(57)【要約】  【課題】  表面粗さを従来より大幅に向上させたシリコン型、このシリコン型の製造方法、このシリコン型を使用した成形型の製造方法を提供することを目的とする。  【解決手段】  ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたことを特徴とするシリコン型とした。シリコン支持基板、酸化シリコン層及びシリコン活性層からなるＳＯＩ基板を準備する工程と、  前記シリコン活性層上に、所望のパターンが設けられたエッチング用マスクを形成する工程と、  前記エッチング用マスクをマスクとして前記シリコン活性層をエッチングする工程と、  前記エッチング用マスクをマスクとして前記酸化シリコン層をエッチングする工程と、を有することを特徴とするシリコン型の製造方法とした。【選択図】  図１
2005211997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたことを特徴とするシリコン型。
【請求項２】
シリコン支持基板、酸化シリコン層及びシリコン活性層からなるＳＯＩ基板を準備する工程と、
前記シリコン活性層上に、所望のパターンが設けられたエッチング用マスクを形成する工程と、
前記エッチング用マスクをマスクとして前記シリコン活性層をエッチングする工程と、
前記エッチング用マスクをマスクとして前記酸化シリコン層をエッチングする工程と、
を有することを特徴とするシリコン型の製造方法。
【請求項３】
ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型に型取り用樹脂を流し込んで硬化し、該型取り用樹脂に前記シリコン型の形状を転写する工程を有することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項４】
ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型にメッキ法によりメッキ膜を成長させ、前記シリコン型の反転パターンを有するメッキ層を形成する工程を有することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項５】
ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型に型取り用樹脂を流し込んで硬化し、該型取り用樹脂に前記シリコン型の形状を転写して成形型を形成する工程と、
前記成形型に成形用樹脂を流し込んで硬化し、該成形用樹脂に前記成形型の形状を転写する工程と、
を有することを特徴とする微細構造物の製造方法。
【請求項６】
ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型にメッキ法によりメッキ膜を成長させ、前記シリコン型の反転パターンを有するメッキ層を形成して成形型を形成する工程と、
前記成形型に成形用樹脂を流し込んで硬化し、該成形用樹脂に前記成形型の形状を転写する工程と、
を有することを特徴とする微細構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン型、シリコン型の製造方法、成形型の製造方法及び微細構造物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシニング技術によってセンサやアクチュエータを小型化することが盛んに行われている。このような小型化された微細構造物を製造する方法の１つにシリコン型を利用した製造方法がある。図４に、シリコン型を利用した微細構造物の製造工程例を示す。
【０００３】
まず、図４（Ａ）に示すように、シリコン基板４０１上にレジスト層４０２を形成し、得たい形状のパターンを露光した後に現像する。そして、ドライエッチング等により、レジスト層４０２のパターンにしたがってシリコン基板４０１の途中まで穴４０３を開けてシリコン型４０４を作成する。次に、図４（Ｂ）に示すように、シリコン型４０４に樹脂４０５等を流し込んだ後、樹脂４０５等を硬化させる。硬化完了後、図４（Ｃ）に示すように、シリコン型４０４を除去して微細な成形型４０６を作成する。そして、図４（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、この微細な成形型４０６を用いて成形することにより、微細構造物４０７を製造する。
【特許文献１】特開２００２−２５６４７４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の微細構造物の製造方法では、シリコン型４０４の形状を転写した微細な成形型４０６の面精度が問題となる。上記のように、シリコン型４０４を作成する際に、エッチングをシリコン基板４０１の途中で停止しているため、シリコン型４０４のエッチング底面４０８の粗さは、鏡面からは程遠い程度の粗さとなる。そのため、このシリコン型４０４の形状を転写した微細な成形型４０６、及び微細な成形型４０６の形状を転写した微細構造物４０７にも、鏡面からは程遠い程度の粗さの面がそのまま転写されてしまうという問題が生じる。
【０００５】
また、シリコン型のエッチング底面が粗い場合、シリコン型を除去して微細な成形型を作成する場合、例えば、シリコン型と微細な成形型との離型時（剥離時）に、微細な成形型が変形するか、あるいは微細な成形型の一部が破損され、その一部が残留物としてシリコン型につまるという問題が生じやすい。同様に、微細な成形型を除去して微細構造物を製造する場合、例えば、微細な成形型と微細構造物との離型時（剥離時）にも、微細構造物の変形や欠損という問題が生じやすい。
【０００６】
このように、従来の微細構造物の製造方法では、微細構造物の変形や欠損に係る不具合が生じやすく、微細構造物を高い歩留まりで製造することができないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、表面粗さを従来より大幅に向上させたシリコン型、このシリコン型の製造方法、このシリコン型を使用した成形型の製造方法、及びこのシリコン型を使用して、微細で複雑な形状を有する構造物を高い歩留まりで製造することができる微細構造物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係るシリコン型は、  ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたことを特徴とする。
