(57)【要約】  この微細構造の形成方法は、加工適正値を有する基板を準備し；前記基板の内部に対して、前記基板の前記加工適正値に近い照射強度で、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザー光を、前記レーザー光の伝搬方向と、前記レーザー光の偏波方向（電場方向）に対して垂直な方向とからなる平面内に照射し；前記レーザー光を集光した焦点、および該焦点に近い領域に構造改質部を形成し；前記構造改質部に対して選択的にエッチング処理を行い、微細孔からなる微細構造を形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工適正値を有する基板を準備し；
前記基板の内部に対して、前記基板の前記加工適正値に近い照射強度で、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザー光を、前記レーザー光の伝搬方向と、前記レーザー光の偏波方向（電場方向）に対して垂直な方向とからなる平面内に照射し；
前記レーザー光を集光した焦点、および該焦点に近い領域に構造改質部を形成し；
前記構造改質部に対して選択的にエッチング処理を行い、微細孔からなる微細構造を形成する
ことを特徴とする微細構造の形成方法。
【請求項２】
前記微細構造が、トレンチであることを特徴とする請求項１に記載の微細構造の形成方法。
【請求項３】
前記微細構造が、ビアホールであることを特徴とする請求項１に記載の微細構造の形成方法。
【請求項４】
前記微細構造の少なくとも一部が、前記基板内部で屈曲又は分岐した構造、あるいは前記基板表面に対して横方向又は斜め方向に配された３次元構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の微細構造の形成方法。
【請求項５】
前記基板の表面に、前記レーザーの偏波方向に対して垂直に配された周期構造を自己形成的に形成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の微細構造の形成方法。
【請求項６】
基板の内部に、前記請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の方法によって形成された微細構造を備えることを特徴とする基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー及びエッチングによる微細構造の形成方法および微細構造を有する基体に関する。
本願は、２０１０年２月５日に、日本に出願された特願２０１０−０２４７７５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
基板（加工材料）に対して微細構造を形成する方法として、下記の方法が知られている。
第１番目の方法として、フォトリソグラフィ技術を用いた微細構造の形成方法が知られている。この方法においては、まず、材料の表面にマスクを形成し、その後、ウェットエッチングやドライエッチングを用いることで、微細構造を形成する（例えば、下記特許文献１参照）。【０００３】
第２番目の方法として、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを集光照射し、集光部に構造変質部を形成し、その後、フッ酸などによるウェットエッチングによってハイアスペクトなトレンチ、微細孔あるいは横方向などに分岐や分岐屈曲した構造を形成する方法が知られている（例えば、下記特許文献２参照）。【０００４】
第３番目の方法として、下記の手法が知られている。まず、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーパルスを加工材料の表面及び表面に近い部分、あるいは内部に集光照射させ、集光部にレーザーパルスによって発生する電子プラズマ波と入射光とによって、変質部と数百ナノオーダーの周期構造とをレーザー偏波に対して垂直に形成させる。あるいは、円偏波を加工材料の内部に集光照射することで、偏波回転方向に渦を巻いた特異な構造を形成させる（例えば、下記特許文献３参照）。次に、研磨を行いレーザー変質部を露出させ、フッ酸によるウェットエッチングによって、周期構造を選択的にエッチングし周期的な凹凸を形成する。（例えば、下記非特許文献１参照）。【０００５】
