積層構造体およびガラス基板の加工方法
【課題】構造が単純であり、また、歩留まりを向上することができる積層構造体およびガラス基板の製造方法を提供する。
【解決手段】湿式エッチング処理により表面１０Ａに微細凹凸構造が形成されるガラス基板１０と、ガラス基板１０の表面１０Ａに積層配置され、湿式エッチング処理のエッチングマスク１１が形成されるマスク材膜１１Ａと、を備えた積層構造体３０において、マスク材膜１１Ａが、低応力で構成されている。
【解決手段】湿式エッチング処理により表面１０Ａに微細凹凸構造が形成されるガラス基板１０と、ガラス基板１０の表面１０Ａに積層配置され、湿式エッチング処理のエッチングマスク１１が形成されるマスク材膜１１Ａと、を備えた積層構造体３０において、マスク材膜１１Ａが、低応力で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳなどの分野で微細な凹凸パターンを形成される積層構造体およびガラス基板の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の分野では、シリコンウェハへ微細なパターン加工が中心であったが、ＤＮＡ（ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ）チップに代表されるようなバイオ関係を中心にガラス基板への微細なパターン加工が要求されるようになってきた。
【０００３】
ガラス基板に微細な凹部を形成するために、ガラス基板上にマスクを形成してエッチングすると、図６に示すように、凹部１０ｂのエッジ部が欠けて欠陥部２３が発生することがあった。その問題を解消するために、特許文献１のような技術を採用することが考えられる。
【０００４】
特許文献１では、ガラス基板の表面の中心線平均粗さＲａを０．４ｎｍ以下に制御し、その表面に耐食性膜（マスク）を形成して、微小凹部をエッチング法にて形成する方法が提案されている。
【０００５】
また、所望の凹部を形成することを目的とした特許文献２では、ガラス基板に微細な凹部を形成する方法として、ガラス基板上に、主としてＣｒＯで構成された第１の膜と、その第１の膜の内部応力を相殺または緩和する内部応力を有する主としてＣｒで構成された第２の膜とでマスクを形成し、第１の膜の平均厚さをＸ（ｎｍ）、第２の膜の平均厚さをＹ（ｎｍ）としたときに、０．０１≦Ｘ／Ｙ≦０．８の関係を満足するように構成して、凹部をエッチングする方法が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２２０３０６号公報
【特許文献２】特許第３７８８８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の特許文献１に記載された微小凹部付きガラス基板の製造方法は、ガラス基板の表面を平滑に仕上げた上で加工を行うものであるが、表面粗さを調整するだけでは、湿式ガラスエッチングを行う際に、ガラス基板表面の欠陥部の発生を無くすことができず、歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、上述の特許文献２に記載されたガラス基板の加工方法は、ガラス基板上にマスクを少なくとも２層形成する必要があり、かつ、それぞれの膜でそれぞれの引張応力と圧縮応力とを相殺させ、それぞれの膜厚を調整する必要があるため、構造が複雑になるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、構造が単純であり、また、歩留まりを向上することができる積層構造体およびガラス基板の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の発明者は、ガラス基板に湿式エッチング処理をすることで、ガラス基板の表面に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングのエッチングが進行するとエッチングマスクの下方のガラスが無くなり、庇状になったエッチングマスク（図３参照）に割れが発生し、割れの先端部のエッチングがそれ以外の部分より速く進行することにより、凹部のエッジ部に欠けなどの欠陥を発生させることを見出した。本発明は、エッチングマスクの割れがエッチングマスクとして構成されるマスク材膜の膜応力に起因しているという知見に基づいてなされたものである。
【００１０】
請求項１に記載した発明は、湿式エッチング処理により表面に微細凹凸構造が形成されるガラス基板と、該ガラス基板の表面に積層配置され、前記湿式エッチング処理のエッチングマスクが形成されるマスク材膜と、を備えた積層構造体において、前記マスク材膜が、低応力であることを特徴としている。
【００１１】
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、構造を単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、前記マスク材膜が、低応力の単層膜で構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力で単層膜のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、構造をより単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、前記マスク材膜の膜応力が、８００ＭＰａ以下であることを特徴としている。
このように構成することで、マスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することをより確実に防止することができるため、ガラス基板表面に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造をより確実に形成することができる効果がある。
【００１４】
請求項４に記載した発明は、前記マスク材膜が、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物で構成されていることを特徴としている。
このように、マスク材膜を、クロムを主成分とすることで、ガラス基板への密着性を高めることができるとともに、微細凹凸構造に対応するパターンを形成し易くすることができる。また、マスク材膜に酸素、窒素または炭素などの軽元素を含有させることで、マスク材膜の膜応力を調整しやすくすることができる。したがって、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１５】
請求項５に記載した発明は、ガラス基板表面への微細凹凸構造の形成に適用できるガラス基板の加工方法において、ガラス基板の被加工面にマスク材膜を形成するマスク材膜形成工程と、該マスク材膜に前記微細凹凸構造に対応したマスクパターンを形成してエッチングマスクを形成するエッチングマスク形成工程と、前記エッチングマスクを用いた湿式エッチング処理により前記ガラス基板の被加工面に前記微細凹凸構造をパターン形成するガラスエッチング工程と、を有し、前記マスク材膜が、低応力であることを特徴としている。