本発明によれば、酸化シリコン層をエッチングストップ層としてシリコン活性層をエッチングし、次に、シリコン支持基板をエッチングストップ層として酸化シリコン層をエッチングすることができる。シリコン基板の途中でエッチングを停止するのではなく、エッチングストップ層を利用してエッチングすることにより、シリコン支持基板の鏡面をそのまま露出させることができ、シリコン型の表面粗さを従来より大幅に向上させることができる。
【０００９】
本発明に係るシリコン型の製造方法は、  シリコン支持基板、酸化シリコン層及びシリコン活性層からなるＳＯＩ基板を準備する工程と、  前記シリコン活性層上に、所望のパターンが設けられたエッチング用マスクを形成する工程と、  前記エッチング用マスクをマスクとして前記シリコン活性層をエッチングする工程と、  前記エッチング用マスクをマスクとして前記酸化シリコン層をエッチングする工程と、を有することを特徴とする。これにより、表面粗さを従来より大幅に向上させたシリコン型を容易に製造することができる。
【００１０】
本発明に係る成形型の製造方法は、  ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型に型取り用樹脂を流し込んで硬化し、該型取り用樹脂に前記シリコン型の形状を転写する工程を有することを特徴とする。これにより、成形型の表面粗さを従来より大幅に向上させることができるとともに、成形型を高い歩留まりで製造することができる。
【００１１】
また、本発明に係る他の成形型の製造方法は、  ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型にメッキ法によりメッキ膜を成長させ、前記シリコン型の反転パターンを有するメッキ層を形成する工程を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る微細構造物の製造方法は、  ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型に型取り用樹脂を流し込んで硬化し、該型取り用樹脂に前記シリコン型の形状を転写して成形型を形成する工程と、  前記成形型に成形用樹脂を流し込んで硬化し、該成形用樹脂に前記成形型の形状を転写する工程と、を有することを特徴とする。これにより、微細構造物の表面粗さを従来より大幅に向上させることができるとともに、微細構造物を高い歩留まりで製造することができる。
【００１３】
また、本発明に係る他の微細構造物の製造方法は、  ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングして得られたシリコン型にメッキ法によりメッキ膜を成長させ、前記シリコン型の反転パターンを有するメッキ層を形成して成形型を形成する工程と、  前記成形型に成形用樹脂を流し込んで硬化し、該成形用樹脂に前記成形型の形状を転写する工程と、を有することを特徴とする微細構造物の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、表面粗さを従来より大幅に向上させたシリコン型、このシリコン型の製造方法、このシリコン型を使用した成形型の製造方法、及び微細で複雑な形状を有する構造物を高い歩留まりで製造することができる微細構造物の製造方法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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態の一例であるシリコン型の製造方法を示す図である。
まず、図１（Ａ）に示すように、面１０２が鏡面であるシリコン支持基板１０１を準備する。次に、図１（Ｂ）に示すように、シリコン支持基板１０１の面１０２（図の上面）に、貼り付け基板１０５を貼り付ける。ここで、貼り付け基板１０５は、酸化シリコン層１０３とシリコン層１０４とからなり、酸化シリコン層１０３側の面がシリコン支持基板１０１の面１０２に貼り付けられる。その後、貼り付け基板１０５の外側、すなわち、シリコン層１０４を所望の厚さとなるまで研削し、シリコン活性層１０６とする。これにより、図１（Ｃ）に示すような、シリコン支持基板１０１、酸化シリコン層１０３及びシリコン活性層１０６からなるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１０７が作製される。
【００１６】
ＳＯＩ基板１０７の各層の厚さは、この例では、シリコン活性層１０６が５０μｍ、酸化シリコン層１０３が１μｍ、シリコン支持基板１０１が５２５μｍである。なお、酸化シリコン層１０３、シリコン活性層１０６の厚さは、得たい微細構造物の形状（例えば、図３の凸部３０３の高さｈ）に合わせて調整すると良い。
【００１７】
次に、シリコン活性層１０６の上面に、エッチングのマスク材料としてレジスト膜１０８を塗布する。次いで、このレジスト膜１０８にフォトリソグラフィー工程を施して、図１（Ｄ）に示すように、所望の形状パターン（図３の凸部３０３となる部分）のパターニングを行い、この部分以外（図３の凹部３０４となる部分）のレジスト膜１０８を除去する。
【００１８】
その後、図１（Ｅ）に示すように、残されたレジスト膜１０８をマスクとしてシリコン活性層１０６をエッチングする。このシリコン活性層１０６のエッチングには、例えば、フッ素系ガス（ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＳＦ6等）を用いたドライエッチングを利用することができる。この際、シリコン活性層１０６のエッチング速度と酸化シリコン層１０３のエッチング速度が大きく異なることを利用し、酸化シリコン層１０３をエッチングストップ層としてシリコン活性層１０６をエッチングする。
【００１９】
