(57)【要約】【課題】複数の突起が並んだ突起配列部材を安価に、安定して効率よく形成することが可能な突起配列部材の製造方法、その製造方法で得られる突起配列部材、及びその突起配列部材を親型として用いた突起配列部材成形金型の製造方法を提供する。【解決手段】単結晶シリコン基材１０の結晶面方位が｛１００｝である表面１１上に保護マスクパターン１２を形成して結晶異方性ウェットエッチングを行い、エッチング面１３上に複数の突起１４が並んだ突起配列部材１５を製造する方法であって、保護マスクパターン１２を、エッチング面１３上に形成される突起１４の位置と形状をそれぞれ規定する主マスクパターン１７と、主マスクパターン１７の下側で生じる結晶異方性ウェットエッチングの開始を遅らせる補償マスクパターン１８とを用いて構成し、結晶異方性ウェットエッチングには、アルカリ水溶液とアルコール類とを含有するウェットエッチング液を使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコン基材の結晶面方位が｛１００｝である一つの表面上に保護マスクパターンを形成して結晶異方性ウェットエッチングを行い、エッチング面上に、側部が傾斜面で形成されて先細となった突起が並んだ突起配列部材を製造する方法であって、
結晶異方性ウェットエッチングには、アルカリ水溶液と該アルカリ水溶液に相溶なアルコール類とを含有するウェットエッチング液を使用し、
前記保護マスクパターンを、前記エッチング面上の複数の前記突起を前記表面上にそれぞれ射影した写像と中心位置を一致させて設けられ、該写像に＜１００＞方向外側から接すると共に、該写像に対して＜１１０＞方向外側に膨出する突出部を備えて少なくとも４回対称となって前記エッチング面上に形成される前記突起の位置と形状をそれぞれ規定する主マスクパターンと、該主マスクパターンの前記突出部の外側に該突出部との重なり部を設けてそれぞれ形成され、該主マスクパターンの下側で生じる＜１１０＞方向からの結晶異方性ウェットエッチングの開始を遅らせる補償マスクパターンとを用いて構成することを特徴とする突起配列部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の突起配列部材の製造方法において、前記主マスクパターン及び前記補償マスクパターンは平面視して正方形であって、該主マスクパターン及び該補償マスクパターンの各辺と前記表面上の＜１１０＞方向に平行な直線とのなす角度は４０〜５０度であることを特徴とする突起配列部材の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の突起配列部材の製造方法において、前記主マスクパターンと前記補償マスクパターンとの前記重なり部はそれぞれ、平面視して正方形であることを特徴とする突起配列部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の突起配列部材の製造方法において、前記アルカリ水溶液は、水酸化リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化セシウム水溶液、水酸化ルビジウム水溶液、アンモニア水、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール混合水溶液、及びヒドラジン水溶液のいずれか１又は２以上の組合わせであり、
前記アルコール類は、メタノール、エタノール、プロパノール及びブタノールのいずれか１又は２以上の組合わせであることを特徴とする突起配列部材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の突起配列部材の製造方法を用いて製造されることを特徴とする突起配列部材。
【請求項６】
請求項５記載の突起配列部材を親型に用いて突起配列部材成形金型を製造する方法であって、
前記親型に形成された突起Ｒが並んだマイクロパターンαを転写して、該突起Ｒに対応する位置に、該突起Ｒと同一形状で凹凸関係が反転した逆突起Ｓが並んだマイクロパターンβが形成されたネガ子型を作製するネガ子型作製工程と、
前記ネガ子型を、前記マイクロパターンβが形成された表層側を表にし、単独で又は複数個並べて基盤上に固定して前記突起配列部材成形金型を構成する組立て工程とを有することを特徴とする突起配列部材成形金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側部が傾斜面で形成されて先細となった突起が表面に並んだ突起配列部材の製造方法、その製造方法で得られる突起配列部材、及びその突起配列部材を親型に用いた突起配列部材成形金型の製造方法に関する。
