JPH11221829A - 薄膜形成用基板及び微小構造体の製造方法 - Google Patents
薄膜形成用基板及び微小構造体の製造方法Info
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- JPH11221829A JPH11221829A JP10027147A JP2714798A JPH11221829A JP H11221829 A JPH11221829 A JP H11221829A JP 10027147 A JP10027147 A JP 10027147A JP 2714798 A JP2714798 A JP 2714798A JP H11221829 A JPH11221829 A JP H11221829A
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 適切な密着力が得られる離型層を効率良く見
つけ、密着力を最適化して、歩留まりの高い薄膜形成用
基板及び微小構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２１上に形成された離型層２２上に
複数の薄膜パターン３１、３２を形成する（１０１〜１
０３）。この複数の薄膜パターン３１、３２を順次積層
して微小構造体を製造する。基板２１上に形成された離
型層２２は、水に対する接触角θが１００度以下の表面
を有するようにする。
つけ、密着力を最適化して、歩留まりの高い薄膜形成用
基板及び微小構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２１上に形成された離型層２２上に
複数の薄膜パターン３１、３２を形成する（１０１〜１
０３）。この複数の薄膜パターン３１、３２を順次積層
して微小構造体を製造する。基板２１上に形成された離
型層２２は、水に対する接触角θが１００度以下の表面
を有するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料や絶縁材
料を微細な寸法に、しかも精密に加工して形成される、
例えば、微小ギア、微細光学部品、及びこれらを射出成
形する一辺が数μｍから数ｍｍの部品、金型などの微小
構造体を製造するときに使用される薄膜形成用基板及び
それを使用した微小構造体の製造方法に関し、特に、金
属や絶縁材料の薄層を微小構造体の断面形状にパターニ
ングし、これらを積層することにより得られる微小構造
体を製造するときに使用される薄膜形成用基板及びそれ
を使用した微小構造体の製造方法に関する。
料を微細な寸法に、しかも精密に加工して形成される、
例えば、微小ギア、微細光学部品、及びこれらを射出成
形する一辺が数μｍから数ｍｍの部品、金型などの微小
構造体を製造するときに使用される薄膜形成用基板及び
それを使用した微小構造体の製造方法に関し、特に、金
属や絶縁材料の薄層を微小構造体の断面形状にパターニ
ングし、これらを積層することにより得られる微小構造
体を製造するときに使用される薄膜形成用基板及びそれ
を使用した微小構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年において、積層造形方法が、コンピ
ュータで設計された複雑な形状の三次元物体を短納期で
形成する方法として急速に普及してきた。この積層造形
方法で作成された三次元物体は、種々の装置の部品のモ
デル( プロトタイプ) として、部品の動作や形状の良否
を調べるために利用されている。この方法が適用される
部品のサイズは、数ｃｍ以上の比較的大きな部品が多か
ったが、最近は、精密に加工して形成される微小構造
体、例えば、微小ギア、微細光学部品などにもこの方法
が適用されるようになってきた。
ュータで設計された複雑な形状の三次元物体を短納期で
形成する方法として急速に普及してきた。この積層造形
方法で作成された三次元物体は、種々の装置の部品のモ
デル( プロトタイプ) として、部品の動作や形状の良否
を調べるために利用されている。この方法が適用される
部品のサイズは、数ｃｍ以上の比較的大きな部品が多か
ったが、最近は、精密に加工して形成される微小構造
体、例えば、微小ギア、微細光学部品などにもこの方法
が適用されるようになってきた。
【０００３】従来の微小構造体の製造方法においては、
基板上の薄膜を微小構造体の断面形状にパターニング
し、これらを常温接合などの方法により積層し、三次元
形状を形成する方法がある。
基板上の薄膜を微小構造体の断面形状にパターニング
し、これらを常温接合などの方法により積層し、三次元
形状を形成する方法がある。
【０００４】図７は、出願人が最近提案した微小構造体
の製造方法を示す。図７において、まず、基板５１とし
てＳｉウェハを準備し、表面に離型層５６として旭硝子
社製サイトップ( フッ素樹脂) をスピンコート法により
５μｍ形成し、その上にスパッタリング法によりＡｌ薄
膜５２を０．５μｍ着膜する（４０１）。
の製造方法を示す。図７において、まず、基板５１とし
てＳｉウェハを準備し、表面に離型層５６として旭硝子
社製サイトップ( フッ素樹脂) をスピンコート法により
５μｍ形成し、その上にスパッタリング法によりＡｌ薄
膜５２を０．５μｍ着膜する（４０１）。
【０００５】次に、基板５１の表面のＡｌ薄膜５２上に
