JPH11221829A - Substrate for forming thin coat and manufacture of microstructure - Google Patents
Substrate for forming thin coat and manufacture of microstructureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a metal material or an insulating material into fine dimensions and processing it precisely.
For example, a substrate for thin film formation used when manufacturing a micro gear, a micro optical component, a component having a side of several μm to several mm for injection molding thereof, a micro structure such as a mold, and a micro substrate using the same. The present invention relates to a method for manufacturing a structure, in particular, a thin film forming substrate used when manufacturing a microstructure obtained by patterning a thin layer of a metal or an insulating material into a cross-sectional shape of a microstructure and laminating them. And a method for manufacturing a microstructure using the same.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art In recent years, the additive manufacturing method has rapidly spread as a method for forming a three-dimensional object having a complicated shape designed by a computer in a short delivery time. A three-dimensional object created by this additive manufacturing method is used as a model (prototype) of a component of various devices to check the operation and shape of the component. The size of the parts to which this method is applied is relatively large, several centimeters or more, but recently, microstructures formed by precision processing, for example, micro gears, micro optical parts, etc. This method has come to be applied.
【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。[0003] In a conventional method for manufacturing a microstructure,
There is a method in which a thin film on a substrate is patterned into a cross-sectional shape of a microstructure, and these are laminated by a method such as room-temperature bonding to form a three-dimensional shape.
【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）。FIG. 7 shows a method of manufacturing a microstructure recently proposed by the applicant. In FIG. 7, first, a Si wafer is prepared as a substrate 51, and CYTOP (fluororesin) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. is formed as a release layer 56 on the surface by spin coating at 5 μm, and an Al thin film 52 is formed thereon by sputtering. A film is formed to a thickness of 0.5 μm (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。Next, a photoresist 57 is applied on the Al thin film 52 on the surface of the substrate 51, and the Al thin film 52 is etched by a usual photolithography method and patterned into a first cross-sectional shape of a predetermined microstructure ( 402). The first Al thin film pattern 53 thus formed
Has a minimum dimension of 1 μm or less and an accuracy of 0.1 μm or less.
【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。Next, the substrate 51 is introduced into a vacuum chamber 59, is opposed to a stage 54 formed of, for example, SUS in the vacuum chamber 59, and the vacuum chamber 59 is evacuated to a vacuum. The surface of the stage 54 and the surface of the first Al thin film pattern 53 are provided with an FAB (Fast Ato
m Bombardment) processing (403). Here FAB
The process is to accelerate Ar gas at a voltage of about 1 KV and
This is a process of irradiating the surface of the material with the atomic beam 58 to remove an oxide film and impurities on the surface and form a clean surface.
【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）。Next, the stage 54 and the substrate 51 are brought close to each other to bring the surface of the clean stage 54 into contact with the surface of the clean first Al thin film pattern 53.
f / cm 2 and pressing for 5 minutes to firmly join the stage 54 and the surface of the first Al thin film pattern 53 (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）。Next, when the stage 54 and the substrate 51 are separated to their original positions, the first Al thin film pattern 53 and the substrate 51 are separated.
Between the first Al thin film pattern 53 and the stage 54, the bonding force between the first Al thin film pattern 53 and the stage 54 is higher than that between the first Al thin film pattern 53 and the Cytop release layer 56. Since it is larger than the adhesion, the first Al thin film pattern 53 is transferred from the substrate 51 to the stage 54 (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。Similarly, an Al thin film is deposited (401) and patterned (402) to form a second Al thin film pattern (not shown), and after the FAB irradiation (403), the first Al thin film pattern is formed.
The second Al thin film pattern is bonded to the second Al thin film pattern (404).
By transferring (405) to the fourth side, a second Al thin film pattern is laminated on the first Al thin film pattern 53.