ここで、「側部が傾斜面で形成されて先細となった突起」とは、例えば、円錐や多角錐（但し、八角錐以上）等の錐体、円錐台や多角錐台（但し、八角錐台以上）等の錐体台をさす。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体基板等の研磨に使用する研磨パッドは、研磨を行う前にダイヤモンド砥石等を用いたドレッシング（研磨パッド表面の研削）を行って、研磨パッド表面に高い平坦性を具備させると共に、研磨パッド表面に微細凹凸パターンを形成している。ここで、ドレッシングにより形成される微細凹凸パターンは、研磨パッド表面上での研磨剤を含んだスラリーの保持と、半導体基板等の被研磨面（半導体基板等の被研磨基材において研磨パッドに当接する面）への新鮮なスラリーの供給という作用を支配する要因になっているが、ドレッシングによる方法では、研磨パッド表面に常に一定の微細凹凸パターンを形成することができず、半導体基板等の被研磨基材に高精密な平坦加工を安定して行うことができないという問題がある。
このため、単結晶シリコンウエハの表面に結晶異方性ウェットエッチングにより逆ピラミッド形状（例えば、一辺が７μｍの正方形で、深さが４．９μｍの正四角錐）の穴が一定間隔（例えば、５μｍ）で並んだマイクロパターンを形成し、この単結晶シリコンウエハを親型にして作製した研磨パッド成形金型を用いてピラミッド形状の微細突起が並んだ微細凹凸パターンを有する研磨パッドを製造することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１５４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、微細突起がピラミッド形状の場合、スラリーの進入方向によっては研磨パッド表面上で微細突起の隙間を通過するスラリーの流れに不均一が生じる可能性が高い。このため、研磨パッド表面上におけるスラリーの安定した保持が困難になって、半導体基板等の被研磨面への新鮮なスラリーの供給に変動が現れ易いという問題が生じ、半導体基板等の被研磨面の表面平坦度の向上に限界が生じている。
そこで、微細突起の形状をピラミッド形状から、研磨パッド表面上のあらゆる方向から見ても対称性が保たれる、例えば、円錐状に変えると、スラリーの進入方向の影響を受けずに研磨パッド表面上で微細突起の隙間を通過するスラリーの流れを均一にすることが可能と考えられる。しかし、単結晶シリコン基材の結晶異方性ウェットエッチングにより形成される微細突起は、エッチング速度の遅い（１１１）面が表面に現れた形状を取り易いため、製造コスト、生産性、製造歩留り等の観点から、結晶異方性ウェットエッチングにより単結晶シリコン基材の表面に円錐状の微細突起を形成することは非常に困難とされている。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、単結晶シリコン基材の結晶異方性ウェットエッチングによりエッチング面上に複数の突起が並んだ突起配列部材を安価に、安定して効率よく形成することが可能な突起配列部材の製造方法、その製造方法で得られる突起配列部材、及びその突起配列部材を親型として用いた突起配列部材成形金型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】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る突起配列部材の製造方法は、単結晶シリコン基材の結晶面方位が｛１００｝である一つの表面上に保護マスクパターンを形成して結晶異方性ウェットエッチングを行い、（前記保護マスクパターンが形成された表面に平行な）エッチング面上に、側部が傾斜面で形成されて先細となった突起が並んだ突起配列部材を製造する方法であって、
結晶異方性ウェットエッチングには、アルカリ水溶液と該アルカリ水溶液に相溶なアルコール類とを含有するウェットエッチング液を使用し、
前記保護マスクパターンを、前記エッチング面上の複数の前記突起を前記表面上にそれぞれ射影した写像と中心位置を一致させて設けられ、該写像に＜１００＞方向外側から接すると共に、該写像に対して＜１１０＞方向外側に膨出する突出部を備えて少なくとも４回対称となって前記エッチング面上に形成される前記突起の位置と形状をそれぞれ規定する主マスクパターンと、該主マスクパターンの前記突出部の外側に該突出部との重なり部を設けてそれぞれ形成され、該主マスクパターンの下側で生じる＜１１０＞方向からの結晶異方性ウェットエッチングの開始を遅らせる補償マスクパターンとを用いて構成する。
