微細構造体製造方法
【課題】 例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体を真空蒸着とエッチングのみで容易に形成することができる微細構造体製造方法を提供することにある。
【解決手段】 微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにしたもの。
【解決手段】 微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにしたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複雑な立体形状をなす三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体を製造する微細構造体製造方法に係り、特に、高度な手法や高価な半導体装置等を要することなく真空蒸着とエッチングによって所望の微細構造体を容易に形成することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑な立体形状をなす三次元微細構造体（例えば、凹凸が階段状に形成されたもの、曲面形状のもの、積層構造等）やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体は、高価な半導体装置を使用し、且つ、リソグラフィ、製膜、エッチング等の半導体プロセスを調整しながら複数回繰り返すことにより製造されている。以下、図１２を参照して具体的に説明する。
【０００３】
まず、図１２（ａ）に示すように、基板１０１上のレジスト１０３にリソグラフィやエッチングによって微細凹凸パターン１０５を形成する。この微細凹凸パターン１０５は複数の溝１０５ａを図１２（ａ）中左右方向に所定のピッチで形成した構成になっている。この微細凹凸パターン１０５が初期パターンとなる。次に、図１２（ｂ）に示すように、微細凹凸パターン１０５上に金属やレジスト等のエッチングマスク１０７を製膜する。
尚、エッチングする材料によってエッチングマスク１０７が一層となる場合或いは多層となる場合があるが、ここに示す例は一層である。
【０００４】
次に、図１２（ｃ）に示すように、上記初期パターンとしての微細凹凸パターン１０５との調整を取りながら、リソグラフィやエッチングによってエッチングマスク１０７をパターニングする。それによって、初期パターンとしての微細凹凸パターン１０５よりもさらに細かな微細凹凸パターン１０９が形成されることになる。この微細凹凸パターン１０９は複数の溝１０９ａを図１２（ｃ）中左右方向に所定のピッチで並べた構成になっている。最後に、ドライエッチング等によってエッチングを施してエッチングマスク１０７を除去する。それによって、図１２（ｄ）に示すような階段状（図二示す場合は二段）の微細凹凸パターン１１１が形成された微細構造体１１２を得ることになる。
【０００５】
又、別の微細構造体製造方法が、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１には、微粒子（コロイド粒子）の自己配列を利用した微細構造体製造方法が記載されている。すなわち、自己配列された微粒子に斜め蒸着を施し、微粒子の陰になって蒸着されなかった部位をエッチングすることにより微細凹凸パターンを得るものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６６６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成によると次のような問題点があった。
まず、図１２に示した微細構造体製造方法によると、μｍオーダ以下のパターン場合、高度な調整精度とパターン解像度が必要となり、その為高度な設備、すなわち、半導体装置が必要になってしまうという問題があった。
又、微細凹凸パターン１０５に対してエッチングマスク１０７を平坦に製膜することが困難であるという問題があった。
又、リソグラフィ、製膜、エッチングを複数回繰り返す作業が煩雑であるという問題があった。
又、特許文献１に記載されている微細構造体製造方法の場合には、エッチングマスクとして微粒子（コロイド粒子）を用いるため、微粒子の配列や微粒子径によって製造可能なパターンが限られてしまうという問題があった。すなわち、微粒子（コロイド粒子）を基板上に規則正しく自己配列させる作業は極めて困難な作業であり、その為上記したように製造可能なパターンが限られてしまうことになる。
又、微粒子（コロイド粒子）の材料や配列の制限により被エッチング材料、すなわち、基板の材質も限られてしまうという問題があった。つまり、基板の材質や表面の状態によっては微粒子（コロイド粒子）を精度良く配列できない場合があるからである。
さらに、微粒子（コロイド粒子）は高価であり、且つ、上記したように、自己配列させる作業も困難であるので、結局、コストの上昇を来してしまうという問題もあった。
【０００８】
本願発明はこのような点に基いてなされたものでありその目的とするところは、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体を真空蒸着とエッチングのみで容易に製造することを可能にする微細構造体製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく本願発明の請求項１に記載した微細構造体の製造方法は、微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２による微細構造体の製造方法は、請求項１記載の微細構造体製造方法において、上記一連の工程を上記構造体の上記真空蒸着源に対する傾斜角度を変化させながら繰り返すことによりさらに細かな立体的な微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３による微細構造体の製造方法は、請求項１又は請求項２記載の微細構造体製造方法において、上記エッチングは上記真空斜め蒸着によって蒸着されなかった部位に対して選択的に行われるドライエッチング又はウエットエッチングであることを特徴とするものである。
又、請求項４による微細構造体の製造方法は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の微細構造体製造方法により製造された微細構造体をその微細凹凸パターンを真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その状態で真空垂直蒸着を施して上記微細構造体の微細凹凸パターン側に金属膜を堆積・設置させ、上記金属膜が堆積・設置された微細構造体を転移・転写用モールドとして加熱された樹脂基板又はＵＶ硬化樹脂が塗布された基板に押し付け、上記転移・転写用モールドとしての微細構造体を剥離させることにより上記樹脂基板側に微細凹凸パターンを転写すると共に金属膜を転移するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項５による微細構造体の製造方法は、請求項４記載の微細構造体製造方法において、上記真空垂直蒸着を施す前に、上記微細構造体の微細凹凸パターンに撥水処理を施すようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本願発明の請求項１に記載した微細構造体の製造方法によると、微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにした構成になっているので、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体１３を、高価な半導体装置を用いてリソグラフィやエッチング等を調整しながら繰り返すという煩雑な作業を要することなく、安価な装置を用いて真空蒸着とエッチングのみで容易に形成することができる。
又、高価な露光装置で行っていたようなパターンの調整が殆ど不要となる。
又、高い解像力のある露光装置でしか形成できなかったμｍオーダ以下のパターンを安価な装置によって形成できるような比較的大きな原型パターンから小さくして基板に形成できる。
又、斜め蒸着の材料を選択することによって様々な材料への適用が可能である。
又、請求項２による微細構造体の製造方法によると、請求項１記載の微細構造体製造方法において、上記一連の工程を上記構造体の上記真空蒸着源に対する傾斜角度を変化させながら繰り返すことによりさらに細かな立体的な微細凹凸パターンを形成するようにした構成になっているので、又、斜め蒸着の傾斜角度（θ°）を制御しながら真空蒸着とエッチングを繰り返すことにより微細な凹凸パターンを容易に製造することができるも。
