(57)【要約】【課題】新規な微細構造体製造方法の提供を課題とする。【解決手段】支持基板８０３上に、少なくとも、熱反応層８０１と発熱層８０２とを積層して有し、熱反応層８０１が亜鉛化合物とシリコン酸化物との混合材料により構成され、発熱層８０２が金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）により薄膜状に構成された微細構造体形成用媒体を用い、微細構造体形成用媒体に対して形成すべき微細パターンに対応するパターンをレーザ光によりパターン描画し、発熱層８０２を上記パターンに応じて発熱させて熱反応層８０１に微細パターンに対応して熱反応を生じさせる描画工程と、この描画工程により熱反応を生じた光熱反応層部分２０１を残すようにエッチングを行うエッチング工程と、を少なくとも有し、エッチング工程を、フッ化水素酸によるウエットエッチングにより行い、描画工程における熱反応により、熱反応層８０１のフッ化水素酸に対するエッチング耐性を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に微細パターンを形成してなる微細構造体を製造する方法であって、
支持基板上に、少なくとも、熱反応層と発熱層とを、上記発熱層が基板側となるように積層して有し、上記熱反応層が亜鉛化合物とシリコン酸化物との混合材料により構成され、上記発熱層が金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）により薄膜状に構成された微細構造体形成用媒体を用い、
この微細構造体形成用媒体に対して形成すべき微細パターンに対応するパターンをレーザ光によりパターン描画し、上記発熱層を上記パターンに応じて発熱させて上記熱反応層に上記微細パターンに対応して熱反応を生じさせる描画工程と、
この描画工程により熱反応を生じた光熱反応層部分を残すようにエッチングを行うエッチング工程と、を少なくとも有し、
上記エッチング工程を、フッ化水素酸によるウエットエッチングにより行い、
上記描画工程における熱反応により、上記熱反応層のフッ化水素酸に対するエッチング耐性を高める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、
エッチング工程により発熱層上に残された熱反応層による微細パターンをマスクとして、上記発熱層に対してドライエッチングを行い、上記熱反応層の微細パターンに合同的な金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）の微細パターンを形成する第２のエッチング工程を有することを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の微細構造体製造方法において、
第２のエッチング工程後に、金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）の微細パターン上の熱反応層の微細パターンを除去する除去工程を有す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１〜３の任意の１に記載の微細構造体製造方法において、
微細構造体形成用媒体として、支持基板と発熱層の間に、両者の密着性を高めるための密着層を有するものを用いることを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の微細構造体製造方法において、
微細構造体形成用媒体として、発熱層の支持気体側に、発熱層と支持基板との間の熱伝導を抑制する熱伝導制御層を有するものを用いることを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載の微細構造体製造方法において、
微細構造体形成用媒体として、熱反応層がＺｎＳ（硫化亜鉛）とＳｉＯ２（２酸化珪素）の混合物による層であるものを用いることを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の任意の１に記載の微細構造体製造方法において、
微細構造体形成用媒体として、金（Ａｕ）による発熱層を有するものが用いられ、
描画工程において波長：５００ｎｍ以下のレーザ光が用いられることを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６の任意の１に記載の微細構造体製造方法において、
微細構造体形成用媒体として、銅（Ｃｕ）による発熱層を有するものが用いられ、
描画工程において波長：５５０ｎｍ以下のレーザ光が用いられることを特徴とする微細構造体製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８の任意の１に記載の微細構造体製造方法に用いられる微細構造体形成用媒体。
【請求項１０】