【０００７】
ここで、｛１００｝面には、（１００）面と、（１００）面と結晶学的に等価な対称性をもつ（０１０）面、（００１）面、（−１００）面、（０−１０）面、及び（００−１）面が含まれる。また、＜１００＞方向には、［１００］方向と、［１００］方向と同様に等価な［０１０］方向、［００１］方向、［−１００］方向、［０−１０］方向、及び［００−１］方向が含まれ、＜１１０＞方向には、［１１０］方向と、［１１０］方向と同様に等価な［１０１］方向、［０１１］方向、［−１１０］方向、［−１０１］方向、［０−１１］方向、［１−１０］方向、［１０−１］方向、［０１−１］方向、［−１−１０］方向、［−１０−１］方向、及び［０−１−１］方向が含まれる。
また、少なくとも４回対称の主マスクパターンとは、ｎを４以上の整数として、主マスクパターンの中心の周りに（３６０／ｎ）度回転させると重なる回転対称性を有する主マスクパターンをいう。
【０００８】
アルカリ水溶液とアルコール類とを含有するウェットエッチング液を使用して単結晶シリコン基材の｛１００｝面の結晶異方性ウェットエッチングを行うと、ウェットエッチング液中のアルコール類はその両親媒性（疎水性を示すアルキル基と親水性を示すＯＨ基を有する）のために結晶異方性ウェットエッチングで現れる｛１１０｝面により選択的に吸着して、｛１１０｝面への結晶異方性ウェットエッチングを大幅に抑制すると共に、｛１００｝面の結晶異方性ウェットエッチングの進行も僅かに低減すると考えられる。このため、｛１１０｝面に対する｛１００｝面のエッチング速度が相対的に増大し、単結晶シリコン基材の結晶異方性ウェットエッチングは｛１００｝面の出現及び拡大を主体に進行し、保護マスクパターンの下側に保護マスクパターンの輪郭に沿って形成される凸部の側面（サイドエッチング面）は｛１００｝面となると考えられる。
【０００９】
｛１００｝面の結晶異方性ウェットエッチングの進行が低減されるため、サイドエッチング面では、｛１００｝面の結晶異方性ウェットエッチングに加えて、｛１００｝面に対して傾斜する高指数面が出現し易い。そして、高指数面には原子のステップが周期的に存在するので結晶異方性ウェットエッチングの進行が速くなるため、高指数面が出現するとサイドエッチング面は徐々に傾斜することになって、保護マスクパターンの下側には、側部が傾斜面で形成されて先細となった突起が形成される。ここで、アルカリ水溶液の種類選定、アルコール類の添加量及び水酸化物イオン濃度の調節を行ってサイドエッチング面に現れる高指数面の出現頻度を調節することにより、突起の（保護マスクパターンが形成された表面に平行な面上での）断面を円又は多角形とすることができ、主マスクパターンの幅、補償マスクパターンの幅、重なり部の幅、及び結晶異方性ウェットエッチングの時間をそれぞれ調節することにより、突起として所望の寸法の錐体又は錐体台を形成することができる。
なお、高指数面とは、面指数の少なくとも１つが３以上の整数を用いて表記される結晶面をさす。
【００１０】
第１の発明に係る突起配列部材の製造方法において、前記主マスクパターン及び前記補償マスクパターンは平面視して正方形であって、該主マスクパターン及び該補償マスクパターンの各辺と前記表面上の＜１１０＞方向に平行な直線とのなす角度は４０〜５０度（より好ましくは４３〜４７度、更に好ましくは４４〜４６度）であることが好ましい。
これによって、保護マスクパターンに沿って形成されるサイドエッチング面が｛１００｝面となるように誘導することができる。なお、角度が４０度未満又は５０度を超えると、保護マスクパターンに沿って形成されるサイドエッチング面は｛１００｝面に対して傾斜しているため、結晶異方性ウェットエッチングを開始した速い段階で高指数面がより高い頻度で現れることになり好ましくない。
【００１１】
第１の発明に係る突起配列部材の製造方法において、前記主マスクパターンと前記補償マスクパターンとの前記重なり部はそれぞれ、平面視して正方形であることが好ましい。
これにより、主マスクパターンの突出部（正方形角部）直下のシリコンと補償マスクパターンの突出部側（正方形角部）直下のシリコンをそれぞれ連結している重なり部直下のシリコンがウェットエッチング液に溶出して消失する時期を一致させることができ、突出部直下のシリコンと補償マスクパターンの突出部側直下のシリコンを同時に分断することができる。その結果、各突出部直下のシリコンがウェットエッチング液に同時に接触することになり、各突出部の先端における結晶異方性ウェットエッチングを同時に開始させることができる。
【００１２】
