徴に加えて、第１の部材３００は、凹部構造５のテーパ角θが０゜～２゜の範囲であるという特徴を有し得る。
　以下、図１３を参照して、この特徴について説明する。
　図１３には、ある凹部の延伸軸Ｌに沿った断面を模式的に示す。
　この凹部５０は、部材の第１の表面に開口５２を有する。また、凹部５０は、底面５６および側壁５７を有する。
　なお、図１３からは明確ではないが、凹部５０は、上面視、丸い孔形状であっても、矩形状の溝形状であってもよい。また、凹部５０は、貫通構造であってもよい。その場合、凹部５０は、底面５６の代わりに、第２の開口を有してもよい。
　このような凹部５０に対して、テーパ角θは、以下のように定められる：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　ここで、ａは、開口５２の最小寸法である。また、ｂは、底面５６の最小寸法である。また、ｃは、第１の開口５２と底面５６との間の距離、すなわち凹部５０の深さである。
　式（３）で表されるテーパ角θは、凹部５０の「垂直度」の指標となる。すなわち、テーパ角θが小さいほど、凹部５０の側壁５７の延伸軸Ｌに対する傾斜が抑制されていることを示すため、そのような凹部５０は、「垂直凹部構造」に近いと言える。特に、第１の部材３００において、凹部構造３５０のテーパ角θが０゜～２゜の範囲にある場合、凹部構造３５０は、垂直凹部構造を有すると言える。
　第１の部材３００において、凹部構造３５０のテーパ角θは、１゜以下であってもよい。
　また、第１の部材３００において、凹部構造３５０の深さは、１μｍ以上であってもよい。特に、第１の部材３００において、凹部構造３５０の深さは、例えば、２μｍ以上であり、３μｍ以上であることが好ましい。
　（第１の部材３００のその他の特徴）
　第１の部材３００は、単一の部材であっても、複数の部材で構成されてもよい。
　第１の部材３００が単一の部材で構成される場合、第１の部材３００は、フッ素（Ｆ）との反応により、沸点が５５０℃以下のフッ化物が形成される元素で構成される。
　例えば、第１の部材３００は、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含んでもよい。また、被処理体は、さらに、Ｈ、Ｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＯからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含んでもよい。
　第１の部材３００が単一の部材で構成される場合、第１の部材３００は、例えば、石英ガラス基板または水晶基板であってもよい。
　一方、第１の部材３００が複数の部材で構成される場合、第１の部材３００は、第１の表面３０２に、フッ化物の沸点が５５０℃以下となる元素を含む。
　前述のように、そのような元素は、例えば、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定されてもよい。また、第１の表面３０２は、さらに、Ｈ、Ｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＯからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含んでもよい。
　例えば、第１の部材３００は、基板材料の上に設置された１または２以上の膜を有し、最表面の膜が、前述の特徴を満たしてもよい。あるいは、複数の膜全体が、前述の特徴を満たしてもよい。
　そのような膜は、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、およびＳｉＣの少なくとも１つを有してもよい。あるいは、膜とともに、基板材料も、前述の特徴を有してもよい。
　このような特徴を有する第１の部材３００は、例えば、ＭＥＭＳデバイス、マイクロ流体デバイス、半導体デバイス、光学デバイス、メタサーフェスデバイス、樹脂成型用モールド、窓ガラス、およびカバーガラスなど、各種用途に適用できる。
　（本発明の別の実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法）
　次に、図１４～図１６を参照して、本発明の別の実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法について、より詳しく説明する。
　図１４には、本発明の別の実施形態による凹部構造を有する部材を製造する方法（以下、単に「第２の方法」と称する）のフローを概略的に示す。
　図１４に示すように、第２の方法は、
（１）第１の表面を有する被処理体を提供するステップであって、
　前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下となる元素を含む、ステップ（Ｓ２１０）と、