請求項１〜８の任意の１に記載の微細構造体製造方法により製造される微細構造体。
【請求項１１】
請求項１０記載の微細構造体において、
微細構造が描画工程に用いられるレーザ光の波長よりも小さい構造であることを特徴とする微細構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微細構造体製造方法・微細構造体形成用媒体および微細構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームを照射することにより微細な凹凸パターンによる「微細構造」を形成する「ヒートモードリソグラフィ」と呼ばれる方法が提案されている（特許文献１等）。この方法は、基板上に「レーザ照射による加熱により変質する層」を設け、照射ビーム径よりも小さな領域を変質させた後「変質していない領域」をエッチングにより除去して微細構造を形成する方法である。
【０００３】
このように、レーザビームにより微細構造を形成する層に対して直接的に加熱による変質を生じさせる方法と異なる方法として、照射されるレーザ光を吸収して発熱する発熱層と、この発熱層に生じる熱を吸熱して変質する熱反応層とを支持基板上に積層させた構成を用い、高い加工精度で熱反応層に微細構造を形成する方法が提案され（特許文献２）、発熱層の好適な例として半導体材料を用いた具体的な例が開示されている。
【０００４】
一方、基板上に金属の微細構造を形成させた新しいタイプの光学素子として「ナノメートルオーダーの金属ドットを円弧状に配列したプラズモンレンズ」や「ナノメートルオーダーの金属ドットを排列したプラズモン導波路」が報告されている（非特許文献１、２）が、光学素子として利用価値の高い「可視光領域における光学効果」を狙う場合には、微細構造を形成する材料として金を用いるのが有効であるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１５１９０号公報
【特許文献２】特開２００６−４５９４
【非特許文献１】I. Smolyaninov他「Experimental study of surface-plasmon scattering by individual surface defects」」、(RHYSICAL REVIEW B  The American Physical Society  1997年7月15日、第56巻、第3号、p.1601-p.1611
【非特許文献２】八井崇他「伝搬光・近接場光変換素子の開発」、第６３回応用物理学関係連合講演  講演予稿集、２００２年、２５ｐ−Ｄ−９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、新規な微細構造体製造方法およびこの方法の実施に用いる微細構造体形成用媒体および上記方法により製造される微細構造体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の微細構造体形成方法は「基板上に微細パターンを形成してなる微細構造体を製造する方法」であって、微細構造体形成用媒体を用い、描画工程と、エッチング工程とを少なくとも有する（請求項１）。
【０００８】
「微細構造体形成用媒体」は、支持基板上に、少なくとも、熱反応層と発熱層とを、発熱層が基板側となるように積層して有する。  
「熱反応層」は、亜鉛化合物とシリコン酸化物との混合材料により構成される。  
「発熱層」は、金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）により薄膜状に構成される。
【０００９】
「描画工程」は、微細構造体形成用媒体に対して「形成すべき微細パターンに対応するパターン」をレーザ光によりパターン描画し、発熱層を上記パターンに応じて発熱させて熱反応層に微細パターンに対応して熱反応を生じさせる工程である。
【００１０】
「エッチング工程」は、描画工程により熱反応を生じた光熱反応層部分を残すようにエッチングを行う工程で「フッ化水素酸によるウエットエッチング」により実行される。
【００１１】
「描画工程における熱反応」は、熱反応層の「フッ化水素酸に対するエッチング耐性」を高める反応である。この熱反応の形態としては、材料密度の変化、結晶状態や原子間結合状態の変化、組成の変化、形状や表面粗さの変化などが考えられ、熱反応の結果「フッ化水素酸に対するエッチング耐性が高く」なればどのような形態の熱反応でも良い。
【００１２】
周知の如く、ウエットエッチングにおいて「単位時間に溶液に溶解する速度」をエッチングレートと呼ぶが「フッ化水素酸に対するエッチング耐性が高くなる」ことは、フッ化水素酸に対するエッチングレートが小さくなることを意味する。レーザ光による描画で熱反応を生じたところと、生じないところとでエッチングレートが異なれば、エッチングレートの差に応じて、描画されたパターンに従う微細凹凸構造が形成される。