フォトレジスト５７を塗布し、通常のフォトリソグラフ
ィ法によりＡｌ薄膜５２をエッチングし所定の微小構造
体の第１の断面形状にパターニングする（４０２）。こ
のようにして形成される第１のＡｌ薄膜パターン５３
は、最小寸法１μｍ以下、精度０．１μｍ以下にするこ
とができる。
フォトレジスト５７を塗布し、通常のフォトリソグラフ
ィ法によりＡｌ薄膜５２をエッチングし所定の微小構造
体の第１の断面形状にパターニングする（４０２）。こ
のようにして形成される第１のＡｌ薄膜パターン５３
は、最小寸法１μｍ以下、精度０．１μｍ以下にするこ
とができる。
【０００６】次に、この基板５１を真空槽５９内に導入
し、真空槽５９内にある例えばＳＵＳなどで形成された
ステージ５４と対向させ、真空槽５９内を真空に排気す
る。そしてステージ５４の表面及び第１のＡｌ薄膜パタ
ーン５３の表面にＡｒガスを源とするＦＡＢ（Fast Ato
m Bombardment ）処理を施す（４０３）。ここでＦＡＢ
処理とは、Ａｒガスを１ＫＶ程度の電圧で加速してＡｒ
原子ビーム５８を材料の表面に照射し、表面の酸化膜や
不純物などを除去し清浄な表面を形成する処理である。
し、真空槽５９内にある例えばＳＵＳなどで形成された
ステージ５４と対向させ、真空槽５９内を真空に排気す
る。そしてステージ５４の表面及び第１のＡｌ薄膜パタ
ーン５３の表面にＡｒガスを源とするＦＡＢ（Fast Ato
m Bombardment ）処理を施す（４０３）。ここでＦＡＢ
処理とは、Ａｒガスを１ＫＶ程度の電圧で加速してＡｒ
原子ビーム５８を材料の表面に照射し、表面の酸化膜や
不純物などを除去し清浄な表面を形成する処理である。
【０００７】次に、ステージ５４と基板５１を接近させ
て清浄なステージ５４の表面と清浄な第１のＡｌ薄膜パ
ターン５３の表面を接触させ、更に荷重Ｐとして５０kg
f/cm２をかけ５分間押し付けて、ステージ５４と第１の
Ａｌ薄膜パターン５３の表面を強固に接合する（４０
４）。
て清浄なステージ５４の表面と清浄な第１のＡｌ薄膜パ
ターン５３の表面を接触させ、更に荷重Ｐとして５０kg
f/cm２をかけ５分間押し付けて、ステージ５４と第１の
Ａｌ薄膜パターン５３の表面を強固に接合する（４０
４）。
【０００８】次に、ステージ５４と基板５１を元の位置
に引き離すと、第１のＡｌ薄膜パターン５３と基板５１
の間にはサイトップの離型層５６が形成されており、第
１のＡｌ薄膜パターン５３とステージ５４の接合力の方
が、第１のＡｌ薄膜パターン５３とサイトップの離型層
５６の密着力よりも大きいため、第１のＡｌ薄膜パター
ン５３は基板５１側からステージ５４側に転写される
（４０５）。
に引き離すと、第１のＡｌ薄膜パターン５３と基板５１
の間にはサイトップの離型層５６が形成されており、第
１のＡｌ薄膜パターン５３とステージ５４の接合力の方
が、第１のＡｌ薄膜パターン５３とサイトップの離型層
５６の密着力よりも大きいため、第１のＡｌ薄膜パター
ン５３は基板５１側からステージ５４側に転写される
（４０５）。
【０００９】同様にして、Ａｌ薄膜を着膜（４０１）し
パターニング（４０２）して第２のＡｌ薄膜パターン
（図示せず）を形成し、ＦＡＢ照射（４０３）後、第１
のＡｌ薄膜パターン５３と第２のＡｌ薄膜パターンを接
合（４０４）し、第２のＡｌ薄膜パターンをステージ５
４側に転写（４０５）することにより、第１のＡｌ薄膜
パターン５３上に第２のＡｌ薄膜パターンを積層する。
最初の工程との違いは、ＦＡＢ照射工程において、２回
目のときはステージ５４の表面にＦＡＢを照射するので
はなく、第１のＡｌ薄膜パターン５３の裏面（それまで
基板５１に接触していた面）にＦＡＢ照射し、その面を
清浄化することである。また、第１のＡｌ薄膜パターン
５３と第２のＡｌ薄膜パターンの相対的な位置出しを行
うために、ステージ５４側又は基板５１側にｘ−ｙ（水
平）平面内のアライメント機構（図示せず）を設けてい
る。この位置出し精度には、製造する微小構造体の寸法
精度がミクロン単位であるため、サブミクロン単位の精
度が必要である。
パターニング（４０２）して第２のＡｌ薄膜パターン
（図示せず）を形成し、ＦＡＢ照射（４０３）後、第１
のＡｌ薄膜パターン５３と第２のＡｌ薄膜パターンを接
合（４０４）し、第２のＡｌ薄膜パターンをステージ５
４側に転写（４０５）することにより、第１のＡｌ薄膜
パターン５３上に第２のＡｌ薄膜パターンを積層する。
最初の工程との違いは、ＦＡＢ照射工程において、２回
目のときはステージ５４の表面にＦＡＢを照射するので
はなく、第１のＡｌ薄膜パターン５３の裏面（それまで
基板５１に接触していた面）にＦＡＢ照射し、その面を
清浄化することである。また、第１のＡｌ薄膜パターン
５３と第２のＡｌ薄膜パターンの相対的な位置出しを行
うために、ステージ５４側又は基板５１側にｘ−ｙ（水
平）平面内のアライメント機構（図示せず）を設けてい
る。この位置出し精度には、製造する微小構造体の寸法
精度がミクロン単位であるため、サブミクロン単位の精
度が必要である。
【００１０】以上の各工程（ステップ４０１〜４０５）
を繰り返すことにより、ステージ５４の表面上に微小構
造体５５が製造される。上述において、微小構造体５５
をＡｌ製としたが、他の材料で製造することもでき、こ
の場合は、図７において最初に形成したＡｌ薄膜５２を
