(57)【要約】【課題】孔が形成された有孔基板を効率良く製造することができる方法を提供する。【解決手段】有孔基板の製造方法は、基板１２の第１面１３に孔３０を形成する孔形成工程と、少なくとも孔３０の壁面３０ａに膜２１を設ける膜形成工程と、膜２１を加工する膜加工工程と、を備える。孔形成工程は、孔３０の寸法Ｓ１が第１面１３から第２面１４に向かうにつれて増加するよう、基板１２に孔３０を形成する。膜加工工程は、整形孔２０の寸法Ｓ２が第１面１３から第２面１４に向かうにつれて減少するよう、膜２１を加工する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面及び底面を有する整形孔が形成された有孔基板を製造する方法であって、
第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基板の前記第１面に孔を形成する孔形成工程と、
少なくとも前記孔の壁面に膜を設ける膜形成工程と、
前記膜を加工する膜加工工程と、を備え、
前記孔形成工程は、前記第１面に平行な方向における前記孔の寸法が、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて増加するよう、前記基板に前記孔を形成し、
前記膜加工工程は、前記孔の前記壁面に設けられた前記膜によって形状が画定される壁面を有する整形孔の、前記第１面に平行な方向における寸法が、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて減少するよう、前記膜を加工する、有孔基板の製造方法。
【請求項２】
前記膜加工工程は、前記基板の周囲の電界によって加速された荷電粒子を前記膜に衝突させる異方性ドライエッチング工程を含む、請求項１に記載の有孔基板の製造方法。
【請求項３】
前記整形孔の深さは、１μｍ以上且つ１０μｍ以下であり、
前記整形孔の壁面が前記基板の前記第１面の法線方向に対して成す角度は、−３°以上且つ−１°以下である、請求項１又は２に記載の有孔基板の製造方法。
【請求項４】
前記孔形成工程、前記膜形成工程、及び前記膜加工工程を順に複数回繰り返して前記整形孔を形成する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有孔基板の製造方法。
【請求項５】
前記孔形成工程は、
等方性エッチングによって前記基板の前記第１面に壁面及び底面を含む第１凹部を形成する工程と、
前記第１凹部の前記壁面及び前記底面に第１保護膜を形成する工程と、
前記第１凹部の前記底面の前記第１保護膜を除去する工程と、
等方性エッチングによって前記第１凹部の前記底面に壁面及び底面を含む第２凹部を形成する工程と、を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有孔基板の製造方法。
【請求項６】
壁面及び底面を有する整形孔が形成された有孔基板であって、
第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基板と、
前記基板の前記第１面に形成された孔と、
前記孔の壁面に設けられた膜と、を備え、
前記整形孔の前記壁面の形状は、前記孔の前記壁面に設けられた前記膜によって画定され、
前記基板の前記第１面に平行な方向における前記孔の寸法は、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて増加し、
前記基板の前記第１面に平行な方向における前記整形孔の寸法は、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて減少する、有孔基板。
【請求項７】
前記整形孔の深さは、１μｍ以上且つ１０μｍ以下であり、
前記整形孔の壁面が前記基板の前記第１面の法線方向に対して成す角度は、−３°以上且つ−１°以下である、請求項６に記載の有孔基板。
【請求項８】
前記孔は、前記基板の前記第１面に形成された第１孔と、前記第１孔の底面に形成された第２孔と、を含み、
前記基板の前記第１面に平行な方向における前記第１孔の寸法及び前記第２孔の寸法はいずれも、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて増加する、請求項６又は７に記載の有孔基板。
【請求項９】
前記膜は、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の有孔基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、有孔基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の形状を有する物品を作製する方法として、型を用いた成形方法が知られている。例えば、まず、複数の孔が形成された第１面を有する型を準備し、次に、樹脂などの母材を型の第１面に押し当てて型の形状を母材に転写する。その後、母材を型から剥離させる。これによって、型の孔に対応する凸部を有する成形品を作製することができる。
【０００３】
