JP3291517B2 - Dry etching mask, method for manufacturing the same, method for manufacturing decorative article - Google Patents
Dry etching mask, method for manufacturing the same, method for manufacturing decorative articleInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本願発明は、物品の小面積の
平面、斜面、又は曲面内の全面積に微細パターンを形成
する方法、特にダイヤモンド等の固い材質の装飾品の、
直径1mmにも満たない面の全面積にも微細パターンの線
や紋様を形成する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a fine pattern over a small area of a flat, inclined, or curved surface of an article.
The present invention relates to a method for forming fine pattern lines and patterns over the entire area of a surface having a diameter of less than 1 mm.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、平板状の基板の表面に微細なパタ
ーンを描く方法として、以下に示すような方法がある。
それは半導体装置を製造する分野でよく知られており、
以下、図5を参照しながら従来の方法を用いて、ダイヤ
モンドなどの小面積の平面に所定のパターンを形成する
方法について説明する。2. Description of the Related Art Heretofore, as a method of drawing a fine pattern on the surface of a flat substrate, there is the following method.
It is well known in the field of manufacturing semiconductor devices,
Hereinafter, a method for forming a predetermined pattern on a plane having a small area such as diamond by using a conventional method will be described with reference to FIG.
【0003】まずダイヤモンド21の上面全体にレジス
ト22を塗布しながら、不図示のスピナー上で回転させ
る。このとき、レジストは回転とともにダイヤモンドの
面上を内側から外側に向けて流れ、膜厚は均一になろう
とする。しかし、ダイヤモンド21の面の端ではレジス
トが流れにくくなり、いわゆるレジスト溜まり22aが
生じる(図5(a))。First, the diamond 21 is rotated on a spinner (not shown) while a resist 22 is applied on the entire upper surface of the diamond 21. At this time, the resist flows on the surface of the diamond from inside to outside with rotation, and the film thickness tends to be uniform. However, it is difficult for the resist to flow at the edge of the surface of the diamond 21, and a so-called resist pool 22a is generated (FIG. 5A).
【0004】次に、パターニングのため、クロムパター
ンが描かれたマスク23をセットし、露光装置により該
マスク23の上方から光を照射してレジスト膜を露光す
る(図5(b))。しかし、ダイヤモンド21の面の端
ではレジスト溜まりのため、露光量が不足して適正な微
小パターンが得られない。特に、ダイヤモンド21の面
の全面積に渡ってパターンを形成しようとするとき、こ
の方法は適さない。Next, for patterning, a mask 23 on which a chromium pattern is drawn is set, and light is irradiated from above the mask 23 by an exposure device to expose the resist film (FIG. 5B). However, at the edge of the surface of the diamond 21, the amount of exposure is insufficient due to the accumulation of the resist, so that an appropriate fine pattern cannot be obtained. In particular, this method is not suitable for forming a pattern over the entire area of the surface of the diamond 21.
【0005】このように、直径が十数cm〜数十cmの
比較的広い面をもった半導体ウエハと異なり、ダイヤモ
ンド等のような小さな面、すなわち数cm以下の狭い面
にレジストを一定の膜厚に被着させることは極めて困難
である。なお、半導体ウエハの場合にも、ある程度のレ
ジスト溜まりが生じてウエハの端では正常なパターン形
成ができないが、半導体ウエハではこの部分で製作され
るチップはもともと不良品として予定されているから、
特に問題とならない。As described above, unlike a semiconductor wafer having a relatively large surface with a diameter of tens of cm to tens of cm, a resist is applied to a small surface such as diamond, that is, a narrow surface of several cm or less. It is extremely difficult to apply thickly. Also, in the case of a semiconductor wafer, a certain amount of resist accumulation occurs, and a normal pattern cannot be formed at the edge of the wafer. However, in a semiconductor wafer, a chip manufactured in this portion is originally planned as a defective product.
There is no particular problem.
【0006】このように、ダイヤモンドのような微小な
面上にレジストを塗布して、露光工程を経てエッチング
するという従来の方法では特定面の全面積に渡って微細
パターンを形成することは極めて困難である。次に、本
願発明者がこの従来の方法を用いて実際に行った実験結
果について説明する。As described above, it is extremely difficult to form a fine pattern over the entire area of a specific surface by the conventional method of applying a resist on a minute surface such as diamond and etching it through an exposure process. It is. Next, the results of experiments actually performed by the present inventor using this conventional method will be described.