他の金属（銅、インジウムなど）やセラミックスなどの
絶縁体（アルミナ、炭化けい素）に替えればよい。この
ようにして製造された微小構造体５５はそれ自身が微小
部品として機能するばかりでなく、射出成形用の型とし
て使用することも可能である。
を繰り返すことにより、ステージ５４の表面上に微小構
造体５５が製造される。上述において、微小構造体５５
をＡｌ製としたが、他の材料で製造することもでき、こ
の場合は、図７において最初に形成したＡｌ薄膜５２を
他の金属（銅、インジウムなど）やセラミックスなどの
絶縁体（アルミナ、炭化けい素）に替えればよい。この
ようにして製造された微小構造体５５はそれ自身が微小
部品として機能するばかりでなく、射出成形用の型とし
て使用することも可能である。
【００１１】ここで、図７に示した微小構造体の製造方
法においては、ステップ４０２で示したフォトリソグラ
フィ法によるパターニング工程では、形成されるＡｌ薄
膜パターンが離型層５６から剥がれずに残存し、かつ、
ステップ４０４及び４０５の転写工程では、Ａｌ薄膜パ
ターンが基板５１の離型層５６から剥がれてステージ５
４側に転写することが必要である。
法においては、ステップ４０２で示したフォトリソグラ
フィ法によるパターニング工程では、形成されるＡｌ薄
膜パターンが離型層５６から剥がれずに残存し、かつ、
ステップ４０４及び４０５の転写工程では、Ａｌ薄膜パ
ターンが基板５１の離型層５６から剥がれてステージ５
４側に転写することが必要である。
【００１２】図８は、薄膜パターン同士の接合力と、離
型層５６と薄膜パターンの接着力を示す。まず、パター
ニング工程（ステップ４０２）中に薄膜パターン５３ｂ
が剥がれないためには、薄膜パターン５３ｂの剥がれが
起こらない最小の密着力σ０よりも離型層５６と薄膜パ
ターン５３ｂの密着力σ１を大きくする必要がある(σ
１> σ０) 。また、転写工程（ステップ４０５）時に薄
膜パターン５３ｂがステージ５４側へ転写されるために
は、離型層５６と薄膜パターン５３ｂの密着力σ１と、
積層される薄膜パターン５３ａと５３ｂ同士の接合力σ
２との間にσ２> σ１の関係が必要である。即ち、以下
の数１を満すように、離型層５６と薄膜パターン５３ｂ
の密着力σ１を適切な範囲にしている。
型層５６と薄膜パターンの接着力を示す。まず、パター
ニング工程（ステップ４０２）中に薄膜パターン５３ｂ
が剥がれないためには、薄膜パターン５３ｂの剥がれが
起こらない最小の密着力σ０よりも離型層５６と薄膜パ
ターン５３ｂの密着力σ１を大きくする必要がある(σ
１> σ０) 。また、転写工程（ステップ４０５）時に薄
膜パターン５３ｂがステージ５４側へ転写されるために
は、離型層５６と薄膜パターン５３ｂの密着力σ１と、
積層される薄膜パターン５３ａと５３ｂ同士の接合力σ
２との間にσ２> σ１の関係が必要である。即ち、以下
の数１を満すように、離型層５６と薄膜パターン５３ｂ
の密着力σ１を適切な範囲にしている。
【数１】σ２> σ１> σ０
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７及
び図８に示した微小構造体の製造方法によれば、離型層
と薄膜パターンの密着力がどのような因子と相関がある
のか全く把握されていなかったため、適切な密着力が得
られる離型層を見つけるために、多数の離型層を用いて
実際にパターニング時の剥がれや転写工程時の転写性に
関する実験をしなければならず、時間や材料コストが膨
大になってしまうという問題があった。
び図８に示した微小構造体の製造方法によれば、離型層
と薄膜パターンの密着力がどのような因子と相関がある
のか全く把握されていなかったため、適切な密着力が得
られる離型層を見つけるために、多数の離型層を用いて
実際にパターニング時の剥がれや転写工程時の転写性に
関する実験をしなければならず、時間や材料コストが膨
大になってしまうという問題があった。
【００１４】従って、本発明の目的は、適切な密着力が
得られる離型層を効率良く見つけることができる薄膜形
成用基板及び微小構造体の製造方法を提供することであ
る。
得られる離型層を効率良く見つけることができる薄膜形
成用基板及び微小構造体の製造方法を提供することであ
る。
【００１５】また、本発明の目的は、密着力を最適化し
て、歩留まりの高い薄膜形成用基板及び微小構造体の製
造方法を提供することである
て、歩留まりの高い薄膜形成用基板及び微小構造体の製
造方法を提供することである
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上に述べた
目的を実現するため、積層されることによって所定の三
次元形状を有した微小構造体を提供する所定のパターン
を有した複数の薄膜を形成する表面を備えた薄膜形成用
基板において、表面の水に対する接触角が、１００度以
下であることを特徴とする薄膜形成用基板を提供する。
目的を実現するため、積層されることによって所定の三
次元形状を有した微小構造体を提供する所定のパターン
を有した複数の薄膜を形成する表面を備えた薄膜形成用
基板において、表面の水に対する接触角が、１００度以
下であることを特徴とする薄膜形成用基板を提供する。
【００１７】また、本発明は、以上に述べた目的を実現
するため、基板上に所定のパターンを有した複数の薄膜
を形成し、複数の薄膜を所定の順序で基板から剥離して