母材を型から剥離させる作業は、型の孔が順テーパ形状である場合の方が、型の孔が逆テーパ形状である場合に比べて容易になる。順テーパ形状とは、型の孔の寸法が、第１面から、第１面の反対側に位置する第２面に向かうにつれて減少する形状である。
【０００４】
基板に孔を形成して型を製造する方法の１つとして、例えば特許文献１に開示されているように、ドライエッチングを用いる方法が知られている。特許文献１に記載の方法においては、まず、ドライエッチングによって、逆テーパ形状の貫通孔を基板に形成する。次に、基板を反転させて支持部材に載置させる。このようにして、順テーパ形状の孔を有する型を作製する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４８９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
貫通孔を基板に形成する工程に要する時間を短くする上では、基板の厚みが小さいことが好ましい。一方、基板の厚みが小さいと、貫通孔が形成された基板を反転させる際に基板が破損する危険性が高くなる。
【０００７】
本発明の実施形態は、このような点を考慮してなされたものであり、孔が形成された有孔基板を効率良く製造することができる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】
本発明の一実施形態は、壁面及び底面を有する整形孔が形成された有孔基板を製造する方法であって、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基板の前記第１面に孔を形成する孔形成工程と、少なくとも前記孔の壁面に膜を設ける膜形成工程と、前記膜を加工する膜加工工程と、を備え、前記孔形成工程は、前記第１面に平行な方向における前記孔の寸法が、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて増加するよう、前記基板に前記孔を形成し、前記膜加工工程は、前記孔の前記壁面に設けられた前記膜によって形状が画定される壁面を有する整形孔の、前記第１面に平行な方向における寸法が、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて減少するよう、前記膜を加工する、有孔基板の製造方法である。
【０００９】
本発明の一実施形態による有孔基板の製造方法において、前記膜加工工程は、前記基板の周囲の電界によって加速された荷電粒子を前記膜に衝突させる異方性ドライエッチング工程を含んでいてもよい。
【００１０】
本発明の一実施形態による有孔基板の製造方法において、好ましくは、前記整形孔の深さは、１μｍ以上且つ１０μｍ以下であり、前記整形孔の壁面が前記基板の前記第１面の法線方向に対して成す角度は、−３°以上且つ−１°以下である。
【００１１】
本発明の一実施形態による有孔基板の製造方法において、前記孔形成工程、前記膜形成工程、及び前記膜加工工程を順に複数回繰り返して前記整形孔を形成してもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態による有孔基板の製造方法において、前記孔形成工程は、等方性エッチングによって前記基板の前記第１面に壁面及び底面を含む第１凹部を形成する工程と、前記第１凹部の前記壁面及び前記底面に第１保護膜を形成する工程と、前記第１凹部の前記底面の前記第１保護膜を除去する工程と、等方性エッチングによって前記第１凹部の前記底面に壁面及び底面を含む第２凹部を形成する工程と、を含んでいてもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態は、壁面及び底面を有する整形孔が形成された有孔基板であって、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基板と、前記基板の前記第１面に形成された孔と、前記孔の壁面に設けられた膜と、を備え、前記整形孔の前記壁面の形状は、前記孔の前記壁面に設けられた前記膜によって画定され、前記基板の前記第１面に平行な方向における前記孔の寸法は、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて増加し、前記基板の前記第１面に平行な方向における前記整形孔の寸法は、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて減少する、有孔基板である。
【００１４】
本発明の一実施形態による有孔基板において、好ましくは、前記整形孔の深さは、１μｍ以上且つ１０μｍ以下であり、前記整形孔の壁面が前記基板の前記第１面の法線方向に対して成す角度は、−３°以上且つ−１°以下である。
【００１５】
本発明の一実施形態による有孔基板において、前記孔は、前記基板の前記第１面に形成された第１孔と、前記第１孔の底面に形成された第２孔と、を含み、前記基板の前記第１面に平行な方向における前記第１孔の寸法及び前記第２孔の寸法はいずれも、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて増加してもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態による有孔基板において、前記膜は、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施形態によれば、孔が形成された有孔基板を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態に係る有孔基板を示す平面図である。