【００１３】
即ち、請求項１記載の微細構造体形成方法は、レーザ光によるパターン描画の際に、レーザ光の光エネルギを発熱層に吸収させて発熱層を「描画された微細パターンに従って発熱」させ、この熱を熱反応層に吸熱させて熱反応層に「フッ化水素酸に対するエッチング耐性を高める反応」を生じさせる。このようにして「フッ化水素酸に対するエッチング耐性が高められた熱反応層部分」は描画された微細パターンと対応している。
【００１４】
この状態で、フッ化水素酸によるウエットエッチングを行うと、エッチング耐性の低い部分がエッチング除去され、エッチング耐性の高い部分が残されるが、残された「エッチング耐性の高い部分」は描画された微細パターンに対応するのである。
【００１５】
若干付言すると、レーザ光によるパターン描画は、例えば、集積回路等における配線パターンのような「所望のパターン」を、レーザ光束を照射光束として結像光学系で結像させることにより行うこともできるが、好ましいパターン描画は、集光させたレーザ光による走査による方法である。集光させたレーザ光で２次元的な走査を行いつつ、レーザ光の光強度を変調することにより、点状のパターンや線状のパターンを描画できる。
【００１６】
パターン描画は、レーザ光を、微細構造体形成用媒体表面側の熱反応層の側から照射して行うことができるが、支持基板として「石英基板やガラス基板等のレーザ光に対して透明なもの」を用いる場合には、支持基板の側から支持基板を介して行っても良い。
【００１７】
請求項１記載の方法では形成される微細パターンは「熱反応層の微細な凹凸パターン」であるが、請求項２記載の方法のように「エッチング工程により発熱層上に残された熱反応層による微細パターンをマスクとして、発熱層に対してドライエッチングを行う第２のエッチング工程」を有することにより「熱反応層の微細パターンに合同的な金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）の微細パターン」を形成することができる。
【００１８】
この請求項２記載の微細構造体製造方法は、第２のエッチング工程後に「金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）の微細パターン上の熱反応層の微細パターンを除去する除去工程」を有することができる（請求項３）。
【００１９】
この請求項３記載の発明によれば、金または銅の微細パターンによる微細構造を得ることができる。  
請求項１〜３の任意の１に記載の微細構造体製造方法において用いられる微細構造体形成用媒体は「支持基板と発熱層の間に、両者の密着性を高めるための密着層」を有することが好ましい（請求項４）。
【００２０】
また、請求項１〜４の任意の１に記載の微細構造体製造方法において用いられる微細構造体形成用媒体は「発熱層の支持気体側に、発熱層と支持基板との間の熱伝導を抑制する熱伝導制御層を有する」ことが好ましい（請求項５）。この場合、熱伝導制御層は、請求項４における「密着層」を兼ねることもできる。
【００２１】
請求項１〜５の任意の１に記載の微細構造体製造方法において用いられる微細構造体形成用媒体は「熱反応層がＺｎＳ（硫化亜鉛）とＳｉＯ２（２酸化珪素）の混合物」による層であるものが好ましい（請求項６）。
【００２２】
請求項１〜６の任意の１に記載の微細構造体製造方法において用いられる微細構造体形成用媒体として「金（Ａｕ）による発熱層を有するもの」を用いる場合には、描画工程において波長：５００ｎｍ以下のレーザ光が用いられることが好ましい（請求項７）。また、請求項１〜６の任意の１に記載の微細構造体製造方法において用いられる微細構造体形成用媒体として「銅（Ｃｕ）による発熱層を有するもの」が用いられる場合には、描画工程において波長：５５０ｎｍ以下のレーザ光が用いられることが好ましい（請求項８）。
【００２３】
この発明の微細構造体形成用媒体は、上記請求項１〜８の任意の１に記載の微細構造体製造方法に用いられるものである（請求項９）。  
即ち、この微細構造体形成用媒体は、基本的には「支持基板上に、少なくとも、熱反応層と発熱層とを、発熱層が基板側となるように積層して有し、「熱反応層」は亜鉛化合物とシリコン酸化物との混合材料により構成され、「発熱層」は金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）により薄膜状に構成される。
【００２４】
「支持基板」は、微細構造を支持する基板であり、ガラス基板や石英基板、半導体製造に用いられるＳｉ基板やＳＯＩ基板（シリコンオンインシュレータ）、或いはポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリオレフィン、エポキシ、ビニルエステル、ＰＥＴ、紫外線硬化樹脂といった樹脂材料による基板などを用いることができる。支持基板は、微細構造を支持するものであるが、特に剛性の高いものが必要ではなく、プラスチックフィルムにように容易に湾曲するようなものであっても良い。