第１の発明に係る突起配列部材の製造方法において、前記アルカリ水溶液は、水酸化リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化セシウム水溶液、水酸化ルビジウム水溶液、アンモニア水、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール混合水溶液、及びヒドラジン水溶液のいずれか１又は２以上の組合わせであり、
前記アルコール類は、メタノール、エタノール、プロパノール及びブタノールのいずれか１又は２以上の組合わせであることが好ましい。
アルカリ水溶液の種類選定及び水酸化物イオン濃度（ｐＨ値）と、アルコール類の種類選定及び含有量を調節することにより、結晶異方性ウェットエッチングにおける結晶面毎のウェットエッチング速度を調節することができる。
【００１３】
前記目的に沿う第２の発明に係る突起配列部材は、第１の発明に係る突起配列部材の製造方法を用いて製造される。
【００１４】
前記目的に沿う第３の発明に係る突起配列部材成形金型の製造方法は、第２の発明に係る突起配列部材を親型に用いて突起配列部材成形金型を製造する方法であって、
前記親型に形成された突起Ｒが並んだマイクロパターンαを転写して、該突起Ｒに対応する位置に、該突起Ｒと同一形状で凹凸関係が反転した逆突起Ｓが並んだマイクロパターンβが形成されたネガ子型を作製するネガ子型作製工程と、
前記ネガ子型を、前記マイクロパターンβが形成された表層側を表にし、単独で又は複数個並べて基盤上に固定して前記突起配列部材成形金型を構成する組立て工程とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明に係る突起配列部材の製造方法及び第２の発明に係る突起配列部材においては、単結晶シリコン基材から、側部が傾斜面で形成されて先細となった突起が表面に並んだ突起配列部材を、安価かつ効率的に安定して形成することが可能となる。そして、単結晶シリコン基材の結晶異方性ウェットエッチングを利用して製造するので、寸法精度の高い突起配列部材を基材上での各突起の面均一性が高い状態で製造することが可能になる。
第３の発明に係る突起配列部材成形金型の製造方法においては、突起配列部材を親型とするので、突起配列部材の同等の寸法精度の成形金型を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る突起配列部材の製造方法で得られる突起配列部材に形成された円錐の側断面図、（Ｂ）は同斜視図である。
【図２】（Ａ）はエッチング面上に形成される円錐の斜視図、（Ｂ）はエッチング面上の円錐が作るマイクロパターンαの平面図である。
【図３】保護マスクパターンの平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る突起配列部材を用いた突起配列部材成形金型の製造方法で作製した突起配列部材成形金型の説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はポジ子型の形成方法の説明図である。
【図６】（Ａ）はネガ子型の作製方法の説明図、（Ｂ）は上型の作製方法の説明図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は実施例で作製した突起配列部材に形成された円錐台の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の第１の実施の形態に係る突起配列部材の製造方法は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、単結晶シリコン基材１０の結晶面方位が｛１００｝である一つの表面１１上に保護マスクパターン１２を形成して結晶異方性ウェットエッチング（以下、単にウェットエッチングともいう）を行い、エッチング面１３（表面１１に平行となる）の上に複数の円錐１４（側部が傾斜面で形成されて先細となった突起の一例）が並んだ突起配列部材１５を製造する方法である。
ここで、突起配列部材１５のエッチング面１３上の円錐１４は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、底部の外径Ｄが０．１〜１０００μｍ、高さＨが０．０２〜１０００μｍであって、隣り合う円錐１４同士の頂点間の距離Ｌが０．２〜２０００μｍ、隣り合う円錐１４同士の底部間の隙間Ｋが０を超え２０００μｍ以下となるマイクロパターンαを形成している。以下、詳細に説明する。
【００１８】