（２）前記被処理体の前記第１の表面の第１の領域および第２の領域に触媒材料を設置するステップであって、
　前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含み、前記第２の領域に設置される前記触媒材料は、前記第１の領域に設置される前記触媒材料よりも厚い、ステップ（Ｓ２２０）と、
（３）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線（ＤＵＶ）を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップ（Ｓ２３０）と、
（４）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップ（Ｓ２４０）と、
　を有する。
　以下、各ステップについて説明する。
　（ステップＳ２１０）
　まず、被処理体が準備される。なお、このステップＳ２１０は、前述の第１の方法におけるステップＳ１１０と同様である。従って、ここでは、被処理体の詳細についての記載は省略する。
　（ステップＳ２２０）
　次に、被処理体の第１の表面の少なくとも２つの領域に、それぞれ、厚さの異なる触媒材料が設置される。
　図１５には、ステップＳ２２０後の被処理体４１０の一例を模式的に示す。
　図１５に示した例では、被処理体４１０の第１の表面４１２上の異なる３つの領域に触媒材料４３０が設置されている。すなわち、被処理体４１０の第１の表面４１２上の、第１の領域４１９－１には第１の触媒材料４３０－１が設置され、第２の領域４１９－２には第２の触媒材料４３０－２が設置され、第３の領域４１９－３には第３の触媒材料４３０－３が設置されている。また、第３の触媒材料４３０－３は、第２の触媒材料４３０－２よりも厚さが大きく、第２の触媒材料４３０－２は、第１の触媒材料４３０－１よりも厚さが大きくなっている。
　なお、このような厚さの異なる触媒材料４３０は、例えば、グレースケール露光法等により設置できる。すなわち、触媒材料４３０として、前述の第１の方法において説明したような有機化合物を採用した場合、露光プロセスの際の照射強度を面内で変化させることにより、その後の現像プロセスにおいて、面内に厚さの異なる触媒材料４３０のパターンを形成できる。
　（ステップＳ２３０）
　次に、被処理体４１０の第１の表面４１２に、深紫外線を含む照射光が照射される。
なお、このステップＳ２３０は、前述の第１の方法におけるステップＳ１３０と同様である。従って、ここでは、詳細を省略する。
　（ステップＳ２４０）
　次に、被処理体４１０がフッ素含有ガスに暴露される。なお、このステップＳ２４０は、前述の第１の方法におけるステップＳ１４０と同様である。従って、ここでは、プロセス条件等の記載は省略する。
　ただし、第２の方法では、ステップＳ２４０により、深さの異なる凹部構造を形成することができることに留意する必要がある。
　図１６には、ステップＳ２４０後に得られる被処理体４１０の断面の一例を模式的に示す。
　図１６に示すように、被処理体４１０の第１の表面４１２には、３つの凹部構造４５０－１～４５０－３が形成されている。このうち、第１の凹部構造４５０－１は、第１の領域４１９－１に形成され、第２の凹部構造４５０－２は、第２の領域４１９－２に形成され、第３の凹部構造４５０－３は、第３の領域４１９－３に形成されている。また、第３の凹部構造４５０－３は、第２の凹部構造４５０－２よりも深く形成され、第２の凹部構造４５０－２は、第１の凹部構造４５０－１よりも深く形成されている。
　なお、第２の方法において、ステップＳ２４０後に形成される凹部構造４５０－１～４５０－３の深さが、ステップＳ２２０で設置される触媒材料４３０の厚さによって変化するのは、ＤＵＶ照射後に、それぞれの触媒材料４３０－１～４３０－３に含まれる極性官能基の量が異なるためであると予想される。すなわち、ＤＵＶ照射後に、薄い触媒材料４３０－１に含まれる極性官能基の量は、厚い触媒材料４３０－２に比べてより少なくなっていると考えられる。そのため、薄い触媒材料４３０－１が設置された第１の領域４１９－１では、ステップＳ２４０におけるエッチング速度が低下し、凹部構造４５０－１がより浅くなるものと考えられる。
　このように、第２の方法では、ステップＳ２２０において第１の表面４１２の各領域４１９－１～４１９－３に設置される触媒材料４３０の厚さを変更することにより、深さの異なる凹部構造４５０－１～４５０－３を形成することができる。
　以下、本発明の実施例について説明する。なお、以下の記載において、例１～例５は実施例であり、例１１は比較例である。また、例２１～例２６、例３１～例３６は実施例であり、例４１および例４２は比較例である。
　（例１）