【００２５】
支持基板と発熱層の間には「両者の密着性を高めるための密着層」を有することができ、「発熱層の支持気体側に、発熱層と支持基板との間の熱伝導を抑制する熱伝導制御層を有する」こともできる。この場合、熱伝導制御層は「密着層」を兼ねることもできる。
【００２６】
密着層としては、例えば、ＺｎＳやＺｎＯ、Ｔｉなどの材料や「熱反応層と同じ材料」を用いることができる。
【００２７】
熱伝導制御層は、レーザ光の照射によって加熱される金または銅による発熱層から支持基板への熱拡散を制御することによってレーザ光照射条件に対する熱反応層の変化を制御するためのものである。例えば、発熱層を支持基板上に直接形成する場合、支持基板としてポリカーボネート基板を用いる場合と石英基板を用いる場合とでは、熱伝導率は、石英基板のほうがポリカーボネート基板より大きく、従って石英基板を用いる場合には、熱反応を起こすために「ポリカーボネート基板を使用した場合より強いレーザ光」を照射しなければならない。
【００２８】
このような場合、石英より熱伝導率の低い材料を用いた熱伝導制御層を支持基板と発熱層との間に挿入することにより、石英基板側への熱拡散が抑制されて「より弱いレーザ光照射」でも熱反応を引き起こすことができる。支持基板にポリカーボネートを使用している場合にも同様の熱伝導制御層を挿入すれば、さらに弱いレーザ光で熱反応を引き起こすことが可能となる。ただし、熱伝導を抑制しすぎるとアブレーションし易くなって良好な微細構造を得難くなるので、支持基板や各層の材質によって適宜配置する必要がある。
【００２９】
熱伝導制御層の材料としては、低密度なＳｉＯ２のスパッタ膜や、ＺｎＳ、ＺｎＯ、或いは「熱反応層と同じ混合材料」などを用いることができる。
【００３０】
また「熱反応層を構成する亜鉛化合物としてＺｎＳ（硫化亜鉛）、シリコン酸化物としてＳｉＯ２（２酸化珪素）」を用いることができる。亜鉛化合物としては、ＺｎＳに限らず、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅなど、あるいはこれらの混合物、さらには「ＺｎＯなどの他の亜鉛化合物」との混合物を用いることもできる。
【００３１】
熱反応層は「発熱層を挟むように設けて」も良い。この場合、熱反応層の一方は支持基板側に設けられることになる。
【００３２】
この発明の微細構造体は、請求項１〜８の任意の１に記載の微細構造体製造方法により製造される微細構造体である（請求項１０）。この請求項１０記載の微細構造体において「微細構造が描画工程に用いられるレーザ光の波長よりも小さい構造」であることが好ましい（請求項１１）。
【００３３】
この発明の微細構造形成用媒体のように、発熱層を金または銅とした場合、金や銅は熱伝導率が大きいため、レーザ描画の際に発熱層で発生する熱が、発熱層を伝熱して散逸し、熱反応層に十分な変化を生じさせることが困難ではないか、また、発熱層での熱拡散により微細な凹凸構造、特に微細な点状パターンを形成するのが難しいのではないかとの懸念があったが、発明者らの研究を通じ、発熱層に十分な光エネルギを与えることにより、熱反応層に良好な熱反応（フッ化水素酸によるエッチング耐性を高める反応）が生じること、その際、発熱層における熱拡散があっても「熱反応の生じる熱反応領域の大きさの拡大」は十分に小さいことが確認された。
【発明の効果】
【００３４】
以上に説明したように、この発明によれば、新規な微細構造体製造方法およびこの方法の実施に用いる微細構造体形成用媒体および上記方法により製造される微細構造体を提供することができる。特に、請求項３や請求項４により製造される「金または銅による微細構造を持つ微細構造体」で、請求項１１記載のもののように「微細構造が描画工程に用いられるレーザ光の波長よりも小さい構造」の場合には、微細構造体と電磁場の相互作用を用いた光学素子や前述のプラズモンレンズやプラズモン導波路等、各種の光学素子としての利用が考えられ、光学素子として利用価値の高い「可視光領域における光学効果」を実現することができる。
【００３５】
また、微細構造体に線状のパターンを形成する場合は、電子デバイスの配線パターンなどとして利用することができる。この場合には「発熱層の材料」として銅（Ｃｕ）は好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、実施の形態を説明する。  
まず、微細構造体形成用媒体の構成を説明すると、微細構造体形成用媒体は上述の如く、支持基板上に、少なくとも、熱反応層と発熱層とを、発熱層が基板側となるように積層して有し、支持基板と発熱層の間には「両者の密着性を高めるための密着層」を有することができ、発熱層の支持気体側に「発熱層と支持基板との間の熱伝導を抑制する熱伝導制御層を有する」こともでき、熱反応層は「発熱層を挟むように設けて」も良い。
