(57)【要約】【課題】炭素を含む材料に、表面を平滑に保持しつつ、微細な凹凸構造を形成可能な表面加工方法等を提供する。【解決手段】処理装置３０で、炭素を含む材料である被処理物３１の表面を、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなりフルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスを処理ガスとし、この処理ガスから生成したプラズマを用いて反応性イオンエッチング等の乾式エッチングを行い加工することにより、突起状の凹凸または孔状の凹凸を含む微細構造を作製する表面処理方法等を製造する。【選択図】図３
2010013337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクおよび処理ガスを用い、炭素を含む被加工物の表面を選択的に乾式エッチングすることにより当該被加工物を加工する表面加工方法であって、
炭素を含む材料の表面に、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなり当該フルオロカーボンと当該酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスを前記処理ガスとし、当該処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記マスク以外の箇所に乾式エッチングを行うことで、前記被加工物の表面に凹凸構造を形成することを特徴とする表面加工方法。
【請求項２】
前記乾式エッチングは、反応性イオンエッチングであることを特徴とする請求項１に記載の表面加工方法。
【請求項３】
前記炭素を含む材料は、グラッシーカーボンからなる材料であることを特徴とする請求項１に記載の表面加工方法。
【請求項４】
前記ガスは、窒素およびアルゴンから選ばれる少なくとも１種のガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面加工方法。
【請求項５】
前記フルオロカーボンは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の表面加工方法。
【請求項６】
グラッシーカーボンの表面に凹凸構造を形成したインプリント用モルドの製造方法であって、
前記凹凸構造に対応するマスクを前記グラッシーカーボンに形成する工程と、
前記マスクが形成されたグラッシーカーボンを、乾式エッチングし、前記マスクが形成されていない部分を除去することで前記凹凸構造を形成する工程と、を含み、
前記乾式エッチングは、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなり当該フルオロカーボンと当該酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスから生成したプラズマを用いることにより行うことを特徴とするインプリント用モルドの製造方法。
【請求項７】
前記乾式エッチングは、反応性イオンエッチングであることを特徴とする請求項６に記載のインプリント用モルドの製造方法。
【請求項８】
前記凹凸構造は、突起状の凹凸または孔状の凹凸を含む構造であることを特徴とする請求項６に記載のインプリント用モルドの製造方法。
【請求項９】
前記マスクは、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、シリコンから選ばれる少なくとも一種の単体、合金、窒化物または酸化物を含む材料よりなることを特徴とする請求項６に記載のインプリント用モルドの製造方法。
【請求項１０】
前記凹凸構造に対応するマスクを前記グラッシーカーボンに形成する工程は、モリブデン、タンタル、タングステン、シリコンから選ばれる少なくとも一種の単体、合金、窒化物または酸化物を含む層を当該グラッシーカーボン上に成膜し、処理ガスとしてフッ化物ガスを含むガスを使用する乾式エッチングにより当該層の一部を除去することで行うことを特徴とする請求項６に記載のインプリント用モルドの製造方法。
【請求項１１】
グラッシーカーボンに、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなり当該フルオロカーボンと当該酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスから生成したプラズマを用いた乾式エッチングを行うことにより凹凸構造を作製したモルドを用いて、ガラスをインプリントすることにより当該ガラスの表面に凹凸構造が作製されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１２】
グラッシーカーボンに、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなり当該フルオロカーボンと当該酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスから生成したプラズマを用いた乾式エッチングを行うことにより凹凸構造を作製したモルドを、ガラスに押し付けて当該凹凸構造を転写することで当該ガラスの表面に凹凸構造を形成することを特徴とするインプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面加工方法等に係り、特に、インプリント用モルドの製造に適した表面加工方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノサイズの微細パターンを施した光回折素子、偏光変調素子、レンズ等の光学素子や、マイクロ流路、マイクロタス基板等のデバイスに対する需要が高まっている。