積層することにより所定の三次元形状を有した微小構造
体を製造する微小構造体の製造方法において、基板の表
面上に液体を供給したときの、表面と液体との接触角に
基づいて基板を選択することを特徴とする微小構造体の
製造方法を提供する。
するため、基板上に所定のパターンを有した複数の薄膜
を形成し、複数の薄膜を所定の順序で基板から剥離して
積層することにより所定の三次元形状を有した微小構造
体を製造する微小構造体の製造方法において、基板の表
面上に液体を供給したときの、表面と液体との接触角に
基づいて基板を選択することを特徴とする微小構造体の
製造方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明の薄膜形成用基板及び
微小構造体の製造方法を詳細に説明する。
微小構造体の製造方法を詳細に説明する。
【００１９】図１〜図４は、本発明の微小構造体の製造
方法の一形態を示す。図１において、まず、基板２１と
してＳｉウェハを準備し、基板２１の表面に日立化成製
ポリイミドＰＩＸ3400をスピンコート法により塗布し、
最高温度３５０℃でベークし、離型層２２を形成した
（１０１）。このとき、離型層２２の表面の水に対する
接触角は７５度（ｄｅｇ）であった。尚、この接触角に
ついては、後に詳述する。
方法の一形態を示す。図１において、まず、基板２１と
してＳｉウェハを準備し、基板２１の表面に日立化成製
ポリイミドＰＩＸ3400をスピンコート法により塗布し、
最高温度３５０℃でベークし、離型層２２を形成した
（１０１）。このとき、離型層２２の表面の水に対する
接触角は７５度（ｄｅｇ）であった。尚、この接触角に
ついては、後に詳述する。
【００２０】次に、離型層２２の上にスパッタリング法
によってＡｌ薄膜２３を厚さ０．５μｍで着膜する（１
０２）。ここで、ターゲットとして高純度Ａｌを使用
し、スパッタ圧力を０．５Ｐａ、基板２１の温度を室温
とする。また、Ａｌの着膜中は、水晶振動子式膜厚計
（図示せず）で常時Ａｌ薄膜２３の膜厚をモニタし、そ
の膜厚が０．５μｍに達したところで着膜を終了する。
基板２１上のＡｌ薄膜２３の膜厚分布は、０．５±０．
０２μｍ以下の精度で得ることができる。
によってＡｌ薄膜２３を厚さ０．５μｍで着膜する（１
０２）。ここで、ターゲットとして高純度Ａｌを使用
し、スパッタ圧力を０．５Ｐａ、基板２１の温度を室温
とする。また、Ａｌの着膜中は、水晶振動子式膜厚計
（図示せず）で常時Ａｌ薄膜２３の膜厚をモニタし、そ
の膜厚が０．５μｍに達したところで着膜を終了する。
基板２１上のＡｌ薄膜２３の膜厚分布は、０．５±０．
０２μｍ以下の精度で得ることができる。
【００２１】次に、基板２１の表面にフォトレジスト
（図示せず）を塗布し、通常のフォトリソグラフィ法に
よりＡｌ薄膜２３をエッチングし、所定の微小構造体の
断面形状にパターニングして、Ａｌ薄膜パターン３１、
３２を形成する（１０３）。ここで、フォトレジストに
はポジ型を用い、フォトマスク（図示せず) を用いてフ
ォトレジストを露光して、Ａｌ薄膜２３をエッチングし
た後、フォトレジストを剥離液にて除去する。このと
き、Ａｌ薄膜パターン３１、３２は、離型層２２から剥
がれることはなかった。
（図示せず）を塗布し、通常のフォトリソグラフィ法に
よりＡｌ薄膜２３をエッチングし、所定の微小構造体の
断面形状にパターニングして、Ａｌ薄膜パターン３１、
３２を形成する（１０３）。ここで、フォトレジストに
はポジ型を用い、フォトマスク（図示せず) を用いてフ
ォトレジストを露光して、Ａｌ薄膜２３をエッチングし
た後、フォトレジストを剥離液にて除去する。このと
き、Ａｌ薄膜パターン３１、３２は、離型層２２から剥
がれることはなかった。
【００２２】次に、図２において、この基板２１を真空
槽３３内の基板ホルダ３４に接着材３５によって当接
し、真空槽３３内にあるステージホルダ３６に固着され
ているＳＵＳなどのステージ２４と対向させ、真空槽３
３内を１０−６P ａ程度まで排気する。そして、ステー
ジ２４の表面及びＡｌ薄膜パターン３１、３２の表面に
Ａｒガスを源とするＦＡＢ（Fast Atom Bombardment ）
処理を施す（１０４）。即ち、ＦＡＢ源２６でＡｒガス
を１．５ＫＶ程度の電圧で加速して斜め４５度の角度で
Ａｒ原子ビーム２５を材料の表面に１分間照射し、ステ
ージ２４及びＡｌ薄膜パターン３１、３２の表面から約
１０ｎｍの酸化膜や不純物などの汚染層を除去し、清浄
な表面を形成する。ここで、表面約１０ｎｍ程度の膜減
り量であれば、要求される精度０．１μｍに比べ、１桁
小さい単位であるので無視することができる。
槽３３内の基板ホルダ３４に接着材３５によって当接
し、真空槽３３内にあるステージホルダ３６に固着され
ているＳＵＳなどのステージ２４と対向させ、真空槽３
３内を１０−６P ａ程度まで排気する。そして、ステー
ジ２４の表面及びＡｌ薄膜パターン３１、３２の表面に
Ａｒガスを源とするＦＡＢ（Fast Atom Bombardment ）
処理を施す（１０４）。即ち、ＦＡＢ源２６でＡｒガス
を１．５ＫＶ程度の電圧で加速して斜め４５度の角度で
Ａｒ原子ビーム２５を材料の表面に１分間照射し、ステ
ージ２４及びＡｌ薄膜パターン３１、３２の表面から約
１０ｎｍの酸化膜や不純物などの汚染層を除去し、清浄