結晶異方性ウェットエッチングには、アルカリ水溶液と該アルカリ水溶液に相溶なアルコール類とを含有するウェットエッチング液を使用する。そして、保護マスクパターン１２は、図１（Ａ）、（Ｂ）、図３に示すように、エッチング面１３上に形成される円錐１４の位置と形状をそれぞれ規定する主マスクパターン１７と、主マスクパターン１７の下側で生じる単結晶シリコン基材１０への＜１１０＞方向からの結晶異方性ウェットエッチングの開始を遅らせる４つの補償マスクパターン１８とを有している。
【００１９】
主マスクパターン１７は平面視して、エッチング面１３上の複数の円錐１４を表面１１上にそれぞれ射影した円１６（写像の一例）と中心Ｃの位置を一致させて設けられ、円１６に＜１００＞方向外側から接すると共に円１６に対して＜１１０＞方向外側に膨出する突出部を備えて４回対称となる、例えば、対角線方向が＜１１０＞方向に向いた正方形とすることができる。また、主マスクパターン１７の下側で生じる＜１１０＞方向からの結晶異方性ウェットエッチングの開始をそれぞれ遅らせる４つの補償マスクパターン１８は、平面視して同一サイズの正方形であって、主マスクパターン１７の＜１１０＞方向外側に膨出する突出部である正方形角部と正方形の重なり部１９が設けられるように突出部の外側に膨出するように形成する。
ここで、主マスクパターン１７を構成する正方形の１辺の長さは０．１〜１０００μｍ、隣り合う主マスクパターン１７同士の隙間は０．１〜１０００μｍ、補償マスクパターン１８を構成する正方形の１辺の長さは０．０２〜９００μｍである。なお、補償マスクパターン１８を構成する正方形の１辺の長さは、主マスクパターン１７を構成する正方形の１辺の長さより小さい。また、重なり部１９を構成する正方形の１辺の長さは０．０１〜５００μｍである。
【００２０】
アルカリ水溶液とアルコール類とを含有するウェットエッチング液を使用して単結晶シリコン基材１０の｛１００｝面の結晶異方性ウェットエッチングを行うと、ウェットエッチング液中のアルコール類は結晶異方性ウェットエッチングで現れる｛１１０｝面により選択的に吸着して、｛１１０｝面への結晶異方性ウェットエッチングを大幅に抑制すると考えられる。このため、単結晶シリコン基材１０の結晶異方性ウェットエッチングは｛１００｝面を主体に進行し、保護マスクパターン１２に沿って形成される凸部の側面（サイドエッチング面）は｛１００｝面となると考えられる。このとき、図３に示すように、結晶面方位が｛１００｝である表面１１上において、正方形の主マスクパターン１７の各辺と＜１１０＞方向に平行な直線とのなす角度θを４０〜５０度、正方形の補償マスクパターン１８の各辺と＜１１０＞方向に平行な直線とのなす角度φを４０〜５０度にすると、保護マスクパターン１２に沿って形成されるサイドエッチング面が｛１００｝面となるようにウェットエッチングを誘導することができる。これによって、保護マスクパターン１２の下側に、正方形断面の凸部を形成することができ、ウェットエッチングの進行に伴って凸部から円錐１４を形成することができる。
【００２１】
ここで、角度θ、φが４０度未満の場合又は角度θ、φが５０度を超える場合、サイドエッチング面にはひとつの｛１００｝面が形成され難く、階段状の｛１００｝面が形成される。また、ウェットエッチングの進行に伴って｛１００｝面に対して傾斜した高指数面がより高い頻度で出現し易い。そして、高指数面はウェットエッチングの進行が速いためサイドエッチング面は徐々に傾斜することになって、保護マスクパターンの下側に、保護マスクパターンの輪郭に沿った凸部を形成することができず、円錐を形成することができない。このため、角度θ、φがそれぞれ４０〜５０度、好ましくは４２〜４８度、より好ましくは４４〜４６度となるように、主マスクパターン１７及び補償マスクパターン１８をそれぞれ形成する。
【００２２】
保護マスクパターン１２の下側に凸部が形成されると、図３に示すように、主マスクパターン１７を構成する正方形の１辺と補償マスクパターン１８を構成する正方形の１辺との交差部２０（即ち、重なり部１９の両端部）の下側に存在する凸部の部位は、主マスクパターン１７側と補償マスクパターン１８側の両方からのウェットエッチングを同時に受け、ウェットエッチングの進行が加速され、ウェットエッチングの進行に伴って交差部２０の下側で形成された凸部の縁は互いに接近し合体する。その結果、重なり部１９の下側には、対向する交差部２０を結ぶ直線に沿った方向の稜線を有する面を含むエッチング面が形成され、保護マスクパターン１２の下側に形成された凸部は、主マスクパターン側凸部と４つの補償マスクパターン側凸部に分離すると考えられる。ここで、各重なり部１９は同一サイズであるため各重なり部１９において対向する交差部２０間の距離は同一となり、各補償マスクパターン側凸部は主マスクパターン側凸部に対して略同時に分離する。