これらのデバイスの微細パターンを作製するために素材として、熱的安定性、化学的安定性、光透過性等の要求から、ガラスを素材に用いる場合が多い。これらの微細パターン加工を施したデバイスとしては、現在、電子線を照射することで加工を行う電子線描画法により製造されたものが実用化されている。しかし、この加工方法では、大量生産が困難であり、そのため製品は極めて高価なものとなる。
【０００３】
そこで、これらの微細パターンを有する型（モルド）を作製し、いわばプリント技術によりガラス表面に微細パターンを形成し、デバイスを作製する、いわゆるインプリント技術が実現できればデバイスをより大量に生産し、安価に供給することが可能となる。
インプリント技術に用いるモルドは、従来は、石英、シリコン、ステンレス鋼等を素材とし、プラズマエッチング、湿式エッチング、機械加工等により微細パターンを作製していた。しかし、ステンレス鋼は耐熱性に劣り、シリコンは脆くて欠けやすいといった欠点を持つ。また、石英を素材とした場合は、一般的なガラス材料にはインプリントできるが、化学的に最も安定な石英そのものをインプリントすることは出来ない。
【０００４】
この問題を解決する方法として、例えば、特定の樹脂、またはグラファイトやカーボンブラック等の炭素材料を、２０００℃程度の高温で焼成し、ほぼ炭素のみを構成成分とする非晶質炭素素材であるグラッシーカーボンをモルド用の素材とすることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４５０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらモルドの微細加工は、フォトリソグラフィーや電子線リソグラフィー等の汎用パターニング手法で描画したパターンをマスクとして、プラズマイオンエッチングや反応性イオンエッチング等の手法により、グラッシーカーボン上に形成される。また、このモルドの微細加工に用いられる反応性ガスは、炭素が炭酸ガスとして揮発しやすい酸素ガスが主成分となっている。
しかしながら、このような酸素を用いたエッチングは、加工面が極めて荒れてしまい、光学デバイスとして用いるのは困難である。また光学デバイスではなくマイクロ流路等のデバイスとして用いた場合でも、この加工面の荒れは、流体の流速異常を引き起こしたり、制御困難な特定物質の異常吸着を引き起こすなどの現象が生じるという問題がある。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、炭素を含む材料に、表面を平滑に保持しつつ、微細な凹凸構造を形成可能な表面加工方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、表面を平滑に保持しつつ、微細パターンをインプリント可能なインプリント用モルドの製造方法を提供することである。
また、更に本発明の他の目的は、表面に微細な凹凸構造を施した光学素子を大量、安価に提供することにある。
また、更に本発明の他の目的は、様々な材料にインプリント可能なインプリント方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、酸素を主成分とする処理ガスを用いた場合、酸素イオンがグラッシーカーボンに打ち込まれ、局所的にエッチング速度が異なる部分が表面に生成するためエッチングむらを引き起こし、その結果表面の荒れを生じさせるものと考えた。
そこで、種々の手法を検討した結果、処理ガスとして水素を主成分とする処理ガス、またはフルオロカーボンと酸素とからなりフルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１である処理ガスを使用して乾式エッチングを行えば、十分平滑な表面を有するインプリント用モルド等が作製可能であることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成した。即ち、本発明は以下を要旨とするものである。
【０００９】
かかる目的のもと、本発明の表面加工方法は、マスクおよび処理ガスを用い、炭素を含む被加工物の表面を選択的に乾式エッチングすることにより被加工物を加工する表面加工方法であって、炭素を含む材料の表面に、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなりフルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスを処理ガスとし、処理ガスから生成したプラズマを用いて、マスク以外の箇所に乾式エッチングを行うことで、被加工物の表面に凹凸構造を形成することを特徴とする。
【００１０】
ここで、乾式エッチングは、反応性イオンエッチングであることが好ましく、炭素を含む材料は、グラッシーカーボンからなる材料であることが更に好ましい。
また、ガスは、窒素およびアルゴンから選ばれる少なくとも１種のガスを含むことが好ましく、フルオロカーボンは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１１】