第４番目の方法として、基板の表面を水やエタノールで覆い、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを集光照射し、集光部でアブレーションをさせて微細孔を形成する方法が提案されている（例えば、下記非特許文献２参照）。【０００６】
しかしながら、前述した第１番目のフォトリソグラフィでは、たとえば石英ガラスなどの加工材料に、幅数百ナノオーダーで、深さ５ミクロン以上のハイアスペクトな構造を形成することは一般的に困難である。また、加工形状は１次元方向に限定されるため、加工材料内部で横方向のエッチングを行うことが困難である。【０００７】
また、第２番目に記載したパルスレーザーとウェットエッチングとを組み合わせる方法では、横方向および垂直方向へのエッチングが可能であるが、孔径が少なくとも数ミクロン以上のミクロンオーダーである孔を主に加工しており、ナノオーダーでの加工幅を実現することが困難であった。【０００８】
さらに、第３番目に記載した方法では、数百ナノオーダーで周期構造を形成することができるが、自己形成的に周期構造が形成されてしまうため、任意の場所に孔を単体で形成することが困難であり、横方向へエッチングする方法も報告されていない。【０００９】
また、第４番目の方法で加工を実施した場合、横方向および垂直方向への微細孔加工が可能であるが、（１）孔径が少なくとも数ミクロン以上のミクロンオーダーでの加工であること、（２）アブレーションによる加工であるため加工面が粗いこと、（３）加工速度が遅いこと、（４）アスペクトが大きくなると、アブレーションによって飛散した微粒子が詰まることの理由により、エッチングストップなどの弊害がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特開２００６−１１１５２５号公報
【特許文献２】日本国特開２００５−２１９１０５号公報
【特許文献３】日本国特表２００４−０３５２５５号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】OPTICS LETTERS / July 15, 2005 / vol.30, N0.14 / 1867-
【非特許文献２】Applied Physics A / August, 2005 / vol.79, NO.3 / 605-
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、加工形状を制御可能であると共に、ナノオーダーの開口幅を有するとともに高アスペクト比を有する微細構造を形成することが可能な、微細構造の形成方法を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、ナノオーダーの開口幅を有するとともに高アスペクト比を有する微細構造を備えた基体を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様に係る微細構造の形成方法は、加工適正値を有する基板を準備し；前記基板の内部に対して、前記基板の前記加工適正値に近い照射強度で、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザー光を、前記レーザー光の伝搬方向と、前記レーザー光の偏波方向（電場方向）に対して垂直な方向とからなる平面内に照射し；前記レーザー光を集光した焦点、および該焦点に近い領域に構造改質部を形成し（第一の工程）；前記構造改質部に対して選択的にエッチング処理を行い、微細孔からなる微細構造を形成する（第二の工程）。
前記微細構造が、トレンチであってもよい。
前記微細構造が、ビアホールであってもよい。
前記微細構造の少なくとも一部が、前記基板内部で屈曲又は分岐した構造、あるいは前記基板表面に対して横方向又は斜め方向に配された３次元構造を形成していてもよい。
前記基板の表面に、前記レーザーの偏波方向に対して垂直に配された周期構造を自己形成的に形成してもよい。