【0007】図6(a)の星形平面、図6(b)のダイ
ヤモンドテーブル面、図6(c)の立方体平面、図6
(d)の円筒平面、等の種々の面形状の物品に対してレ
ジストを塗布し、スピナーを回転させて一定の膜厚にな
るよう試みた。しかし、面の周縁において面の中央部よ
りも厚いレジスト溜まり(図で黒い部分)が発生するた
め、その後の露光工程やエッチング工程に支障が生じて
しまい、全面積に渡っての微細なパターンの形成が困難
であった。この露光障害の原因となるレジスト溜まり
は、通例、レジスト塗布基板の周辺に沿ってはしる0.
3〜0.7mm幅の帯形状であるが、更に位置と形状の予
測のつかないレジスト溜まりの発生がこれに加わること
も少なくない。FIG. 6A shows a star plane, FIG. 6B shows a diamond table surface, FIG. 6C shows a cubic plane, and FIG.
(D) A resist was applied to articles having various surface shapes such as a cylindrical flat surface, and an attempt was made to rotate the spinner to obtain a constant film thickness. However, since a thicker resist pool (black portion in the figure) occurs at the periphery of the surface than at the center of the surface, the subsequent exposure process and etching process are hindered, and a fine pattern over the entire area is formed. It was difficult to form. The resist pool that causes the exposure trouble usually spreads along the periphery of the resist-coated substrate.
Although it is a band shape having a width of 3 to 0.7 mm, the occurrence of a resist pool whose position and shape cannot be predicted is often added to this.
【0008】従って、これらの面の全面積に渡って微細
パターンの形成を簡便に行うことは非常に困難であり、
たとえできたとしても量産性には不適である。Therefore, it is very difficult to easily form a fine pattern over the entire area of these surfaces,
Even if successful, it is not suitable for mass production.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本願発明はかかる従来
の方法の問題に鑑みて創作されたものであり、物体の平
面は勿論、斜面や曲面においても、その全面積に渡って
微細パターンの形成を可能とし、かつ、簡易に、安価
で、量産を可能とするドライエッチングマスク、該ドラ
イエッチングマスクを製作する方法、該ドライエッチン
グマスクを用いて宝石等の装飾品の装飾性を向上させる
製造方法の提供を目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the conventional method, and a fine pattern is formed over the entire area of not only a plane but also a slope or a curved surface of an object. Dry etching mask that enables simple and inexpensive mass production, a method of manufacturing the dry etching mask, and a method of improving the decorativeness of jewelry and other decorative articles using the dry etching mask The purpose is to provide.
【0010】[0010]
(手段)上記課題は、図1〜図3に例示するように、第
1の基板の表面にレジストを塗布し、該レジストをパタ
ーンを有するマスクを介して露光し、現像した後、該レ
ジストを選択的にエッチング除去してパターンを形成す
る工程と、前記画像パターンが形成されたレジストをマ
スクとして、前記第1の基板の表面をエッチングし、該
第1の基板の表面に凹凸パターンを作成する工程と、前
記凹凸のパターン画像が形成された第1の基板の面上に
粘性材を流し込んだ後、該粘性材を固化して第1の基板
と反対の凹凸パターンを有する第2の基板を作成する工
程と、前記第2の基板を全面エッチングして開口パター
ンを有するマスクを作製する工程と、第3の基板を用意
し、表面に剥離用膜を貼着する工程と、前記開口パター
ンを有するマスクをマスクとして前記第3の基板上の剥
離用膜にCVD法による第1の膜(DLC膜または合成
ダイヤモンド膜)を選択的に形成する工程と、前記第1
の膜(DLC膜または合成ダイヤモンド膜)と第3の基
板との間の剥離用膜を除去して、開口パターンを有する
第1の膜(DLC膜または合成ダイヤモンド膜)からな
るマスタマスクを作製する工程とを有するドライエッチ
ングマスクの作製方法により解決する。(Means) As shown in FIGS. 1 to 3, the above problem is solved by applying a resist to a surface of a first substrate, exposing the resist through a mask having a pattern, developing the resist, and then removing the resist. Selectively etching and removing a pattern to form a pattern, and etching the surface of the first substrate using the resist on which the image pattern is formed as a mask to form an uneven pattern on the surface of the first substrate And after pouring a viscous material onto the surface of the first substrate on which the pattern image of the concavo-convex pattern is formed, solidifying the viscous material to form a second substrate having a concavo-convex pattern opposite to the first substrate A step of forming, a step of etching the entire surface of the second substrate to form a mask having an opening pattern, a step of preparing a third substrate, and attaching a release film to a surface thereof; Having mask Selectively forming a first film by the CVD method (DLC film or synthetic diamond film) to said third peeling film on the substrate as a mask, the first
By removing the peeling film between the film (DLC film or synthetic diamond film) and the third substrate, a master mask made of the first film (DLC film or synthetic diamond film) having an opening pattern is manufactured. And a method for manufacturing a dry etching mask having the above steps.