The difference from the first step is that, in the FAB irradiation step, the surface of the stage 54 is not irradiated with the FAB at the second time, but the back surface of the first Al thin film pattern 53 (the substrate has been in contact with the substrate 51 until then). Surface) is irradiated with FAB to clean the surface. In order to position the first Al thin film pattern 53 and the second Al thin film pattern relative to each other, an alignment mechanism (not shown) in the xy (horizontal) plane is provided on the stage 54 side or the substrate 51 side. ). Since the dimensional accuracy of the microstructure to be manufactured is on the order of microns, the positioning accuracy needs to be on the order of submicrons.
【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。Each of the above steps (steps 401 to 405)
Is repeated, a microstructure 55 is manufactured on the surface of the stage 54. In the above description, the minute structure 55
Is made of Al, but it can be made of another material. In this case, the Al thin film 52 formed first in FIG. 7 is made of an insulator (alumina, alumina, etc.) such as another metal (copper, indium, etc.) or ceramics. (Silicon carbide). The microstructure 55 manufactured in this way not only functions as a micropart by itself, but also can be used as a mold for injection molding.
【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。Here, in the microstructure manufacturing method shown in FIG. 7, in the patterning step by the photolithography method shown in step 402, the formed Al thin film pattern remains without being peeled off from the release layer 56. ,And,
In the transfer step of steps 404 and 405, the Al thin film pattern is peeled off from the release layer 56 of the substrate 51,
It is necessary to transfer to the 4 side.
【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。FIG. 8 shows the bonding force between the thin film patterns and the adhesive force between the release layer 56 and the thin film pattern. First, during the patterning step (step 402), the thin film pattern 53b is formed.
In order to prevent the peeling of the thin film pattern 53b, the adhesive force σ1 between the release layer 56 and the thin film pattern 53b needs to be larger than the minimum adhesive force σ0 at which the thin film pattern 53b does not peel off (σ
1> σ0). In order to transfer the thin film pattern 53b to the stage 54 during the transfer step (step 405), the adhesion force σ1 between the release layer 56 and the thin film pattern 53b must be
Bonding force σ between thin film patterns 53a and 53b to be laminated
2 is required to have a relationship of σ2> σ1. That is, the release layer 56 and the thin film pattern 53b satisfy the following equation (1).
Is set in an appropriate range.
【数１】σ２> σ１> σ０## EQU1 ## σ2> σ1> σ0
【００１３】[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。However, according to the method for manufacturing a microstructure shown in FIGS. 7 and 8, it is possible to completely grasp what factor correlates the adhesion between the release layer and the thin film pattern. Because it was not, in order to find a release layer that can obtain an appropriate adhesion force, it was necessary to perform experiments on peeling during patterning and transferability during the transfer process using a large number of release layers, There was a problem that time and material costs would be enormous.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film forming substrate and a microstructure capable of efficiently finding a release layer having an appropriate adhesion.
【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It is another object of the present invention to provide a thin film forming substrate and a method for manufacturing a microstructure with high yield by optimizing the adhesion.
【００１６】[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。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a plurality of microstructures having a predetermined pattern for providing a microstructure having a predetermined three-dimensional shape by being laminated. Provided is a thin film forming substrate having a surface on which a thin film is formed, wherein a contact angle of water on the surface is 100 degrees or less.
【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。According to the present invention, in order to realize the above-mentioned object, a plurality of thin films having a predetermined pattern are formed on a substrate, and the plurality of thin films are separated from the substrate in a predetermined order and laminated. In the microstructure manufacturing method for manufacturing a microstructure having a predetermined three-dimensional shape, a substrate is selected based on a contact angle between the surface and the liquid when the liquid is supplied onto the surface of the substrate. A method for manufacturing a microstructure is provided.
【００１８】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing a thin film forming substrate and a microstructure according to the present invention will be described in detail.
【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。1 to 4 show an embodiment of the method for manufacturing a microstructure according to the present invention. In FIG. 1, first, a Si wafer is prepared as a substrate 21, and a polyimide PIX3400 manufactured by Hitachi Chemical is applied to the surface of the substrate 21 by a spin coating method.
Baking was performed at a maximum temperature of 350 ° C. to form a release layer 22 (101). At this time, the contact angle of the surface of the release layer 22 with water was 75 degrees (deg). The contact angle will be described later in detail.