【図２】図１の有孔基板をII−II方向から見た断面図である。
【図３】図２の有孔基板の整形孔を拡大して示す断面図である。
【図４Ａ】基板に孔を形成する孔形成工程を示す図である。
【図４Ｂ】孔の壁面に膜を設ける膜形成工程を示す図である。
【図４Ｃ】膜を加工する膜加工工程を示す図である。
【図５Ａ】孔形成工程において、レジスト膜を形成する工程を示す図である。
【図５Ｂ】孔形成工程において、基板に第１凹部を形成する工程を示す図である。
【図５Ｃ】孔形成工程において、第１凹部の第１壁面及び第１底面に第１保護膜を形成する工程を示す図である。
【図５Ｄ】孔形成工程において、第１凹部の第１底面上の第１保護膜を除去する工程を示す図である。
【図５Ｅ】孔形成工程において、第１凹部の第１底面に第２凹部を形成する工程を示す図である。
【図５Ｆ】孔形成工程において、第２凹部の第２底面に第３凹部を形成する工程を示す図である。
【図５Ｇ】孔形成工程において、レジスト膜及び保護膜を除去する工程を示す図である。
【図６】膜形成工程を詳細に示す図である。
【図７Ａ】膜加工工程の第１段階を示す図である。
【図７Ｂ】膜加工工程の第２段階を示す図である。
【図８Ａ】母材を有孔基板に押し当てる工程を示す図である。
【図８Ｂ】母材を有孔基板から剥離させる工程を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る有孔基板を示す断面図である。
【図１０Ａ】第１整形孔が形成された基板を準備する工程を示す図である。
【図１０Ｂ】第１整形孔の底面において基板に第２孔を形成する工程を示す図である。
【図１０Ｃ】第１整形孔の壁面及び第２孔に第２膜を形成する工程を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る有孔基板を示す断面図である。
【図１２Ａ】貫通孔が形成された基板と、基板を支持する支持部材と、を準備する工程を示す図である。
【図１２Ｂ】基板の貫通孔の壁面及び支持部材の第１面に膜を形成する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る有孔基板の構成及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本明細書において、「基板」、「基材」、「シート」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」や「基材」は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。更に、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
有孔基板
以下、図１乃至図８Ｂを参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係る有孔基板１０について説明する。図１は、有孔基板１０を示す平面図である。
【００２１】
図１に示すように、有孔基板１０は、基板１２と、基板１２の第１面１３に形成され、壁面３０ａ及び底面３０ｂを含む孔３０と、孔３０の壁面３０ａに設けられた膜２１と、を備える。この場合、有孔基板１０を型として利用する場合の、有孔基板１０の孔の壁面の形状は、孔３０の壁面３０ａに設けられた膜２１によって画定される。以下、膜２１によって壁面の形状が画定される孔のことを、整形孔２０とも称する。整形孔２０は、膜２１によって形状が画定される壁面２０ａと、底面２０ｂとを含む。
【００２２】
なお、整形孔２０の底面２０ｂとは、整形孔２０の表面のうち、基板１２の法線方向との間になす角度が４５°未満であり、且つ平面図における整形孔２０の中心点２０ｃを含む部分である。また、壁面２０ａとは、整形孔２０の表面のうち、底面２０ｂの外縁から基板１２の第１面１３へ至る部分である。孔３０の壁面３０ａ及び底面３０ｂも、整形孔２０の壁面２０ａ及び底面２０ｂと同様に定義される。
【００２３】
基板１２の法線方向に沿って第１面１３側から有孔基板１０を見た場合の整形孔２０及び孔３０の形状は、特には限られない。例えば、図１に示すように、整形孔２０及び孔３０は、細長く延びる形状を有していてもよい。また、整形孔２０及び孔３０の形状が円形状や矩形状であってもよい。
【００２４】
次に、図２を参照して、有孔基板１０の構造について説明する。図２は、一点鎖線に沿って切断した図１の有孔基板１０をII−II方向から見た断面図である。
【００２５】
図２に示すように、基板１２は、孔３０が形成された第１面１３と、第１面１３の反対側に位置する第２面１４と、を含む。孔３０は、基板１２の第２面１４には至らないよう基板１２の第１面１３に形成されている。すなわち、本実施の形態による孔３０は、壁面３０ａ及び底面３０ｂを含み、基板１２を貫通しない非貫通孔である。整形孔２０も、基板１２を貫通しない非貫通孔である。
【００２６】
（孔及び整形孔）