　以下の方法で、被処理体の一方の表面（第１の表面）に凹部構造を形成した。
　まず、被処理体として、石英ガラス製の基板を準備した。また、触媒材料を含む塗工液を準備した。触媒材料にはｉ線レジストを使用し、これを溶媒（乳酸エチル、酢酸－ｎ－ブチル）と混合することにより、塗工液を調製した。
　使用したｉ線レジストは、以下の化学式で表されるノボラック樹脂を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  
　従って、ｉ線レジストは、極性官能基としてヒドロキシ基を有する。
　次に、スピンコート法により、基板の第１の表面に塗工液を設置した。さらに、露光および現像処理により、基板の第１の表面に触媒材料のパターンを設置した。パターンは、直径約１０μｍのドット状パターンとした。
　次に、低圧水銀ランプ（以下、「ランプＡ」と称する）を用いて、触媒材料のパターンに照射光を照射した。
　ランプＡは、主波長が２５４ｎｍのＤＵＶランプであり、触媒材料に対する照射量Ｐは、７２０００ｍＪ／ｃｍ２とした。
　次に、基板を約２０ｍｍ×約２０ｍｍの寸法に切断し、切断した試料を触媒材料の側が上向きとなるようにして、処理チャンバ内に設置した。また、処理チャンバ内で試料のガスエッチング処理を実施した。処理ガスには、窒素ガスとフッ化水素ガスの混合ガス（ＨＦ／Ｎ２＝２０ｖｏｌ％）を使用した。処理温度は、２５０℃とした。
　エッチング処理後に得られた被処理体を、「サンプル１」と称する。
　サンプル１において、基板の第１の表面には、凹部構造として、複数の円柱状の溝が形成されていることが確認された。
　（例２）
　例１と同様の方法により、基板の第１の表面に凹部構造を形成した。ただし、この例２では、例１の場合とは照射光の照射量Ｐを変えて、凹部構造を形成した。
　エッチング処理後に得られた被処理体を、「サンプル２」と称する。
　サンプル２において、基板の第１の表面には、凹部構造として、複数の円柱状の溝が形成されていることが確認された。
　（例３）
　例１と同様の方法により、基板の第１の表面に凹部構造を形成した。ただし、この例３では、触媒材料のパターンは、幅約１０μｍ、ピッチ約３０μｍの平行ライン状パターンとした。
　また、例３では、ランプＡの代わりに、高圧水銀ランプ（以下、「ランプＢ」と称する）を用いて、触媒材料のパターンに照射光を照射した。ランプＢは、主波長が３６５ｎｍのＤＵＶランプであり、触媒材料に対する照射量Ｐは、１０４５８０ｍＪ／ｃｍ２とした。
　エッチング処理後に得られた処理体を、「サンプル３」と称する。
　サンプル３において、基板の第１の表面には、凹部構造として、複数の平行に延在する溝が形成されていることが確認された。
　（例４～例５）
　例３と同様の方法により、基板の第１の表面に凹部構造を形成した。ただし、例４～例５では、例３の場合とは照射光の照射量Ｐを変えて、凹部構造を形成した。
　エッチング処理後に得られた被処理体を、それぞれ、「サンプル４」～「サンプル５」と称する。
　サンプル４およびサンプル５において、基板の第１の表面には、凹部構造として、複数の平行に延在する溝が形成されていることが確認された。
　（例１１）
　以下のように、ＩＣＰ－ＲＩＥ法により、被処理体の一方の表面（第１の表面）に凹部構造を形成した。
　被処理体には、例１と同様の石英ガラス基板を使用した。
　基板の第１の表面に３層レジストプロセスで厚さ約７μｍの平行ライン状マスクパターンを形成した。
　次に、ＩＣＰ－ＲＩＥ法により、基板の第１の表面をエッチング処理した。これにより、第１の表面のマスクパターンが設置されていない領域がエッチングされ、複数の平行に延在する溝が形成された。
　処理後に得られた被処理体を、「サンプル１１」と称する。
　以下の表１には、各サンプルの作製条件をまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
 
　（評価）
　各サンプルにおいて、凹部構造の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、各種寸法を測定した。また、得られた結果から、各サンプルにおけるエッチング速度を算定した。なお、エッチング速度は、凹部構造の深さ（ｎｍ）／エッチング時間（ｓｅｃ）から算出した。さらに、前述の方法で、凹部構造の側壁のテーパ角θを測定した。
　以下の表２には、各サンプルにおいて得られた評価結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
 
　表２から、サンプル１１では、凹部構造のテーパ角θが４゜以上と比較的大きくなっており、テーパ形状が生じていることがわかった。これに対して、サンプル１～サンプル５では、凹部構造として、テーパ角θが有意に抑制された「垂直凹部構造」が形成されていることがわかった。