また、本発明のインプリント用モルドの製造方法は、グラッシーカーボンの表面に凹凸構造を形成したインプリント用モルドの製造方法であって、凹凸構造に対応するマスクをグラッシーカーボンに形成する工程と、マスクが形成されたグラッシーカーボンを、乾式エッチングし、マスクが形成されていない部分を除去することで凹凸構造を形成する工程と、を含み、乾式エッチングは、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなりフルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスから生成したプラズマを用いることにより行うことを特徴とする。
【００１２】
ここで、乾式エッチングは、反応性イオンエッチングであることが好ましく、凹凸構造は、突起状の凹凸または孔状の凹凸を含む構造であることが更に好ましい。
また、マスクは、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、シリコンから選ばれる少なくとも一種の単体、合金、窒化物または酸化物を含む材料よりなることが好ましく、凹凸構造に対応するマスクをグラッシーカーボンに形成する工程は、モリブデン、タンタル、タングステン、シリコンから選ばれる少なくとも一種の単体、合金、窒化物または酸化物を含む層をグラッシーカーボン上に成膜し、処理ガスとしてフッ化物ガスを含むガスを使用する乾式エッチングにより層の一部を除去することが好ましい。
【００１３】
また更に、本発明の光学素子は、グラッシーカーボンに、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなりフルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスから生成したプラズマを用いた乾式エッチングを行うことにより凹凸構造を作製したモルドを用いて、ガラスをインプリントすることによりガラスの表面に凹凸構造が作製されていることを特徴とする。
【００１４】
また更に、本発明のインプリント方法は、グラッシーカーボンに、水素が体積含有比率で５０％以上含むガスまたはフルオロカーボンと酸素とからなりフルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスから生成したプラズマを用いた乾式エッチングを行うことにより凹凸構造を作製したモルドを、ガラスに押し付けて凹凸構造を転写することでガラスの表面に凹凸構造を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、炭素を含む材料に、表面を平滑に保持しつつ、微細な凹凸構造を形成可能な表面加工方法等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｇ）は本実施の形態が適用されるインプリント用モルドの製造方法の第１の例を説明した図である。図１（ａ）〜（ｇ）では、インプリント用モルドを製造する方法を製造工程順に示しており、主に、波長板、回折格子（グレーティング）、回折素子などの製造に用いられるインプリント用モルドが製造できる。
【００１７】
ここでは、まずグラッシーカーボンを素材とする基板１１にクロムを蒸着し、クロム層１２を成膜する。次にクロム層１２上にレジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、レジスト層１３を形成する（図１（ａ））。
そして、微細パターン１４が描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ：Ultraviolet）、電子線（ＥＢ：Electron Beam）等により露光を行うと、レジスト層１３に所定の微細パターン１４が露光される（図１（ｂ））。
次に、現像液を用いてレジスト層１３の露光部分を除去すると、微細パターン１４の部分のレジスト層１３が除去される（図１（ｃ））。
そして、基板１１上に成膜されたクロム層１２の微細パターン１４の部分をクロムエッチング液を用いてエッチング除去する（図１（ｄ））。
クロムエッチング液は、主に硝酸第２セリウムアンモニウムと硝酸を混合したもの、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸を混合したもの、硝酸第２セリウムアンモニウムと硝酸と過塩素酸を混合したものが用いられる。
ここで、クロム層１２は後述する通り乾式エッチングを行う際のマスクとして機能するが、クロムよりなる層でなくともクロム、モリブデン、タンタル、タングステン、シリコンから選ばれる少なくとも一種の単体、合金、窒化物または酸化物を含む材料で作製することもできる。クロム層１２をクロムエッチング液を用いてエッチング除去した後の廃液には６価クロムが含まれる。よって、より安全に処理を行う為には、上述した図１（ａ）の工程において、クロム層１２の代りにモリブデン、タンタル、タングステン、シリコンから選ばれる少なくとも一種の単体、合金、窒化物または酸化物を含む層を基板１１上に成膜することが好ましい。そして、このような材料をクロム層１２の代りに使用した場合は、微細パターン１４の部分は、反応性エッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）等の乾式エッチングを行うことにより除去することが可能である。このとき処理ガスとしてフッ化炭素(ＣＦ４)、フッ化硫黄(ＳＦ６)、６フッ化２炭素(Ｃ２Ｆ６)等のフッ化物ガスを含むガスを使用するのが好ましい。