以下、孔３０及び整形孔２０の断面形状の特徴について説明する。図２において、符号Ｓ１は、基板１２の第１面１３に平行な方向における孔３０の寸法を表す。寸法Ｓ１は、基板１２の第１面１３に平行な方向において対向する孔３０の壁面３０ａの間の距離によって画定される。また、符号Ｓ２は、基板１２の第１面１３に平行な方向における整形孔２０の寸法を表す。寸法Ｓ２は、基板１２の第１面１３に平行な方向において対向する整形孔２０の壁面２０ａの間の距離によって画定される。
【００２７】
図２に示すように、孔３０の寸法Ｓ１は、孔３０が形成されている第１面１３から第２面１４に向かうにつれて増加する。すなわち、孔３０は、逆テーパ形状を有する。一方、整形孔２０の寸法Ｓ２は、整形孔２０が形成されている第１面１３から第２面１４に向かうにつれて減少する。すなわち、整形孔２０は、順テーパ形状を有する。整形孔２０が順テーパ形状を有することにより、後述するように、有孔基板１０を、母材を成形する型として利用する場合に、有孔基板１０に対する母材の剥離性を向上させることができる。
【００２８】
孔３０の壁面３０ａに設けられた膜２１は、逆テーパ形状の孔３０を順テーパ形状の整形孔２０に整形するよう構成されている。例えば、膜２１の厚みＴ２は、基板１２の第１面１３から第２面１４に向かうにつれて増加する。
【００２９】
次に、図３を参照して、孔３０及び整形孔２０の断面形状の一例について詳細に説明する。図３は、図２の整形孔２０を拡大して示す断面図である。
【００３０】
本実施の形態において、孔３０の壁面３０ａは、第１壁面３１ａ、第２壁面３２ａ、及び第３壁面３３ａを含む。第１壁面３１ａ、第２壁面３２ａ、及び第３壁面３３ａは、いずれも、孔３０の外側に向かって凸となるよう湾曲した形状を有する。なお、「外側」とは、平面図において孔３０の中心点３０ｃから遠ざかる側である。また、「内側」とは、平面図にいて孔３０の中心点３０ｃに近づく側である。このような第１壁面３１ａ、第２壁面３２ａ、及び第３壁面３３ａは、後述するように、基板１２の法線方向に沿って第１凹部３１、第２凹部３２、及び第３凹部３３を順に基板１２に形成することによって得られる。
【００３１】
なお、図３に示すように壁面３０ａが凹凸形状を有する場合、孔３０の上述の寸法Ｓ１は、例えば以下のように算出される。まず、断面図において孔３０の壁面３０ａに複数の点で外接する仮想的な外接線Ｌ２を描く。次に、基板１２の第１面１３に平行な方向において、対向する一対の壁面３０ａに接する２本の外接線Ｌ２の間の距離を、寸法Ｓ１として算出する。
【００３２】
図示はしないが、整形孔２０の壁面２０ａが凹凸形状を有する場合についても、孔３０の場合と同様に、整形孔２０の壁面２０ａに複数の点で外接する仮想的な外接線に基づいて、上述の寸法Ｓ２を算出することができる。
【００３３】
以下、孔３０の形状について、孔３０の壁面３０ａと基板１２の第１面１３の法線方向Ｌ１とが成す角度θ１に基づいて更に説明する。なお、図３に示すように壁面３０ａが凹凸形状を有する場合、角度θ１は、外接線Ｌ２と法線方向Ｌ１とが成す角度である。角度θ１は、好ましくは＋１°以上である。なお、孔の壁面と法線方向Ｌ１とが成す角度が正の値であることは、孔が逆テーパ形状を有することを意味する。角度θ１は、好ましくは＋５°以下である。
【００３４】
次に、整形孔２０の形状について、整形孔２０の壁面２０ａと基板１２の第１面１３の法線方向Ｌ１とが成す角度θ２に基づいて説明する。なお、壁面２０ａが凹凸形状を有する場合、角度θ２は、壁面２０ａに外接する外接線と法線方向Ｌ１とが成す角度である。角度θ２は、好ましくは−１°以下である。なお、孔の壁面と法線方向Ｌ１とが成す角度が負の値であることは、孔が順テーパ形状を有することを意味する。角度θ２は、好ましくは−３°以上である。
【００３５】
図３において、符号Ｄは、整形孔２０の深さを表す。整形孔２０の深さＤは、好ましくは１μｍ以上である。また、整形孔２０の深さＤは、好ましくは１０μｍ以下である。なお、本実施の形態において、孔３０の底面３０ｂには膜２１が設けられておらず、このため、整形孔２０の底面２０ｂは孔３０の底面３０ｂによって構成されている。また、基板１２の第１面１３上には膜２１が設けられていない。従って、基板１２の孔３０の深さは、整形孔２０の深さＤに一致する。
【００３６】
（基板）
次に、基板１２を構成する材料について説明する。基板１２は、一定の剛性を有する材料から構成されている。例えば、基板１２は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、樹脂基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、アルミニウム基板、ステンレス基板など、又は、これらの基板が積層されたものである。本実施の形態においては、基板１２が、シリコンを含むシリコン基板である例を説明する。基板１２の厚みＴ１は、例えば２００μｍ以上且つ１０００μｍ以下である。
【００３７】
（膜）
次に、基板１２を構成する材料について説明する。膜２１は、一定の加工性を有する材料から構成されている。例えば、膜２１は、珪素の酸化物、珪素の窒化物などを含む。膜２１の加工方法は、後述するように、例えば異方性ドライエッチング法である。