本発明の態様に係る基体は、基板の内部に、上記微細構造の形成方法によって形成された微細構造を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の態様に係る微細構造の形成方法は、第一の工程において、基板の内部に対してレーザー光を照射し、前記レーザー光が集光した領域、および該焦点に近い領域に構造改質部を形成し、その後、第二の工程において、前記構造改質部に対して選択的にエッチング処理を行い、微細孔からなる微細構造を形成している。このとき、前記第一工程において、前記レーザー光の照射強度を前記基板の加工適正値に近い照射強度とすると共に、前記レーザー光の照射領域を、前記レーザー光の伝搬方向と、前記レーザー光の偏波方向に対して垂直な方向とからなる平面内としているので、周期的な構造が形成されず、レーザー照射によって一つの構造改質部が形成される。
その後、エッチングを行うことで、ナノオーダーの開口幅を有するとともに高アスペクト比を有する微細孔からなる微細構造が形成される。その結果、本発明によれば、加工形状を制御可能であると共に、少なくともレーザー光の偏波方向に対してナノオーダーの開口幅を有するとともに高アスペクト比を有する微細構造を形成することが可能な、微細構造の形成方法を提供することができる。
また、本発明の基体は、基板の内部に微細孔からなる微細構造を有している。この微細孔は、前述した本発明の微細構造の形成方法によって形成されているので、高アスペクト比を有する。その結果、本発明によれば、ナノオーダーの開口幅を有するとともに高アスペクト比を有する微細構造を備えた基体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る微細構造の形成方法を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る微細構造の形成方法を模式的に示す斜視図である。
【図３Ａ】レーザー照射エネルギーと形成される構造改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】レーザー照射エネルギーと形成される構造改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図４】微細孔からなる微細構造の形成例を示す写真である。
【図５】微細孔からなる微細構造の他の形成例を示す写真である。
【図６】本発明の基体の一構成例を模式的に示す斜視図である。
【図７】従来技術によって形成される微細孔の断面図である。
【図８】本発明によって形成される微細孔の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る微細構造の形成方法及び基体の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
図１及び図２は、本実施形態の微細構造の形成方法を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の微細構造の形成方法は、基板１０の内部に対してレーザー光Ｌを照射し、前記レーザー光Ｌが集光した焦点、および該焦点に近い領域に構造改質部１１を形成する第一の工程（図１参照）と；前記構造改質部１１に対して選択的にエッチング処理を行い、微細孔１２からなる微細構造１３を形成する第二の工程（図２参照）と；を有し、前記第一工程において、前記レーザー光Ｌの照射強度を前記基板１０の加工適正値に近い照射強度とすると共に、前記レーザー光Ｌの照射領域を、前記レーザー光Ｌの伝搬方向（図１中、矢印Ａ）と、前記レーザー光Ｌの偏波（電場、または電場ベクトルともいう）方向（図１中、矢印Ｂ）に対して垂直な方向とからなる平面１０ａ内とする。
【００１８】
本実施形態の微細構造の形成方法では、第一の工程において、基板１０の内部に対してレーザー光Ｌを照射し、前記レーザー光Ｌが集光した焦点、および該焦点に近い領域に構造改質部１１を形成し、その後第二の工程において、前記構造改質部１１に対して選択的にエッチング処理を行い、微細孔１２からなる微細構造１３を形成している。このとき、前記第一工程において、前記レーザー光Ｌの照射強度を前記基板１０の加工適正値に近い照射強度とすると共に、前記レーザー光Ｌの照射領域を、前記レーザー光Ｌの伝搬方向（矢印Ａ）と、前記レーザー光Ｌの偏波方向（矢印Ｂ）に対して垂直な方向とからなる平面１０ａ内としているので、周期的な構造が形成されず、レーザー照射によって一つの構造改質部１１が形成される。その後、エッチングを行うことで、ナノオーダーの開口幅を有するとともに高アスペクトを有する微細孔１２が形成される。その結果、本実施形態の微細構造の形成方法では、加工形状を制御可能であると共に、少なくともレーザー光の偏波方向に対してナノオーダーの開口幅を有し高アスペクトの微細構造１３を形成することが可能である。