又、請求項３による微細構造体の製造方法によると、請求項１又は請求項２記載の微細構造体製造方法において、上記エッチングは上記真空斜め蒸着によって蒸着されなかった部位に対して選択的に行われるドライエッチング又はウエットエッチングであるので、簡単な方法によって所望の微細構造体を容易に得ることができる。
又、請求項４による微細構造体の製造方法によると、請求項１〜請求項３の何れかに記載の微細構造体製造方法により製造された微細構造体をその微細凹凸パターンを真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その状態で真空垂直蒸着を施して上記微細構造体の微細凹凸パターン側に金属膜を堆積・設置させ、上記金属膜が堆積・設置された微細構造体を転移・転写用モールドとして加熱された樹脂基板又はＵＶ硬化樹脂が塗布された基板に押し付け、上記転移・転写用モールドとしての微細構造体を剥離させることにより上記樹脂基板側に微細凹凸パターンを転写すると共に金属膜を転移するようにした構成になっているので、高効率な偏光素子や回折格子やバイナリー光学素子等を容易に複製することができる。
又、請求項５による微細構造体の製造方法は、請求項４記載の微細構造体製造方法において、上記真空垂直蒸着を施す前に、上記微細構造体の微細凹凸パターンに撥水処理を施すようにした構成になっているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図４を参照して本願発明の第１の実施の形態を説明する。まず、基板１があり、この基板１上にはレジスト３が設置されている。上記レジスト３には初期パターンとしての微細凹凸パターン５がリソグラフィやエッチングにより形成されている。上記微細凹凸パターン５を平面的にみると図２に示すようなものとなっている。すなわち、複数個の溝５ａが所定のピッチで形成された構成になっている。
【００１２】
次に、図１（ｂ）に示すように、基板１をそのレジスト３側の面を真空蒸着源７側に指向させた状態で、且つ、真空蒸着源７に対して所定角度(θ°)だけ傾斜させた状態で対向・配置させる。そして、その状態で上記基板１のレジスト３側の面に真空斜め蒸着を施す。すなわち、図２中矢印ａで示す方向、つまり、微細凹凸パターン５の長手方向に対して直交し、且つ、真空蒸着源７の水平面から垂直上方に向かう方向（矢印ｂで示す方向）に沿って真空斜め蒸着を施す。上記所定角度(θ°)とは、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａの一部が蒸着されないような角度であるが、最終的に得られる微細凹凸パターン{図３（ｃ）に示す微細凹凸パターン}の形状や、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の周期（ピッチ）や形状に応じて適宜決定される。
【００１３】
そして、上記真空斜め蒸着によりレジスト３側の初期パターンとしての微細凹凸パターン５にエッチングマスク９が堆積・設置されることになる。その様子を図１（ｂ）、（ｃ）に示す。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａの一部に、エッチングマスク９が堆積・設置されない部位１０が発生する。
尚、図１（ｃ）は図１（ｂ）のｃ部を拡大して示す図である。
【００１４】
次に、図３（ａ）に示すように、エッチングマスク９が堆積・設置されたレジスト３に対してエッチングを施す。それによって、図３（ｂ）に示すように、レジスト３に初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａよりも幅が小さく深い孔１１が形成される。この微細な孔１１がレジスト３に形成されることにより、基板１のレジスト３側の表面の一部が露出することになる。その後、エッチングマスク９を除去することにより、図３（ｃ）に示すような階段状の微細凹凸パターン１２を備えた微細構造体１３を得ることができる。
【００１５】
尚、エッチングマスク９としては、例えば、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属や二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の非金属の使用が考えられ、エッチングする材料やエッチング条件によって適切な材料が選択されることになる。又、エッチングは、被エッチング材料、すなわち、基板１やレジスト３の材質や寸法等によって、ドライエッチング或いはウエットエッチング等が適用される。
因みに、本実施の形態の場合には、エッチングマスク９をアルミニウム（Ａｌ）とし、酸素（Ｏ２）ガスでドライエッチングを行うようにしている。
【００１６】
図４は、本実施の形態による微細構造体製造方法により製造された微細構造体１３のレジスト３側の表面を表わしたものであり、この場合には「１０」という数字を表しているものであり、この数字の「１０」の部分が溝となっている。そして、図４（ａ）は真空斜め蒸着によってエッチングマスク９を堆積・設置する前のレジスト３の表面を表わしたものであり、図４（ｂ）は真空斜め蒸着によってエッチングマスク９を堆積・設置し、且つ、エッチングした後のレジスト３の表面を表わしたものである。これによると、真空斜め蒸着前には初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａの幅が約５μｍで深さは約２１０ｎｍであるのに対し、真空斜め蒸着後エッチングを行った後では、溝５ａの一部（幅が約２μｍの部分）は深さが８９０ｎｍになっている。つまり、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａよりも幅が狭くて深い溝１１を得ることができたものである。
【００１７】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
すなわち、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体１３を、高価な半導体装置を用いてリソグラフィやエッチング等を調整しながら繰り返すという煩雑な作業を要することなく、安価な装置を用いて真空斜め蒸着とエッチングのみで容易に形成することができるものである。
又、本実施の形態による微細構造体製造方法によれば、高価な露光装置で行っていたようなパターンの調整が殆ど不要となるものである。
又、本実施の形態による微細構造体製造方法によれば、高い解像力のある露光装置でしか形成できなかったμｍオーダ以下のパターンを安価な装置によって、比較的大きな原型パターンから縮小して基板１に形成することができる。
又、真空斜め蒸着の材料を選択することによって様々な材料への適用が可能である。
又、真空斜め蒸着の所定角度（θ°）を制御しながら真空斜め蒸着とエッチングを繰り返すことにより細かな立体的な微細凹凸パターンを容易に製造することができるものである。
尚、これについては後で第４の実施の形態として説明する。
【００１８】
次に、図１乃至図５を参照して本願発明の第２の実施の形態を説明する。すなわち、前記第１の実施の形態によって得られた微細構造体１３{（図３（ｃ）に示す}に対して、レジスト３をそのままエッチングマスクとして機能させてさらにエッチングを施す。それによって、図５に示すように、基板１上に溝１１よりもさらに深い溝１４が形成されることになる。
尚、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００１９】
以上この第２の実施の形態によると、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができることはもとより、さらに深い溝１４を容易に形成することができる。
【００２０】
次に、図６を参照して本願発明の第３の実施の形態を説明する。まず、図６（ａ）に示すように、基板１５上にレジスト１７が設置されており、レジスト１７には初期パターンとしての微細凹凸パターン１９が形成されている。上記微細凹凸パターン１９は溝１９ａを所定のピッチで形成した構成になっている。上記微細凹凸パターン１９の溝１９ａはレジスト１７を貫通しており、基板１５のレジスト１７側の面が露出した状態になっている。