【００１６】
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、加工方法を単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１７】
請求項６に記載した発明は、前記マスク材膜が、低応力の単層膜で形成されていることを特徴としている。
【００１８】
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力で単層膜のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、加工方法をより単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１９】
請求項７に記載した発明は、前記エッチングマスク形成工程は、前記微細凹凸構造に対応したパターンのレジスト膜を前記マスク材膜の表面に形成する工程と、前記レジスト膜を用いて前記マスク材膜をエッチングしてエッチングマスクを形成する工程と、を有し、前記ガラスエッチング工程では、前記マスク材膜の表面に前記レジスト膜を残した状態で、前記湿式エッチング処理を行うことを特徴としている。
このように構成することで、エッチングマスクにピンホールまたはピンホールになる異物などの欠陥があった場合にも、それらに起因するガラス基板の微細凹凸構造への欠陥の発生をレジスト膜により防止することができる効果がある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、微細凹凸構造が形成されるガラス基板の被加工面の表面に、低応力のマスク材膜を形成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、加工方法を単純にすることができる。なお、低応力で単層膜のマスク材膜でも実現することができるため、構造をより単純にすることができる。そして、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２２】
図１は、本実施形態におけるガラス基板の加工方法を示すフローチャートである。図２は、図１に示す各工程に概略対応させた断面工程図である。
図１、図２に示すように、微細凹凸構造が形成されるガラス基板１０の被加工面１０Ａを研磨して、研磨後のガラス基板１０を洗浄する第１工程Ｓ１と、ガラス基板１０上にエッチングマスク１１となるマスク材膜１１Ａを形成する第２工程Ｓ２（マスク材膜形成工程）と、マスク材膜１１Ａ上にレジストパターン１２をパターン形成し、マスクとしてのレジストパターン１２を介してマスク材膜１１Ａを部分的に除去してエッチングマスク１１を得る第３工程Ｓ３（エッチングマスク形成工程）と、レジストパターン１２およびエッチングマスク１１をマスクとして用いた湿式エッチング処理によりガラス基板１０に凹部１０ｂを形成する第４工程Ｓ４（ガラスエッチング工程）と、ガラス基板１０上のエッチングマスク１１を除去する第５工程Ｓ５と、を有している。
【００２３】
第１工程Ｓ１では、まず、ボロシリケートガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラスなどからなるガラス基板１０を用意する。次いで、図２（ａ）に示すように、例えば、研磨パッド５０と、酸化セリウムを主成分とする研磨液とを用いてガラス基板１０の被加工面１０Ａを研磨する。なお、この研磨工程は複数回行ってもよいし、また、行わなくてもよい。
【００２４】
さらに、研磨処理後のガラス基板１０を公知の洗浄方法を用いて洗浄し、基板面に付着した研磨液などを除去する。ガラス基板１０の洗浄方法としては、洗剤を用いて洗浄した後、純水洗浄を施すのが一般的である。
【００２５】
第２工程Ｓ２では、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上にエッチングマスクとなるマスク材膜１１Ａを形成する。このようにガラス基板１０とマスク材膜１１Ａとで積層構造体３０を構成する。マスク材膜１１Ａとしては、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物のいずれかで構成されている。なお、マスク材膜１１Ａは、例えば、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔなどの金属または合金を主成分とする酸化膜、窒化膜または酸窒化膜を使用してもよい。
【００２６】
第３工程Ｓ３では、まず、積層構造体３０のマスク材膜１１Ａにレジストを塗布し、これを露光、現像処理することで、図２（ｃ）に示すように、開口部１２ａを有するレジストパターン１２を形成する。次いで、図２（ｄ）に示すように、レジストパターン１２をマスクとする湿式エッチング処理によりマスク材膜１１Ａを部分的に除去することで、レジストパターン１２の開口部１２ａに通じる開口部１１ａをマスク材膜１１Ａに形成する。これにより、所定形状の平面パターンを有するエッチングマスク１１を得る。
【００２７】
第４工程Ｓ４では、ガラス基板１０上に形成されたエッチングマスク１１およびレジストパターン１２をマスクとし、フッ酸を用いた湿式エッチング処理を行う。この湿式エッチング処理では、レジストパターン１２の開口部１２ａに連続するエッチングマスク１１の開口部１１ａから等方的にガラス基板１０のエッチングを進行させ、図２（ｅ）に示すように、開口部１１ａに対応する位置に断面半円型の凹部１０ｂを形成する。ガラス基板１０のエッチング処理にはフッ酸を用いるのが一般的であるが、他のエッチング液を用いた湿式エッチング処理によりガラス基板１０を加工してもよい。
【００２８】
第５工程Ｓ５では、図２（ｆ）に示すように、ガラス基板１０上のエッチングマスク１１およびレジストパターン１２を、公知の剥離方法を用いて剥離すれば、一面側に微細凹凸構造を構成する凹部１０ｂが形成された基板を得ることができる。
【００２９】
ここで、マスク材膜１１Ａの膜応力は８００ＭＰａ以下に調整されて成膜されている。マスク材膜１１Ａの膜応力を調整するために、マスク材膜１１Ａに酸素、窒素または炭素などの軽元素を含有させる必要があるため、反応性スパッタリング法により成膜することが好ましい。この場合、マスク材膜１１Ａを成膜する際には、所定の組成（クロム）のターゲットを用い、スパッタリングガスとしてアルゴンなどの不活性ガスに酸素、窒素または各種酸化窒素、各種酸化炭素などの酸素、窒素若しくは炭素などを含むガスを適宜添加すればよい。また、マスク材膜１１Ａの膜応力は、スパッタガス割合およびスパッタパワーを制御することで調整する。
【００３０】
なお、例えばエッチングマスク１１の膜応力を１０００ＭＰａ以上にすると、湿式エッチング処理の際に、エッチングマスク１１に割れが発生する場合がある。図３（ａ）に示すように、エッチングが進むとエッチングマスク１１が庇状になる。膜応力が低い（８００ＭＰａ以下）と、図３（ａ）の状態でエッチングマスク１１が保持されて、所望のエッチングを継続することができる。一方、膜応力が高い（１０００ＭＰａ以上）と図３（ｂ）に示すように、その応力により反りが発生する（応力の向きにより、上向きまたは下向きに反りが発生する）。エッチングマスク１１は金属膜からなるが、この金属膜が硬く脆い場合、この変形に耐え切れず割れてしまうことがある。