　図１７～図２１には、それぞれ、サンプル１～サンプル５において得られた凹部構造の断面の一例を示した。
　表２から、サンプル１～サンプル５の間で、エッチング速度が異なることがわかる。例えば、凹部の深さが最大のサンプル１では、２２．７ｎｍ／ｓｅｃのエッチング速度が得られた。一方、凹部の深さが最小のサンプル５では、４．３ｎｍ／ｓｅｃのエッチング速度が得られた。
　図２２には、サンプル１～サンプル５により得られたエッチング速度の測定結果をまとめて示す。
　図２２において、横軸は照射量Ｐであり、縦軸はエッチング速度である。また、図２２において、破線は、ランプＡを使用した際の結果であり、実線は、ランプＢを使用した際の結果である。
　図２２から、いずれのランプにおいても、照射量Ｐを変化させることにより、凹部構造のエッチング速度を制御できることがわかる。特に、照射量Ｐを大きくする程、エッチング速度が低下する傾向にあることがわかる。
　このように、ランプの種類によらず、触媒材料に照射される照射量Ｐを変化させることにより、凹部構造のエッチング速度を制御できることが確認された。
　（例２１）
　例３と同様の方法で、被処理体の第１の表面に凹部構造を形成した。
　ただし、この例２１では、以下の手順により、第１の表面の各領域に、３種類の厚さの触媒材料を設置した。
　まず、スピンコート法により、基板の第１の表面に触媒材料を含む塗工液を設置した。触媒材料には、前述のｉ線レジストを使用した。
　次に、グレースケール露光、およびその後の現像処理により、基板の第１の表面に、３本の触媒材料のラインパターン（幅１０μｍ）を設置した。
　第１のラインパターンの厚さは、０．１３μｍであり、第２のラインパターンの厚さは、０．５４μｍであり、第３のラインパターンの厚さは、１．２２μｍであった。
　その後、例３の場合と同様の方法により、基板にＤＵＶを照射した。なお、ＤＵＶ照射には、前述の低圧水銀ランプ（ランプＡ）を使用した。照射量Ｐは、７２０００ｍＪ／ｃｍ２（以下、「照射量Ａ」と称する）とした。
　その後、例３と同様のエッチング処理を実施した。これにより、各ラインパターンに対応する３種類の凹部構造が形成された。
　以降、第１のラインパターンに対応する凹部構造を「サンプル２１－１」と称し、第２のラインパターンに対応する凹部構造を「サンプル２１－２」と称し、第３のラインパターンに対応する凹部構造を「サンプル２１－３」と称する。
　（例２２）
　例２１と同様の方法により、触媒材料の厚さの異なる４種類のラインパターンを用いて、被処理体に４つの凹部構造を形成した。
　得られた４つの凹部構造を、それぞれ、「サンプル２２－１」～「サンプル２２－４」と称する。
　（例２３）
　例２１と同様の方法により、触媒材料の厚さの異なる５種類のラインパターンを用いて、被処理体に５つの凹部構造を形成した。ただし、この例２３では、基板に対するＤＵＶの照射量Ｐを１４４０００ｍＪ／ｃｍ２（以下、「照射量Ｂ」と称する）とした。
　得られた各凹部構造を、それぞれ、「サンプル２３－１」～「サンプル２３－５」と称する。
　（例２４）
　例２１と同様の方法により、触媒材料の厚さの異なる５種類のラインパターンを用いて、被処理体に５つの凹部構造を形成した。ただし、この例２４では、基板に対するＤＵＶの照射量Ｐを２１６０００ｍＪ／ｃｍ２（以下、「照射量Ｃ」と称する）とした。
　得られた各凹部構造を、それぞれ、「サンプル２４－１」～「サンプル２４－５」と称する。
　（例２５）
　例２１と同様の方法により、触媒材料の厚さの異なる４種類のラインパターンを用いて、被処理体に４つの凹部構造を形成した。ただし、この例２５では、基板に対するＤＵＶの照射量Ｐを２１６０００ｍＪ／ｃｍ２（以下、「照射量Ｄ」と称する）とした。
　得られた各凹部構造を、それぞれ、「サンプル２５－１」～「サンプル２５－４」と称する。
　（例２６）
　例２５と同様の方法により、触媒材料の厚さの異なる３種類のラインパターンを用いて、被処理体に３つの凹部構造を形成した。
　得られた各凹部構造を、それぞれ、「サンプル２６－１」～「サンプル２６－３」と称する。
　（評価）
　ＳＥＭを用いて、各サンプルのエッチング深さを測定した。また、得られた結果から、各サンプルの平均エッチング速度を算定した。
　以下の表３には、各サンプルにおいて使用された触媒材料の厚さおよび得られた評価結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
  
 
　また、図２３には、評価結果から得られた触媒材料の厚さとエッチング速度の間の関係を示す。
　図２３から、同一のＤＵＶ照射条件で比較した場合、触媒材料の厚さを厚くすることにより、エッチング速度が高くなり、得られる凹部構造の深さが増加することが確認された。また、触媒材料を同一の厚さとした場合、前述のように、ＤＵＶ照射量の増加により、エッチング速度が低下する傾向にあることがわかった。