因みに、前記第１の実施の形態の場合には、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａにおいて基板１の面が露出してはいないものである。
【００２１】
上記該基板１５のレジスト１７側の面に対して前記第１の実施の形態で説明した真空斜め蒸着と同様の処理を施す。それによって、図６（ｂ）に示すように、レジスト１７及び基板１５上にエッチングマスク２１が堆積・設置される。そして、この第３の実施の形態の場合においても、図６（ｂ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン１９の溝１９ａ内にエッチングマスク２１が堆積・設置されない部位２２が存在することになる。
【００２２】
次に、図６（ｃ）に示すように、上記エッチングマスク２１が堆積・設置された基板１５及びレジスト１７に対してエッチングを施す。それによって、図６（ｃ）に示すように、基板１５のエッチングマスク２１が存在しない部位２２のみがエッチングされて溝２３が形成されることになる。その後、レジスト１７及びエッチングマスク２１を除去すると、図６（ｄ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン１９の溝１９ａよりも幅の狭い溝２３からなる微細凹凸パターンが形成された基板１５を得ることができる。
【００２３】
以上本実施の形態の場合にも、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。
【００２４】
次に、図７乃至図１０を参照して本願発明の第４の実施の形態について説明する。すなわち、前記第１〜第３の実施の形態の場合には、真空斜め蒸着とエッチングを１回行った場合を例に挙げて説明したが、この第４の実施の形態の場合には真空斜め蒸着とエッチングを複数回繰り返すことにより微細な立体的な階段状の微細凹凸パターンを形成する例を示すものである。
【００２５】
まず、図７（ａ）に示すように、基板２５上にレジスト２７が設置されている。上記レジスト２７上には、初期パターンとしての微細凹凸パターン２９がリソグラフィやエッチングにより形成されている。上記初期パターンとしての微細凹凸パターン２９は、図７（ａ）に示すように、複数の溝２９ａを図７（ａ）中左右方向に所定のピッチで設けた構成になっている。
【００２６】
次に、図７（ｂ）に示すように、基板２５をレジスト２７側の面が蒸着面３１に指向すると共に、蒸着源３１に対して所定角度(θ１°)だけ傾斜させた状態で設置し、基板２５のレジスト２７側の面に対して真空斜め蒸着を施す。上記所定角度(θ１°)とは、初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の溝２９ａの一部が蒸着されないような角度であるが、最終的に得られる微細凹凸パターン｛図１０（ｂ）に示す｝の形状や初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の周期（ピッチ）や形状に応じて設定される。上記真空斜め蒸着により、図７（ｂ）に示すように、レジスト２７側の面にエッチングマスク３３が堆積・設置されることになる。そして、この第３の実施の形態の場合においても、図７（ｂ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の溝２９ａ内にエッチングマスク３３が堆積・設置されない部位３４が存在することになる。
【００２７】
次に、図８（ａ）に示すように、エッチングマスク３３が堆積・設置されたレジスト２７に対してエッチングを施す。それによって、図８（ｂ）に示すように、レジスト２７に初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の溝２９ａよりも幅が小さく、且つ、深い溝３５が形成される。その後、エッチングマスク３３を除去すると、図８（ｃ）に示すような階段状の微細凹凸パターン３６を備えた微細構造体３７を得ることができる。
【００２８】
次に、図９（ａ）に示すように、上記微細構造体３７をその微細凹凸パターン３６側を蒸着源３１に指向させた状態で、且つ、蒸着源３１に対して所定角度(θ２°)だけ傾斜させた状態で対向・配置させ、微細凹凸パターン３６側の面に真空斜め蒸着を施す。上記所定角度(θ２°)とは、微細凹凸パターン３６の溝３５の一部が蒸着されないような傾斜角度となるが、最終的に得られる微細パターン｛図１０（ｂ）に示す｝の形状や、微細凹凸パターン３６の周期（ピッチ）や形状に応じて定められる。本実施の形態の場合には、最初の斜め蒸着時の所定角度（θ１°）よりも小さく設定されている。上記真空斜め蒸着によって、レジスト２７側の面にエッチングマスク３９が堆積・設置される。そして、図９（ｂ）に示すように、微細凹凸パターン３６の溝３５の一部にエッチングマスク３９が堆積・設置されていない部位４０が発生する。
【００２９】
次に、図１０（ａ）に示すように、エッチングマスク３９が堆積・設置されたレジスト２７に対してエッチングを施す。それによって、レジスト２７にさらに幅が小さくて深い溝４１が形成される。この溝４１がレジスト２７に形成されることで、基板２５のレジスト側の表面の一部が露出することになる。その後、エッチングマスク３９を除去すると、図１０（ｂ）に示すような階段状の微細凹凸パターン４３を有する微細構造体４５が得られる。
【００３０】
以上この実施の形態の場合にも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができることもとより、真空斜め蒸着の傾斜角度（θ°）を制御しながら真空斜め蒸着とエッチングを複数回繰り返すことにより（この実施の形態の場合には２回）、さらに細かな立体的な階段状の微細凹凸パターン４３を容易に製造することができるものである。
【００３１】
次に、図１１を参照して本願発明の第５の実施の形態を説明する。まず、前記第1の実施の形態によって得られたレジスト３及び基板１の二層からなる微細構造体１３がある。この微細構造体１３は、図３の（ｃ）に示すように、レジスト３に真空斜め蒸着及びエッチングによって微細凹凸パターン１２が形成されている。
【００３２】
そして、図１１（ａ）に示すように、上記微細構造体１３に対して、アルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｕ）等の金属膜４７を蒸着する。金属膜４７は、レジスト３及び基板１に対して垂直な方向から蒸着される。その為、金属膜４７は微細凹凸パターン１２の溝１１を含んだ全面に堆積・設置される。
【００３３】
金属膜４７を蒸着したレジスト３及び基板１を転写・転移用モールド４９とし、加熱した樹脂基板５１を、図１１（ｂ）に示すように、転写・転移用モールド４９に押し付ける。その後、転写・転移用モールド４９を剥離させると、樹脂基板５１側にレジスト３側の微細凹凸パターン１２が転写されると共に金属膜４７が転移され、それによって、樹脂製微細構造体５３が形成されることになる。
尚、金属膜４７が樹脂基板５１側へ転移し易いように、金属膜４７の蒸着時に金属の密着性が低くなることが好ましく、必要に応じて微細構造体１３の表面を撥水処理しておくのが好ましい。
又、樹脂基板５１の材料としては、熱可塑性樹脂であって、且つ、透明であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィン樹脂等が好ましい。
【００３４】
以上本発明の実施の形態によると、高効率な偏光素子や回折格子やバイナリー光学素子等を容易に複製することができる。
【００３５】
尚、本願発明は前記第１〜第５の実施の形態に限定されるものではない。
まず、本願発明に用いる蒸着材料には様々なものが考えられ、様々な材料への微細凹凸パターン形成に適用にできる。
又、微細凹凸パターンの形状も、溝状のものに限らず、ドットパターン等にも適用できるし、又、曲面形状のもの、その他各種の複雑であって立体的な形状に適用可能である。
又、微細凹凸パターンのサイズや周期も、ｎｍオーダのものに限らず、ｎｍ〜μｍオーダ、或いはそれ以上のサイズでも適用できる。
又、前記第４の実施の形態において、真空斜め蒸着とエッチングを繰り返し行う回数は２回であるが、これに限定されるものではない。真空斜め蒸着の際の蒸着源に対するエッチングマスクが形成される被エッチング材の傾斜角度を適宜制御させながら、真空斜め蒸着とエッチングを更に繰り返すことによってより複雑な階段状の３次元構造体やより微細なパターンを形成することができる。