【００３７】
従って、微細構造体形成用媒体の構成としては図１に示すような構成が基本的である。即ち、
媒体構成１（ａ）：支持基板１０３／発熱層１０２／熱反応層１０１という構成  
媒体構成２（ｂ）：支持基板１０３／熱反応層１０１Ａ／発熱層１０２／熱反応層１０１という構成  
媒体構成３（ｃ）：支持基板１０３／密着層１０４／発熱層１０２／熱反応層１０１という構成
媒体構成４（ｄ）：支持基板１０３／熱伝導制御層１０５／発熱層１０２／熱反応層１０１という構成  
の４種である。以下、微細構造形成用媒体を簡単に「媒体」と呼ぶことにする。
【００３８】
媒体構成２における熱反応層１０１Ａは密着層および／または熱伝導制御層を兼ねることができる。また、媒体構成３の密着層１０４は熱伝導制御層を兼ねることができ、媒体構成４における熱伝導制御層１０５は密着層を兼ねることができる。
【００３９】
なお、上記媒体構成のほかに、媒体構成２において支持基板側に密着層および／または熱伝導制御層を設けた構成、媒体構成３において熱伝導制御層を、媒体構成４において密着層をさらに設けた構成も可能である。
【００４０】
以下、熱反応層に微細構造を形成する加工プロセスについて説明する。熱反応層に微細構造を形成させるために必要最小限のプロセスは、媒体に対してレーザ光によるパターン描画を行う「描画工程」と、描画工程で描画された熱反応層をエッチング処理する「エッチング工程」とである。
【００４１】
図１（ａ）に示した媒体構成１の微細構造体形成用媒体の場合を例にとり、上記加工プロセスを、図２を参照して説明する。
【００４２】
まず、媒体の熱反応層１０１の側から、レーザ光Ｌを照射してパターン描画を行う（描画工程  図２（ａ））。レーザ光Ｌを照射する部位は「エッチング工程において、エッチングされないように残しておきたい部位」である。レーザ光を照射された部位では、図２（ｂ）に示すように熱反応層１０１に熱反応を生じる。図２（ｂ）において符号２０１で示す部分が「熱反応を生じた部分」である。
【００４３】
レーザ光によるパターン描画は、熱反応層１０１に対してレーザ光Ｌを走査すればよく、走査方法は、媒体を固定してレーザ光を走査する方法でもよいし、レーザ光を固定して媒体を走査するでもよく、レーザ光と媒体の双方を相対的に変位させて走査する方法のいずれでもよい。
【００４４】
レーザ光Ｌの波長は、発熱層１０２に金を用いた場合には、金の発熱層による光の吸収が大きくなる「５００ｎｍ以下の波長」が望ましい。図３（ａ）と（ｂ）に、金の光学定数（屈折率と消衰係数）と分光反射率のデータを示す。これらのデータから分かるように、波長：５００ｎｍのごく近傍において「光学定数および反射率の変化の割合」が最大であり、かつ、これより短波長側において略一定の光吸収を示している。
【００４５】
即ち、波長：５００ｎｍより短波長側では、照射されるレーザ光は、長波長側に比して効率よく吸収されて発熱層１０２を効率よく発熱させるが、５００ｎｍより長い波長では照射レーザ光の殆どが反射され、熱反応層に「熱反応を起こさせるに足る熱」を発生させるためには非常に強いレーザ光強度が必要となり、半導体レーザのような安価なレーザ光源を用いてこのような光強度を実現するのは困難である。
【００４６】
５００ｎｍ以下の波長であれば、半導体レーザ程度の発光強度でも熱反応層１０１に対して熱反応を引き起こすことが可能であり、従って描画装置を安価に構成できる。
【００４７】
また、発熱層１０２に銅を用いた場合には、光学定数及び分光反射率の振る舞いが、図４（ａ）、（ｂ）の如くである。波長：５５０ｎｍのごく近傍において「光学定数および反射率の変化の割合」が最大であり、従って、照射するレーザ光の波長としては５５０ｎｍ以下のものを用いるのが良い。「発熱層１０２に金を用いた場合と同等な光強度」でのパターン描画を行う場合には「紫外線またはそれに近い領域の波長のレーザ光」を用いるのが良く、例えば、半導体レーザであれば「波長：４００ｎｍ付近のもの」を好適に用いることができる。
【００４８】
「描画工程」は、大気中に限らず、媒体を密閉容器中に設置し、容器内に窒素、酸素、水蒸気、アルゴン、水素などのガスを導入するなどした雰囲気ガス中や、媒体を真空容器中に設置して真空中で行っても良い。
【００４９】
「エッチング工程」におけるエッチング処理は図２（ｃ）に示すように、媒体を「フッ化水素酸（エッチング溶液）２０２に一定時間浸す」ことによって行われる（図２ｃ）。
【００５０】