【0011】上記した課題は、第1の基板の表面に剥離
用膜を貼着する工程と、前記第1の基板の剥離用膜上に
レジストを塗布し、該レジストをパターンを有するマス
クを介して露光し、現像した後、該レジストを選択的に
エッチング除去してパターンを形成する工程と、前記レ
ジストと第1の基板との間の剥離用膜を除去して、開口
パターンを有するレジストからなるマスクを作製する工
程とを有するドライエッチングマスクの作製方法により
解決する。[0011] The above-mentioned object is to provide a step of attaching a peeling film to the surface of the first substrate, applying a resist on the peeling film of the first substrate, and applying the resist through a mask having a pattern. Exposing and developing the resist, selectively removing the resist by etching to form a pattern, removing the peeling film between the resist and the first substrate, and removing the resist from the resist having an opening pattern. And a step of manufacturing a dry etching mask.
【0012】(作用)次に、本発明の作用について説明
する。本願発明によれば、初めに、レチクルマスクを用
いてレジスト膜に微細パターンを転写し、その後、エッ
チング技術により微細パターンのマスタマスクを作製し
ている。そして、このマスタマスクを用いてプラズマC
VD装置によりDLC膜または合成ダイヤモンド膜を形
成することにより、開口パターンを有するワーキングマ
スクを大量に、かつ安価に作製するようにしている。(Operation) Next, the operation of the present invention will be described. According to the present invention, first, a fine pattern is transferred to a resist film using a reticle mask, and thereafter, a master mask of the fine pattern is manufactured by an etching technique. Then, using this master mask, the plasma C
By forming a DLC film or a synthetic diamond film using a VD apparatus, a large number of working masks having an opening pattern are manufactured at low cost.
【0013】また、本願発明の新工法の微細加工によれ
ば、これらワーキングマスクを用いてドライエッチング
するようにしている。このため、高価なレチクルを大量
に使用したり、レジストの塗布、温度処理、エッチング
といった複雑な処理、あるいは露光制御等を必要とする
従来の微細パターン形成法に比較して、簡易に、迅速
に、安価に微細パターンを形成することができる。According to the microfabrication of the new method of the present invention, dry etching is performed using these working masks. For this reason, compared to the conventional fine pattern forming method that requires a large amount of expensive reticle, complicated processing such as resist coating, temperature processing, etching, or exposure control, etc. A fine pattern can be formed at low cost.
【0014】本願発明によれば、露光障害の原因となる
レジスト溜まりの発生を排除したので、装飾品等の特定
面内全面積に微細な模様や文字、あるいは数μmオーダ
ーの間隔の溝からなる回折格子を、極めて簡便に形成す
ることができる。また、開口パターンを有するワーキン
グマスクはマスタマスクとしても使用することができる
ので、同じパターンであれば、マスタマスクを2度と作
製する必要はない。According to the invention of the present application, since the occurrence of a resist pool which causes an exposure trouble is eliminated, a fine pattern or a character, or a groove having an interval of the order of several μm is formed on the entire area within a specific surface of a decorative article or the like. The diffraction grating can be formed very simply. Further, since the working mask having the opening pattern can be used as a master mask, it is not necessary to manufacture the master mask twice if the same pattern is used.