又、前記第５の実施例において、本願発明による微細構造体をモールドとして転写する場合、転写する樹脂基板の形態は板状に限らず、シート状やフィルム状でもよい。
又、パターン転写する材料は樹脂基板に限らず、ケイ素（Ｓｉ）やガラス等の基板上に塗布された樹脂膜でもよい。
又、パターン転写する材料は基板上に塗布された紫外線硬化樹脂でもよく、この場合には加熱せず、モールドを押し付けた状態で紫外線を照射して硬化させてから剥離させることになる。
又、前記第５の実施の形態においては、第1の実施の形態による微細構造体をモールドとして使用しているが、本願発明はこれに限定されず、他の実施の形態によって得られた微細構造体等本願発明によって得られる思われる様々な微細構造体をモールドとして用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本願発明は、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体を製造する微細構造体製造方法に係り、特に、高度な手法や高価な機器を要することなく真空蒸着とエッチングによって容易に形成することができるように工夫したものに関し、例えば、回折格子やマイクロレンズ等の各種光学素子、Ｓｉ基板、流体チップ、ＭＥＭＳ（メムス、ＭＩＣＲＯ ＥＬＥＣＴＲＯ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ）構造体、電極等のマイクロパターン及びその製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１（ａ）は初期パターンを有する材料を示す断面図、図１（ｂ）は材料に対して斜め蒸着を行う工程を示す断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）において一点鎖線で示した円ｃ内の拡大図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、該初期パターンを有する材料と初期パターン、及び斜め蒸着の方向を示した平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）は斜め蒸着を行った該材料の断面図、図３（ｂ）は該斜め蒸着を行った材料にエッチングを施した後の断面図、図３（ｃ）は該エッチングを施した材料からエッチングマスクを取り除いた後の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４（ａ）は斜め蒸着を行う前の該材料の平面図と初期パターンの深さを示すグラフ、図４（ｂ）は斜め蒸着とエッチングを行った後の該材料の平面図とエッチング後のパターンの深さを示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図３（ｃ）に示す本願発明の実施によって得られた微細構造体に、レジストをエッチングマスクとしてエッチングを施すことで得られる微細構造体の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図６（ａ）は初期パターンを有する材料を示す断面図、図６（ｂ）は斜め蒸着を行った該材料の断面図、図６（ｃ）は該斜め蒸着を行った材料にエッチングを施した後の断面図、図６（ｄ）は該エッチングを施した材料からエッチングマスク及びレジストを取り除いた後の断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図７（ａ）は初期パターンを持つ材料を示す断面図、図７（ｂ）は1回目の斜め蒸着を行う工程を表わす断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図８（ａ）は1回目の斜め蒸着を行った材料の断面図、図８（ｂ）は該1回目の斜め蒸着を行った材料にエッチングを施した後の断面図、図８（ｃ）は該エッチングを施した材料からエッチングマスクを取り除いた後の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図９（ａ）は該エッチングマスクを取り除いた材料に対して２回目の斜め蒸着を行う工程を表わす断面図、図９（ｂ）は２回目の斜め蒸着を行った後の材料の断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図１０（ａ）は斜め蒸着を行った材料に対してエッチングを行った後の断面図、図１０（ｂ）は該エッチングを行った材料からエッチングマスクを取り除いた後の断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す図で、図１１（ａ）は金属膜を蒸着した本発明による微細構造体を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した金属膜を蒸着した微細構造体を転写・転移モールドとして、樹脂基板に押し付けた状態の断面図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）に示した状態から転写・転移モールドを樹脂基板から剥離し、該樹脂基板に微細構造体の微細凹凸パターンが転写され金属膜が転移した樹脂製微細構造体が形成されたことを示す断面図である。
【図１２】従来例を示す図で、図１２（ａ）は初期パターンを有する材料の断面図、図１２（ｂ）は材料に２層のエッチングマスクを製膜したものの断面図、図１２（ｃ）は初期パターンと調整を取りながら上層のエッチングマスクをパターンニングしたものの断面図、図１２（ｄ）はエッチングしてエッチングマスクを除去したものの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 基板
３ レジスト
５ 微細凹凸パターン
５ａ 溝
７ 真空蒸着源
９ エッチングマスク
１０ 非蒸着部
１１ 溝
１２ 微細凹凸パターン
１３ 微細構造体
１４ 溝
１５ 基板
１７ レジスト
１９ 微細凹凸パターン
２１ エッチングマスク
２３ 溝
２５ 基板
２７ レジスト
２９ 微細凹凸パターン
２９ａ 溝
３１ 真空蒸着源
３３ エッチングマスク
３４ 非蒸着部
３５ 溝
３６ 微細凹凸パターン
３７ 微細構造体
３９ エッチングマスク
４０ 非蒸着部
４１ 溝
４３ 微細凹凸パターン
４５ 微細構造体
４７ 金属膜
４９ 転写・転移用モールド
５１ 樹脂基板
５３ 樹脂製微細構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複雑な立体形状をなす三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体を製造する微細構造体製造方法に係り、特に、高度な手法や高価な半導体装置等を要することなく真空蒸着とエッチングによって所望の微細構造体を容易に形成することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑な立体形状をなす三次元微細構造体（例えば、凹凸が階段状に形成されたもの、曲面形状のもの、積層構造等）やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体は、高価な半導体装置を使用し、且つ、リソグラフィ、製膜、エッチング等の半導体プロセスを調整しながら複数回繰り返すことにより製造されている。以下、図１２を参照して具体的に説明する。
【０００３】
まず、図１２（ａ）に示すように、基板１０１上のレジスト１０３にリソグラフィやエッチングによって微細凹凸パターン１０５を形成する。この微細凹凸パターン１０５は複数の溝１０５ａを図１２（ａ）中左右方向に所定のピッチで形成した構成になっている。この微細凹凸パターン１０５が初期パターンとなる。次に、図１２（ｂ）に示すように、微細凹凸パターン１０５上に金属やレジスト等のエッチングマスク１０７を製膜する。
尚、エッチングする材料によってエッチングマスク１０７が一層となる場合或いは多層となる場合があるが、ここに示す例は一層である。
【０００４】
次に、図１２（ｃ）に示すように、上記初期パターンとしての微細凹凸パターン１０５との調整を取りながら、リソグラフィやエッチングによってエッチングマスク１０７をパターニングする。それによって、初期パターンとしての微細凹凸パターン１０５よりもさらに細かな微細凹凸パターン１０９が形成されることになる。この微細凹凸パターン１０９は複数の溝１０９ａを図１２（ｃ）中左右方向に所定のピッチで並べた構成になっている。最後に、ドライエッチング等によってエッチングを施してエッチングマスク１０７を除去する。それによって、図１２（ｄ）に示すような階段状（図二示す場合は二段）の微細凹凸パターン１１１が形成された微細構造体１１２を得ることになる。