【００１８】
そして更に、微細パターン１４以外の部分に残っているレジスト層１３をレジスト剥離液を用いて除去する（図１（ｅ））。この状態で、基板１１上には、微細パターン１４以外の部分にクロム層１２が残る。
そして、後に詳述するが、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法を用いて、微細パターン１４の部分の基板１１を乾式エッチングする（図１（ｆ））。このとき残ったクロム層１２の部分はマスクとなり、エッチングが行われない。よってこの部分以外の箇所で基板１１にエッチングを行なうことで微細パターン１４に対応した凹凸構造が基板１１に作製されることになる。
最後に、基板１１上に残っているクロム層１２をクロムエッチング液を用いて除去すると微細パターン１４に対応した突起状の凹凸からなる凹凸構造が形成されたインプリント用モルドが完成する（図１（ｇ））。
このとき、凹凸構造の中央部同士の間隔（ピッチ）Ｐは、２００ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましく、また凹凸構造の深さＤは、５００ｎｍ〜８００ｎｍであることが好ましい。
なお、クロム層１２の代りにモリブデン、タンタル、タングステン、シリコンから選ばれる少なくとも一種の単体、合金、窒化物または酸化物を含む材料を使用した場合は、基板１１上に残っているこれらの材料からなる部分を、反応性エッチング等の乾式エッチングを行うことにより除去することが可能である。このとき処理ガスとしてフッ化炭素(ＣＦ４)、フッ化硫黄(ＳＦ６)、６フッ化２炭素(Ｃ２Ｆ６)等のフッ化物ガスを含むガスを使用するのが好ましい。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態が適用されるインプリント用モルドの製造方法の第２の例を説明した図である。図２（ａ）〜（ｄ）で説明する方法により製造されるインプリント用モルドは、主に、マイクロレンズアレイ等を製造するモルドとして好適である。
まず、グラッシーカーボンを素材とする基板１１上にレジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、レジスト層１３を形成する。そして、レジスト層１３上にマイクロレンズアレイ等の所定の微細パターンが描かれたグレーマスク１５を設置する（図２（ａ））。このグレーマスク１５は、マイクロレンズアレイ等の高さ分布を階調表現した濃淡パターンに置き換えたものであり、明部は高さが低い箇所、暗部は高さが高い箇所に対応する。
この状態で、紫外線や電子線により露光を行い、露光後にグレーマスク１５を取り外す。グレーマスク１５により照射強度に分布を付与できるため、露光の強度を調整することが可能である。その結果、露光の強度に応じた微細パターン１４が形成される（図２（ｂ））。
次に、現像液によりレジスト層１３の露光部分を除去すると、微細パターン１４に対応した部分のレジスト層１３が除去される（図２（ｃ））。
そして、反応性イオンエッチング法を用いて、乾式エッチングを行う。このとき残ったレジスト層１３がマスクの働きをし、この厚さに応じて基板１１にエッチングが行われる。その結果、基板１１にマイクロレンズアレイ等の形状に対応する孔状の凹凸からなる凹凸構造が形成されたインプリント用モルドが完成する（図２（ｄ））。
【００２０】
次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を行う装置、エッチング条件等について詳しく説明を行う。
図３は、反応性イオンエッチングを行う処理装置を説明した図である。
図３で示した反応性イオンエッチングを行う処理装置３０は、被処理物３１が設置される設置台３２と、設置台３２に対向して配置される対向電極３３とを有する。また、処理装置３０は、被処理物３１の周囲環境に所定の処理ガスを導入する処理ガス導入バルブ３４と、設置台３２と対向電極３３との間に高周波電圧を印加する高周波電源３５と、周囲環境から空気又は処理ガスを排気する排気バルブ３６及び排気ポンプ３７とを有して構成される。
【００２１】
被処理物３１は、上述した図１（ｅ）におけるクロム層１２が上面に残った基板１１や、図２（ｃ）におけるレジスト層１３が上面に残った基板１１が該当する。
設置台３２は、被処理物３１を搭載できる強度を有した、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。そして、設置台３２は、対向電極３３と共に、高周波電源３５に接続される。
【００２２】
対向電極３３は、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。対向電極３３は、被処理物３１が搭載された設置台３２に対してほぼ平行になるように、対向電極３３は設置台３２に対して対向配置される。
【００２３】