【0015】特に、DLCまたは合成ダイヤモンド膜で
形成したマスクは、以下の優れた特徴を有しており、種
々の微細加工のマスクとして利用できる。 (1)硬度が非常に硬い。 (2)圧縮強度が非常に硬い。 (3)引張強度が非常に大きい。 (4)耐エッチング性が大きい。 (5)熱膨張係数が非常に小さい。 (6)良好な電気絶縁体である。 (7)化学的に安定であり、腐食性雰囲気に侵され難
い。 (8)熱伝導性は銅(Cu)の2.5倍であり非常に高
い。 (9)耐磨耗性が高い。 (10)耐酸化温度は空気中で600℃以上で最高90
0℃、高真空、例えば2×10-6 Torr では1400℃
と非常に高い。In particular, a mask formed of a DLC or synthetic diamond film has the following excellent characteristics and can be used as a mask for various fine processing. (1) The hardness is very high. (2) Compressive strength is very hard. (3) Very high tensile strength. (4) High etching resistance. (5) The coefficient of thermal expansion is very small. (6) It is a good electrical insulator. (7) It is chemically stable and hardly attacked by corrosive atmosphere. (8) Thermal conductivity is 2.5 times that of copper (Cu), which is very high. (9) High wear resistance. (10) Oxidation resistance temperature is up to 90 at 600 ° C or higher in air
0 ° C., 1400 ° C. at high vacuum, eg 2 × 10 -6 Torr
And very high.
【0016】なお、DLCまたは合成ダイヤモンド膜は
2000℃でグラファイトになる。 (11)マスクのパターン精度は、1μm以下が可能で
ある。The DLC or synthetic diamond film becomes graphite at 2000 ° C. (11) The pattern accuracy of the mask can be 1 μm or less.
【0017】[0017]
(A)本願発明前に本願発明者によって検討された微細
加工技術 本願発明者は、ダイヤモンドなどの宝飾品の微小な面の
全体に渡って線や模様等の装飾が施せないかと考え、本
願発明の他にも種々の方法を検討した。本願発明の実施
の形態について説明する前に、その一つについて図7及
び図8を参照しながら説明する。(A) Microfabrication technology studied by the present inventor before the present invention The present inventor considered whether decoration such as lines and patterns could be applied over the entire minute surface of jewelry such as diamond, and so on. Various other methods were studied. Before describing the embodiments of the present invention, one of them will be described with reference to FIGS.
【0018】まず、図7(a) に示すように、面が平坦な
ガラス基板24上にダイヤモンド26を載置する。この
とき模様を描く面の方をガラス基板24の面に接触させ
る。次に、ダイヤモンド26を囲むように、円筒状の金
属シリンダ25を載置する。次に、図7(b) に示すよう
に、ダイヤモンド26、金属シリンダ25およびガラス
基板24に囲まれた隙間にMMA (メタクリル樹脂)を流
し込んで、該MMA を重合し、ダイヤモンド26を金属シ
リンダ25に固着させる。First, as shown in FIG. 7A, a diamond 26 is placed on a glass substrate 24 having a flat surface. At this time, the surface on which the pattern is drawn is brought into contact with the surface of the glass substrate 24. Next, a cylindrical metal cylinder 25 is placed so as to surround the diamond 26. Next, as shown in FIG. 7 (b), MMA (methacrylic resin) is poured into a gap surrounded by the diamond 26, the metal cylinder 25 and the glass substrate 24, and the MMA is polymerized. To be fixed.
【0019】更に、図7(c)に示すように、金属シリ
ンダ25の内側にアマルガム28を流し込む。このとき
アマルガム28の面を平坦にする。次に、図7(d)に
示すように、ガラス基板28をダイヤモンド26から分
離し、不図示のスピナーを用いてダイヤモンド26の面
上にレジスト29を塗布する。Further, as shown in FIG. 7C, amalgam 28 is poured inside the metal cylinder 25. At this time, the surface of the amalgam 28 is flattened. Next, as shown in FIG. 7D, the glass substrate 28 is separated from the diamond 26, and a resist 29 is applied on the surface of the diamond 26 using a spinner (not shown).
【0020】そして、図8(a)に示すように、マスク
30を介して全面露光することにより、マスクパターン
をレジスト29に転写した後、現像する。更に、レジス
ト29を介してアルゴンイオン(Ar )を照射してダイ
ヤモンドの面をエッチングする(図8(b))。このよ
うにして、ダイヤモンド26の微小な面の全体に渡って
パターン31を描くことができる(図8(c))。Then, as shown in FIG. 8A, the entire surface is exposed through a mask 30, so that the mask pattern is transferred to a resist 29 and then developed. Further, the surface of the diamond is etched by irradiating argon ions (Ar) through the resist 29 (FIG. 8B). In this way, the pattern 31 can be drawn over the entire minute surface of the diamond 26 (FIG. 8C).