【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。Next, an Al thin film 23 is deposited to a thickness of 0.5 μm on the release layer 22 by sputtering (1).
02). Here, high-purity Al is used as a target, the sputtering pressure is 0.5 Pa, and the temperature of the substrate 21 is room temperature. During the deposition of Al, the thickness of the Al thin film 23 is constantly monitored by a quartz crystal film thickness meter (not shown), and the deposition is terminated when the thickness reaches 0.5 μm.
The thickness distribution of the Al thin film 23 on the substrate 21 is 0.5 ± 0.5.
It can be obtained with an accuracy of 02 μm or less.
【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。Next, a photoresist (not shown) is applied to the surface of the substrate 21, and the Al thin film 23 is etched by a normal photolithography method, and is patterned into a predetermined microstructure sectional shape. Pattern 31,
32 are formed (103). Here, a positive type photoresist is used, the photoresist is exposed using a photomask (not shown), the Al thin film 23 is etched, and the photoresist is removed with a stripper. At this time, the Al thin film patterns 31 and 32 were not separated from the release layer 22.
【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。Next, in FIG. 2, the substrate 21 is brought into contact with a substrate holder 34 in a vacuum chamber 33 by an adhesive 35, and a stage 24 such as SUS fixed to a stage holder 36 in the vacuum chamber 33. Opposed, vacuum chamber 3
The inside of 3 is evacuated to about 10-6 Pa. Then, FAB (Fast Atom Bombardment) using Ar gas as a source is provided on the surface of the stage 24 and the surfaces of the Al thin film patterns 31 and 32.
Processing is performed (104). That is, the Ar gas is accelerated by the FAB source 26 at a voltage of about 1.5 KV, and the surface of the material is irradiated with the Ar atom beam 25 at an oblique angle of 45 degrees for one minute, and the surface of the stage 24 and the Al thin film patterns 31 and 32 To remove a contaminant layer such as an oxide film and impurities of about 10 nm, thereby forming a clean surface. Here, if the amount of film reduction is about 10 nm on the surface, the unit is one digit smaller than the required accuracy of 0.1 μm, and can be ignored.
【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。Next, the stage 24 and the substrate 21 are brought close to each other to clean the surface of the clean stage 24 and the clean Al thin film pattern 3.
The surface of 1 is brought into contact, and a load of about 50 kgf / cm2 is applied.
And press the stage 24 and the Al thin film pattern 31
Are firmly joined (105). The optimum bonding strength in this case was evaluated by a tensile test and found to be 50 to 10
It was 0 MPa. In order to obtain a strong bonding strength, A
The surface roughness of each of the thin film pattern 31 and the stage 24 is preferably set to 10 nm or less.
【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。Next, in FIG. 3, the stage 24 and the substrate 21 are separated as before. At this time, since the bonding force between the Al thin film pattern 31 and the stage 24 is greater than the adhesion between the Al thin film pattern 31 and the substrate 21, the Al thin film pattern 31 is transferred from the substrate 21 to the stage 24 (106). ). At this time, the Al thin film pattern 31 was completely transferred.
【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。Next, the stage 24 is set to the Al thin film pattern 3
2 and again apply the Ar atom beam 25 to the back surface of the Al thin film pattern 31 (the surface that has been in contact with the substrate 21 until then).
Then, the surface of the Al thin film pattern 32 is irradiated to perform the FAB process (107). Note that an alignment mechanism (not shown) in the xy (horizontal) plane is provided on the stage 24 side in order to position the Al thin film pattern 31 and the Al thin film pattern 32 relatively. Also, A in step 103
1. When forming the thin film patterns 31 and 32, an alignment mark is formed on the substrate 21 at the same time.
The relative positional relationship between the stage 24 and the substrate 21 is measured by recognizing it with the upper microscope (not shown). Further, it is preferable to provide a position measuring means such as a laser interferometer (not shown) or a glass scale (not shown) on each operation axis of the stage holder 36 and the substrate holder 34.
【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）。Next, referring to FIG.