な表面を形成する。ここで、表面約１０ｎｍ程度の膜減
り量であれば、要求される精度０．１μｍに比べ、１桁
小さい単位であるので無視することができる。
【００２３】次に、ステージ２４と基板２１を接近させ
清浄なステージ２４の表面と清浄なＡｌ薄膜パターン３
１の表面を接触させ、５０kgf/cm２程度の荷重をかけ５
分間押し付けて、ステージ２４とＡｌ薄膜パターン３１
を強固に接合する（１０５）。この場合の最適な接合強
度は、引っ張り試験により評価したところ、５０〜１０
０ＭＰａであった。尚、強い接合強度を得るために、Ａ
ｌ薄膜パターン３１とステージ２４の表面粗さをそれぞ
れ１０ｎｍ以下にするとよい。
清浄なステージ２４の表面と清浄なＡｌ薄膜パターン３
１の表面を接触させ、５０kgf/cm２程度の荷重をかけ５
分間押し付けて、ステージ２４とＡｌ薄膜パターン３１
を強固に接合する（１０５）。この場合の最適な接合強
度は、引っ張り試験により評価したところ、５０〜１０
０ＭＰａであった。尚、強い接合強度を得るために、Ａ
ｌ薄膜パターン３１とステージ２４の表面粗さをそれぞ
れ１０ｎｍ以下にするとよい。
【００２４】次に、図３において、ステージ２４と基板
２１を元のように引き離す。この時、Ａｌ薄膜パターン
３１とステージ２４の接合力の方が、Ａｌ薄膜パターン
３１と基板２１の密着力よりも大きいため、Ａｌ薄膜パ
ターン３１は基板２１側からステージ２４側に転写され
る（１０６）。このとき、Ａｌ薄膜パターン３１は完全
に転写された。
２１を元のように引き離す。この時、Ａｌ薄膜パターン
３１とステージ２４の接合力の方が、Ａｌ薄膜パターン
３１と基板２１の密着力よりも大きいため、Ａｌ薄膜パ
ターン３１は基板２１側からステージ２４側に転写され
る（１０６）。このとき、Ａｌ薄膜パターン３１は完全
に転写された。
【００２５】次に、ステージ２４をＡｌ薄膜パターン３
２上に移動し、再びＡｒ原子ビーム２５をＡｌ薄膜パタ
ーン３１の裏面（それまで基板２１に接触していた面）
とＡｌ薄膜パターン３２の表面に照射してＦＡＢ処理を
施す（１０７）。尚、Ａｌ薄膜パターン３１とＡｌ薄膜
パターン３２の相対的な位置出しを行うために、ステー
ジ２４側にｘ−ｙ（水平）平面内のアライメント機構
（図示せず）を設けている。また、ステップ１０３のＡ
ｌ薄膜パターン３１、３２の形成時に、アライメントマ
ークを基板２１上に同時に形成し、これをステージ２４
上の顕微鏡（図示せず）で認識することにより、ステー
ジ２４と基板２１の相対位置関係を測定する。またステ
ージホルダ３６及び基板ホルダ３４の各動作軸に、レー
ザ干渉計（図示せず）やガラススケール（図示せず）な
どの位置測定手段を設けておくとよい。
２上に移動し、再びＡｒ原子ビーム２５をＡｌ薄膜パタ
ーン３１の裏面（それまで基板２１に接触していた面）
とＡｌ薄膜パターン３２の表面に照射してＦＡＢ処理を
施す（１０７）。尚、Ａｌ薄膜パターン３１とＡｌ薄膜
パターン３２の相対的な位置出しを行うために、ステー
ジ２４側にｘ−ｙ（水平）平面内のアライメント機構
（図示せず）を設けている。また、ステップ１０３のＡ
ｌ薄膜パターン３１、３２の形成時に、アライメントマ
ークを基板２１上に同時に形成し、これをステージ２４
上の顕微鏡（図示せず）で認識することにより、ステー
ジ２４と基板２１の相対位置関係を測定する。またステ
ージホルダ３６及び基板ホルダ３４の各動作軸に、レー
ザ干渉計（図示せず）やガラススケール（図示せず）な
どの位置測定手段を設けておくとよい。
【００２６】次に、図４において、Ａｌ薄膜パターン３
２をＡｌ薄膜パターン３１上に接合転写し、Ａｌ薄膜パ
ターン３１とＡｌ薄膜パターン３２を２層に積層する
（１０８）。 同様に、図１〜図４に示した上述の各ス
テップを繰り返し、複数のＡｌ薄膜パターンを積層し
て、ステージ２４から取り外し、微小構造体２７を製造
する（１０９）。
２をＡｌ薄膜パターン３１上に接合転写し、Ａｌ薄膜パ
ターン３１とＡｌ薄膜パターン３２を２層に積層する
（１０８）。 同様に、図１〜図４に示した上述の各ス
テップを繰り返し、複数のＡｌ薄膜パターンを積層し
て、ステージ２４から取り外し、微小構造体２７を製造
する（１０９）。
【００２７】以上のように、本発明の微小構造体の製造
方法によれば、離型層２２の水に対する接触角を７５ｄ
ｅｇにすることによって、図１のステップ１０３でのＡ
ｌ薄膜パターン３１、３２の形成工程時に、Ａｌ薄膜パ
ターン３１、３２が離型層２２から剥がれることはな
く、また、図３のステップ１０６でのＡｌ薄膜パターン
３１の転写工程及び図４のステップ１０８でのＡｌ薄膜
パターン３１及び３２の積層行程時に、Ａｌ薄膜パター
ン３１、３２を完全に転写することができるようになっ
た。この離型層２２の水に対する接触角について、以下
に詳述する。
方法によれば、離型層２２の水に対する接触角を７５ｄ
ｅｇにすることによって、図１のステップ１０３でのＡ
ｌ薄膜パターン３１、３２の形成工程時に、Ａｌ薄膜パ
ターン３１、３２が離型層２２から剥がれることはな
く、また、図３のステップ１０６でのＡｌ薄膜パターン
３１の転写工程及び図４のステップ１０８でのＡｌ薄膜
パターン３１及び３２の積層行程時に、Ａｌ薄膜パター
ン３１、３２を完全に転写することができるようになっ
た。この離型層２２の水に対する接触角について、以下
に詳述する。