【0021】この方法によれば、図8(a)や図8
(b)に示すように、金属シリンダ25やMMA重合2
7上にレジスト溜まり29aが生じたとしても、ダイヤ
モンド26の面上にまでは掛からないので、ダイヤモン
ドの微小な面の面積全体にわたって微細パターンを形成
することができる。しかし、この方法は次のような問題
がある。According to this method, FIG.
(B) As shown in FIG.
Even if the resist pool 29a is formed on the diamond 7, it does not reach the surface of the diamond 26, so that a fine pattern can be formed over the entire area of the fine diamond surface. However, this method has the following problems.
【0022】(1)MMA重合の際、体積が21パーセ
ント程度収縮するので、MMAの面に歪みが発生し易
い。 (2)MMA重合の際、重合反応によって熱が発生し、
MMAの面に歪みが生じ易い。 (3)レジスト29を塗布するとき、金属シリンダ25
は小さく、また立体形状なので、スピナーによる金属シ
リンダ25の回転時、該金属シリンダ25が振動し易
く、膜厚の均一なレジスト塗布が困難である。(1) During polymerization of MMA, since the volume shrinks by about 21%, distortion of the MMA surface is likely to occur. (2) During MMA polymerization, heat is generated by the polymerization reaction,
The MMA surface is likely to be distorted. (3) When applying the resist 29, the metal cylinder 25
Since the metal cylinder 25 is small and has a three-dimensional shape, when the metal cylinder 25 is rotated by a spinner, the metal cylinder 25 is easily vibrated, and it is difficult to apply a resist having a uniform thickness.
【0023】この方法によれば、熟練すればレジスト2
9を均一に塗布することも可能であるが、量産性に乏し
い。 (B)上記のような実験を繰り返した結果、本願発明者
は以下のような発明をなし得た。以下、図面を参照しな
がら、本願発明の実施の形態について説明する。According to this method, if skilled, the resist 2
Although it is possible to apply 9 evenly, mass productivity is poor. (B) As a result of repeating the above experiment, the inventor of the present application has made the following invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0024】図1(a) 〜(d) は本発明の一実施形態に係
るドライエッチング用マスクの作製方法を示す断面図で
ある。まず、図1(a) に示すように、ガラスやフィルム
等からなる基板1上にレジスト2を塗布し、不図示のス
ピナー(回転器)にかけてその膜厚を0.5μmの厚さ
で均一にする。その後、図1(b) に示すように、不図示
の露光装置を用いてクロムパターンのレチクル3を介し
て露光し、レチクルパターンをレジスト2に転写する。
その後、現像してレジストパターン2aを形成する。こ
のときの微細パターンは通常の半導体装置の作製技術と
ほぼ同じであり、例えば、図示するように、1μm幅や
1μm間隔の溝パターンが形成する。勿論、1μm以下
の溝幅や溝間隔でも作製可能である。FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a dry etching mask according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1 (a), a resist 2 is applied on a substrate 1 made of glass, film, or the like, and is applied to a spinner (rotator) (not shown) to uniformly form a film having a thickness of 0.5 μm. I do. After that, as shown in FIG. 1B, exposure is performed through a reticle 3 having a chrome pattern using an exposure device (not shown), and the reticle pattern is transferred to the resist 2.
Thereafter, development is performed to form a resist pattern 2a. The fine pattern at this time is almost the same as that of a general semiconductor device manufacturing technique. For example, as shown in the figure, a groove pattern having a width of 1 μm and an interval of 1 μm is formed. Of course, it can also be manufactured with a groove width and a groove interval of 1 μm or less.
【0025】次いで、図1(c) に示すように、レジスト
パターン2aをマスクとしてArイオンを照射する。こ
れにより、レジストに被覆されていない部分はArイオ
ンにより選択的にエッチングされるので、凹凸パターン
を有する基板1aが形成される。そのときの溝の深さ
は、0.1μm〜1μmである。次に、図2(a) に示す
ように、基板1aの凹凸表面に粘性のあるMMA4(メ
タクリル樹脂)を流し込んだ後、上側から平板な表面を
もつガラス基板5を載せて上から押圧する。そして、加
熱処理をすることにより固化させて凹凸のあるMMA4
aを作成する(図2(b) )。Next, as shown in FIG. 1C, Ar ions are irradiated using the resist pattern 2a as a mask. As a result, the portion not covered with the resist is selectively etched by Ar ions, so that the substrate 1a having the concavo-convex pattern is formed. The depth of the groove at that time is 0.1 μm to 1 μm. Next, as shown in FIG. 2A, a viscous MMA4 (methacrylic resin) is poured into the uneven surface of the substrate 1a, and then a glass substrate 5 having a flat surface from above is placed and pressed from above. Then, it is solidified by a heat treatment to form MMA4 having irregularities.
a is created (FIG. 2 (b)).