【００３１】
また、パターン形状によっては、エッチングマスク１１が変形した方向に変形ができずに膜が割れることでその応力を開放することがある。つまり、エッチングマスク１１は、湿式エッチング処理がある程度進み、膜応力と膜の強度のバランスが崩れた時点で割れが発生することになる。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、エッチングマスク１１に割れ２１が発生すると、図４（ｂ）に示すように、割れ２１の先端に対応する位置のガラス基板１０において、凹部１０ｂのエッジ部が余分にエッチングされ、欠陥部２３が形成される。
【００３３】
本実施形態によれば、湿式エッチング処理により被加工面１０Ａに微細凹凸構造（凹部１０ｂ）が形成されるガラス基板１０と、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに積層配置され、湿式エッチング処理のエッチングマスク１１が形成されるマスク材膜１１Ａと、を備えた積層構造体３０において、マスク材膜１１Ａを、低応力の単層膜で構成した。
【００３４】
このように構成したため、湿式エッチングによりガラス基板１０に凹部１０ｂを形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）に割れ２１が発生することがなくなる。したがって、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに形成される凹部１０ｂのエッジ部に欠けなどの欠陥部２３が生じることなく所望の凹部１０ｂを形成することができる。つまり、ガラス基板１０に低応力で単層膜のマスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）を形成するだけで実現することができるため、構造を単純にすることができる。また、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに確実に凹部１０ｂを形成することができるため、歩留まりを向上することができる。
【００３５】
また、マスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）の膜応力を、８００ＭＰａ以下にした。
このように構成したため、マスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）に割れ２１が発生することをより確実に防止することができる。したがって、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに欠けなどの欠陥部２３が生じることなく所望の凹部１０ｂをより確実に形成することができる。ここで、エッチングマスク１１の膜応力を２００ＭＰａ以下にすると、湿式エッチングの際に、エッチングマスク１１の割れをほぼ完全に無くすことができるため、より好ましい。
【００３６】
また、マスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）を、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物のいずれかで構成するようにした。
このように、マスク材膜１１Ａを、クロムを主成分とすることで、ガラス基板１０への密着性を高めることができるとともに、凹部１０ｂに対応する開口部１１ａを形成し易くすることができる。また、マスク材膜１１Ａに酸素、窒素または炭素などの軽元素を含有させることで、マスク材膜１１Ａの膜応力を調整しやすくすることができる。したがって、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに確実に凹部１０ｂを形成することができ、歩留まりを向上することができる。
【００３７】
さらに、エッチングマスク１１上に形成されているレジストパターン１２を残置した状態で湿式エッチング処理を行うようにした。
このように構成したため、エッチングマスク１１にピンホールまたはピンホールになる異物などの欠陥があった場合にも、それらに起因するガラス基板１０の凹部１０ｂへの欠陥の発生をレジストパターン１２により防止することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例におけるガラス基板の加工方法は、上記実施形態に準ずるものであるので、必要に応じて図１および図２を参照しつつ説明することとする。
【００３９】
（実施例１）
ガラス基板１０としてボロシリケートガラス（ショット社製 テンパックス フロート）基板を用意した。ボロシリケートガラス基板に第１の研磨工程として酸化セリウムを主成分とする研磨剤と硬質ポリシャ（ウレタンパッド）の研磨パッドによる行った。次いで、第２の研磨工程として酸化セリウムを主成分とする研磨剤と軟質ポリシャ（スウェードタイプ）の研磨パッドによる研磨を行った。
研磨工程終了後、ボロシリケートガラス基板に対して洗剤、純水洗浄を行い、イソプロピルアルコール蒸気中で乾燥させた。
【００４０】
乾燥処理後のボロシリケートガラス基板に、ターゲットにＣｒを用い、スパッタリングガスとしてＡｒ、ＣＯ２、Ｎ２の混合ガスを使用して反応性スパッタリング法にてマスク材膜１１Ａを成膜した。このとき、マスク材膜１１Ａの膜厚は０．１〜０．２μｍ程度とし、膜応力が２００ＭＰａ以下となるように成膜した。なお、膜応力は膜の反り量を平面度測定装置により測定し、これを応力に換算した。マスク材膜１１Ａを成膜した後、マスク材膜１１Ａ上にレジストを塗布し、リソグラフィー法を用いてレジストパターン１２を形成した。
【００４１】
次に、レジストパターン１２をマスクとする硝酸第２セリウムアンモニウム溶液を用いた湿式エッチング処理により、Ｃｒ膜をパターニングし、最終的なガラス基板エッチング用のエッチングマスク１１を得た。
【００４２】
次に、フッ酸を主成分とするエッチング液を用いた浸漬処理（湿式エッチング処理）を行った。このエッチング処理により、深さ６０μｍ、開口幅１５０μｍの溝状の凹部１０ｂをエッチングマスク１１の開口部１１ａに対応する位置のボロシリケートガラス基板表面に形成した。その後、エッチングマスク１１およびレジストパターン１２をボロシリケートガラス基板から剥離した。
【００４３】
ここで図５は、実施例１で得られた凹部１０ｂの形状を説明するための図である。図５に示すように、本実施例の加工方法によれば、形成した凹部１０ｂのエッジ部において、欠けなどの欠陥や縁のギザ付きが無い溝形状を得ることができる。なお、本実施例によるエッチングされたパターンの単位長さ当たりに発生する欠陥の頻度は、数十ｐｐｍ／ｍｍ以下となる。
【００４４】
（実施例２）