【００２８】図５は、接触角を示す。図５に示したよう
に、接触角θとは、離型層２２の表面上に液体４１が触
れたときにできる丸い液滴の接触部分４１ａの角度のこ
とを言う。
に、接触角θとは、離型層２２の表面上に液体４１が触
れたときにできる丸い液滴の接触部分４１ａの角度のこ
とを言う。
【００２９】表１は、各種材料によって形成された離型
層２２の水に対する接触角θと、パターニング（ステッ
プ１０３）時の膜剥がれと、転写工程（ステップ１０６
及び１０８）時の転写性の関係を示す。
層２２の水に対する接触角θと、パターニング（ステッ
プ１０３）時の膜剥がれと、転写工程（ステップ１０６
及び１０８）時の転写性の関係を示す。
【表１】
【００３０】ここで、表１に示されている接触角は、図
５の液体４１を純水または蒸留水にした場合の接触角θ
を指す。表１において、接触角θが大きくなると、パタ
ーニング工程（図１のステップ１０３）中にＡｌ薄膜パ
ターン３１、３２の膜剥がれがおこりやすくなり、逆
に、転写工程（図３のステップ１０６及び図４のステッ
プ１０８）時のステージ２４側への転写性は良好とな
る。表１に示したように、パターニング工程（図１のス
テップ１０３）中の膜剥がれと、転写工程（図３のステ
ップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転写性のそ
れぞれに接触角θの依存性が見られる。ここで、上述し
た数式１において、離型層２２とＡｌ薄膜パターン３
１、３２の密着力σ１が低下すると、パターニング工程
（図１のステップ１０３）中に膜剥がれが起こり易くな
り、転写工程（図３のステップ１０６及び図４のステッ
プ１０８）時の転写性は良好となる。これは、接触角θ
が大きくなる場合と一致している。即ち、離型層２２と
Ａｌ薄膜パターン３１、３２の密着力σ１と離型層２２
の表面の水に対する接触角θには相関がある。
５の液体４１を純水または蒸留水にした場合の接触角θ
を指す。表１において、接触角θが大きくなると、パタ
ーニング工程（図１のステップ１０３）中にＡｌ薄膜パ
ターン３１、３２の膜剥がれがおこりやすくなり、逆
に、転写工程（図３のステップ１０６及び図４のステッ
プ１０８）時のステージ２４側への転写性は良好とな
る。表１に示したように、パターニング工程（図１のス
テップ１０３）中の膜剥がれと、転写工程（図３のステ
ップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転写性のそ
れぞれに接触角θの依存性が見られる。ここで、上述し
た数式１において、離型層２２とＡｌ薄膜パターン３
１、３２の密着力σ１が低下すると、パターニング工程
（図１のステップ１０３）中に膜剥がれが起こり易くな
り、転写工程（図３のステップ１０６及び図４のステッ
プ１０８）時の転写性は良好となる。これは、接触角θ
が大きくなる場合と一致している。即ち、離型層２２と
Ａｌ薄膜パターン３１、３２の密着力σ１と離型層２２
の表面の水に対する接触角θには相関がある。
【００３１】図６は、基板２１上に離型層２２を形成し
た場合を示す。表１において、接触角θが１００ｄｅｇ
より大きくなると、パターニング工程（図１のステップ
１０３）中の剥がれが非常に多くなるので、この領域の
接触角θを有する離型層２２を用いることができない。
また、接触角が３０ｄｅｇ以下の場合、転写工程（図３
のステップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転写
性が低下するが、僅かに悪くなる程度なので、このよう
な性質を示す離型層２２を使用することができる。従っ
て、離型層２２の表面の接触角は１００ｄｅｇ以下であ
ればよい。
た場合を示す。表１において、接触角θが１００ｄｅｇ
より大きくなると、パターニング工程（図１のステップ
１０３）中の剥がれが非常に多くなるので、この領域の
接触角θを有する離型層２２を用いることができない。
また、接触角が３０ｄｅｇ以下の場合、転写工程（図３
のステップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転写
性が低下するが、僅かに悪くなる程度なので、このよう
な性質を示す離型層２２を使用することができる。従っ
て、離型層２２の表面の接触角は１００ｄｅｇ以下であ
ればよい。
【００３２】また、プラズマ処理などの表面処理によっ
て、直接基板２１の表面の接触角θを調整することもで
きる。この様にして、接触角θと、パターニング工程
（図１のステップ１０３）中の剥がれ及び転写工程（図
３のステップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転
写性の関係を調べたところ、接触角θが６０〜８０ｄｅ
ｇの範囲内では、パターニング工程（図１のステップ１
０３）中の剥がれが全く無く、かつ転写工程（図３のス
テップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転写性が
良好となった。
て、直接基板２１の表面の接触角θを調整することもで
きる。この様にして、接触角θと、パターニング工程
（図１のステップ１０３）中の剥がれ及び転写工程（図
３のステップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転