以下、工程順に説明する。
【００１９】
（１）図１に示すように、基板１０の内部に対してレーザー光Ｌを照射し、前記レーザー光Ｌが集光した焦点、および該焦点に近い領域に構造改質部１１を形成する（第一の工程）。
まず、基板１０の内部に、レーザー光Ｌをレンズ２０によって集光照射あるいは集光部を走査しながら照射し、構造改質部１１を形成する。このとき、前記レーザー光Ｌの照射強度を前記基板１０の加工適正値に近い照射強度とすると共に、レーザーの偏波方向が走査方向に対して垂直となるようにする。ここで、加工適正値は、周期構造を形成させるためのレーザーパルスエネルギーの下限値と定義される。
【００２０】
基板１０を構成する材料としては、レーザーの波長に対して透過率の高い材質が好ましい。合成石英が最も加工性に富むが、その他にも例えば、ホウ珪酸ガラスなどのガラス材料や、石英、サファイア、ダイヤモンド、シリコン単結晶などの結晶性材料を用いることが可能である。
【００２１】
また、レーザー光Ｌとして、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザー光を用いることが好ましい。例えば、チタンサファイアレーザー、ファイバーレーザーなどを用いることができる。ただし、基板１０に対し透明な波長を使用することが必要である。
【００２２】
レーザー光Ｌを集光するレンズ２０は、例えば、屈折式の対物レンズや屈折式のレンズを使用することができる。他にも例えば、フレネル、反射式、油浸、水浸式で照射することも可能である。また、例えば、シリンドリカルレンズを用いれば、一度に基板１０の広範囲にレーザー照射することが可能である。また、例えば、コニカルレンズを用いれば、基板１０の垂直方向に広範囲に一度にレーザー光Ｌを照射することができる。ただし、シリンドリカルレンズを用いた場合には、レーザー光Ｌの偏波はレンズ２０が曲率を持つ方向に対して平行である必要がある。
【００２３】
また、本実施形態では、レーザー光Ｌの照射領域を、前記レーザー光Ｌの伝搬方向（矢印Ａ）と、前記レーザー光Ｌの偏波方向（矢印Ｂ）に対して垂直な方向とからなる平面１０ａ内とする。
なお、上記偏波としては、直線偏波に関して詳細に説明したが、多少の楕円偏波成分を持つレーザーパルスであっても同様な構造が形成される。また、レーザー光Ｌの照射領域を、前記レーザー光Ｌの伝搬方向（矢印Ａ）と、前記レーザー光Ｌの偏波方向（矢印Ｂ）との関係についても上述したが、垂直からの多少の角度変化があったとしても同様な構造が得られる。すなわち、平面１０ａとレーザー光Ｌの偏波方向（矢印Ｂ）とのなす角度が８８°より大きく９０°以下とすることが好ましく、８８．５°以上９０°以下とすることがより好ましく、８９°以上９０°以下とすることがさらに好ましく、９０°とすることが特に好ましい。
【００２４】
レーザー光Ｌの照射方法は特に限定されないが、一度の連続照射にて形成できる構造としては、偏波方向に対して垂直な１次元方向と、レーザー光Ｌの伝搬方向の２次元方向に限定される。すなわち、一度の連続照射にて形成される構造は、レーザー光Ｌの伝搬方向（矢印Ａ）と、レーザー光Ｌの偏波方向（矢印Ｂ）に対して垂直な方向とからなる平面１０ａ内に形成される。この２次元方向内であれば、任意に構造を基板１０の内部に形成することができる。例えば、レーザー光Ｌの伝搬方向に平行方向に照射部が重なるように照射すること、レーザー光Ｌの伝搬方向に対して垂直な方向又は斜め方向に加工すること、或いは分岐構造や曲線などを基板１０の内部の平面１０ａ内に形成することができる。このとき、レーザー光Ｌの照射は、レーザー光Ｌの伝搬方向にもっとも遠い位置を先に照射し、続いて近い位置を照射すると良い。先に近い位置を照射し、続いて遠い位置を照射する場合、近い位置に形成された構造改質部によってレーザー光Ｌの伝搬が阻害され、遠い位置に構造改質部を形成しにくくなる場合がある。
【００２５】