上述の実施例１と同様のガラス基板に、ターゲットにＣｒを用い、スパッタリングガスとしてＡｒ、ＣＯ２、Ｎ２の混合ガスを使用して反応性スパッタリング法にてマスク材膜１１Ａを成膜した。このとき、マスク材膜１１Ａの膜応力が８００ＭＰａ以下となるように成膜した。
その後、実施例１と同様の方法により、深さ６０μｍ、開口幅１５０μｍの溝状の凹部１０ｂをエッチングマスク１１の開口部１１ａに対応する位置のボロシリケートガラス基板表面に形成した。
【００４５】
ここで図５は、実施例２で得られた凹部１０ｂの形状を説明するための図である。図５に示すように、本実施例の加工方法によれば、形成した凹部１０ｂのエッジ部において、欠けなどの欠陥や縁のギザ付きが無い溝形状を得ることができる。なお、本実施例によるエッチングされたパターンの単位長さ当たりに発生する欠陥の頻度は、数百ｐｐｍ／ｍｍ以下となる。
【００４６】
（比較例１）
上述の実施例１および実施例２と同様のガラス基板に、ターゲットにＣｒを用い、スパッタリングガスとしてＡｒ、ＣＯ２、Ｎ２の混合ガスを使用して反応性スパッタリング法にてマスク材膜１１Ａを成膜した。このとき、マスク材膜１１Ａの膜応力が１０００ＭＰａ以上となるように成膜した。
その後、実施例１と同様の方法により、深さ６０μｍ、開口幅１５０μｍの溝状の凹部１０ｂをエッチングマスク１１の開口部１１ａに対応する位置のボロシリケートガラス基板表面に形成した。
【００４７】
ここで図６は、比較例１で得られた凹部１０ｂの形状を説明するための図である。図６に示すように、本実施例の加工方法によれば、形成した凹部１０ｂのエッジ部において、欠けなどの欠陥部２３や縁のギザ付きが形成された不規則な形状の溝形状が得られることがあった。なお、本実施例によるエッチングされたパターンの単位長さ当たりに発生する欠陥の頻度は、数千ｐｐｍ／ｍｍ以上になる場合もある。
【００４８】
実施例１および実施例２と、比較例１とを比較すれば明らかなように、本発明に係るガラス基板１０の加工方法によれば、エッチングマスク１１の膜応力を８００ＭＰａ以下にして形成することで、ガラス基板１０に欠陥などが無い所望の凹部１０ｂを形成することができる。
【００４９】
つまり、ガラス基板１０に低応力で単層膜のマスク材膜１１Ａを形成するだけで所望の凹部１０ｂを形成することができる。したがって、ガラス基板１０に微細凹凸構造を形成するための構造を単純にすることができる。また、このようにすることで、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに欠けなどの欠陥のない凹部１０ｂを形成することができるため、信頼性の高いガラス基板１０を提供することができるとともに、歩留まりを向上することができる。
【００５０】
尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態のような微細な凹部を形成する際には、マスク材膜１１Ａの表面に低反射膜（若干酸化度を上げたクロム膜）を設けてもよい。低反射膜を設けることで、リソグラフィーで微細パターンを解像させやすくすることができる。ただし、低反射膜を設けた場合、合計の膜応力は８００ＭＰａ以下でなければならない。
また、本実施形態では、湿式エッチングのみで凹部を形成する場合の説明をしたが、ドライエッチングをした後に、湿式エッチングを追加してもよい。このようにすることで、高アスペクト比の微細パターンを形成することができる。
さらに、本実施形態では、直線の溝形状を形成する場合で説明をしたが、曲線、屈曲部を有するもの、円や多角形の孤立パターンにおいても同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態におけるガラス基板の加工方法を示すフローチャートである。
【図２】図１に対応する断面工程図である。
【図３】本発明の実施形態における凹部エッチング中の説明図であり、（ａ）はエッチングマスクが低応力膜の場合、（ｂ）は高応力膜の場合を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態における凹部エッチング中の説明図であり、（ａ）はエッチングマスクに割れが発生した場合の平面図、（ｂ）は凹部に欠陥が発生した場合の平面図である。
【図５】実施例１および実施例２に係る凹部の形状を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】比較例１に係る凹部の形状を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ガラス基板 １０Ａ…被加工面（表面） １０ｂ…凹部（微細凹凸構造） １１…エッチングマスク １１Ａ…マスク材膜 １２…レジストパターン（レジスト膜） ３０…積層構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳなどの分野で微細な凹凸パターンを形成される積層構造体およびガラス基板の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の分野では、シリコンウェハへ微細なパターン加工が中心であったが、ＤＮＡ（ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ）チップに代表されるようなバイオ関係を中心にガラス基板への微細なパターン加工が要求されるようになってきた。
【０００３】
ガラス基板に微細な凹部を形成するために、ガラス基板上にマスクを形成してエッチングすると、図６に示すように、凹部１０ｂのエッジ部が欠けて欠陥部２３が発生することがあった。その問題を解消するために、特許文献１のような技術を採用することが考えられる。
【０００４】
特許文献１では、ガラス基板の表面の中心線平均粗さＲａを０．４ｎｍ以下に制御し、その表面に耐食性膜（マスク）を形成して、微小凹部をエッチング法にて形成する方法が提案されている。
【０００５】
また、所望の凹部を形成することを目的とした特許文献２では、ガラス基板に微細な凹部を形成する方法として、ガラス基板上に、主としてＣｒＯで構成された第１の膜と、その第１の膜の内部応力を相殺または緩和する内部応力を有する主としてＣｒで構成された第２の膜とでマスクを形成し、第１の膜の平均厚さをＸ（ｎｍ）、第２の膜の平均厚さをＹ（ｎｍ）としたときに、０．０１≦Ｘ／Ｙ≦０．８の関係を満足するように構成して、凹部をエッチングする方法が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２２０３０６号公報