そして、図１（Ｆ）に示すように、レジスト膜１０８をマスクとして酸化シリコン層１０３をエッチングする。この酸化シリコン層１０３のエッチングには、例えば、ＨＦ＋ＮＨ3Ｆ混合溶液を用いたウェットエッチングを利用することができる。この際、酸化シリコン層１０３のエッチング速度とシリコン支持基板１０１のエッチング速度が大きく異なることを利用し、シリコン支持基板１０１をエッチングストップ層として酸化シリコン層１０３をエッチングする。このエッチングストップ層を利用したエッチングにより、シリコン支持基板１０１の面１０２を鏡面のまま露出させることができ、表面粗さを従来より大幅に向上させることができる。その後、残っているレジスト膜１０８を除去する。このようにして、図１（Ｇ）に示すような、ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングしたシリコン型１１０が完成する。
【００２０】
図２は、シリコン型１１０を用いた微細な成形型の製造方法を示す図である。
まず、図１に示すシリコン型の製造方法にしたがって、図２（Ａ）に示すような、ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングしたシリコン型１１０を作製する。ここで、面１０２は鏡面となっている。次に、図２（Ｂ）に示すように、シリコン型１１０に型取り用樹脂２０１を流し込み、この型取り用樹脂２０１を硬化させる。ここで用いられる型取り用樹脂２０１としては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、あるいは電子線硬化型樹脂等が挙げられ、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。次に、シリコン型１１０を除去（離型）する。このようにして、図２（Ｃ）に示すような、型取り用樹脂にシリコン型１１０の形状を転写した成形型２１０が完成する。なお、面１０２が鏡面であるため、離型時に成形型２１０の変形や欠損に係る不具合は生じにくい。また、面１０２を転写した成形型２１０の面２０２も鏡面となっている。
【００２１】
なお、樹脂を硬化させて成形型を製造する代わりに、シリコン型１１０上にメッキ法によりメッキ膜を成長させて、シリコン型１１０の反転パターンを有するメッキ層（例えば、銅、クロム、ニッケル等）を形成して成形型を製造しても良い。
【００２２】
図３は、シリコン型１１０、微細な成形型２１０を用いた微細構造物（例えば、センサやアクチュエータ等）の製造方法を示す図である。
まず、図１に示すシリコン型の製造方法にしたがって、ＳＯＩ基板のシリコン活性層及び酸化シリコン層を所望の形状にエッチングしたシリコン型を作製する。ここで、シリコン型のエッチング底面は鏡面となっている。そして、図２に示す成形型の製造方法にしたがって、図３（Ａ）に示すような、型取り用樹脂にシリコン型１１０の形状を転写した成形型２１０を作製する。ここで、面２０２は鏡面となっている。次に、図３（Ｂ）に示すように、成形型２１０に成形用樹脂３０１を流し込み、この成形用樹脂３０１を硬化させる。ここで用いられる成形用樹脂３０１としては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、あるいは電子線硬化型樹脂等が挙げられ、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。次に、硬化した成形用樹脂３０１を成形型２１０から離型する。このようにして、図３（Ｃ）に示すような、成形用樹脂に成形型２１０の形状を転写した微細構造物３１０が完成する。なお、面２０２が鏡面であるため、離型時に微細構造物３１０の変形や欠損に係る不具合は生じにくく、微細で複雑な形状を有する微細構造物３１０を高い歩留まりで製造することができる。また、面２０２を転写した微細構造物３１０の面３０２も鏡面となっている。
【００２３】
なお、樹脂を硬化させて微細構造物を製造する代わりに、成形型２１０上にメッキ法によりメッキ膜を成長させて、成形型２１０の反転パターンを有するメッキ層（例えば、銅、クロム、ニッケル等）を形成して微細構造物を製造しても良い。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態に係るシリコン型、シリコン型の製造方法、成形型の製造方法及び微細構造物の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるシリコン型の製造方法を示す図である。
【図２】本発明のシリコン型を用いた微細な成形型の製造方法を示す図である。
【図３】本発明のシリコン型を用いた微細構造物（例えば、センサやアクチュエータ等）の製造方法を示す図である。
【図４】従来のシリコン型を利用した微細構造物の製造工程例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１・・・シリコン支持基板            １０２・・・面
１０３・・・酸化シリコン層              １０４・・・シリコン層
１０５・・・貼り付け基板                １０６・・・シリコン活性層
１０７・・・ＳＯＩ基板                  １０８・・・レジスト膜
１１０・・・シリコン型                  ２０１・・・型取り用樹脂
２０２・・・成形型２１０の面            ２１０・・・成形型
３０１・・・成形用樹脂                  ３０２・・・微細構造物３１０の面
３０３・・・凸部                        ３０４・・・凹部
３１０・・・微細構造物                  ４０１・・・シリコン基板
４０２・・・レジスト層                  ４０３・・・穴
４０４・・・シリコン型                  ４０５・・・樹脂
４０６・・・成形型                      ４０７・・・微細構造物
４０８・・・エッチング底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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