写性の関係を調べたところ、接触角θが６０〜８０ｄｅ
ｇの範囲内では、パターニング工程（図１のステップ１
０３）中の剥がれが全く無く、かつ転写工程（図３のス
テップ１０６及び図４のステップ１０８）時の転写性が
良好となった。
【００３３】ここで、上述のような離型層２２の材料と
して、例えば、酸化膜、窒化膜などの絶縁膜、ポリイミ
ドなどの有機薄膜を用いることができる。これらは、例
えば、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタリ
ング法、及び化学蒸着（ＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition ））法などの真空蒸着法、あるいはスピンコート
法によって形成することができる。特に、ポリイミド
は、水に対する接触角θが６０〜７５ｄｅｇ（表１）で
あるため、離型層２２として最適である。また、ポリイ
ミドは汎用的かつ安価で、スピンコート法により非常に
簡単に形成できるなどの利点も有する。
して、例えば、酸化膜、窒化膜などの絶縁膜、ポリイミ
ドなどの有機薄膜を用いることができる。これらは、例
えば、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタリ
ング法、及び化学蒸着（ＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition ））法などの真空蒸着法、あるいはスピンコート
法によって形成することができる。特に、ポリイミド
は、水に対する接触角θが６０〜７５ｄｅｇ（表１）で
あるため、離型層２２として最適である。また、ポリイ
ミドは汎用的かつ安価で、スピンコート法により非常に
簡単に形成できるなどの利点も有する。
【００３４】また、離型層２２の表面をプラズマ処理な
どによって表面処理することもできる。従って、離型層
２２の材料は、この表面処理により水に対する接触角を
１００ｄｅｇ以下にできる材料であればよい。
どによって表面処理することもできる。従って、離型層
２２の材料は、この表面処理により水に対する接触角を
１００ｄｅｇ以下にできる材料であればよい。
【００３５】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明の薄膜形成用基
板及び微小構造体の製造方法によれば、離型層または基
板の表面の水に対する接触角を調べるのみで離型層と薄
膜パターンの密着力が適切であるか否かを判断できるの
で、効率的に適切な接触角を持つ離型層を選択するして
この密着力を最適化し、パターニング工程中の膜剥がれ
を無くし、かつ転写工程時の転写性を良好として、製造
歩留まりを高くすることができるようになった。
板及び微小構造体の製造方法によれば、離型層または基
板の表面の水に対する接触角を調べるのみで離型層と薄
膜パターンの密着力が適切であるか否かを判断できるの
で、効率的に適切な接触角を持つ離型層を選択するして
この密着力を最適化し、パターニング工程中の膜剥がれ
を無くし、かつ転写工程時の転写性を良好として、製造
歩留まりを高くすることができるようになった。
【図１】本発明の微小構造体の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の微小構造体の製造方法におけるステー
ジと薄膜の接合工程を示す図である。
ジと薄膜の接合工程を示す図である。
【図３】本発明の微小構造体の製造方法におけるステー
ジの移動工程を示す図である。
ジの移動工程を示す図である。
【図４】本発明の微小構造体の製造方法における薄膜の
積層工程を示す図である。
積層工程を示す図である。
【図５】接触角を説明する図である。
【図６】本発明の基板と離型層を示す図である。
【図７】従来の微小構造体の製造方法を示す図である。
【図８】薄膜同志の接合力と離型層と薄膜の密着力の関
係を示す図である。
係を示す図である。
２１、５１ 基板 ２２、５６ 離型層 ２３、５２ Ａｌ薄膜 ２４、５４ ステージ ２５、５８ Ａｒ原子ビーム ２６ ＦＡＢ源 ２７、５５ 微小構造体 ３１、３２、５３、５３ａ、５３ｂ Ａｌ薄膜パターン ３３ ５９ 真空槽 ３４ 基板ホルダ ３５ 接着材 ３６ ステージホルダ
Claims (7)
- 【請求項１】積層されることによって所定の三次元形状
を有した微小構造体を提供する所定のパターンを有した
複数の薄膜を形成する表面を備えた薄膜形成用基板にお
いて、 前記表面の水に対する接触角が、１００度以下であるこ
とを特徴とする薄膜形成用基板。 - 【請求項２】前記表面は、水に対する接触角が６０度以
上８０度以下であることを特徴とする請求項１記載の薄
膜形成用基板。 - 【請求項３】前記表面は、ポリイミドであることを特徴
とする請求項１記載の薄膜形成用基板。 - 【請求項４】基板上に所定のパターンを有した複数の薄
膜を形成し、前記複数の薄膜を所定の順序で前記基板か
ら剥離して積層することにより所定の三次元形状を有し
た微小構造体を製造する微小構造体の製造方法におい
て、 前記基板の表面上に液体を供給したときの、前記表面と
前記液体との接触角に基づいて基板を選択することを特
徴とする微小構造体の製造方法。 - 【請求項５】前記表面と前記液体との接触角に基づいて
基盤を選択する工程は、前記表面の水に対する接触角が