【０００５】
又、別の微細構造体製造方法が、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１には、微粒子（コロイド粒子）の自己配列を利用した微細構造体製造方法が記載されている。すなわち、自己配列された微粒子に斜め蒸着を施し、微粒子の陰になって蒸着されなかった部位をエッチングすることにより微細凹凸パターンを得るものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６６６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成によると次のような問題点があった。
まず、図１２に示した微細構造体製造方法によると、μｍオーダ以下のパターン場合、高度な調整精度とパターン解像度が必要となり、その為高度な設備、すなわち、半導体装置が必要になってしまうという問題があった。
又、微細凹凸パターン１０５に対してエッチングマスク１０７を平坦に製膜することが困難であるという問題があった。
又、リソグラフィ、製膜、エッチングを複数回繰り返す作業が煩雑であるという問題があった。
又、特許文献１に記載されている微細構造体製造方法の場合には、エッチングマスクとして微粒子（コロイド粒子）を用いるため、微粒子の配列や微粒子径によって製造可能なパターンが限られてしまうという問題があった。すなわち、微粒子（コロイド粒子）を基板上に規則正しく自己配列させる作業は極めて困難な作業であり、その為上記したように製造可能なパターンが限られてしまうことになる。
又、微粒子（コロイド粒子）の材料や配列の制限により被エッチング材料、すなわち、基板の材質も限られてしまうという問題があった。つまり、基板の材質や表面の状態によっては微粒子（コロイド粒子）を精度良く配列できない場合があるからである。
さらに、微粒子（コロイド粒子）は高価であり、且つ、上記したように、自己配列させる作業も困難であるので、結局、コストの上昇を来してしまうという問題もあった。
【０００８】
本願発明はこのような点に基いてなされたものでありその目的とするところは、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体を真空蒸着とエッチングのみで容易に製造することを可能にする微細構造体製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく本願発明の請求項１に記載した微細構造体の製造方法は、微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２による微細構造体の製造方法は、請求項１記載の微細構造体製造方法において、上記一連の工程を上記構造体の上記真空蒸着源に対する傾斜角度を変化させながら繰り返すことによりさらに細かな立体的な微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３による微細構造体の製造方法は、請求項１又は請求項２記載の微細構造体製造方法において、上記エッチングは上記真空斜め蒸着によって蒸着されなかった部位に対して選択的に行われるドライエッチング又はウエットエッチングであることを特徴とするものである。
又、請求項４による微細構造体の製造方法は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の微細構造体製造方法により製造された微細構造体をその微細凹凸パターンを真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その状態で真空垂直蒸着を施して上記微細構造体の微細凹凸パターン側に金属膜を堆積・設置させ、上記金属膜が堆積・設置された微細構造体を転移・転写用モールドとして加熱された樹脂基板又はＵＶ硬化樹脂が塗布された基板に押し付け、上記転移・転写用モールドとしての微細構造体を剥離させることにより上記樹脂基板側に微細凹凸パターンを転写すると共に金属膜を転移するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項５による微細構造体の製造方法は、請求項４記載の微細構造体製造方法において、上記真空垂直蒸着を施す前に、上記微細構造体の微細凹凸パターンに撥水処理を施すようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本願発明の請求項１に記載した微細構造体の製造方法によると、微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにした構成になっているので、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体１３を、高価な半導体装置を用いてリソグラフィやエッチング等を調整しながら繰り返すという煩雑な作業を要することなく、安価な装置を用いて真空蒸着とエッチングのみで容易に形成することができる。
又、高価な露光装置で行っていたようなパターンの調整が殆ど不要となる。
又、高い解像力のある露光装置でしか形成できなかったμｍオーダ以下のパターンを安価な装置によって形成できるような比較的大きな原型パターンから小さくして基板に形成できる。
又、斜め蒸着の材料を選択することによって様々な材料への適用が可能である。
又、請求項２による微細構造体の製造方法によると、請求項１記載の微細構造体製造方法において、上記一連の工程を上記構造体の上記真空蒸着源に対する傾斜角度を変化させながら繰り返すことによりさらに細かな立体的な微細凹凸パターンを形成するようにした構成になっているので、又、斜め蒸着の傾斜角度（θ°）を制御しながら真空蒸着とエッチングを繰り返すことにより微細な凹凸パターンを容易に製造することができるも。
又、請求項３による微細構造体の製造方法によると、請求項１又は請求項２記載の微細構造体製造方法において、上記エッチングは上記真空斜め蒸着によって蒸着されなかった部位に対して選択的に行われるドライエッチング又はウエットエッチングであるので、簡単な方法によって所望の微細構造体を容易に得ることができる。
又、請求項４による微細構造体の製造方法によると、請求項１〜請求項３の何れかに記載の微細構造体製造方法により製造された微細構造体をその微細凹凸パターンを真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、その状態で真空垂直蒸着を施して上記微細構造体の微細凹凸パターン側に金属膜を堆積・設置させ、上記金属膜が堆積・設置された微細構造体を転移・転写用モールドとして加熱された樹脂基板又はＵＶ硬化樹脂が塗布された基板に押し付け、上記転移・転写用モールドとしての微細構造体を剥離させることにより上記樹脂基板側に微細凹凸パターンを転写すると共に金属膜を転移するようにした構成になっているので、高効率な偏光素子や回折格子やバイナリー光学素子等を容易に複製することができる。
又、請求項５による微細構造体の製造方法は、請求項４記載の微細構造体製造方法において、上記真空垂直蒸着を施す前に、上記微細構造体の微細凹凸パターンに撥水処理を施すようにした構成になっているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図４を参照して本願発明の第１の実施の形態を説明する。まず、基板１があり、この基板１上にはレジスト３が設置されている。上記レジスト３には初期パターンとしての微細凹凸パターン５がリソグラフィやエッチングにより形成されている。上記微細凹凸パターン５を平面的にみると図２に示すようなものとなっている。すなわち、複数個の溝５ａが所定のピッチで形成された構成になっている。
【００１２】
次に、図１（ｂ）に示すように、基板１をそのレジスト３側の面を真空蒸着源７側に指向させた状態で、且つ、真空蒸着源７に対して所定角度(θ°)だけ傾斜させた状態で対向・配置させる。そして、その状態で上記基板１のレジスト３側の面に真空斜め蒸着を施す。すなわち、図２中矢印ａで示す方向、つまり、微細凹凸パターン５の長手方向に対して直交し、且つ、真空蒸着源７の水平面から垂直上方に向かう方向（矢印ｂで示す方向）に沿って真空斜め蒸着を施す。上記所定角度(θ°)とは、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａの一部が蒸着されないような角度であるが、最終的に得られる微細凹凸パターン{図３（ｃ）に示す微細凹凸パターン}の形状や、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の周期（ピッチ）や形状に応じて適宜決定される。