　（例３１）
　例３と同様の方法で、被処理体の第１の表面に凹部構造を形成した。
　まず、スピンコート法により、基板の第１の表面に触媒材料を含む塗工液を設置した。触媒材料には、前述のｉ線レジストを使用した。さらに、露光および現像処理により、基板の第１の表面に触媒材料のパターンを設置した。パターンは、幅７．５μｍのライン形状とした。
　その後、例３の場合と同様の方法により、基板にＤＵＶを照射した。なお、ＤＵＶ照射には、前述の低圧水銀ランプ（ランプＡ）を使用した。照射量Ｐは、３６０００ｍＪ／ｃｍ２とした。
　その後、例３と同様のエッチング処理を実施した。エッチング処理の温度は２５０℃とし、エッチング時間は５００秒とした。これにより、ラインパターンに対応する凹部構造が形成された。
　エッチング処理後に得られた被処理体を、「サンプル３１」と称する。
　（例３２～例３６）
　例３１と同様の方法により、被処理体の第１の表面に凹部構造を形成した。
　ただし、これらの例では、表面に設置される触媒材料の幅寸法およびエッチング処理条件を変更した。
　エッチング処理後に得られた被処理体を、それぞれ、「サンプル３１」～「サンプル３６」と称する。
　（例４１）
　以下のように、ＩＣＰ－ＲＩＥ法により、被処理体の一方の表面（第１の表面）に凹部構造を形成した。
　被処理体には、例１と同様の石英ガラス基板を使用した。
　以下の方法により、基板の第１の表面にマスクパターンを形成した。
　まず、スパッタプロセスにより、厚さ約１μｍのＣｒ膜を作製した。次にフォトレジストを用いたフォトリソグラフィーおよびウェットエッチングを組み合わせることにより、幅１０μｍの平行ライン形状のＣｒ膜マスクパターンを形成した。フォトレジストは、その後、アセトンで除去した。
　次に、ＩＣＰ－ＲＩＥ法により、マスクパターンが形成された基板の第１の表面をエッチング処理した。
　これにより、第１の表面のマスクパターンが設置されていない領域がエッチングされ、複数の平行に延在する溝が形成された。
　処理後に得られた被処理体を、「サンプル４１」と称する。
　（例４２）
　以下のように、ＵＶパルスレーザを用いて、処理体の一方の表面（第１の表面）に凹部構造を形成した。
　被処理体には、例１と同様の石英ガラス基板を使用した。レーザー出力は１５μＪとし、周波数は４０ＫＨｚとし、走査速度は１００ｍｍ／ｓとした。レーザーを２００回走査することにより、第１の表面に溝が形成された。
　加工後に得られた被処理体を、「サンプル４２」と称する。
　（評価）
　各サンプルを用いて、凹部構造の側壁の表面粗さを測定した。側壁の表面粗さは、３Ｄ－ＡＦＭ装置（ＮＸ―３ＤＭ：Ｐａｒｋｓｙｓｔｅｍｓ社）により測定した。
　なお、表面粗さは、算術平均粗さＲａの平均値（Ｒａａｖｅ）とし、以下のように測定した：
　凹部構造の長さ方向（サンプルの表面視、凹部構造が延伸する方向）をＸ方向とし、幅方向（約７．５μｍの寸法の方向）をＹ方向とし、深さ方向をＺ方向とする；
　凹部構造の幅が７．５μｍ以上のサンプルについては、Ｚ＝ｚの深さレベル（すなわち底面）で任意に選定した、Ｘ方向に沿った５μｍの領域で、表面粗さ測定を実施する；
　次に、深さレベルを１９．５ｎｍだけ減少させ（すなわち、ピッチ１９．５ｎｍで）、同様にＸ方向に沿った５μｍの領域で表面粗さ測定を実施する；
　これを順次繰り返し、最後にＺ＝０の深さレベル（すなわち表面側）で、Ｘ方向に沿った５μｍの領域で表面粗さ測定を実施する；
　このようにして測定された結果のうち、Ｚ＝０．２ｚ～０．８ｚの範囲で得られた値を平均して、算術平均粗さの平均値Ｒａａｖｅを求めた。
　一方、凹部構造の幅が２．５μｍのサンプルについては、Ｚ＝５μｍの深さレベルで任意に選定した、Ｘ方向に沿った５μｍの領域で、表面粗さ測定を実施する；
　次に、深さレベルを１９．５ｎｍだけ減少させ（すなわち、ピッチ１９．５ｎｍで）、同様にＸ方向に沿った５μｍの領域で表面粗さ測定を実施する；
　これを順次繰り返し、最後にＺ＝０の深さレベル（すなわち表面側）で、Ｘ方向に沿った５μｍの領域で表面粗さ測定を実施する；
　このようにして測定された結果のうち、Ｚ＝１μｍ～４μｍの範囲で得られた値を平均して、算術平均粗さの平均値Ｒａａｖｅを求めた。
　また、各サンプルにおいて、凹部構造の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、各種寸法を測定した。また、前述の方法で、凹部構造の側壁のテーパ角θを測定した。
　以下の表４には、各サンプルの作製条件および評価結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
  
 
　表４に示すように、サンプル３１～サンプル３６では、凹部構造のテーパ角θは、１゜以下であり、「垂直凹部構造」が形成されていることがわかった。