2 is transferred onto the Al thin film pattern 31 by bonding, and the Al thin film pattern 31 and the Al thin film pattern 32 are laminated in two layers (108). Similarly, the above-described steps shown in FIGS. 1 to 4 are repeated, a plurality of Al thin film patterns are stacked, removed from the stage 24, and the microstructure 27 is manufactured (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。As described above, according to the method for manufacturing a microstructure of the present invention, the contact angle of the release layer 22 with water is 75 d.
, the A in step 103 of FIG.
During the process of forming the thin film patterns 31, 32, the Al thin film patterns 31, 32 are not peeled off from the release layer 22, and the transfer process of the Al thin film pattern 31 in step 106 of FIG. 3 and the step 108 of FIG. In the laminating process of the Al thin film patterns 31 and 32, the Al thin film patterns 31 and 32 can be completely transferred. The contact angle of the release layer 22 with water will be described in detail below.
【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。FIG. 5 shows the contact angle. As shown in FIG. 5, the contact angle θ refers to an angle of a round droplet contact portion 41 a formed when the liquid 41 comes into contact with the surface of the release layer 22.
【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。Table 1 shows the contact angle θ of the release layer 22 formed of various materials with water, the peeling of the film during patterning (step 103), and the transfer step (step 106).
And 108) are shown.
【表１】[Table 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。Here, the contact angle shown in Table 1 is the contact angle θ when the liquid 41 in FIG. 5 is pure water or distilled water.
Point to. In Table 1, when the contact angle θ becomes large, the Al thin film patterns 31 and 32 tend to peel off during the patterning step (Step 103 in FIG. 1), and conversely, the transfer step (Step 106 in FIG. 3 and FIG. 4). The transferability to the stage 24 at the time of step 108) becomes good. As shown in Table 1, the dependence of the contact angle θ on the film peeling during the patterning step (step 103 in FIG. 1) and the transferability during the transfer step (step 106 in FIG. 3 and step 108 in FIG. 4). The nature is seen. Here, in Equation 1 described above, the release layer 22 and the Al thin film pattern 3
When the adhesion force σ1 of the first and the second 32 decreases, the film is easily peeled off during the patterning step (step 103 in FIG. 1), and the transferability in the transfer step (step 106 in FIG. 3 and step 108 in FIG. 4) is good. Becomes This is the contact angle θ
Is consistent with the case where is larger. That is, the adhesion force σ1 between the release layer 22 and the Al thin film patterns 31 and 32 and the release layer 22
There is a correlation between the contact angle θ of the surface with water and that of water.
【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。FIG. 6 shows a case where a release layer 22 is formed on a substrate 21. In Table 1, the contact angle θ is 100 deg.
If it becomes larger, the peeling during the patterning step (step 103 in FIG. 1) becomes extremely large, so that the release layer 22 having the contact angle θ in this region cannot be used.
When the contact angle is 30 deg or less, the transfer step (FIG. 3)
Although the transferability at the step 106 and the step 108) of FIG. 4 decreases, the release layer 22 exhibiting such properties can be used because the transferability slightly deteriorates. Therefore, the contact angle on the surface of the release layer 22 may be 100 deg or less.
【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。Further, the contact angle θ of the surface of the substrate 21 can be directly adjusted by a surface treatment such as a plasma treatment. In this manner, the relationship between the contact angle θ and the transferability in the peeling and transfer process (step 106 in FIG. 3 and step 108 in FIG. 4) during the patterning process (step 103 in FIG. 1) was examined. Angle θ is 60-80de
g, the patterning process (step 1 in FIG. 1)
03), there was no peeling, and the transferability during the transfer step (step 106 in FIG. 3 and step 108 in FIG. 4) was improved.
【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。Here, as a material of the release layer 22 as described above, for example, an insulating film such as an oxide film and a nitride film, and an organic thin film such as polyimide can be used. These include, for example, electron beam evaporation, resistance heating evaporation, sputtering, and chemical vapor deposition (CVD (Chemical Vapor Depos)).
ition)) method, or a spin coating method. In particular, since polyimide has a contact angle θ with water of 60 to 75 deg (Table 1), it is most suitable as the release layer 22. Polyimide also has advantages such as being versatile and inexpensive, and being very easily formed by spin coating.