【００２３】
分離した主マスクパターン側凸部において、主マスクパターン１７から各重なり部１９を除いた領域の下側では、サイドエッチング面は｛１００｝面のウェットエッチングとなるが、各重なり部１９の下側に形成された分離面は｛１００｝面に対して傾斜しているため、分離面の両端部に対するウェットエッチングで形成されるサイドエッチング面には｛１００｝面に対して傾斜する高指数面が現れ、主マスクパターン側凸部の中心に向かって進行することにより、主マスクパターン側凸部のサイドエッチング面は徐々に傾斜する。なお、高指数面には原子のステップが存在するため、高指数面のウェットエッチングの進行は｛１００｝面に対するウェットエッチングの進行より速くなって、主マスクパターン側凸部の外周部に対するウェットエッチングでは、主マスクパターン１７の＜１１０＞方向外側に膨出する突出部である正方形角部の下側領域のウェットエッチングが加速される。このため、各重なり部１９の下側に形成された分離面の両端部に対するウェットエッチングにおいて高指数面の出現頻度が高くかつ等しいと、主マスクパターン側凸部の底面の形状はウェットエッチングの進行に伴って円形になる。
【００２４】
補償マスクパターン１８の外側に突出する３つの正方形角部２１の下側領域のウェットエッチングでは、互いに直交する２辺のウェットエッチングを同時に受ける。このため、分離した各補償マスクパターン側凸部の外周において、正方形角部２１の下側に形成されるサイドエッチング面は｛１００｝面に対して傾斜する。このため、正方形角部２１の下側に形成されるサイドエッチング面の両端部に対するウェットエッチングで形成されるサイドエッチング面は高指数面となり、この高指数面が補償マスクパターン側凸部の中心に向かって進行することにより、補償マスクパターン側凸部のサイドエッチング面は徐々に傾斜する。そして、補償マスクパターン側凸部の外周部に対するウェットエッチングでは、正方形角部２１の下側領域のウェットエッチングが加速されるため、ウェットエッチングの進行に伴って補償マスクパターン側凸部は縮小し、補償マスクパターン側凸部の縮小に伴ってエッチング面１３は拡大する。
【００２５】
ここで、補償マスクパターン１８を構成する正方形の１辺の長さは、主マスクパターン１７を構成する正方形の１辺の長さより小さいので、ウェットエッチングの進行に伴って補償マスクパターン側凸部が消滅すると、断面円形となった主マスクパターン側凸部のみがエッチング面１３から突出した状態となる。そして、主マスクパターン側凸部の外周部に出現した高指数面が主マスクパターン側凸部の中心に向かって進行して中心部で交差することにより円錐１４が形成される。なお、エッチング面１３は平坦な面となるため、エッチング面１３内で高指数面が出現することはない。
【００２６】
主マスクパターン側凸部の外周部において、各分離面の両端部に対するウェットエッチングでそれぞれ形成される高指数面の出現頻度を、円錐１４が形成される際の出現頻度より低下させると、主マスクパターン側凸部の底面の形状をウェットエッチングの進行に伴って正多角形にすることができる。
そして、主マスクパターン１７を構成する正方形の１辺の長さ、補償マスクパターン１８を構成する正方形の１辺の長さ、及び重なり部１９の１辺の長さをそれぞれ調節して、補償マスクパターン側凸部の消滅時期と、主マスクパターン側凸部の外周部の各分離面の両端部に高指数面が出現する時期を調節すると共に、ウェットエッチングの時間を調節することにより、突起を錐体台とすることができる。
【００２７】
保護マスクパターン１２を形成する保護マスク材料には、例えば、シリコン酸化膜（膜厚は３００〜５００ｎｍ）を使用する。ここで、シリコン酸化膜は、例えば、単結晶シリコン基材１０を酸素あるいは水蒸気存在下において７００〜１１００℃で１０〜６００分程度熱処理することにより生成させる。
そして、保護マスクパターン１２の形成は以下の手順で行った。先ず、生成させたシリコン酸化膜の上にポジ型フォトレジストを塗布して、保護マスクパターン１２と同一形状のマスクパターン部が光不透過のフォトマスクを用いて露光する。その後現像し、フォトレジストをマスクとして、シリコン酸化膜をバッファードフッ酸でエッチング除去することで、単結晶シリコン基材１０の表面にフォトマスクと同じ形状の保護マスクパターン１２を形成する。
【００２８】