３次元方向に延びる構造を形成するには、形成の度に、偏光方向を変える必要がある。一度の描画で加工できる面は、レーザー光Ｌの伝搬方向と、偏波方向に対して垂直な方向からなる面である。異なる角度の平面に対し加工を行うときには、偏波方向を変えることで３次元的に複雑な構造を形成することも可能になる。複数の平面に加工を行うときには、何度もレーザー光Ｌの集光位置や偏波方向を変えることで加工が可能となる。更には、一度の描画で加工できる面に形成された、複数の構造改質部が接している場合、あるいは交差している場合には、エッチング処理を行うことで、それぞれの微細孔を繋げることが可能である。
【００２６】
具体的には、例えば、チタンサファイアレーザー（レーザー媒質としてサファイアにチタンをドープした結晶を使用したレーザー）を用いる。照射条件としては、例えば、波長８００ｎｍ、繰返周波数２００ｋＨｚ、レーザー走査速度１ｍｍ／秒としてレーザー光Ｌを集光照射する。これら波長、繰返周波数、走査速度の値は一例であり、本発明はこれに限定されず任意に変えることが可能である。
【００２７】
上記のチタンサファイアレーザーを石英基板に照射する場合において、集光に用いるレンズ２０としては、Ｎ．Ａ＜０．７未満の対物レンズを用いることが好ましい。石英基板の表面に近い部分にレーザー光を照射する際には、パルスエネルギーは、加工適正値に近いエネルギー（たとえば８０ｎＪ／ｐｕｌｓｅ程度以下）であることが好ましい。それ以上のエネルギーであると、ナノオーダーでの加工幅を加工することが困難となり、ミクロンオーダーの加工幅になる。あるいは、複数の周期構造が形成された構造となり、本発明の構造は形成できなくなる。さらにＮ．Ａ．≧０．７であっても構造改質部を形成することは可能であるが、スポットサイズがより小さくなり、集光部における１パルスあたりのレーザーフルエンスが大きくなり、複数の周期構造が形成された構造となる。したがって、Ｎ．Ａ．≧０．７の対物レンズを用いる場合には、集光部におけるレーザー光のパルスエネルギーを更に小さくすることが求められる。
【００２８】
また、本発明では、レーザー光Ｌの偏波方向に対して垂直に配された周期構造を自己形成的に形成することもできる。
同様なレーザー照射条件、エッチング条件で、基板１０の表面に近い部分に対して加工を行うと、基板１０の表面に、レーザー光Ｌの偏波方向に対して垂直な方向に配された、数百ナノオーダーで周期的な凹凸構造を形成することができる。従って、基板１０の表面に近い部分及び内部に同様な条件で加工を行うと、基板１０の表面に近い部分には周期構造が、内部には少なくとも偏波方向の開口幅がナノオーダーとなる微細構造１３とを同時に形成することができる。
なお、偏波が直線偏波である場合に関して記載したが、多少の楕円偏波成分を持つレーザーパルスであっても同様な周期構造が形成される。
【００２９】
（２）次に、図２に示すように、前記構造改質部１１に対して選択的にエッチング処理を行い、微細孔１２からなる微細構造１３を形成する（第二の工程）。
その後、エッチングを行うことで構造改質部１１が選択的にエッチングされ、微細孔１２からなる微細構造１３が形成される。これにより、少なくとも電場ベクトル方向の開口幅がナノオーダーとなる微細構造１３を形成することできる。この微細孔１２（微細構造１３）は、内部で横方向、分岐、屈曲などを有する複雑な構造を有する加工形状も実現可能であり、ハイアスペクトな構造であってもエッチングストップがかからない。
【００３０】
ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するパルスレーザーを加工適正値以上の照射強度で集光照射させることで、集光部で電子プラズマ波と入射光との干渉が起こり、レーザーの偏波に対して垂直な周期構造が自己形成的に形成されることが知られている。この周期構造は、エッチング耐性の弱い領域であると見られている。例えば、石英の場合、酸素が欠乏した領域と酸素が増えた領域とが周期的に配列され、酸素欠乏部(前記周期構造)のエッチング耐性が弱くなっており、エッチングを行うと周期的な凹部及び凸部が形成される。
【００３１】
図３Ａに示すように、基板１０の内部に加工適正値に近い照射強度、中でも、加工適正値未満、且つ基板１０を改質してエッチング耐性を低下させうるレーザー照射エネルギーの下限値（閾値）以上でレーザー照射（図３ＡのＰａｒｔ Ａ）を行うと、周期的な構造が形成されず、レーザー照射によって一つの酸素欠乏部（図３ＡのＰａｒｔ Ｂ）が形成される。図３ＡのＰａｒｔ Ｃの写真は、石英基板に形成した一つの酸素欠乏部の断面写真である。一方、図３Ｂに示すように、加工適正値以上のレーザー照射エネルギーを与えてしまうと、内部に複数の酸素欠乏部が自己形成的に形成される。