処理ガス導入バルブ３４は、後述する排気バルブ３６及び排気ポンプ３７とが、設置台３２と対向電極３３との間に形成される被処理物３１の周囲環境から空気を排出して所定の真空度に達した後に、処理ガスを導入するためのものである。ここで、処理ガスは、水素を主成分として含むことが必要である。または、フルオロカーボンと酸素とからなり、フルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスであることが必要である。ここで、水素を主成分とするとは、処理ガス中の水素の体積含有比率が５０％以上であることを意味する。また、水素以外の処理ガスとしては、加工パターンや加工速度の兼ね合いにより、窒素またはアルゴンを希釈ガスとして用いるのが好適である。また、処理ガスとして、フルオロカーボンと酸素とからなるガスを使用するときは、フルオロカーボンは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。
このように水素を主成分とするガス、またはフルオロカーボンと酸素とからなりフルオロカーボンと酸素との体積含有比率が１：４〜１：１であるガスを処理ガスとして用いて炭素を含む被処理物３１に対し、反応性イオンエッチングを行うと加工面の荒れが抑制され、表面荒れの少ない平滑な表面を有するインプリント用モルドを作製することができる。
【００２４】
高周波電源３５は、設置台３２と対向電極３３との間に高周波電圧を印加する。印加される高周波は、処理ガス導入バルブ３４によって導入される処理ガスが励起されてプラズマを生起させる程度の周波数及び電圧を有する。
ここで、高周波電圧の印加方法として、ＲＦプラズマ、マイクロ波プラズマ、ＤＣプラズマ等がいずれも使用可能であるが、構成の簡便さや処理を行うことができる面積が広い等の点で、ＲＦプラズマが好適である。
【００２５】
高周波放電に使用されるいわゆるＲＦプラズマの場合、設置台３２を接地して対向電極３３に高周波電圧を印加する図５に示したグラウンドモード、設置台３２に高周波電圧を印加して対向電極３３を接地する図３に示したＲＦモード、および設置台３２にＤＣ電源（図示せず）を印加し設置台３２と対向電極３３に高周波電圧を印加するＤＣバイアスモード、更に設置台と対向電極共にラジオ波を印加するＲＦバイアスモードがある。本実施の形態では、加工速度の観点から、図３において示した設置台３２に高周波電圧を印加して対向電極３３を接地するＲＦモードが好適である。
【００２６】
排気バルブ３６及び排気ポンプ３７は、設置台３２と対向電極３３との間に形成される被処理物３１の周囲環境から、所定の真空度に達するまで空気を排出する。また、排気バルブ３６及び排気ポンプ３７は、処理が終了した後に、処理ガスを排気する際に使用される。
【００２７】
以上の構成を有する処理装置３０を使用して反応性イオンエッチングを行う方法を以下に説明する。
まず、被処理物３１が設置台３２上の所定位置に搭載された後、排気バルブ３６及び排気ポンプ３７が協働して、所定の真空度に達するまで被処理物３１の周囲環境から空気を排出する。所定の真空度に達した後、処理ガス導入バルブ３４から、処理ガスが導入される。
そして、設置台３２と対向電極３３との間に、高周波電源３５によって高周波電圧が印加される。印加された高周波電圧により処理ガスが分解されて、ラジカルやイオンが生成される。生成されたラジカルやイオンは、被処理物３１の基板１１に衝突し、基板１１の主成分である炭素と化学反応を起こして気化させ除去することでエッチングが行われる。
【００２８】
次に、以上のように作製したインプリント用モルドを使用してインプリントを行う装置と方法について説明する。
図４は、インプリントを行うインプリント装置について説明した図である。
図４に示したインプリント装置４０は、微細な凹凸構造のあるインプリント用モルド５０をガラス等でできた光学素子６０に押し付けプレスするための駆動装置４１と、インプリント用モルド５０を支持し固定する支持部４２と、光学素子６０を保持し固定する保持部４３と、保持部４３の下部に配置され光学素子６０に加わる力を検知する圧力センサ４４と、圧力センサ４４からの検知信号に基づいて駆動装置４１を制御する制御部４５とを主要部として備える。
【００２９】
また、インプリント装置４０は、支持部４２を上下動可能に支持する水平部材４６ａと、保持部４３と圧力センサ４４とを支持し固定する水平台４６ｂと、水平台４６ｂに固定され水平部材４６ａを支持する縦部材４７とを備える。そして、インプリント装置４０は、インプリント用モルド５０を加熱する加熱手段として図示しないヒータを支持部４２内に備え、プレスのときにインプリント用モルド５０を所定温度に昇温させることができる。
【００３０】
このようなインプリント装置４０を使用して、光学素子６０にインプリントを行うには、まず、光学素子６０を保持部４３に載置し、支持部４２内のヒータに通電することで加熱して、インプリント用モルド５０を所定温度に昇温させる。
次に、駆動装置４１を駆動し、インプリント用モルド５０を光学素子６０に接近させ、押し付けてプレスし、所定時間保持してから、インプリント用モルド５０を冷却する。この際に、プレス圧が圧力センサ４４により計測され、制御部４５によりプレス圧を制御する。
そして、十分に冷却後、駆動装置４１を駆動し、インプリント用モルド５０を光学素子６０から離れる方向に移動させ、インプリント用モルド５０を光学素子６０から離型させる。これにより、インプリント用モルド５０の凹凸構造が光学素子６０に転写され、インプリントが行われる。
【実施例】
【００３１】
〔反応性イオンエッチングの装置、条件〕
（実施例１〜３）