フッ化水素酸２０２は、シリコン酸化物を選択的に溶解するので、熱反応を生じていない部分においては混合材料中のシリコン酸化物が選択的に溶解し、亜鉛化合物が離脱（リフトオフ）する。一方、熱反応した部分では「混合材料の緻密化や組成変化、原子間結合の変化など」により、シリコンが混合材料中から離れにくくなり、その結果「混合材料はフッ化水素酸に対してエッチング耐性を持つ」ようになる。従って、エッチング工程では、熱反応を生じていない部分はエッチング溶液に溶解し、レーザ光照射によって熱反応を生じた部分２０１はエッチングされずに残留部となる。この残留部のパターンは、レーザ光Ｌによりパターン描画された微細パターンに合致しており、熱反応層１０１に熱反応を生じた部分２０１と「熱反応の生じなかった部分」との微細な凹凸により所望の微細パターンの微細構造が得られる（図２（ｄ））。
【００５１】
具体例として、熱反応層１０１として、ＺｎＳ（硫化亜鉛）とＳｉＯ２（二酸化珪素）との混合材料（混合比  ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８：２）を用いた場合、フッ化水素酸（ＨＦ濃度１０％の水溶液）に対するエッチングレートは、加熱温度に対して図５のように変化し、この熱反応層の場合、加熱温度の上昇とともに「フッ化水素酸に対するエッチングレート」が漸減し、温度：６００℃付近では「エッチングレートが実施的に０」となり、殆どエッチングされなくなる。６００℃程度の加熱温度は半導体レーザからのレーザ光の照射で実現可能であり、実際、後述する実施例のごとく微細構造を形成できる。
【００５２】
エッチング工程において、熱反応層１０１に隣接する金または銅の薄膜による発熱層１０２はフッ化水素酸に対するエッチング耐性が非常に高いので、発熱層１０２が「エッチング停止層」として機能する。従って、数ｃｍ〜数十ｃｍといった大面積を加工するような場合であっても均一な微細構造を形成できる。
【００５３】
次に、金または銅による発熱層を加工して微細構造を形成させる場合（請求項２）を説明する。  
金または銅の発熱層を加工する場合には、上記のごとくして熱反応層１０１に微細構造を形成した後に、「熱反応層１０１の微細構造」をマスクとして、更にエッチングを行う（第２のエッチング工程）。第２のエッチング工程のエッチング方法としては、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）やＩＣＰ（高密度プラズマエッチング）、スパッタエッチングなどのドライエッチングの方法を用いることができる。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）には、ドライエッチング装置６０１を用いて「金または銅による発熱層１０２をエッチングする工程を示した。第２のエッチング工程により、図６（ｂ）に示す如く、微細構造の凹凸の凸部は発熱層１０２の上に熱反応層１０１が積層した状態である。
【００５５】
最終的な微細構造体において「熱反応層による微細構造が不要」である場合には、さらにエッチング処理を施すことによってこれを除去する「除去工程」を行う（請求項３）。
【００５６】
例えば、ＺｎＳとＳｉＯ２との混合材料を熱反応層１０１に用いた場合であれば、塩酸等の溶液に浸すことによってこの層を除去でき、図６（ｃ）のように発熱層１０２による微細構造を得ることができる。
【００５７】
以下に、媒体にレーザ光を照射するための装置について簡単に説明する。  
金または銅の薄膜による発熱層をレーザ光の照射で加熱するには、エネルギ密度の高いレーザ光が必要である。また、波長サイズ以下の微細構造を得るためには、波長サイズ以下の分解能を持って照射状態を制御する必要がある。これらの要求を満足するには「対物レンズで集光させたレーザ光を媒体上で走査する光学系」を用いるのがよい。
【００５８】
レーザ光源としては、前述した理由からその波長が５００ｎｍ以下（発熱層が金である場合）あるいは５５０ｎｍ以下（発熱層が銅である場合）であることが好ましい。  
光源として、波長：３７０〜４８０ｎｍの半導体レーザを用いて、パターン描画を行う装置の基本的な構成例を図７に示す。  
半導体レーザ７０１から放射されたレーザ光は、コリメートレンズ７０２で平行光束に変換された後、偏光ビームスプリッタ７０３、１／４波長板７０４、対物レンズ７０５を介して加工対象である媒体７０６へ集光照射されるようになっている。
【００５９】
半導体レーザ７０１から放射されるレーザ光の偏光は、偏光ビームスプリッタ７０３を透過する向き（電界の振動面が図面に平行になっている。）に設定されている。１／４波長板７０４は、偏光ビームスプリッタ７０３を透過した直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する。コリメートレンズ７０２は、対物レンズ７０５の瞳径より大きな光束径をもった平行光束を生成可能なものを用いる。
【００６０】