【特許文献２】特許第３７８８８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の特許文献１に記載された微小凹部付きガラス基板の製造方法は、ガラス基板の表面を平滑に仕上げた上で加工を行うものであるが、表面粗さを調整するだけでは、湿式ガラスエッチングを行う際に、ガラス基板表面の欠陥部の発生を無くすことができず、歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、上述の特許文献２に記載されたガラス基板の加工方法は、ガラス基板上にマスクを少なくとも２層形成する必要があり、かつ、それぞれの膜でそれぞれの引張応力と圧縮応力とを相殺させ、それぞれの膜厚を調整する必要があるため、構造が複雑になるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、構造が単純であり、また、歩留まりを向上することができる積層構造体およびガラス基板の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の発明者は、ガラス基板に湿式エッチング処理をすることで、ガラス基板の表面に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングのエッチングが進行するとエッチングマスクの下方のガラスが無くなり、庇状になったエッチングマスク（図３参照）に割れが発生し、割れの先端部のエッチングがそれ以外の部分より速く進行することにより、凹部のエッジ部に欠けなどの欠陥を発生させることを見出した。本発明は、エッチングマスクの割れがエッチングマスクとして構成されるマスク材膜の膜応力に起因しているという知見に基づいてなされたものである。
【００１０】
請求項１に記載した発明は、湿式エッチング処理により表面に微細凹凸構造が形成されるガラス基板と、該ガラス基板の表面に積層配置され、前記湿式エッチング処理のエッチングマスクが形成されるマスク材膜と、を備えた積層構造体において、前記マスク材膜が、低応力であることを特徴としている。
【００１１】
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、構造を単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、前記マスク材膜が、低応力の単層膜で構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力で単層膜のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、構造をより単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、前記マスク材膜の膜応力が、８００ＭＰａ以下であることを特徴としている。
このように構成することで、マスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することをより確実に防止することができるため、ガラス基板表面に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造をより確実に形成することができる効果がある。
【００１４】
請求項４に記載した発明は、前記マスク材膜が、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物で構成されていることを特徴としている。
このように、マスク材膜を、クロムを主成分とすることで、ガラス基板への密着性を高めることができるとともに、微細凹凸構造に対応するパターンを形成し易くすることができる。また、マスク材膜に酸素、窒素または炭素などの軽元素を含有させることで、マスク材膜の膜応力を調整しやすくすることができる。したがって、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１５】
請求項５に記載した発明は、ガラス基板表面への微細凹凸構造の形成に適用できるガラス基板の加工方法において、ガラス基板の被加工面にマスク材膜を形成するマスク材膜形成工程と、該マスク材膜に前記微細凹凸構造に対応したマスクパターンを形成してエッチングマスクを形成するエッチングマスク形成工程と、前記エッチングマスクを用いた湿式エッチング処理により前記ガラス基板の被加工面に前記微細凹凸構造をパターン形成するガラスエッチング工程と、を有し、前記マスク材膜が、低応力であることを特徴としている。
【００１６】
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、加工方法を単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１７】
請求項６に記載した発明は、前記マスク材膜が、低応力の単層膜で形成されていることを特徴としている。
【００１８】
このように構成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力で単層膜のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、加工方法をより単純にすることができる効果がある。また、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる効果がある。
【００１９】
請求項７に記載した発明は、前記エッチングマスク形成工程は、前記微細凹凸構造に対応したパターンのレジスト膜を前記マスク材膜の表面に形成する工程と、前記レジスト膜を用いて前記マスク材膜をエッチングしてエッチングマスクを形成する工程と、を有し、前記ガラスエッチング工程では、前記マスク材膜の表面に前記レジスト膜を残した状態で、前記湿式エッチング処理を行うことを特徴としている。
このように構成することで、エッチングマスクにピンホールまたはピンホールになる異物などの欠陥があった場合にも、それらに起因するガラス基板の微細凹凸構造への欠陥の発生をレジスト膜により防止することができる効果がある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、微細凹凸構造が形成されるガラス基板の被加工面の表面に、低応力のマスク材膜を形成することで、湿式エッチングによりガラス基板に微細凹凸構造を形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜（エッチングマスク）に割れが発生することがなくなる。したがって、ガラス基板表面に形成される微細凹凸構造のエッジ部に欠けなどの欠陥が生じることなく所望の微細凹凸構造を形成することができる。つまり、ガラス基板に低応力のマスク材膜を形成するだけで実現することができるため、加工方法を単純にすることができる。なお、低応力で単層膜のマスク材膜でも実現することができるため、構造をより単純にすることができる。そして、ガラス基板表面に確実に微細凹凸構造を形成することができるため、歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２２】
図１は、本実施形態におけるガラス基板の加工方法を示すフローチャートである。図２は、図１に示す各工程に概略対応させた断面工程図である。
図１、図２に示すように、微細凹凸構造が形成されるガラス基板１０の被加工面１０Ａを研磨して、研磨後のガラス基板１０を洗浄する第１工程Ｓ１と、ガラス基板１０上にエッチングマスク１１となるマスク材膜１１Ａを形成する第２工程Ｓ２（マスク材膜形成工程）と、マスク材膜１１Ａ上にレジストパターン１２をパターン形成し、マスクとしてのレジストパターン１２を介してマスク材膜１１Ａを部分的に除去してエッチングマスク１１を得る第３工程Ｓ３（エッチングマスク形成工程）と、レジストパターン１２およびエッチングマスク１１をマスクとして用いた湿式エッチング処理によりガラス基板１０に凹部１０ｂを形成する第４工程Ｓ４（ガラスエッチング工程）と、ガラス基板１０上のエッチングマスク１１を除去する第５工程Ｓ５と、を有している。