　また、サンプル３１～サンプル３６では、凹部構造の側壁の表面粗さＲａは、２．３ｎｍ～４．４ｎｍの範囲にあり、極めて平滑な側面が形成されていることがわかった。
　また、サンプル３１～サンプル３６では、側壁に「連続筋」が生じていることが確認された。
　図２４には、サンプル３４における凹部構造の断面の形態を示す。この図から、サンプル３４において、垂直凹部構造が形成されていることがわかる。また、サンプル３１～サンプル３３、およびサンプル３５～サンプル３６においても、垂直凹部構造が形成されていることが確認された。
　（本発明の態様）
　本発明は、以下の態様を含む。
　（態様１）
　凹部構造を有する部材を製造する方法であって、
（１）被処理体の第１の表面の一部に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含む、ステップと、
（２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、
（３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、
　を有し、
　前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記触媒材料の下側に凹部構造が形成される、方法。
　（態様２）
　前記極性官能基は、ヒドロキシ基、アルデヒド基、カルボキシ基、アミノ基、スルホ基、チオール基、アミド結合、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、エーテル結合、およびエステル結合からなる群から選定された、少なくとも１つを含む、態様１に記載の方法。
　（態様３）
　前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガスまたはフッ素ガスである、態様１または２に記載の方法。
　（態様４）
　前記（３）のステップは、２００℃から４５０℃の範囲で実施される、態様１乃至３のいずれか一つに記載の方法。
　（態様５）
　前記第１の表面は、Ｈ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含む、態様１乃至４のいずれか一つに記載の方法。
　（態様６）
　前記凹部構造は、有底構造および／または貫通構造を含む、態様１乃至５のいずれか一つに記載の方法。
　（態様７）
　前記凹部構造は、有底孔、貫通孔、有底溝、および貫通溝の少なくとも１つである、態様６に記載の方法。
　（態様８）
　前記被処理体は、単一の部材で構成される、態様１乃至７のいずれか一つに記載の方法。
　（態様９）
　前記被処理体は、ＳｉＯ２を有する、態様８に記載の方法。
　（態様１０）
　前記被処理体は、１または２以上の層を有する、態様１乃至７のいずれか一つに記載の方法。
　（態様１１）
　凹部構造を有する部材を製造する方法であって、
（１）被処理体の第１の表面の第１の領域および第２の領域に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含み、前記第２の領域に設置される前記触媒材料は、前記第１の領域に設置される前記触媒材料よりも厚い、ステップと、
（２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、
（３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、
　を有し、
　前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記第１の領域において、前記触媒材料の下側に第１の凹部構造が形成され、前記第２の領域において、前記触媒材料の下側に第２の凹部構造が形成され、前記第２の凹部構造は、前記第１の凹部構造よりも深さが深い、方法。
　（態様１２）
　前記極性官能基は、ヒドロキシ基、アルデヒド基、カルボキシ基、アミノ基、スルホ基、チオール基、アミド結合、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、エーテル結合、およびエステル結合からなる群から選定された、少なくとも１つを含む、態様１１に記載の方法。
　（態様１３）
　前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガスまたはフッ素ガスである、態様１１または１２に記載の方法。
　（態様１４）
　前記（３）のステップは、２００℃から４５０℃の範囲で実施される、態様１１乃至１３のいずれか一つに記載の方法。
　（態様１５）