【００３８】
基板１２及び膜２１の材料の例として、基板１２がシリコンを含むシリコン基板であり、膜２１が酸化珪素を含むという例を挙げることができる。なお、基板１２を構成する材料と、膜２１を構成する材料とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３９】
有孔基板の製造方法
以下、有孔基板１０の製造方法の一例について説明する。まず、有孔基板１０の製造方法において用いられる、基板１２及び膜２１の加工手法について説明する。
【００４０】
基板１２や膜２１などの加工対象物を加工して加工対象物を部分的に除去するための方法として、後述するように、等方性エッチング及び異方性エッチングを実施する。
等方性エッチングとは、加工対象物を等方的に除去する方法である。例えば、等方性エッチングにおいては、加工対象物の除去が、基板１２の第１面１３の法線方向及び第１面１３の面方向において均等に進む。例えば、第１面１３の面方向における加工対象物の除去速度が、第１面１３の法線方向における加工対象物の除去速度の５０％以上である。
一方、異方性エッチングとは、加工対象物の除去を特定の方向において進行させる方法である。例えば、異方性エッチングにおいては、第１面１３の面方向における加工対象物の除去速度が、第１面１３の法線方向における加工対象物の除去速度の５０％未満である。
【００４１】
等方性エッチングの例としては、ウェットエッチングや等方性ドライエッチングを挙げることができる。等方性ドライエッチングとは、加工対象物の周囲に電界を生成させることなく実施されるドライエッチングである。ドライエッチングとは、プラズマガスやイオンなどの荷電粒子を加工対象物に衝突させて加工対象物を除去する方法である。
【００４２】
異方性エッチングの例としては、異方性ドライエッチングとは、加工対象物の周囲に電界が生成された状態で実施されるドライエッチングである。例えば、異方性ドライエッチングにおいては、基板１２の第１面１３の法線方向に平行な電界が生成された状態で、ドライエッチングを実施する。この場合、電界によって第１面１３の法線方向に加速された荷電粒子が、基板１２や膜２１などの加工対象物に衝突する。このため、加工対象物の除去を第１面１３の法線方向に進行させることができる。
【００４３】
次に、図４Ａ乃至図４Ｃを参照して、有孔基板１０の製造方法の概要を説明する。
【００４４】
まず、第１面１３及び第２面１４を含む基板１２を準備する。次に、図４Ａに示すように、基板１２に孔３０を形成する孔形成工程を実施する。孔３０は、上述のとおり、逆テーパ形状を有する。すなわち、基板１２の第１面１３に平行な方向における孔３０の寸法Ｓ１は、第１面１３から第２面１４に向かうにつれて増加する。
【００４５】
次に、図４Ｂに示すように、基板１２の孔３０の壁面３０ａ、底面３０ｂ並びに基板１２の第１面１３などの基板１２の表面に膜２１を設ける膜形成工程を実施する。例えば、化学気相成長法などの成膜法を用いて、膜２１を形成する。例えば、酸素環境下でシランガスを熱分解させることにより、酸化珪素を含む膜２１を形成することができる。その他にも、基板１２がシリコンを含む場合、酸素環境下で基板１２を加熱することにより、基板１２の孔３０の表面を構成するシリコンを酸化珪素に化学変化させて膜２１を得ることができる。このように、膜２１は、基板１２の表面に付着されたものであってもよく、若しくは、基板１２の表面を化学変化させることによって得られたものであってもよい。
【００４６】
次に、図４Ｃに示すように、膜２１を部分的に加工する膜加工工程を実施する。膜加工工程は、整形孔２０の寸法Ｓ２が、第１面１３から第２面１４に向かうにつれて減少するよう、膜２１を加工する．図４Ｃにおいて、膜２１のうち加工によって除去された部分が点線で示されている。
【００４７】
膜加工工程は、基板１２の周囲の電界Ｅによって加速された荷電粒子２４を膜２１に衝突させる異方性ドライエッチング工程を含む。電界Ｅの方向は、基板１２の法線方向Ｌ１に略平行である。なお、「略平行」とは、電界Ｅの方向と法線方向Ｌ１とが成す角度の絶対値が１０°以下であることを意味する。
【００４８】
以下、上述の孔形成工程、膜形成工程、及び膜加工工程について、更に詳細に説明する。
【００４９】
（孔形成工程）
まず、図５Ａ乃至図５Ｈを参照して、孔形成工程について詳細に説明する。ここでは、ボッシュプロセスを用いて基板１２に孔３０を形成する例について説明する。
【００５０】
まず、第１面１３及び第２面１４を含む基板１２を準備する。次に、図５Ａに示すように、基板１２の第１面１３上にレジスト膜４０を形成する。具体的には、第１面１３のうち後に孔３０が形成される部分が隙間４０ａとなるよう、第１面１３上にレジスト膜４０を形成する。
【００５１】
次に、図５Ｂに示すように、基板１２の第１面１３に、等方性ドライエッチングによって、第１壁面３１ａ及び第１底面３１ｂを含む第１凹部３１を形成する。例えば、真空環境に保たれたエッチング装置の内部においてプラズマガスやイオンを基板１２の第１面１３に衝突させる。例えば、基板１２がシリコン基板である場合、六フッ化硫黄のプラズマを第１面１３に衝突させることにより、第１面１３に第１凹部３１を形成する。