対物レンズ７０５は、媒体７０６の「熱反応に必要な光強度の密度」や加工精度等の条件により異なるが、できる限り微細な構造を形成する場合には、ＮＡ（開口数）の大きなもの、例えばその値が０．９以上のものを用いることが好ましい。対物レンズにより集光するスポット径は開口数に反比例するからである。
【００６１】
媒体７０６で反射された光は、対物レンズ７０５を通り、１／４波長板７０４を透過して当初とは偏光面が９０度旋回した直線偏光に戻り、偏光ビームスプリッタ７０３により反射され、集光レンズ７１３に入射する。このような偏光分離の光学系を用いることにより、媒体７０６からの反射光が半導体レーザ７０１に戻り「レーザ放射の動作を不安定にする」のを防止できる。
【００６２】
偏光ビームスプリッタ７０３により反射された光束は、集光レンズ７１３を介して光検出器７０８により検出され、反射光束の強度変化をモニタして、レーザ光照射の条件出しに用いられる。半導体レーザ７０１は、通電する電流を生成・制御するための駆動回路７０９と、媒体７０６上への描画パターンに対応する信号波形を生成する波形生成装置７１０、これらへの制御信号を生成するコンピュータ７１１によって制御される。一方、媒体７０６は、圧電素子などを用いた微動ステージ７０７上にセットされ、半導体レーザ７０１の制御と連動して媒体７０６の位置制御が行われる。
【００６３】
以上、通常の対物レンズ７０５を用いた光学系を例示したが、熱反応層の厚みが百ｎｍ以下の厚みであるような場合には、ＳＩＬと呼ばれる半球形状のレンズを「波長以下の距離まで媒体に近接させて光を集光させる光学系」を用いることもできる。この場合、ＮＡ（開口数）は１以上となるため、上記光学系と同じ波長の光源を用いれば「より微細なパターン」を形成できる。
【実施例】
【００６４】
以下、微細構造体製造方法の具体的な実施例を３例挙げる。  
「実施例１」  
微細構造体形成用媒体として図８（ａ）に示す構成の媒体を用いる。  
この媒体は、支持基板１０３として厚み：０．６ｍｍのポリカーボネート材料の基板が用いられ、その上に厚み：２０ｎｍの金の発熱層１０２、厚み：５０ｎｍのＺｎＳ―ＳｉＯ２の混合層（混合比  ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８：２）による熱反応層１０１が、スパッタ法でそれぞれ成膜されている。この媒体に対するレーザ光を用いる描画工程は、図７に示すような装置を用いて行うが、半導体レーザ７０１として発光波長：４０５ｎｍの半導体レーザを用い、対物レンズ７０６としてＮＡ：０．９５のものを用いる。
【００６５】
レーザ光によるパターン描画が終了した媒体は、フッ化水素酸（ＨＦ濃度１０％の水溶液）に数秒程度浸すことによってウエットエッチングによるエッチング工程を実施され、熱反応層１０１において「レーザ光が照射されなかった部分」が除去され、レーザ光でパターン描画された微細パターンと同一の微細構造が形成される。
【００６６】
微細パターンは、例えば、図９（微細パターンを支持基板９０１に垂直な方向から見た図）に示すようなものである。レーザ光の走査は、図９の図面横方向に秒速：２０μｍの線速で、縦方向は「横方向に１ライン描画するごとに順次３００ｎｍステップ送る」ようにして行われる。レーザ光は、小さい点状パターン９０２を形成するのに「３００ｎｍ間隔で２０ｎｓｅｃのパルス光」を照射し、大きい点状パターン９０３を形成するのに「４００ｎｍ間隔で３０ｎｓｅｃのパルス光」を照射する。また、細いライン状パターン９０４を形成するのに「２０ｎｍ間隔で２０ｎｓｅｃのパルス光」を照射し、太いライン状パターン９０５を形成するのに「４０ｎｍ間隔で３０ｎｓｅｃのパルス光」を照射する。
【００６７】
パルス光の強度は「すべて約１０ｍＷ」である。形成される凹凸状の微細構造の「凸部の高さ」は熱反応層８０１の成膜時の膜厚であり、この実施例１の場合には「５０ｎｍの高低差の凹凸構造」による熱反応層８０１の微細構造が形成される。
【００６８】
「実施例２」  
微細構造体形成用媒体として図８（ｂ）に示す構成の媒体を用いる。  
支持基板１０３は「厚み：０．５５ｍｍの石英基板」であり、その上に厚み：１０ｎｍのＺｎＳ―ＳｉＯ２の混合層（混合比  ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８：２）による密着層１０４、厚み：２０ｎｍの銅の薄膜層による発熱層１０２、厚み：４０ｎｍのＺｎＳ―ＳｉＯ２の混合層（混合比  ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８：２）による熱反応層１０１がスパッタ法を用いてそれぞれ成膜されている。
【００６９】
この媒体に対するレーザ光によるパターン描画は図７に示す装置を用いる。半導体レーザ７０１として波長：４０５ｎｍの半導体レーザ、対物レンズ７０５としてＮＡ：０．９５のものを用いる。レーザ光によりパターン描画された媒体は、フッ化水素酸（ＨＦ濃度１０％の水溶液）に数秒程度浸す「エッチング工程」を実行される。