【0026】次いで、MMA 4a の上方からArイオンを照
射し、MMA 4a を全面エッチングすると、膜厚の薄いMM
A 4a の凹部が先にエッチング除去され、膜厚の厚い凸
部が残る。この結果、図2(c) に示すように、開口パタ
ーンを有するMMA 4b が作製される。次に、図3を参照
して、マスタマスクを作製する方法について説明する。
まず、図3(a) に示すように、別のガラス基板5を用意
し、その表面に水溶性ナイロンからなる厚さ0.1μm
の剥離用膜6を被着する。Next, the MMA 4a is irradiated with Ar ions from above the MMA 4a to etch the entire surface of the MMA 4a.
The concave portion of A4a is first removed by etching, leaving a thick convex portion. As a result, an MMA 4b having an opening pattern is manufactured as shown in FIG. Next, a method for manufacturing a master mask will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 3 (a), another glass substrate 5 is prepared, and the surface thereof is made of water-soluble nylon to a thickness of 0.1 μm.
Is applied.
【0027】そして、図3(b) の工程で作製した開口パ
ターンを有するMMA4bをマスクとして、図5に示す
ECRプラズマCVD装置を用いて、ガラス基板5上に
プラズマCVD(Chemical Vapour Deposition) 法によ
るDLC(Diamond Like Carbon)を成長させDLC膜を
形成する。ここで、図4のプラズマCVD装置を用い
て、ガラス基板5上にDLC膜7を形成する方法につい
て説明する。Then, using the MMA 4b having the opening pattern formed in the step of FIG. 3B as a mask, the ECR plasma CVD apparatus shown in FIG. 5 is used to form a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method on the glass substrate 5. DLC (Diamond Like Carbon) is grown to form a DLC film. Here, a method of forming the DLC film 7 on the glass substrate 5 using the plasma CVD apparatus of FIG. 4 will be described.
【0028】まず、ガラス基板5を反応室15内の基板
ホルダー16上に、ガラス基板5を載置し、またマスク
として、開口パターンを有するMMA4bをガラス基板
5の上方にセットする。そして、排気を行って減圧した
後、基板温度制御回路11で基板5を所定の温度に設定
する。次に、メタン(CH4)を反応ガスとして、また導波
管14を通してマイクロ波をそれぞれプラズマ発生室1
2に導き、マグネットコイル13によって発生した高磁
場内でプラズマ状態のメタンを生成する。このプラズマ
状態のメタンガスをバイアス回路10により反応室15
内に導き、MMA4bをマスクとしてガラス基板5上に
DLC膜として成長させる。First, the glass substrate 5 is placed on the substrate holder 16 in the reaction chamber 15, and the MMA 4b having an opening pattern is set above the glass substrate 5 as a mask. Then, after evacuation is performed to reduce the pressure, the substrate 5 is set to a predetermined temperature by the substrate temperature control circuit 11. Next, methane (CH 4 ) is used as a reaction gas, and microwaves are applied through the waveguide 14 to the plasma generation chamber 1.
2 and generates methane in a plasma state in a high magnetic field generated by the magnet coil 13. The methane gas in the plasma state is supplied to the reaction chamber 15 by the bias circuit 10.
And grown as a DLC film on the glass substrate 5 using the MMA 4b as a mask.
【0029】このときのDLC膜の生成条件を表1に示
す。例えば、表1中の試料1に示す条件で成膜する。な
お、各条件は適宜変更可能である。Table 1 shows the conditions for forming the DLC film at this time. For example, a film is formed under the conditions shown in Sample 1 in Table 1. In addition, each condition can be changed suitably.
【0030】[0030]
【表1】 [Table 1]
【0031】本願発明ではCVD法によって成膜する場
合について説明したが、PVD法によって成膜すること
もできる。このようにして、ガラス基板5上にDLC膜
を形成するが、この後、該ガラス基板5を水中に漬ける
と、DLC膜7とガラス基板5との間の剥離用膜6は水
に溶解してなくなるので、開口パターンを有するDLC
膜7だけを取り出すことができる。In the present invention, the case where the film is formed by the CVD method has been described, but the film can be formed by the PVD method. In this way, a DLC film is formed on the glass substrate 5. After that, when the glass substrate 5 is immersed in water, the peeling film 6 between the DLC film 7 and the glass substrate 5 dissolves in water. DLC with opening pattern
Only the film 7 can be taken out.