実施例１〜３では、図１で説明した方法によりインプリント用モルドを作製した。そして、図１（ｆ）の工程において反応性イオンエッチングを行う処理装置として、図３で示したものを使用した。被処理物３１としては、図１（ｅ）に示したクロム層１２が部分的に残ったグラッシーカーボンからなる基板１１を使用した。処理ガスとして、水素、窒素、アルゴンを以下の表１に示した体積含有比率で処理装置３０に５０ＳＣＣＭ（ＳＣＣＭとは、当該ガスが２５℃、１気圧のときのｃｍ３／ｍｉｎ）導入した。続いて、１３．５６ＭＨｚのラジオ波を２００Ｗ印加し、３０分間処理を行い、反応性イオンエッチングを行うことでインプリント用モルドを作製した。
【００３２】
（実施例４）
クロム層１２をタングステンからなる層に置き換え、図１で説明した方法によりインプリント用モルドを作製した。ここで、図１（ｄ）のタングステンからなる層を除去する工程では、図５に示した処理装置７０を使用し、反応性イオンエッチングを行った。具体的には、真空排気の後、フッ化硫黄(ＳＦ６)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入し、続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗ印加して、１５分間処理をした。また、図１（ｆ）の工程では、実施例３と同条件で処理を行った。更に、図１（ｇ）の工程では、基板１１上に残っているタングステンからなる層を図５に示した処理装置７０の設置台３２に設置し、真空排気の後、フッ化硫黄(ＳＦ６)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入した。続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗを印加して、１５分間処理し、反応性イオンエッチングを行うことで除去を行った。
【００３３】
（実施例５）
クロム層１２をタンタルからなる層に置き換え、図１で説明した方法によりインプリント用モルドを作製した。ここで、図１（ｄ）のタンタルからなる層を除去する工程では、図５に示した処理装置７０を使用し、反応性イオンエッチングを行った。具体的には、真空排気の後、６フッ化２炭素(Ｃ２Ｆ６)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入し、続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗ印加して、１５分間処理を行った。また、図１（ｆ）の工程では、実施例３と同条件で処理を行った。更に、図１（ｇ）の工程では、基板１１上に残っているタンタルからなる層を図５に示した処理装置７０の設置台３２に設置し、真空排気の後、６フッ化２炭素(Ｃ２Ｆ６)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入した。続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗを印加して、１５分間処理し、反応性イオンエッチングを行うことで除去を行った。
【００３４】
（実施例６）
クロム層１２をモリブデンからなる層に置き換え、図１で説明した方法によりインプリント用モルドを作製した。ここで、図１（ｄ）のモリブデンからなる層を除去する工程では、図５に示した処理装置７０を使用し、反応性イオンエッチングを行った。具体的には、真空排気の後、６フッ化２炭素(Ｃ２Ｆ６)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入し、続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗ印加して、１５分間処理を行った。また、図１（ｆ）の工程では、実施例３と同条件で処理を行った。更に、図１（ｇ）の工程では、基板１１上に残っているモリブデンからなる層を図５に示した処理装置７０の設置台３２に設置し、真空排気の後、６フッ化２炭素(Ｃ２Ｆ６)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入した。続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗを印加して、１５分間処理し、反応性イオンエッチングを行うことで除去を行った。
【００３５】
（実施例７）
クロム層１２を酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる層に置き換え、図１で説明した方法によりインプリント用モルドを作製した。ここで、図１（ｄ）の酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる層を除去する工程では、図５に示した処理装置７０を使用し、反応性イオンエッチングを行った。具体的には、真空排気の後、フッ化炭素(ＣＦ４)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入し、続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗ印加して、１５分間処理を行った。また、図１（ｆ）の工程では、実施例３と同条件で処理を行った。更に、図１（ｇ）の工程では、基板１１上に残っている酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる層を図５に示した処理装置７０の設置台３２に設置し、真空排気の後、フッ化炭素(ＣＦ４)と酸素との混合比４：１の処理ガスを５０ＳＣＣＭ導入した。続いて対向電極３３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗを印加して、１５分間処理し、反応性イオンエッチングを行うことで除去を行った。