【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。Further, the surface of the release layer 22 may be subjected to a surface treatment such as a plasma treatment. Therefore, the material of the release layer 22 may be any material that can reduce the contact angle with water to 100 deg or less by this surface treatment.
【００３５】[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。As described above, according to the method for manufacturing a substrate for forming a thin film and the microstructure of the present invention, the release layer and the thin film pattern can be formed by merely examining the contact angle of the release layer or the surface of the substrate with water. Can determine whether the adhesion is appropriate or not, efficiently select a release layer with an appropriate contact angle to optimize this adhesion, eliminate film peeling during the patterning process, and transfer By improving the transferability during the process, the production yield can be increased.
【図１】本発明の微小構造体の製造方法を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a microstructure according to the present invention.
【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。FIG. 2 is a view showing a bonding step between a stage and a thin film in the method for manufacturing a microstructure of the present invention.
【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。FIG. 3 is a view showing a stage moving step in the method for manufacturing a microstructure according to the present invention.
【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。FIG. 4 is a view showing a step of laminating thin films in the method for producing a microstructure according to the present invention.
【図５】接触角を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a contact angle.
【図６】本発明の基板と離型層を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a substrate and a release layer of the present invention.
【図７】従来の微小構造体の製造方法を示す図である。FIG. 7 is a view showing a conventional method for manufacturing a microstructure.
【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。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the bonding force between thin films and the adhesion between a release layer and a thin film.
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 21, 51 Substrate 22, 56 Release layer 23, 52 Al thin film 24, 54 Stage 25, 58 Ar atom beam 26 FAB source 27, 55 Microstructure 31, 32, 53, 53a, 53b Al thin film pattern 33 59 Vacuum tank 34 substrate holder 35 adhesive 36 stage holder
Claims (7)
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。1. A thin film forming substrate having a surface on which a plurality of thin films having a predetermined pattern is provided to provide a microstructure having a predetermined three-dimensional shape by being laminated, wherein the water on the surface is A contact angle with respect to 100 degrees or less.
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。2. The substrate for forming a thin film according to claim 1, wherein the surface has a contact angle with water of not less than 60 degrees and not more than 80 degrees.
とする請求項１記載の薄膜形成用基板。3. The thin film forming substrate according to claim 1, wherein said surface is made of polyimide.
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。4. A microstructure having a predetermined three-dimensional shape by forming a plurality of thin films having a predetermined pattern on a substrate and peeling and laminating the plurality of thin films from the substrate in a predetermined order. In a method for manufacturing a microstructure for manufacturing a body, a method for manufacturing a microstructure, comprising: selecting a substrate based on a contact angle between the surface and the liquid when a liquid is supplied onto the surface of the substrate. Production method.
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。5. The method according to claim 4, wherein the step of selecting a substrate based on a contact angle between the surface and the liquid selects a substrate having a contact angle of water on the surface of 100 degrees or less. A method for producing a microstructure.
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。6. The step of selecting a substrate based on a contact angle between the surface and the liquid, wherein a substrate having a contact angle of water on the surface of not less than 60 degrees and not more than 80 degrees is selected. Item 5. The method for producing a microstructure according to Item 4.
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。7. The method according to claim 4, wherein the step of selecting a substrate based on the contact angle between the surface and the liquid comprises selecting a substrate whose surface is polyimide. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027147A JPH11221829A (en) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | Substrate for forming thin coat and manufacture of microstructure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027147A JPH11221829A (en) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | Substrate for forming thin coat and manufacture of microstructure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11221829A true JPH11221829A (en) | 1999-08-17 |
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ID=12212948
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10027147A Pending JPH11221829A (en) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | Substrate for forming thin coat and manufacture of microstructure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11221829A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2011245678A (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Seiko Epson Corp | Shaping method |
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| 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/en active Pending
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