　前記第１の表面は、Ｈ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含む、態様１１乃至１４のいずれか一つに記載の方法。
　（態様１６）
　前記第２の凹部構造は、有底孔、貫通孔、有底溝、および貫通溝の少なくとも１つである、態様１１乃至１５のいずれか一つに記載の方法。
　（態様１７）
　前記被処理体は、単一の部材で構成される、態様１１乃至１６のいずれか一つに記載の方法。
　（態様１８）
　前記被処理体は、ＳｉＯ２を有する、態様１７に記載の方法。
　（態様１９）
　前記被処理体は、１または２以上の層を有する、態様１１乃至１６のいずれか一つに記載の方法。
　（態様２０）
　第１の表面に凹部構造を有する部材であって、
　前記凹部構造は、有底構造および／または貫通構造であり、
　前記第１の表面は、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含み、
　前記凹部構造は、前記第１の表面に形成された第１の開口と、周囲の側壁と、底面または第２の開口とで区画され、
　前記側壁は、５ｎｍ以下の表面粗さＲａを有する、部材。
　（態様２１）
　前記側壁は、前記第１の開口から、前記底面または前記第２の開口まで延在する少なくとも１本の筋（streak）を有する、態様２０に記載の部材。
　（態様２２）
　前記第１の表面は、さらに、Ｈ、Ｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＯからなる群から選定された、少なくとも１つを有する、態様２０または２１に記載の部材。
　（態様２３）
　前記第１の開口の最小寸法をａとし、前記凹部構造の底面の最小寸法をｂとし、前記凹部構造の深さをｃとし、以下の式（３）で表される角度θをテーパ角と称したとき、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
  
　前記テーパ角θは、０゜≦θ≦２゜である、態様２０乃至２２のいずれか一つに記載の部材。
　本願は、２０２２年１１月２日に出願した日本国特許出願第２０２２－１７６３３６号、および２０２３年５月３１日に出願した日本国特許出願第２０２３－０８９９２８号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。
　１　　　　被処理体
　３　　　　触媒材料
　５　　　　凹部構造
　６　　　　底面
　７　　　　側壁
　７ａ　　　第１の側壁部分
　８ａ　　　被覆領域
　８ｂ　　　非被覆領域
　５０　　　凹部
　５２　　　開口
　５６　　　底面
　５７　　　側壁
　１００　　部材
　１１０　　被処理体
　１１２　　第１の表面
　１１４　　第２の表面
　１３０　　触媒材料
　１３１　　パターン
　１４０ａ　被覆領域
　１４０ｂ　非被覆領域
　１５０　　凹部構造
　３００　　第１の部材
　３０２　　第１の表面
　３０４　　第２の表面
　３５０　　凹部構造
　３５２　　開口
　３５６　　底面
　３５７　　側壁
　３８０　　連続筋
　４１０　　被処理体
　４１２　　第１の表面
　４１４　　第２の表面
　４１９－１　第１の領域
　４１９－２　第２の領域
　４１９－３　第３の領域
　４３０（４３０－１～４３０－３）　触媒材料
　４５０（４５０－１～４５０－３）　凹部構造
　（ａ）　　ＨＦ分子
　（ｂ）　　Ｓｉ原子
　（ｃ）　　ＯＨ基
　（ｄ）　　Ｓｉ－Ｆ結合
　（ｅ）　　－δ部
　（ｆ）　　＋δ部
　（ｇ）　　Ｈ２Ｏ分子
　Ｌ　　　　延伸軸

Claims (23)

  1. 　凹部構造を有する部材を製造する方法であって、
    （１）被処理体の第１の表面の一部に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含む、ステップと、
    （２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、
    （３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、
    　を有し、
    　前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記触媒材料の下側に凹部構造が形成される、方法。
  2. 　前記極性官能基は、ヒドロキシ基、アルデヒド基、カルボキシ基、アミノ基、スルホ基、チオール基、アミド結合、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、エーテル結合、およびエステル結合からなる群から選定された、少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガスまたはフッ素ガスである、請求項１または２に記載の方法。
  4. 　前記（３）のステップは、２００℃から４５０℃の範囲で実施される、請求項１または２に記載の方法。