【００５２】
等方性ドライエッチングを実施することにより、図５Ｂに示すように、外側に向かって凸となるよう湾曲した形状を有する第１壁面３１ａを含む第１凹部３１を基板１２に形成することができる。
【００５３】
次に、図５Ｃに示すように、第１凹部３１の第１壁面３１ａ及び第１底面３１ｂに第１保護膜４１を形成する。例えば、エッチング装置の内部にフッ素系のガスを流すことにより、第１保護膜４１を形成する。
【００５４】
その後、図５Ｄに示すように、第１凹部３１の第１壁面３１ａの第１保護膜４１が残るよう、異方性ドライエッチングによって、第１底面３１ｂの第１保護膜４１を選択的に除去する。
【００５５】
このように、等方性ドライエッチングによって基板１２に凹部を形成する工程（第１工程）、凹部の壁面及び底面に保護膜を形成する工程（第２工程）、及び、異方性エッチングによって凹部の底面の保護膜を除去する工程（第３工程）を実施することにより、壁面に保護膜が設けられた凹部を得ることができる。
次に、これら第１工程、第２工程、及び第３工程を再度実施することにより、図５Ｅに示すように、第１凹部３１の第１底面３１ｂに、第２壁面３２ａ及び第２底面３２ｂを含む第２凹部３２を形成する。その後、第１工程、第２工程、及び第３工程を再度実施することにより、図５Ｆに示すように、第２凹部３２の第２底面３２ｂに、第３壁面３３ａ及び第３底面３３ｂを含む第３凹部３３を形成する。
なお、第１工程、第２工程、及び第３工程を繰り返し実施する回数が３回に限られることはなく、２回や４回以上であってもよい。
【００５６】
上述の方法によれば、先に形成された凹部の壁面に比べて、後に形成された凹部の壁面が外側に位置する。このため、図５Ｇに示すように、逆テーパ形状を有する孔３０を基板１２の第１面１３に形成することができる。なお、図５Ｇに示すように、所望の形状の孔３０を形成した後に、第１保護膜４１、第２保護膜４２などの保護膜や、レジスト膜４０を除去してもよい。
【００５７】
（膜形成工程）
図６は、上述の膜形成工程によって形成された膜２１を拡大して示す図である。膜２１は、例えば、基板１２の第１面１３上、孔３０の壁面３０ａ上及び底面３０ｂ上に、略均一な厚みＴ３で設けられる。この場合、膜２１は、逆テーパ形状である孔３０の形状に対応した断面形状を有する。この結果、膜２１のうち整形孔２０の第１面１３側の端部を構成する部分は、整形孔２０の内側に向かって突出した突出部２１ａとなる。膜２１の厚みＴ３は、例えば０．４μｍ以上である。
【００５８】
（膜加工工程）
図７Ａ及び図７Ｂは、膜加工工程において膜２１が異方性エッチングによって加工される様子を２段階で示す図である。図７Ａは、膜２１の加工が孔３０の底面３０ｂに達しておらず、このため底面３０ｂが膜２１によって覆われている第１段階を示す。図７Ｂは、膜２１の加工が孔３０の底面３０ｂに達し、このため底面３０ｂが露出している第２段階を示す。第２段階において、孔３０の壁面３０ａには膜２１が残っている。
【００５９】
図７Ａに示す第１段階においては、基板１２の法線方向に沿って加速された荷電粒子２４により、膜２１の突出部２１ａが除去される。図７Ａにおいて、膜２１のうち第１段階において除去された部分が点線で示されている。
【００６０】
図７Ｂに示す第２段階においても、荷電粒子２４が基板１２の法線方向に沿って加速されている。このため、壁面３０ａ上の膜２１は、基板１２の第１面１３側から順に除去される。従って、壁面３０ａ上に残る膜２１は、図７Ｂに示すように、基板１２の第２面１４側に向かうにつれて孔３０の内側に変位する傾斜面を有する。この結果、膜２１によって構成される壁面２０ａを有する整形孔２０の形状を、順テーパ形状にすることができる。
【００６１】
なお、異方性エッチングを過剰に長く実施した場合、孔３０の壁面３０ａが露出してしまい、このため、整形孔２０の壁面２０ａの断面形状を膜２１によって適切に整えることができなくなってしまうことがある。従って、適切なタイミングで異方性エッチングを終了させることが好ましい。
【００６２】
以下、異方性エッチングを終了させるタイミングを決定する方法の一例について説明する。例えば、膜加工工程は、膜２１を除去することに起因して生じる現象を監視する監視工程を含む。監視工程は、例えば、単位時間当たりの膜２１の除去量を算出する。例えば、監視工程は、除去された膜２１に起因して生じるプラズマ発光の強度の測定結果に基づいて、単位時間当たりの膜２１の除去量を算出する。この場合、膜加工工程は、単位時間当たりの膜２１の除去量が所定の閾値以下となったタイミングで、異方性エッチングを終了させる。
【００６３】
以下、単位時間当たりの膜２１の除去量を監視する理由を説明する。上述の第１段階においては、孔３０の底面３０ｂ上に膜２１が残っている。一方、上述の第２段階においては、孔３０の底面３０ｂ上の膜２１が除去され、底面３０ｂが露出している。このため、第２段階における、単位時間当たりの膜２１の除去量は、第１段階における、単位時間当たりの膜２１の除去量よりも少ない。従って、単位時間当たりの膜２１の除去量を監視することにより、第１段階から第２段階へ移行したか否かを検出することができる。このため、単位時間当たりの膜２１の除去量を監視することにより、孔３０の壁面３０ａ上に膜２１が適切に設けられている段階で異方性エッチングを終了させることができる。