【００３６】
（実施例８〜１３）
実施例８〜１３では、図１で説明した方法によりインプリント用モルドを作製した。そして、図１（ｆ）の工程において反応性イオンエッチングを行う処理装置として、図３で示したものを使用した。被処理物３１としては、図１（ｅ）に示したクロム層１２が部分的に残ったグラッシーカーボンからなる基板１１を使用した。処理ガスとして、フルオロカーボン、酸素を以下の表１に示した体積含有比率で処理装置３０に５０ＳＣＣＭ導入した。続いて、１３．５６ＭＨｚのラジオ波を３００Ｗ印加し、３０分間処理を行い、反応性イオンエッチングを行うことでインプリント用モルドを作製した。
【００３７】
（比較例１）
比較例１では、処理ガスとして、酸素を用いた以外は実施例１〜３と同様にして、反応性イオンエッチングを行った。
【００３８】
〔評価方法〕
加工面の加工深さは、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）により測定を行った。また、表面の粗さの評価は、ＡＦＭの測定結果より平均表面粗さＲａを求め、評価した。ここで、平均表面粗さＲａは、本実施の形態では、１０ｎｍ以下であれば、表面が十分平滑に保持できていると判断した。
【００３９】
〔評価結果〕
評価結果を、表１に示す。
表１では、被処理物３１の反応性イオンエッチングを行う加工前と実施例１〜１３および比較例１の条件での加工後の加工深さと平均表面粗さＲａを結果として示した。
表１で示した結果によれば、実施例１〜７の水素を主成分とする処理ガスを使用して、反応性イオンエッチングを行ったものについては、平均表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下となり、良好な結果を得た。また、実施例８〜１３のフルオロカーボンと酸素とからなる処理ガスを使用して、反応性イオンエッチングを行ったものについては、平均表面粗さＲａは、５ｎｍ以下となり、同様に良好な結果を得た。
一方、比較例１の酸素を主成分として反応性イオンエッチングを行ったものについては、平均表面粗さＲａは、上限の１０ｎｍを大きく超え、表面が大きく荒れていることがわかる。
【００４０】
【表１】
2010013337.tif 000003
【００４１】
なお、本実施の形態において、表面の加工を行う材料は、グラッシーガーボンとしたが、炭素を含む材料であれば、これに限定されるものではない。例えば、グラファイト、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）を含む材料などが挙げられる。
また、本実施の形態では、インプリント用モルドを製造する方法について、説明を行ったが、炭素を含む材料の表面に凹凸構造を形成する目的であれば、本実施の形態の表面加工方法が利用できる。例えば、大規模集積回路（ＬＳＩ）、磁気抵抗効果（ＭＲ）ヘッド、フォトマスク、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の製造において使用される炭素を含む薄膜、基板、電極等の表面に対する微細加工、また、電子顕微鏡、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等に使用される電子放出素子の加工などが挙げられる。
そして、本実施の形態では、乾式エッチングとして容量結合型の反応性イオンエッチングを行う方法について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、二波長容量結合型プラズマエッチング法、磁界を利用した反応性イオンエッチング法、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）エッチング法、誘導結合プラズマエッチング法（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）、独立したイオン銃を有するイオン処理装置等の試料に反応性イオンやラジカルを照射する手法の全てが利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施の形態が適用されるインプリント用モルドの製造方法の第１の例を説明した図である。
【図２】本実施の形態が適用されるインプリント用モルドの製造方法の第２の例を説明した図である。
【図３】反応性イオンエッチングを行う処理装置を説明した図である。
【図４】インプリントを行うインプリント装置について説明した図である。
【図５】反応性イオンエッチングを行う処理装置を説明した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１…基板、１２…クロム層、１３…レジスト層、１４…微細パターン、１５…グレーマスク、３０，７０…処理装置、３１…被処理物、３５…高周波電源、４０…インプリント装置、５０…インプリント用モルド、６０…光学素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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