  5. 　前記第１の表面は、Ｈ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含む、請求項１または２に記載の方法。
  6. 　前記凹部構造は、有底構造および／または貫通構造を含む、請求項１または２に記載の方法。
  7. 　前記凹部構造は、有底孔、貫通孔、有底溝、および貫通溝の少なくとも１つである、請求項６に記載の方法。
  8. 　前記被処理体は、単一の部材で構成される、請求項１または２に記載の方法。
  9. 　前記被処理体は、ＳｉＯ２を有する、請求項８に記載の方法。
  10. 　前記被処理体は、１または２以上の層を有する、請求項１または２に記載の方法。
  11. 　凹部構造を有する部材を製造する方法であって、
    （１）被処理体の第１の表面の第１の領域および第２の領域に触媒材料を設置するステップであって、前記第１の表面は、フッ化物の沸点が５５０℃以下である元素で構成され、前記触媒材料は、極性官能基を有する有機化合物を含み、前記第２の領域に設置される前記触媒材料は、前記第１の領域に設置される前記触媒材料よりも厚い、ステップと、
    （２）波長が３８０ｎｍ以下の深紫外線を含む照射光を前記触媒材料に照射するステップと、
    （３）８０℃以上で、前記被処理体をフッ素含有ガスに暴露するステップと、
    　を有し、
    　前記（３）のステップの後に、前記第１の表面の前記第１の領域において、前記触媒材料の下側に第１の凹部構造が形成され、前記第２の領域において、前記触媒材料の下側に第２の凹部構造が形成され、前記第２の凹部構造は、前記第１の凹部構造よりも深さが深い、方法。
  12. 　前記極性官能基は、ヒドロキシ基、アルデヒド基、カルボキシ基、アミノ基、スルホ基、チオール基、アミド結合、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、エーテル結合、およびエステル結合からなる群から選定された、少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 　前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガスまたはフッ素ガスである、請求項１１または１２に記載の方法。
  14. 　前記（３）のステップは、２００℃から４５０℃の範囲で実施される、請求項１１または１２に記載の方法。
  15. 　前記第１の表面は、Ｈ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含む、請求項１１または１２に記載の方法。
  16. 　前記第２の凹部構造は、有底孔、貫通孔、有底溝、および貫通溝の少なくとも１つである、請求項１１または１２に記載の方法。
  17. 　前記被処理体は、単一の部材で構成される、請求項１１または１２に記載の方法。
  18. 　前記被処理体は、ＳｉＯ２を有する、請求項１７に記載の方法。
  19. 　前記被処理体は、１または２以上の層を有する、請求項１１または１２に記載の方法。
  20. 　第１の表面に凹部構造を有する部材であって、
    　前記凹部構造は、有底構造および／または貫通構造であり、
    　前記第１の表面は、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群から選定された、少なくとも１つの元素を含み、
    　前記凹部構造は、前記第１の表面に形成された第１の開口と、周囲の側壁と、底面または第２の開口とで区画され、
    　前記側壁は、５ｎｍ以下の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を有する、部材。
  21. 　前記側壁は、前記第１の開口から、前記底面または前記第２の開口まで延在する少なくとも１本の筋（streak）を有する、請求項２０に記載の部材。
  22. 　前記第１の表面は、さらに、Ｈ、Ｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＯからなる群から選定された、少なくとも１つを有する、請求項２０または２１に記載の部材。
  23. 　前記第１の開口の最小寸法をａとし、前記凹部構造の底面の最小寸法をｂとし、前記凹部構造の深さをｃとし、以下の式（１）で表される角度θをテーパ角と称したとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
      
    　前記テーパ角θは、０゜≦θ≦２゜である、請求項２０または２１に記載の部材。
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