【００６４】
（本実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、まず、逆テーパ形状の孔３０を基板１２に形成し、次に、孔３０の少なくとも壁面３０ａに膜２１を形成し、その後、膜２１を加工することにより、順テーパ形状の整形孔２０を得る。このため、基板１２を反転させる工程を実施する必要がないので、有孔基板１０を少ない工数で効率良く製造することができる。また、基板１２を反転させる工程を実施する場合に比べて、基板１２に異物が付着したり、基板１２が破損したりする可能性を低減することができる。このため、有孔基板１０の製造の歩留まりを向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、基板１２に形成する孔３０の形状として、基板１２を貫通しない非貫通孔を採用することができる。このため、基板１２に貫通孔を形成する場合に比べて、基板１２の厚みＴ１を大きくすることができ、これによって、基板１２の剛性を高めることができる。このことにより、基板１２が破損する可能性を更に低減することができる。
【００６６】
（成形品の作製方法）
以下、上述のようにして得られた有孔基板１０を型として用いて母材を成形して成形品５０を作製する方法について説明する。
【００６７】
まず、有孔基板１０を準備する。次に、有孔基板１０の基板１２の第１面１３に母材５１を押し付け、これによって、図８Ａに示すように、有孔基板１０の整形孔２０に母材５１を充填する。このようにして、有孔基板１０の整形孔２０に対応した形状を母材５１に付与する。
【００６８】
その後、図８Ｂに示すように、母材５１を有孔基板１０から剥離させる。ここで、本実施の形態によれば、有孔基板１０の整形孔２０は、順テーパ形状を有する。このため、母材５１を容易に有孔基板１０から剥離させることができる。このようにして、凸部５２を有する成形品５０を得ることができる。
【００６９】
成形品５０の用途は、特には限られないが、例えば、成形品５０は、微細な流路や反応室を有する樹脂性の化学分析チップである。また、成形品５０は、波長フィルタなど、光学的な作用をもたらすものであってもよい。
【００７０】
〔第２の実施の形態〕
次に、図９乃至図１０Ｃを参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態における孔形成工程、膜形成工程、及び膜加工工程を順に２回繰り返して、整形孔２０を形成する例を説明する。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、第１の実施の形態において得られる作用効果が本実施の形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００７１】
図９は、本実施の形態に係る有孔基板１０を示す断面図である。有孔基板１０は、基板１２と、基板１２の第１面１３に形成された孔３０と、基板１２の第１面１３に形成された孔３０の底面２０ｂに形成された孔３０と、各孔３０の壁面３０ａに設けられた膜２１と、を備える。以下の説明において、２つの孔３０のうち、基板１２の第１面１３に形成された孔３０を第１孔３０ｘと称し、第１孔３０の壁面３０ａに形成された孔３０を第２孔３０ｙと称することもある。
【００７２】
第１孔３０ｘ及び第２孔３０ｙはいずれも、逆テーパ形状を有する。また、第２孔３０ｙの底面３０ｂは、第１孔３０ｘの壁面３０ａよりも内側に位置する。このため、第１孔３０ｘ及び第２孔３０ｙを含む孔全体の形状も、逆テーパ形状である。
【００７３】
有孔基板の製造方法
以下、有孔基板１０の製造方法の一例について説明する。まず、上述の第１の実施の形態における孔形成工程、膜形成工程、及び膜加工工程を実施する。これによって、図１０Ａに示すように、基板１２に第１整形孔２２を形成する。第１整形孔２２は、上述の第１の実施の形態における整形孔２０と同様に、第１孔３０ｘの壁面３０ａに設けられた膜２１によって構成された壁面と、底面とを有する順テーパ形状の孔である。
【００７４】
次に、上述の第１の実施の形態における孔形成工程と同様にして、図１０Ｂに示すように、第１整形孔２２の底面に第２孔３０ｙを形成する。その後、上述の第１の実施の形態における膜形成工程と同様にして、図１０Ｃに示すように、第２孔３０ｙの壁面３０ａ及び第１整形孔２２の膜２１上にさらに膜２１を形成する。次に、第１の実施の形態における膜加工工程と同様にして、第１孔３０ｘ上の膜２１及び第２孔３０ｙ上の膜２１が、基板１２の第１面１３側から第２面１４側に向かうにつれて内側に変位する傾斜面を有するように、膜２１を加工する。これによって、図９に示す整形孔２０を備える有孔基板１０を得ることができる。
【００７５】
本実施の形態によれば、孔形成工程、膜形成工程、及び膜加工工程を複数回繰り返すことにより、より大きな深さを有する整形孔２０を形成することができる。
【００７６】
〔第３の実施の形態〕