結晶異方性ウェットエッチングに使用するウェットエッチング液に含まれるアルカリ水溶液は、水酸化リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化セシウム水溶液、水酸化ルビジウム水溶液、アンモニア水、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール混合水溶液、及びヒドラジン水溶液のいずれか１又は２以上の組合わせである。また、ウェットエッチング液に含まれるアルコール類は、メタノール、エタノール、プロパノール及びブタノールのいずれか１又は２以上の組合わせである。
【００２９】
アルカリ水溶液の種類選定及び水酸化物イオン濃度（ｐＨ値）を調節することにより、ウェットエッチングにおけるウェットエッチング速度を調節することができる。また、ウェットエッチング液中のアルコール類の種類選定及び含有量を調節することで、ウェットエッチングで形成される｛１００｝面、｛１１０｝面、及び｛１１１｝面への吸着状況を変えることができ、｛１１０｝面へのウェットエッチングを抑制し、｛１００｝面のウェットエッチング速度を低減させながら、高指数面の出現頻度を調節することができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る突起配列部材について説明する。
本発明の第２の実施の形態に係る突起配列部材は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の実施の形態に係る突起配列部材の製造方法を用いて製造される突起配列部材１５であって、表面には複数の円錐１４が並んだマイクロパターンαが形成されている。ここで、突起配列部材１５は、単結晶シリコン基材１０の結晶異方性ウェットエッチングを利用して製造するので、寸法精度及び再現性が高い。また、ウェットエッチングの条件（保護マスクパターンの設計形状、ウェットエッチング液の組成、ウェットエッチング時間）を制御することで、突起配列部材１５のマイクロパターンαを目的に応じたマイクロパターンに容易に変更することができる。
これにより、突起配列部材１５を単独で、あるいは種々の突起配列部材１５を組み合わせることで、従来にない機能を有する微細機械構造部材を構成することが可能になる。
【００３１】
続いて、本発明の第３の実施の形態に係る突起配列部材を用いた突起配列部材成形金型の製造方法について説明する。
本発明の第３の実施の形態に係る突起配列部材を用いた突起配列部材成形金型の製造方法は、図４に示すように、第２の実施の形態に係る突起配列部材１５を親型に用いて突起配列部材成形金型２２を製造する方法であって、親型（突起配列部材１５）に形成された円錐１４（突起Ｒ）が並んだマイクロパターンαを転写して、円錐１４に対応する位置に、円錐１４と同一形状で凹凸関係が反転した円錐状窪み２３（逆突起Ｓ）が並んだマイクロパターンβが形成されたネガ子型２４を作製するネガ子型作製工程と、ネガ子型２４を、マイクロパターンβが形成された表層側を表にし、複数個並べて上型本体（基盤の一例）３５上に固定して突起配列部材成形金型２２の上型２５を構成する組立て工程とを有している。以下、詳細に説明する。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、熱可塑性樹脂（例えば、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等）からなる平板状の樹脂部材２６を軟化状態となる温度まで加熱し、図示しない成形台に上に載置して親型（突起配列部材１５）を上方から押し当てる。これにより、樹脂部材２６の上表面側に円錐１４と凹凸関係が反転した円錐状窪み２７が並べて配置されたマイクロパターンβが形成される。次いで、図５（Ｂ）に示すように、樹脂部材２６の上表面上に金属からなる電極層２８を、ＰＶＤ（例えば、蒸着）により形成する。ここで、電極層２８を構成する金属は、例えば、ニッケル、金、銀、銅等を使用する。そして、電極層２８の上に、電気めっきにより厚さが、例えば、０．１〜５ｍｍのめっき金属部２９を形成する。これにより、マイクロパターンβと凹凸関係が反転した円錐３０（円錐１４と同一形状）が並んだマイクロパターンαが形成されたポジ子型３１が得られる。
【００３３】
続いて、図６（Ａ）に示すように、ポジ子型３１のマイクロパターンαが形成された側に、例えば、シリコン酸化物等のセラミックスあるいはアルミニウム等の金属からなる厚さが５〜５０ｎｍの剥離層（図示せず）を形成した後、電極層３２をＰＶＤにより形成する。ここで、電極層３２を構成する金属は、例えば、ニッケル、金、銀、銅等を使用する。そして、電極層３２の上に、電気めっきにより厚さが、例えば、０．１〜５ｍｍのめっき金属部３３を形成する。これにより、マイクロパターンαと凹凸関係が反転した円錐状窪み２３（円錐状窪み２７と同一形状）が並んだマイクロパターンβが形成されたネガ子型２４が得られる。そして、ネガ子型２４をポジ子型３１から分離した後、めっき金属部３３の表面（電極層３２の反対側の面）側を研磨してネガ子型２４の厚みを調節する（以上、ネガ子型作製工程）。