酸素欠乏部（構造改質部１１）は、レーザー照射によって一つだけ形成されるときには、その酸素欠乏部極めてエッチングされ易い。一方、酸素欠乏部が複数存在すると、複数の酸素欠乏部は、一つの酸素欠乏部よりもエッチング性が劣る。このことを、本発明者らは今回初めて発見した。
ここで、従来技術における複数の酸素欠乏部から形成される微小孔と、本発明における微小孔との違いについて説明する。
従来技術における微小孔の断面形状を図７に示す。従来は、加工適正値以上のレーザー照射エネルギーを与えることで、レーザー光が集光する焦点の内部に複数の酸素欠乏部が自己形成的に形成される。次いで、エッチング処理を行うと、複数の酸素欠乏部が選択的にエッチングされることで、複数の微小孔が形成される。さらにエッチング処理を継続すると、隣り合う微小孔の間に存在する酸素リッチな領域もエッチングされ、隣り合う微小孔同士が結合する。このように、図７のような一つの微小孔が形成される。従来技術を用いて形成した微小孔は、外縁が平滑でない凹凸形状となる。あるいは、隣り合う微小孔が結合しないようなエッチング条件とした場合であっても、複数の微小孔同士の断面形状、サイズが異なるため、形状が揃った複数の微小孔を形成することが困難である。
本発明における微小孔の断面形状を図８に示す。加工適正値に近い照射強度、なかでも加工適正値未満、且つ基板１０を改質してエッチング耐性を低下させうるレーザー照射エネルギーの下限値（閾値）以上、の強度でレーザー照射を行うため、焦点において周期的な構造が形成されず、一つの酸素欠乏領域が形成される。次いでエッチング処理を行うと、一つの微小孔が形成され、図８のような断面形状となる。従来技術で形成した微小孔と異なり、外縁が平滑な形状となっている。
【００３２】
エッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングを用いることが可能である。ウェットエッチングにおいては、例えば、１％以下のフッ酸を用いるのが最も好ましいが、その他の酸や塩基性を持つ材料を用いてもよい。
【００３３】
ドライエッチングに用いることができるエッチングの方式としては、等方性エッチング法として、例えば、バレル型プラズマエッチング、平行平板型プラズマエッチング、ダウンフロー型ケミカルドライエッチング、などの各種ドライエッチング方式を用いることができる。
【００３４】
異方性ドライエッチング法としては、例えば、反応性イオンエッチング(以下、ＲＩＥ)を用いる方法として、平行平板型ＲＩＥ、マグネトロン型ＲＩＥ、ＩＣＰ型ＲＩＥ、ＮＬＤ型ＲＩＥなどを使用することができる。ＲＩＥの他には、例えば、中性粒子ビームを用いたエッチングを使用することが可能である。異方性ドライエッチング法を用いる場合には、プロセス圧力を上げる等の手法によって、イオンの平均自由行程を短くし、等方性エッチングに近い加工も可能である。
【００３５】
使用するガスは、例えば、フロロカーボン系、ＳＦ系ガス、ＣＨＦ３、フッ素ガス、塩素ガス、など材料を化学的にエッチングすることができるガスが主で、それらに適宜その他ガス酸素、アルゴン、ヘリウムなどを混合し使用することが可能であり、その他のドライエッチング方式による加工も可能である。
【００３６】
以上のようにして、基板１０の内部に配された微細孔１２からなる微細構造１３を形成することができる。
なお、加工された微細構造１３は平坦な構造となるため、ナノオーダーの構造となるのは、少なくとも偏波方向１次元方向のみである。偏波方向の開口幅はエッチングレートによってほぼ決定されるため、理論上は数ナノ程度の幅で加工することも可能である。
【００３７】
このようにして形成された微細孔１２からなる微細構造１３は、例えば、トレンチやビアホールとして機能するように利用される。高アスペクト比のトレンチ構造を有することによって表面積が増大するので、導電体や誘電体の成膜を行うと、静電容量の大きなキャパシタを形成することができる。また、ビアホールは、ビアホール内に導電体を充填することによって、配線を形成することができる。また、少なくとも一部が、前記基板１０内部で屈曲又は分岐した構造、あるいは前記基板１０表面に対して横又は斜めに配された３次元構造を備えることができ、様々な三次元構造を備えた基板を提供することができる。