次に、図１１乃至図１２Ｂを参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、基板１２に形成された孔３０が貫通孔である例について説明する。第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、第１の実施の形態において得られる作用効果が本実施の形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００７７】
図１１は、本実施の形態に係る有孔基板１０を示す断面図である。有孔基板１０は、基板１２、支持部材１６、孔３０、及び膜２１を備える。
【００７８】
孔３０は、壁面３０ａを含み、基板１２を第１面１３から第２面１４へ貫通する貫通孔である。支持部材１６は、第２面１４側で基板１２に積層された基板である。支持部材１６を設けることにより、孔３０の開口を第２面１４側で塞ぐことができる。支持部材１６は、例えば、アルミニウム基板やステンレス基板などである。
【００７９】
本実施の形態においても、整形孔２０の壁面２０ａは、孔３０の壁面３０ａに設けられた膜２１によって画定される。一方、整形孔２０の底面２０ｂは、基板１２に積層された支持部材１６の表面によって画定される。
【００８０】
有孔基板の製造方法
以下、有孔基板１０の製造方法の一例について説明する。まず、図１２Ａに示すように、孔３０が形成された基板１２と、第２面１４側で基板１２に積層された支持部材１６と、を含む組み合わせ体を準備する。例えば、まず、基板１２及び支持部材１６を含む積層体を準備する。次に、基板１２を第１面１３側から加工して、基板１２を貫通する孔３０を基板１２に形成する孔形成工程を実施する。
【００８１】
その後、図１２Ｂに示すように、基板１２の表面及び支持部材１６のうち基板１２によって覆われていない表面に膜２１を形成する膜形成工程を実施する。例えば、化学気相成長法などの成膜法を用いて、膜２１を形成する。
【００８２】
その後、異方性ドライエッチングによって膜２１を加工する膜加工工程を実施する。これによって、図１１に示す整形孔２０を備える有孔基板１０を得ることができる。
【００８３】
本実施の形態によれば、整形孔２０の壁面２０ａを膜２１によって構成し、底面２０ｂを支持部材１６によって構成することができる。このため、整形孔２０の特性をより柔軟に調整することが可能になる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、膜加工工程の異方性エッチングの際に支持部材１６上の膜２１が除去されると、荷電粒子が支持部材１６に衝突する。このため、支持部材１６が異方性エッチングによって除去される材料を含む場合、支持部材１６に起因するプラズマ発光を検出したか否かに基づいて、異方性エッチングによる加工が支持部材１６にまで到達しているか否かをより正確に検知することができる。従って、異方性エッチングを終了させるタイミングをより適切に決定することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０  有孔基板
１２  基板
１３  第１面
１４  第２面
１６  支持部材
２０  整形孔
２０ａ  壁面
２０ｂ  底面
２１  膜
２２  第１整形孔
２４  荷電粒子
３０  孔  
３０ａ  壁面
３０ｂ  底面
３１  第１凹部
３１ａ  第１壁面
３１ｂ  第１底面
３２  第２凹部
３２ａ  第２壁面
３２ｂ  第２底面
３３  第３凹部
３３ａ  第３壁面
３３ｂ  第３底面
４０  レジスト膜
４０ａ  隙間
４１  第１保護膜
４２  第２保護膜
４３  第３保護膜
５０  成形品
５１  母材
５２  凸部
Ｌ１  法線方向
Ｌ２  外接線
【図１】
2017140714.tif 000003
【図２】
2017140714.tif 000004
【図３】
2017140714.tif 000005
【図４Ａ】
2017140714.tif 000006
【図４Ｂ】
2017140714.tif 000007
【図４Ｃ】
2017140714.tif 000008
【図５Ａ】
2017140714.tif 000009
【図５Ｂ】
2017140714.tif 000010
【図５Ｃ】
2017140714.tif 000011
【図５Ｄ】
2017140714.tif 000012
【図５Ｅ】
2017140714.tif 000013
【図５Ｆ】
2017140714.tif 000014
【図５Ｇ】
2017140714.tif 000015
【図６】
2017140714.tif 000016
【図７Ａ】
2017140714.tif 000017
【図７Ｂ】
2017140714.tif 000018
【図８Ａ】
2017140714.tif 000019
【図８Ｂ】
2017140714.tif 000020
【図９】
2017140714.tif 000021
【図１０Ａ】
2017140714.tif 000022
【図１０Ｂ】
2017140714.tif 000023
【図１０Ｃ】
2017140714.tif 000024
【図１１】
2017140714.tif 000025
【図１２Ａ】
2017140714.tif 000026
【図１２Ｂ】
2017140714.tif 000027