【００７０】
エッチング工程により、熱反応層１０１の「レーザ光を照射されなかった部分」が除去され、レーザ光でパターン描画された微細パターンを有する微細構造が形成される。形成される凹凸構造による微細構造の高さは、成膜時における熱反応層１０１の膜厚で４０ｎｍである。
【００７１】
次にこの微細パターンをマスクとして第２のエッチング工程を行い、熱反応層の微細パターンの下部層である発熱層１０２に対しエッチング加工する。この実施例２では「アルゴンガスを用いたスパッタエッチ法」により第２のエッチング工程を実施している。
【００７２】
第２のエッチング工程により、熱反応層１０１における「ＺｎＳ―ＳｉＯ２が除去された領域」において銅の発熱層１０２が選択的にエッチングされ、レーザ光でパターン描画された微細パターンに対応する「発熱層と熱反応層の積層構造」を有する微細構造が形成される。
【００７３】
「実施例３」
微細構造体形成用媒体として図８（ｃ）に示す構成の媒体を用いる。  
支持基板１０３として厚み：０．５５ｍｍの石英基板が用いられ、その上に厚み：２０ｎｍの金の薄膜層による発熱層１０２、厚み：４０ｎｍのＺｎＳ―ＳｉＯ２の混合物による熱反応層１０１がスパッタ法によりそれぞれ成膜されている。
【００７４】
この媒体に対するレーザ光によるパターン描画は、図７に示す装置を用いる。半導体レーザ７０１として波長：４０５ｎｍの半導体レーザ、対物レンズ７０５としてＮＡ：０．９５のものを用いる。
【００７５】
レーザ光によりパターン描画された媒体は、フッ化水素酸（ＨＦ濃度：１０％の水溶液）に数秒程度浸すエッチング工程を実行される。これにより、熱反応層１０１の「レーザ光を照射されなかった部分」が除去され、レーザ光でパターン描画した微細パターンの微細構造が形成される。
【００７６】
形成される凹凸構造の微細構造体の凸部の高さは「成膜時における熱反応層１０１の膜厚」で４０ｎｍである。次に、熱反応層の微細パターンをマスクとして、その下部層である金の薄膜による発熱層１０２に対して第２のエッチング工程を行う。実施例３でも、実施例２と同様に「アルゴンガスを用いたスパッタエッチ法」により第２のエッチング工程を行っている。
【００７７】
第２のエッチング工程により、熱反応層１０１における「ＺｎＳ―ＳｉＯ２が除去された領域」において金の発熱層１０２が選択的にエッチングされ、レーザ光でパターン描画された微細パターンに対応する「発熱層と熱反応層の積層構造」を有する微細構造が形成される。
【００７８】
実施例３により実際に形成された微細構造の電子顕微鏡像の１例を図１０に示す。  
図１０に示す例では、サイズの異なる大小２種の点状パターンが形成されているが、照射するレーザ光の強度を変える（照射強度範囲：８〜１２ミリワット）ことによってサイズの差を実現している。レーザ光の集光スポットのサイズは４００ｎｍ程度なので、これより微小な微細構造（波長より小さい微細構造）が良好に形成されていることがわかる。
【００７９】
図１０に示す微細構造は、微細構造の最上層に熱反応層が残っている状態（図６（ｂ）に示す状態）であるが、熱反応層が不必要であれば、上述の「塩酸を用いて熱反応層を除去する除去工程」を行うようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】微細構造体形成用媒体の基本的な構成を４例示す図である。
【図２】微細構造体製造方法の実施の１形態を説明するための図である。
【図３】発熱層として用いる金の薄膜の光学定数・分光反射率を示す図である。
【図４】発熱層として用いる銅の薄膜の光学定数・分光反射率を示す図である。
【図５】ＺｎＳとＳｉＯ2の混合物による熱反応層における加熱温度によるエッチングレートの変化を示す図である。
【図６】パターン描画された微細構造体形成用媒体に対するエッチング工程を説明する図である。
【図７】レーザ光によるパターン描画を行うための装置の１例を説明するための図である。
【図８】実施例において使用した３種の微細構造体形成用媒体を３例示す図である。
【図９】パターン描画により形成された微細構造を説明するための図である。
【図１０】微細構造の具体例の顕微鏡像の１例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０１      熱反応層
１０２      発熱層
１０３      支持基板
１０４      密着層
１０５      熱伝導制御層
２０１      熱反応層において熱反応した部分
２０２      エッチング溶液
６０１      乾式エッチング装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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