【００２３】
第１工程Ｓ１では、まず、ボロシリケートガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラスなどからなるガラス基板１０を用意する。次いで、図２（ａ）に示すように、例えば、研磨パッド５０と、酸化セリウムを主成分とする研磨液とを用いてガラス基板１０の被加工面１０Ａを研磨する。なお、この研磨工程は複数回行ってもよいし、また、行わなくてもよい。
【００２４】
さらに、研磨処理後のガラス基板１０を公知の洗浄方法を用いて洗浄し、基板面に付着した研磨液などを除去する。ガラス基板１０の洗浄方法としては、洗剤を用いて洗浄した後、純水洗浄を施すのが一般的である。
【００２５】
第２工程Ｓ２では、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上にエッチングマスクとなるマスク材膜１１Ａを形成する。このようにガラス基板１０とマスク材膜１１Ａとで積層構造体３０を構成する。マスク材膜１１Ａとしては、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物のいずれかで構成されている。なお、マスク材膜１１Ａは、例えば、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔなどの金属または合金を主成分とする酸化膜、窒化膜または酸窒化膜を使用してもよい。
【００２６】
第３工程Ｓ３では、まず、積層構造体３０のマスク材膜１１Ａにレジストを塗布し、これを露光、現像処理することで、図２（ｃ）に示すように、開口部１２ａを有するレジストパターン１２を形成する。次いで、図２（ｄ）に示すように、レジストパターン１２をマスクとする湿式エッチング処理によりマスク材膜１１Ａを部分的に除去することで、レジストパターン１２の開口部１２ａに通じる開口部１１ａをマスク材膜１１Ａに形成する。これにより、所定形状の平面パターンを有するエッチングマスク１１を得る。
【００２７】
第４工程Ｓ４では、ガラス基板１０上に形成されたエッチングマスク１１およびレジストパターン１２をマスクとし、フッ酸を用いた湿式エッチング処理を行う。この湿式エッチング処理では、レジストパターン１２の開口部１２ａに連続するエッチングマスク１１の開口部１１ａから等方的にガラス基板１０のエッチングを進行させ、図２（ｅ）に示すように、開口部１１ａに対応する位置に断面半円型の凹部１０ｂを形成する。ガラス基板１０のエッチング処理にはフッ酸を用いるのが一般的であるが、他のエッチング液を用いた湿式エッチング処理によりガラス基板１０を加工してもよい。
【００２８】
第５工程Ｓ５では、図２（ｆ）に示すように、ガラス基板１０上のエッチングマスク１１およびレジストパターン１２を、公知の剥離方法を用いて剥離すれば、一面側に微細凹凸構造を構成する凹部１０ｂが形成された基板を得ることができる。
【００２９】
ここで、マスク材膜１１Ａの膜応力は８００ＭＰａ以下に調整されて成膜されている。マスク材膜１１Ａの膜応力を調整するために、マスク材膜１１Ａに酸素、窒素または炭素などの軽元素を含有させる必要があるため、反応性スパッタリング法により成膜することが好ましい。この場合、マスク材膜１１Ａを成膜する際には、所定の組成（クロム）のターゲットを用い、スパッタリングガスとしてアルゴンなどの不活性ガスに酸素、窒素または各種酸化窒素、各種酸化炭素などの酸素、窒素若しくは炭素などを含むガスを適宜添加すればよい。また、マスク材膜１１Ａの膜応力は、スパッタガス割合およびスパッタパワーを制御することで調整する。
【００３０】
なお、例えばエッチングマスク１１の膜応力を１０００ＭＰａ以上にすると、湿式エッチング処理の際に、エッチングマスク１１に割れが発生する場合がある。図３（ａ）に示すように、エッチングが進むとエッチングマスク１１が庇状になる。膜応力が低い（８００ＭＰａ以下）と、図３（ａ）の状態でエッチングマスク１１が保持されて、所望のエッチングを継続することができる。一方、膜応力が高い（１０００ＭＰａ以上）と図３（ｂ）に示すように、その応力により反りが発生する（応力の向きにより、上向きまたは下向きに反りが発生する）。エッチングマスク１１は金属膜からなるが、この金属膜が硬く脆い場合、この変形に耐え切れず割れてしまうことがある。
【００３１】
また、パターン形状によっては、エッチングマスク１１が変形した方向に変形ができずに膜が割れることでその応力を開放することがある。つまり、エッチングマスク１１は、湿式エッチング処理がある程度進み、膜応力と膜の強度のバランスが崩れた時点で割れが発生することになる。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、エッチングマスク１１に割れ２１が発生すると、図４（ｂ）に示すように、割れ２１の先端に対応する位置のガラス基板１０において、凹部１０ｂのエッジ部が余分にエッチングされ、欠陥部２３が形成される。
【００３３】
本実施形態によれば、湿式エッチング処理により被加工面１０Ａに微細凹凸構造（凹部１０ｂ）が形成されるガラス基板１０と、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに積層配置され、湿式エッチング処理のエッチングマスク１１が形成されるマスク材膜１１Ａと、を備えた積層構造体３０において、マスク材膜１１Ａを、低応力の単層膜で構成した。
【００３４】
このように構成したため、湿式エッチングによりガラス基板１０に凹部１０ｂを形成する際に、湿式エッチングが進行してもマスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）に割れ２１が発生することがなくなる。したがって、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに形成される凹部１０ｂのエッジ部に欠けなどの欠陥部２３が生じることなく所望の凹部１０ｂを形成することができる。つまり、ガラス基板１０に低応力で単層膜のマスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）を形成するだけで実現することができるため、構造を単純にすることができる。また、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに確実に凹部１０ｂを形成することができるため、歩留まりを向上することができる。
【００３５】
また、マスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）の膜応力を、８００ＭＰａ以下にした。