１００度以下である基板を選択することを特徴とする請
求項４記載の微小構造体の製造方法。 - 【請求項６】前記表面と前記液体との接触角に基づいて
基盤を選択する工程は、前記表面の水に対する接触角が
６０度以上８０度以下である基板を選択することを特徴
とする請求項４記載の微小構造体の製造方法。 - 【請求項７】前記表面と前記液体との接触角に基づいて
基盤を選択する工程は、前記表面がポリイミドである基
板を選択することを特徴とする請求項４記載の微小構造
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027147A JPH11221829A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 薄膜形成用基板及び微小構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027147A JPH11221829A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 薄膜形成用基板及び微小構造体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11221829A true JPH11221829A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12212948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10027147A Pending JPH11221829A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 薄膜形成用基板及び微小構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11221829A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010280064A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 積層樹脂板の製造方法及びディスプレー前面板 |
| JP2011245678A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Seiko Epson Corp | 造形方法 |
| JP2016141113A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 富士ゼロックス株式会社 | 積層造形装置及び積層造形プログラム |
| WO2017169493A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | ナガセケムテックス株式会社 | パターニング方法およびパターニング装置 |
| US10682808B2 (en) | 2017-10-27 | 2020-06-16 | Ricoh Company, Ltd. | Three-dimensional object fabrication method, fabrication apparatus, and fabrication system |
-
1998
- 1998-02-09 JP JP10027147A patent/JPH11221829A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010280064A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 積層樹脂板の製造方法及びディスプレー前面板 |
| JP2011245678A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Seiko Epson Corp | 造形方法 |
| JP2016141113A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 富士ゼロックス株式会社 | 積層造形装置及び積層造形プログラム |
| WO2017169493A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | ナガセケムテックス株式会社 | パターニング方法およびパターニング装置 |
| JP6222510B1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-11-01 | ナガセケムテックス株式会社 | パターニング方法およびパターニング装置 |
| US10682808B2 (en) | 2017-10-27 | 2020-06-16 | Ricoh Company, Ltd. | Three-dimensional object fabrication method, fabrication apparatus, and fabrication system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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