【００３８】
上述した本実施形態の方法により形成された微細構造１３の一例を図４に示す。図４に示す微細構造１３は、微細孔１２がトレンチを成している場合である。エッチングには１％以下のフッ酸を使用して加工を実施した。表面に近い部分は、電子プラズマ波の分布が異なるため、従来技術で第２番目の方法で示した加工幅が広がった周期構造となるが、内部にナノオーダーのトレンチ構造が形成された。トレンチの幅は、２００ｎｍ程度である。トレンチの深さは、５μｍ程度である。
なお、トレンチの深さが５μｍ程度となる理由は、レーザーの照射をその深さまでしか実施していないためである。よって、更に深い領域にレーザー照射を行えば、さらにトレンチの深さを深くすることができる。
【００３９】
また、トレンチの加工幅を２００ｎｍ程度にできる理由は、フッ酸を用いたエッチングに対する依存性が大きいためである。このため、エッチング濃度を下げたり、エッチング時間を減らすなどして、さらに細い幅のトレンチを形成することができる。また、逆にエッチング量を増やすことで、ミクロンオーダー以上の加工幅を実現することも可能である。
【００４０】
また、エッチング前に基板１０の表面を研磨にて除去しておけば、図４に示した加工幅が広がった構造を含まないトレンチを形成することができる。
さらに、表面に直接レーザー集光せず、表面直下までレーザー照射していくなどすると、図５に示すように、基板１０の表面に周期構造を含まないトレンチ構造を形成できる。よって、表面の研磨を行わなくとも、基板表面に周期構造を含まないトレンチを形成することも可能となる。
【００４１】
図６は、本実施形態に係る基体１の一構成例を模式的に示す断面図である。
本実施形態に係る基体１は、基板１０の内部に、微細孔１２からなる微細構造１３を有する。この微細孔１２は、前述した本実施形態に係る方法によって形成されているので、高アスペクト比を有する。その結果、本実施形態に係る基体１は、ナノオーダーの開口幅を有し、高アスペクトの微細構造１３を備える。
このような高アスペクト比を有する微細孔１２からなる微細構造１３を備えた基体１は、様々なデバイスに用いることができる。
【００４２】
なお、上述した本実施形態に係る微細構造の形成方法では、第一工程において、レーザー光の照射強度を基板の加工適正値に近い値とする場合について詳細に説明したが、本発明の効果が得られるならば、レーザー光の照射強度がこの範囲外にあっても構わない。たとえば、レーザー光の照射強度が、基板の加工適正値以上かつアブレーション閾値以下としてもよい。
また、上述した本実施形態に係る形成方法により得られる微細構造には、たとえば、レーザー光の照射強度が基板の加工適正値に近くないレーザー条件を用いるなどして、このレーザー照射により自己組織的に形成された周期構造に対して、エッチング加工を施して得られる凹凸構造を部分的に含む構造（たとえば、複数の微細凹凸を部分的に含む構造）も含まれる。
【００４３】
以上、本実施形態に係る微細構造の形成方法および微細構造を有する基体について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る微細構造の形成方法およびこの微細構造を有する基体は、例えば、マイクロ流路やマイクロウェル、光学部品、ＩＣや電子部品、などの技術分野に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  基体
１０  基板
１０ａ  平面
１１  構造改質部
１２  微細孔
１３  微細構造
Ｌ  レーザー光
【図１】
2011096353.tif 000003
【図２】
2011096353.tif 000004
【図６】
2011096353.tif 000005
【図７】
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【図８】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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