【００１３】
そして、上記真空斜め蒸着によりレジスト３側の初期パターンとしての微細凹凸パターン５にエッチングマスク９が堆積・設置されることになる。その様子を図１（ｂ）、（ｃ）に示す。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａの一部に、エッチングマスク９が堆積・設置されない部位１０が発生する。
尚、図１（ｃ）は図１（ｂ）のｃ部を拡大して示す図である。
【００１４】
次に、図３（ａ）に示すように、エッチングマスク９が堆積・設置されたレジスト３に対してエッチングを施す。それによって、図３（ｂ）に示すように、レジスト３に初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａよりも幅が小さく深い孔１１が形成される。この微細な孔１１がレジスト３に形成されることにより、基板１のレジスト３側の表面の一部が露出することになる。その後、エッチングマスク９を除去することにより、図３（ｃ）に示すような階段状の微細凹凸パターン１２を備えた微細構造体１３を得ることができる。
【００１５】
尚、エッチングマスク９としては、例えば、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属や二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の非金属の使用が考えられ、エッチングする材料やエッチング条件によって適切な材料が選択されることになる。又、エッチングは、被エッチング材料、すなわち、基板１やレジスト３の材質や寸法等によって、ドライエッチング或いはウエットエッチング等が適用される。
因みに、本実施の形態の場合には、エッチングマスク９をアルミニウム（Ａｌ）とし、酸素（Ｏ２）ガスでドライエッチングを行うようにしている。
【００１６】
図４は、本実施の形態による微細構造体製造方法により製造された微細構造体１３のレジスト３側の表面を表わしたものであり、この場合には「１０」という数字を表しているものであり、この数字の「１０」の部分が溝となっている。そして、図４（ａ）は真空斜め蒸着によってエッチングマスク９を堆積・設置する前のレジスト３の表面を表わしたものであり、図４（ｂ）は真空斜め蒸着によってエッチングマスク９を堆積・設置し、且つ、エッチングした後のレジスト３の表面を表わしたものである。これによると、真空斜め蒸着前には初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａの幅が約５μｍで深さは約２１０ｎｍであるのに対し、真空斜め蒸着後エッチングを行った後では、溝５ａの一部（幅が約２μｍの部分）は深さが８９０ｎｍになっている。つまり、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａよりも幅が狭くて深い溝１１を得ることができたものである。
【００１７】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
すなわち、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体１３を、高価な半導体装置を用いてリソグラフィやエッチング等を調整しながら繰り返すという煩雑な作業を要することなく、安価な装置を用いて真空斜め蒸着とエッチングのみで容易に形成することができるものである。
又、本実施の形態による微細構造体製造方法によれば、高価な露光装置で行っていたようなパターンの調整が殆ど不要となるものである。
又、本実施の形態による微細構造体製造方法によれば、高い解像力のある露光装置でしか形成できなかったμｍオーダ以下のパターンを安価な装置によって、比較的大きな原型パターンから縮小して基板１に形成することができる。
又、真空斜め蒸着の材料を選択することによって様々な材料への適用が可能である。
又、真空斜め蒸着の所定角度（θ°）を制御しながら真空斜め蒸着とエッチングを繰り返すことにより細かな立体的な微細凹凸パターンを容易に製造することができるものである。
尚、これについては後で第４の実施の形態として説明する。
【００１８】
次に、図１乃至図５を参照して本願発明の第２の実施の形態を説明する。すなわち、前記第１の実施の形態によって得られた微細構造体１３{（図３（ｃ）に示す}に対して、レジスト３をそのままエッチングマスクとして機能させてさらにエッチングを施す。それによって、図５に示すように、基板１上に溝１１よりもさらに深い溝１４が形成されることになる。
尚、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００１９】
以上この第２の実施の形態によると、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができることはもとより、さらに深い溝１４を容易に形成することができる。
【００２０】
次に、図６を参照して本願発明の第３の実施の形態を説明する。まず、図６（ａ）に示すように、基板１５上にレジスト１７が設置されており、レジスト１７には初期パターンとしての微細凹凸パターン１９が形成されている。上記微細凹凸パターン１９は溝１９ａを所定のピッチで形成した構成になっている。上記微細凹凸パターン１９の溝１９ａはレジスト１７を貫通しており、基板１５のレジスト１７側の面が露出した状態になっている。
因みに、前記第１の実施の形態の場合には、初期パターンとしての微細凹凸パターン５の溝５ａにおいて基板１の面が露出してはいないものである。
【００２１】
上記該基板１５のレジスト１７側の面に対して前記第１の実施の形態で説明した真空斜め蒸着と同様の処理を施す。それによって、図６（ｂ）に示すように、レジスト１７及び基板１５上にエッチングマスク２１が堆積・設置される。そして、この第３の実施の形態の場合においても、図６（ｂ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン１９の溝１９ａ内にエッチングマスク２１が堆積・設置されない部位２２が存在することになる。
【００２２】
次に、図６（ｃ）に示すように、上記エッチングマスク２１が堆積・設置された基板１５及びレジスト１７に対してエッチングを施す。それによって、図６（ｃ）に示すように、基板１５のエッチングマスク２１が存在しない部位２２のみがエッチングされて溝２３が形成されることになる。その後、レジスト１７及びエッチングマスク２１を除去すると、図６（ｄ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン１９の溝１９ａよりも幅の狭い溝２３からなる微細凹凸パターンが形成された基板１５を得ることができる。
【００２３】
以上本実施の形態の場合にも、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。
【００２４】
次に、図７乃至図１０を参照して本願発明の第４の実施の形態について説明する。すなわち、前記第１〜第３の実施の形態の場合には、真空斜め蒸着とエッチングを１回行った場合を例に挙げて説明したが、この第４の実施の形態の場合には真空斜め蒸着とエッチングを複数回繰り返すことにより微細な立体的な階段状の微細凹凸パターンを形成する例を示すものである。
【００２５】
まず、図７（ａ）に示すように、基板２５上にレジスト２７が設置されている。上記レジスト２７上には、初期パターンとしての微細凹凸パターン２９がリソグラフィやエッチングにより形成されている。上記初期パターンとしての微細凹凸パターン２９は、図７（ａ）に示すように、複数の溝２９ａを図７（ａ）中左右方向に所定のピッチで設けた構成になっている。
【００２６】