【００３４】
図６（Ｂ）に示すように、ネガ子型２４を、マイクロパターンβが形成された側を上にして、例えば、ネガ子型２４の側部同士を当接させながら上型本体３５の下面上に複数並べて固定する。ここで、上型本体３５は、例えば、ニッケル、コバルト、コバルト−ニッケル合金、ニッケル−リン合金等で形成する。また、上型本体３５にネガ子型２４を密接させて配置する場合、隣り合うネガ子型２４の境界を挟んで、隣り合う円錐状窪み２３の底部の間隔が、ネガ子型２４内の隣り合う円錐状窪み２３の底部の間隔と同値となるように調整する。これによって、隣り合うネガ子型２４間で、マイクロパターンβの連続性を確保できる（以上、組立て工程）。なお、基盤上にネガ小型を単独で並べてもよい。
ここで、突起配列部材成形金型２２は、上型２５に対向して配置される下型３６を有している。このような構成とすることにより、塑性加工可能な平板３７（例えば、熱可塑性樹脂の一例であるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）板を加熱して軟化状態にしたもの）を下型３６上に載置し、上型２５を用いて上下方向から挟んで加圧することにより、平板３７の上表面に円錐１４と同一形状の円錐３８が並んだマイクロパターンαを形成することができる。
【実施例】
【００３５】
単結晶シリコン基材の結晶面方位が｛１００｝である一つの表面上に、５００ｎｍの厚さのシリコン酸化膜を形成した。次いで、シリコン酸化膜の表面にポジ型フォトレジストを塗布し、保護マスクパターンの形状のマスクパターン部が光不透過のフォトマスクを用いて露光し現像して、フォトレジストをマスクとしてシリコン酸化膜をバッファードフッ酸でエッチング除去し、単結晶シリコン基材の結晶面方位が｛１００｝である一つの表面上にフォトマスクと同じ形状のシリコン酸化膜からなる保護マスクパターンを形成した。なお、保護マスクパターンの主マスクパターンは１辺の長さが５μｍの正方形、補償マスクパターンは１辺の長さが２．５μｍの正方形である。また、隣り合う主マスクパターン同士（正方形の対向する辺同士）の距離は７μｍである。
【００３６】
結晶異方性ウェットエッチングには、水酸化テトラメチルアンモニウムの含有量が１８．７５質量％、イソプロパノールの含有量が２０質量％のウェットエッチング液を使用した。そして、温度を８０℃に保持したウェットエッチング液に単結晶シリコン基材を１２分浸漬して結晶異方性ウェットエッチングを行って突起配列部材を作製した。形成された円錐の外径Ｄは８μｍ、高さＨは３．５μｍであって、隣り合う円錐同士の頂点間の距離Ｌは１２μｍ、隣り合う円錐同士の底部間の隙間Ｋは４μｍである。図７（Ａ）、（Ｂ）に、突起配列部材のエッチング面上に形成された円錐台の状態を示す。
【００３７】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、保護マスクパターンの形状を４回対称としたが、４回対称を超える対称性を有する、例えば、８回対称とすることもできる。これによって、円錐や円錐台、八角錐以上の多角錐や多角錐台を更に容易に作製することができる。
また、本実施の形態では親型からポジ小型の作製を経由してネガ子型を作製したが、脱気した状態のシリコーン樹脂前駆体を親型の上に流し込んで加熱硬化させることによりネガ子型を作製することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１０：単結晶シリコン基材、１１：結晶面方位が｛１００｝である一つの表面、１２：保護マスクパターン、１３：エッチング面、１４：円錐、１５：突起配列部材、１６：円、１７：主マスクパターン、１８：補償マスクパターン、１９：重なり部、２０：交差部、２１：正方形角部、２２：突起配列部材成形金型、２３：円錐状窪み、２４：ネガ子型、２５：上型、２６：樹脂部材、２７：円錐状窪み、２８：電極層、２９：めっき金属部、３０：円錐、３１：ポジ子型、３２：電極層、３３：めっき金属部、３５：上型本体、３６：下型、３７：平板、３８：円錐
【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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