このように構成したため、マスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）に割れ２１が発生することをより確実に防止することができる。したがって、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに欠けなどの欠陥部２３が生じることなく所望の凹部１０ｂをより確実に形成することができる。ここで、エッチングマスク１１の膜応力を２００ＭＰａ以下にすると、湿式エッチングの際に、エッチングマスク１１の割れをほぼ完全に無くすことができるため、より好ましい。
【００３６】
また、マスク材膜１１Ａ（エッチングマスク１１）を、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物のいずれかで構成するようにした。
このように、マスク材膜１１Ａを、クロムを主成分とすることで、ガラス基板１０への密着性を高めることができるとともに、凹部１０ｂに対応する開口部１１ａを形成し易くすることができる。また、マスク材膜１１Ａに酸素、窒素または炭素などの軽元素を含有させることで、マスク材膜１１Ａの膜応力を調整しやすくすることができる。したがって、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに確実に凹部１０ｂを形成することができ、歩留まりを向上することができる。
【００３７】
さらに、エッチングマスク１１上に形成されているレジストパターン１２を残置した状態で湿式エッチング処理を行うようにした。
このように構成したため、エッチングマスク１１にピンホールまたはピンホールになる異物などの欠陥があった場合にも、それらに起因するガラス基板１０の凹部１０ｂへの欠陥の発生をレジストパターン１２により防止することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例におけるガラス基板の加工方法は、上記実施形態に準ずるものであるので、必要に応じて図１および図２を参照しつつ説明することとする。
【００３９】
（実施例１）
ガラス基板１０としてボロシリケートガラス（ショット社製 テンパックス フロート）基板を用意した。ボロシリケートガラス基板に第１の研磨工程として酸化セリウムを主成分とする研磨剤と硬質ポリシャ（ウレタンパッド）の研磨パッドによる行った。次いで、第２の研磨工程として酸化セリウムを主成分とする研磨剤と軟質ポリシャ（スウェードタイプ）の研磨パッドによる研磨を行った。
研磨工程終了後、ボロシリケートガラス基板に対して洗剤、純水洗浄を行い、イソプロピルアルコール蒸気中で乾燥させた。
【００４０】
乾燥処理後のボロシリケートガラス基板に、ターゲットにＣｒを用い、スパッタリングガスとしてＡｒ、ＣＯ２、Ｎ２の混合ガスを使用して反応性スパッタリング法にてマスク材膜１１Ａを成膜した。このとき、マスク材膜１１Ａの膜厚は０．１〜０．２μｍ程度とし、膜応力が２００ＭＰａ以下となるように成膜した。なお、膜応力は膜の反り量を平面度測定装置により測定し、これを応力に換算した。マスク材膜１１Ａを成膜した後、マスク材膜１１Ａ上にレジストを塗布し、リソグラフィー法を用いてレジストパターン１２を形成した。
【００４１】
次に、レジストパターン１２をマスクとする硝酸第２セリウムアンモニウム溶液を用いた湿式エッチング処理により、Ｃｒ膜をパターニングし、最終的なガラス基板エッチング用のエッチングマスク１１を得た。
【００４２】
次に、フッ酸を主成分とするエッチング液を用いた浸漬処理（湿式エッチング処理）を行った。このエッチング処理により、深さ６０μｍ、開口幅１５０μｍの溝状の凹部１０ｂをエッチングマスク１１の開口部１１ａに対応する位置のボロシリケートガラス基板表面に形成した。その後、エッチングマスク１１およびレジストパターン１２をボロシリケートガラス基板から剥離した。
【００４３】
ここで図５は、実施例１で得られた凹部１０ｂの形状を説明するための図である。図５に示すように、本実施例の加工方法によれば、形成した凹部１０ｂのエッジ部において、欠けなどの欠陥や縁のギザ付きが無い溝形状を得ることができる。なお、本実施例によるエッチングされたパターンの単位長さ当たりに発生する欠陥の頻度は、数十ｐｐｍ／ｍｍ以下となる。
【００４４】
（実施例２）
上述の実施例１と同様のガラス基板に、ターゲットにＣｒを用い、スパッタリングガスとしてＡｒ、ＣＯ２、Ｎ２の混合ガスを使用して反応性スパッタリング法にてマスク材膜１１Ａを成膜した。このとき、マスク材膜１１Ａの膜応力が８００ＭＰａ以下となるように成膜した。
その後、実施例１と同様の方法により、深さ６０μｍ、開口幅１５０μｍの溝状の凹部１０ｂをエッチングマスク１１の開口部１１ａに対応する位置のボロシリケートガラス基板表面に形成した。
【００４５】
ここで図５は、実施例２で得られた凹部１０ｂの形状を説明するための図である。図５に示すように、本実施例の加工方法によれば、形成した凹部１０ｂのエッジ部において、欠けなどの欠陥や縁のギザ付きが無い溝形状を得ることができる。なお、本実施例によるエッチングされたパターンの単位長さ当たりに発生する欠陥の頻度は、数百ｐｐｍ／ｍｍ以下となる。
【００４６】
（比較例１）
上述の実施例１および実施例２と同様のガラス基板に、ターゲットにＣｒを用い、スパッタリングガスとしてＡｒ、ＣＯ２、Ｎ２の混合ガスを使用して反応性スパッタリング法にてマスク材膜１１Ａを成膜した。このとき、マスク材膜１１Ａの膜応力が１０００ＭＰａ以上となるように成膜した。
その後、実施例１と同様の方法により、深さ６０μｍ、開口幅１５０μｍの溝状の凹部１０ｂをエッチングマスク１１の開口部１１ａに対応する位置のボロシリケートガラス基板表面に形成した。
【００４７】
ここで図６は、比較例１で得られた凹部１０ｂの形状を説明するための図である。図６に示すように、本実施例の加工方法によれば、形成した凹部１０ｂのエッジ部において、欠けなどの欠陥部２３や縁のギザ付きが形成された不規則な形状の溝形状が得られることがあった。なお、本実施例によるエッチングされたパターンの単位長さ当たりに発生する欠陥の頻度は、数千ｐｐｍ／ｍｍ以上になる場合もある。
【００４８】
実施例１および実施例２と、比較例１とを比較すれば明らかなように、本発明に係るガラス基板１０の加工方法によれば、エッチングマスク１１の膜応力を８００ＭＰａ以下にして形成することで、ガラス基板１０に欠陥などが無い所望の凹部１０ｂを形成することができる。
【００４９】
つまり、ガラス基板１０に低応力で単層膜のマスク材膜１１Ａを形成するだけで所望の凹部１０ｂを形成することができる。したがって、ガラス基板１０に微細凹凸構造を形成するための構造を単純にすることができる。また、このようにすることで、ガラス基板１０の被加工面１０Ａに欠けなどの欠陥のない凹部１０ｂを形成することができるため、信頼性の高いガラス基板１０を提供することができるとともに、歩留まりを向上することができる。
【００５０】
尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態のような微細な凹部を形成する際には、マスク材膜１１Ａの表面に低反射膜（若干酸化度を上げたクロム膜）を設けてもよい。低反射膜を設けることで、リソグラフィーで微細パターンを解像させやすくすることができる。ただし、低反射膜を設けた場合、合計の膜応力は８００ＭＰａ以下でなければならない。
また、本実施形態では、湿式エッチングのみで凹部を形成する場合の説明をしたが、ドライエッチングをした後に、湿式エッチングを追加してもよい。このようにすることで、高アスペクト比の微細パターンを形成することができる。
さらに、本実施形態では、直線の溝形状を形成する場合で説明をしたが、曲線、屈曲部を有するもの、円や多角形の孤立パターンにおいても同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態におけるガラス基板の加工方法を示すフローチャートである。
【図２】図１に対応する断面工程図である。
【図３】本発明の実施形態における凹部エッチング中の説明図であり、（ａ）はエッチングマスクが低応力膜の場合、（ｂ）は高応力膜の場合を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態における凹部エッチング中の説明図であり、（ａ）はエッチングマスクに割れが発生した場合の平面図、（ｂ）は凹部に欠陥が発生した場合の平面図である。
【図５】実施例１および実施例２に係る凹部の形状を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】比較例１に係る凹部の形状を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ガラス基板 １０Ａ…被加工面（表面） １０ｂ…凹部（微細凹凸構造） １１…エッチングマスク １１Ａ…マスク材膜 １２…レジストパターン（レジスト膜） ３０…積層構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式エッチング処理により表面に微細凹凸構造が形成されるガラス基板と、
該ガラス基板の表面に積層配置され、前記湿式エッチング処理のエッチングマスクが形成されるマスク材膜と、を備えた積層構造体において、
前記マスク材膜が、低応力であることを特徴とする積層構造体。
【請求項２】
前記マスク材膜が、低応力の単層膜で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層構造体。
【請求項３】
前記マスク材膜の膜応力が、８００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の積層構造体。
【請求項４】
前記マスク材膜が、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層構造体。
【請求項５】
ガラス基板表面への微細凹凸構造の形成に適用できるガラス基板の加工方法において、
ガラス基板の被加工面にマスク材膜を形成するマスク材膜形成工程と、
該マスク材膜に前記微細凹凸構造に対応したマスクパターンを形成してエッチングマスクを形成するエッチングマスク形成工程と、
前記エッチングマスクを用いた湿式エッチング処理により前記ガラス基板の被加工面に前記微細凹凸構造をパターン形成するガラスエッチング工程と、を有し、
前記マスク材膜が、低応力であることを特徴とするガラス基板の加工方法。
【請求項６】
前記マスク材膜が、低応力の単層膜で形成されていることを特徴とする請求項５に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項７】
前記エッチングマスク形成工程は、前記微細凹凸構造に対応したパターンのレジスト膜を前記マスク材膜の表面に形成する工程と、前記レジスト膜を用いて前記マスク材膜をエッチングしてエッチングマスクを形成する工程と、を有し、
前記ガラスエッチング工程では、前記マスク材膜の表面に前記レジスト膜を残した状態で、前記湿式エッチング処理を行うことを特徴とする請求項５または６に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項１】
湿式エッチング処理により表面に微細凹凸構造が形成されるガラス基板と、
該ガラス基板の表面に積層配置され、前記湿式エッチング処理のエッチングマスクが形成されるマスク材膜と、を備えた積層構造体において、
前記マスク材膜が、低応力であることを特徴とする積層構造体。
【請求項２】
前記マスク材膜が、低応力の単層膜で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層構造体。
【請求項３】
前記マスク材膜の膜応力が、８００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の積層構造体。
【請求項４】
前記マスク材膜が、クロムを主成分とする酸化膜、窒化膜もしくは炭化膜、またはそれらの複合化合物で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層構造体。
【請求項５】
ガラス基板表面への微細凹凸構造の形成に適用できるガラス基板の加工方法において、
ガラス基板の被加工面にマスク材膜を形成するマスク材膜形成工程と、
該マスク材膜に前記微細凹凸構造に対応したマスクパターンを形成してエッチングマスクを形成するエッチングマスク形成工程と、
前記エッチングマスクを用いた湿式エッチング処理により前記ガラス基板の被加工面に前記微細凹凸構造をパターン形成するガラスエッチング工程と、を有し、
前記マスク材膜が、低応力であることを特徴とするガラス基板の加工方法。
【請求項６】
前記マスク材膜が、低応力の単層膜で形成されていることを特徴とする請求項５に記載のガラス基板の加工方法。
【請求項７】
前記エッチングマスク形成工程は、前記微細凹凸構造に対応したパターンのレジスト膜を前記マスク材膜の表面に形成する工程と、前記レジスト膜を用いて前記マスク材膜をエッチングしてエッチングマスクを形成する工程と、を有し、
前記ガラスエッチング工程では、前記マスク材膜の表面に前記レジスト膜を残した状態で、前記湿式エッチング処理を行うことを特徴とする請求項５または６に記載のガラス基板の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３０７６４８（Ｐ２００８−３０７６４８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５８７０６（Ｐ２００７−１５８７０６）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００１０１７１０）アルバック成膜株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００１０１７１０）アルバック成膜株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
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