次に、図７（ｂ）に示すように、基板２５をレジスト２７側の面が蒸着面３１に指向すると共に、蒸着源３１に対して所定角度(θ１°)だけ傾斜させた状態で設置し、基板２５のレジスト２７側の面に対して真空斜め蒸着を施す。上記所定角度(θ１°)とは、初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の溝２９ａの一部が蒸着されないような角度であるが、最終的に得られる微細凹凸パターン｛図１０（ｂ）に示す｝の形状や初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の周期（ピッチ）や形状に応じて設定される。上記真空斜め蒸着により、図７（ｂ）に示すように、レジスト２７側の面にエッチングマスク３３が堆積・設置されることになる。そして、この第３の実施の形態の場合においても、図７（ｂ）に示すように、初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の溝２９ａ内にエッチングマスク３３が堆積・設置されない部位３４が存在することになる。
【００２７】
次に、図８（ａ）に示すように、エッチングマスク３３が堆積・設置されたレジスト２７に対してエッチングを施す。それによって、図８（ｂ）に示すように、レジスト２７に初期パターンとしての微細凹凸パターン２９の溝２９ａよりも幅が小さく、且つ、深い溝３５が形成される。その後、エッチングマスク３３を除去すると、図８（ｃ）に示すような階段状の微細凹凸パターン３６を備えた微細構造体３７を得ることができる。
【００２８】
次に、図９（ａ）に示すように、上記微細構造体３７をその微細凹凸パターン３６側を蒸着源３１に指向させた状態で、且つ、蒸着源３１に対して所定角度(θ２°)だけ傾斜させた状態で対向・配置させ、微細凹凸パターン３６側の面に真空斜め蒸着を施す。上記所定角度(θ２°)とは、微細凹凸パターン３６の溝３５の一部が蒸着されないような傾斜角度となるが、最終的に得られる微細パターン｛図１０（ｂ）に示す｝の形状や、微細凹凸パターン３６の周期（ピッチ）や形状に応じて定められる。本実施の形態の場合には、最初の斜め蒸着時の所定角度（θ１°）よりも小さく設定されている。上記真空斜め蒸着によって、レジスト２７側の面にエッチングマスク３９が堆積・設置される。そして、図９（ｂ）に示すように、微細凹凸パターン３６の溝３５の一部にエッチングマスク３９が堆積・設置されていない部位４０が発生する。
【００２９】
次に、図１０（ａ）に示すように、エッチングマスク３９が堆積・設置されたレジスト２７に対してエッチングを施す。それによって、レジスト２７にさらに幅が小さくて深い溝４１が形成される。この溝４１がレジスト２７に形成されることで、基板２５のレジスト側の表面の一部が露出することになる。その後、エッチングマスク３９を除去すると、図１０（ｂ）に示すような階段状の微細凹凸パターン４３を有する微細構造体４５が得られる。
【００３０】
以上この実施の形態の場合にも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができることもとより、真空斜め蒸着の傾斜角度（θ°）を制御しながら真空斜め蒸着とエッチングを複数回繰り返すことにより（この実施の形態の場合には２回）、さらに細かな立体的な階段状の微細凹凸パターン４３を容易に製造することができるものである。
【００３１】
次に、図１１を参照して本願発明の第５の実施の形態を説明する。まず、前記第1の実施の形態によって得られたレジスト３及び基板１の二層からなる微細構造体１３がある。この微細構造体１３は、図３の（ｃ）に示すように、レジスト３に真空斜め蒸着及びエッチングによって微細凹凸パターン１２が形成されている。
【００３２】
そして、図１１（ａ）に示すように、上記微細構造体１３に対して、アルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｕ）等の金属膜４７を蒸着する。金属膜４７は、レジスト３及び基板１に対して垂直な方向から蒸着される。その為、金属膜４７は微細凹凸パターン１２の溝１１を含んだ全面に堆積・設置される。
【００３３】
金属膜４７を蒸着したレジスト３及び基板１を転写・転移用モールド４９とし、加熱した樹脂基板５１を、図１１（ｂ）に示すように、転写・転移用モールド４９に押し付ける。その後、転写・転移用モールド４９を剥離させると、樹脂基板５１側にレジスト３側の微細凹凸パターン１２が転写されると共に金属膜４７が転移され、それによって、樹脂製微細構造体５３が形成されることになる。
尚、金属膜４７が樹脂基板５１側へ転移し易いように、金属膜４７の蒸着時に金属の密着性が低くなることが好ましく、必要に応じて微細構造体１３の表面を撥水処理しておくのが好ましい。
又、樹脂基板５１の材料としては、熱可塑性樹脂であって、且つ、透明であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィン樹脂等が好ましい。
【００３４】
以上本発明の実施の形態によると、高効率な偏光素子や回折格子やバイナリー光学素子等を容易に複製することができる。
【００３５】
尚、本願発明は前記第１〜第５の実施の形態に限定されるものではない。
まず、本願発明に用いる蒸着材料には様々なものが考えられ、様々な材料への微細凹凸パターン形成に適用にできる。
又、微細凹凸パターンの形状も、溝状のものに限らず、ドットパターン等にも適用できるし、又、曲面形状のもの、その他各種の複雑であって立体的な形状に適用可能である。
又、微細凹凸パターンのサイズや周期も、ｎｍオーダのものに限らず、ｎｍ〜μｍオーダ、或いはそれ以上のサイズでも適用できる。
又、前記第４の実施の形態において、真空斜め蒸着とエッチングを繰り返し行う回数は２回であるが、これに限定されるものではない。真空斜め蒸着の際の蒸着源に対するエッチングマスクが形成される被エッチング材の傾斜角度を適宜制御させながら、真空斜め蒸着とエッチングを更に繰り返すことによってより複雑な階段状の３次元構造体やより微細なパターンを形成することができる。
又、前記第５の実施例において、本願発明による微細構造体をモールドとして転写する場合、転写する樹脂基板の形態は板状に限らず、シート状やフィルム状でもよい。
又、パターン転写する材料は樹脂基板に限らず、ケイ素（Ｓｉ）やガラス等の基板上に塗布された樹脂膜でもよい。
又、パターン転写する材料は基板上に塗布された紫外線硬化樹脂でもよく、この場合には加熱せず、モールドを押し付けた状態で紫外線を照射して硬化させてから剥離させることになる。
又、前記第５の実施の形態においては、第1の実施の形態による微細構造体をモールドとして使用しているが、本願発明はこれに限定されず、他の実施の形態によって得られた微細構造体等本願発明によって得られる思われる様々な微細構造体をモールドとして用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本願発明は、例えば、三次元微細構造体やμｍオーダ以下のパターンやバイナリー立体光学素子等の微細構造体を製造する微細構造体製造方法に係り、特に、高度な手法や高価な機器を要することなく真空蒸着とエッチングによって容易に形成することができるように工夫したものに関し、例えば、回折格子やマイクロレンズ等の各種光学素子、Ｓｉ基板、流体チップ、ＭＥＭＳ（メムス、ＭＩＣＲＯ ＥＬＥＣＴＲＯ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ）構造体、電極等のマイクロパターン及びその製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１（ａ）は初期パターンを有する材料を示す断面図、図１（ｂ）は材料に対して斜め蒸着を行う工程を示す断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）において一点鎖線で示した円ｃ内の拡大図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、該初期パターンを有する材料と初期パターン、及び斜め蒸着の方向を示した平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）は斜め蒸着を行った該材料の断面図、図３（ｂ）は該斜め蒸着を行った材料にエッチングを施した後の断面図、図３（ｃ）は該エッチングを施した材料からエッチングマスクを取り除いた後の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４（ａ）は斜め蒸着を行う前の該材料の平面図と初期パターンの深さを示すグラフ、図４（ｂ）は斜め蒸着とエッチングを行った後の該材料の平面図とエッチング後のパターンの深さを示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図３（ｃ）に示す本願発明の実施によって得られた微細構造体に、レジストをエッチングマスクとしてエッチングを施すことで得られる微細構造体の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図６（ａ）は初期パターンを有する材料を示す断面図、図６（ｂ）は斜め蒸着を行った該材料の断面図、図６（ｃ）は該斜め蒸着を行った材料にエッチングを施した後の断面図、図６（ｄ）は該エッチングを施した材料からエッチングマスク及びレジストを取り除いた後の断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図７（ａ）は初期パターンを持つ材料を示す断面図、図７（ｂ）は1回目の斜め蒸着を行う工程を表わす断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図８（ａ）は1回目の斜め蒸着を行った材料の断面図、図８（ｂ）は該1回目の斜め蒸着を行った材料にエッチングを施した後の断面図、図８（ｃ）は該エッチングを施した材料からエッチングマスクを取り除いた後の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図９（ａ）は該エッチングマスクを取り除いた材料に対して２回目の斜め蒸着を行う工程を表わす断面図、図９（ｂ）は２回目の斜め蒸着を行った後の材料の断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図１０（ａ）は斜め蒸着を行った材料に対してエッチングを行った後の断面図、図１０（ｂ）は該エッチングを行った材料からエッチングマスクを取り除いた後の断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す図で、図１１（ａ）は金属膜を蒸着した本発明による微細構造体を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した金属膜を蒸着した微細構造体を転写・転移モールドとして、樹脂基板に押し付けた状態の断面図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）に示した状態から転写・転移モールドを樹脂基板から剥離し、該樹脂基板に微細構造体の微細凹凸パターンが転写され金属膜が転移した樹脂製微細構造体が形成されたことを示す断面図である。
【図１２】従来例を示す図で、図１２（ａ）は初期パターンを有する材料の断面図、図１２（ｂ）は材料に２層のエッチングマスクを製膜したものの断面図、図１２（ｃ）は初期パターンと調整を取りながら上層のエッチングマスクをパターンニングしたものの断面図、図１２（ｄ）はエッチングしてエッチングマスクを除去したものの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 基板
３ レジスト
５ 微細凹凸パターン
５ａ 溝
７ 真空蒸着源
９ エッチングマスク
１０ 非蒸着部
１１ 溝
１２ 微細凹凸パターン
１３ 微細構造体
１４ 溝
１５ 基板
１７ レジスト
１９ 微細凹凸パターン
２１ エッチングマスク
２３ 溝
２５ 基板
２７ レジスト
２９ 微細凹凸パターン
２９ａ 溝
３１ 真空蒸着源
３３ エッチングマスク
３４ 非蒸着部
３５ 溝
３６ 微細凹凸パターン
３７ 微細構造体
３９ エッチングマスク
４０ 非蒸着部
４１ 溝
４３ 微細凹凸パターン
４５ 微細構造体
４７ 金属膜
４９ 転写・転移用モールド
５１ 樹脂基板
５３ 樹脂製微細構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、
その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、
その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、
次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細構造体製造方法において、
上記一連の工程を上記構造体の上記真空蒸着源に対する傾斜角度を変化させながら繰り返すことによりさらに細かな立体的な微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の微細構造体製造方法において、
上記エッチングは上記真空斜め蒸着によって蒸着されなかった部位に対して選択的に行われるドライエッチング又はウエットエッチングであることを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の微細構造体製造方法により製造された微細構造体をその微細凹凸パターンを真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、
その状態で真空垂直蒸着を施して上記微細構造体の微細凹凸パターン側に金属膜を堆積・設置させ、
上記金属膜が堆積・設置された微細構造体を転移・転写用モールドとして加熱された樹脂基板又はＵＶ硬化樹脂が塗布された基板に押し付け、
上記転移・転写用モールドとしての微細構造体を剥離させることにより上記樹脂基板側に微細凹凸パターンを転写すると共に金属膜を転移するようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の微細構造体製造方法において、
上記真空垂直蒸着を施す前に上記微細構造体の微細凹凸パターンに撥水処理を施すようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項１】
微細凹凸パターンを備えた構造体を該微細凹凸パターン側を真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、
その際微細凹凸パターンの凹部の一部が蒸着されないように上記構造体を上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させ、
その状態で真空斜め蒸着を施して上記構造体の微細凹凸パターン側にエッチングマスクを堆積・設置させ、
次いで、エッチングを行うことにより上記微細凹凸パターンよりもさらに細かな微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細構造体製造方法において、
上記一連の工程を上記構造体の上記真空蒸着源に対する傾斜角度を変化させながら繰り返すことによりさらに細かな立体的な微細凹凸パターンを形成するようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の微細構造体製造方法において、
上記エッチングは上記真空斜め蒸着によって蒸着されなかった部位に対して選択的に行われるドライエッチング又はウエットエッチングであることを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の微細構造体製造方法により製造された微細構造体をその微細凹凸パターンを真空蒸着源に指向させた状態で対向・配置させ、
その状態で真空垂直蒸着を施して上記微細構造体の微細凹凸パターン側に金属膜を堆積・設置させ、
上記金属膜が堆積・設置された微細構造体を転移・転写用モールドとして加熱された樹脂基板又はＵＶ硬化樹脂が塗布された基板に押し付け、
上記転移・転写用モールドとしての微細構造体を剥離させることにより上記樹脂基板側に微細凹凸パターンを転写すると共に金属膜を転移するようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の微細構造体製造方法において、
上記真空垂直蒸着を施す前に上記微細構造体の微細凹凸パターンに撥水処理を施すようにしたことを特徴とする微細構造体製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２３５４３４（Ｐ２００９−２３５４３４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７９４９１（Ｐ２００８−７９４９１）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（３９１００８５３７）ＡＳＴＩ株式会社 (73)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（３９１００８５３７）ＡＳＴＩ株式会社 (73)
【Ｆターム（参考）】
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