【0032】この開口パターンを有するDLC膜7は、
図3(d) に示すように、以後の基板エッチング工程のマ
スクとして使用する。すなわち、DLC膜7をマスクと
して基板8をArイオンを照射してエッチングすると、
DLC膜7に開口パターンに対応したパターンを基板8
の表面に形成することができる。このDLC膜7からな
るマスクは非常に硬度が高く耐エッチング性が高いの
で、硬度が高い材質の基板にパターンを形成する場合に
特に有効である。The DLC film 7 having this opening pattern is
As shown in FIG. 3D, it is used as a mask in a subsequent substrate etching step. That is, when the substrate 8 is irradiated with Ar ions and etched using the DLC film 7 as a mask,
A pattern corresponding to the opening pattern is formed on the DLC film 7 on the substrate 8.
Can be formed on the surface. Since the mask made of the DLC film 7 has very high hardness and high etching resistance, it is particularly effective when a pattern is formed on a substrate made of a material having high hardness.
【0033】なお、開口パターンを有するDLC膜7
は、図4のプラズマCVD装置内のMMA4bの代わり
のマスクとして利用することもできる。以上のように、
本願発明では、微細パターンを形成するために、最初の
段階ではレジストを塗布し、レチクルを介して露光して
レジストにパターンを形成し、該レジストを介して選択
エッチングするという、精密なパターンを基板表面に描
画する複雑なプロセスを必要とするが、その基板表面の
パターンを元にしてDLC材からなる開口パターンを有
するマスクを作製した後は、このマスクを利用して図5
の装置を用いて容易に同じ開口パターンを有するマスク
を再生産することができる。The DLC film 7 having an opening pattern
Can be used as a mask instead of the MMA 4b in the plasma CVD apparatus of FIG. As mentioned above,
In the present invention, in order to form a fine pattern, a resist is applied at the first stage, a pattern is formed on the resist by exposing through a reticle, and selective etching is performed through the resist. Although a complicated process of drawing on the surface is required, a mask having an opening pattern made of a DLC material is manufactured based on the pattern of the substrate surface.
The mask having the same opening pattern can be easily reproduced by using the apparatus.
【0034】このように、微細な開口パターンを有する
マスクを容易に量産することができるので、本願発明は
微細パターンの形成の量産性に極めて優れている。特
に、本願発明では、レジスト塗布工程や露光装置の焦点
合わせ等を必要としないで微細パターンを形成すること
ができるから、基板表面が必ずしも平坦である必要もな
い。また、同様な理由から微細パターンの形成対象が立
体であってもよいし、該立体の表面が小さい場合でもよ
い。多面体の複数の表面に同時にパターンを形成する場
合にも適用可能である。As described above, since a mask having a fine opening pattern can be easily mass-produced, the present invention is very excellent in mass productivity of forming a fine pattern. In particular, in the present invention, a fine pattern can be formed without the necessity of a resist coating step, focusing of an exposure device, and the like, so that the substrate surface does not necessarily have to be flat. Further, for the same reason, the object for forming the fine pattern may be a solid, or the surface of the solid may be small. The present invention is also applicable to a case where patterns are simultaneously formed on a plurality of surfaces of a polyhedron.
【0035】このようにして、装飾品等の多面体の各表
面に光干渉用の多数の微細な溝を形成する場合や微細な
図柄や模様、文字等も容易に描くことができる。 (C)第2の実施の形態 本願発明の第2の実施の態様は、DLC膜7を選択的成
膜用のマスクとして利用する場合についてである。In this manner, it is possible to easily form a case where a large number of fine grooves for light interference are formed on each surface of a polyhedron such as a decorative article, and fine patterns, patterns, characters, and the like. (C) Second Embodiment A second embodiment of the present invention relates to a case where the DLC film 7 is used as a mask for selective film formation.
【0036】第2の実施の態様の製造方法は、第1の実
施の態様における上記の図1(a) 〜図3(c) までの工程
は共通しているので、これらの工程の説明を省略する。
図3(c) までの工程で作製された開口パターンを有する
DLC膜7は、図3(d) に示すように、以後の基板上に
成膜する工程のマスクとして使用できる。すなわち、開
口パターンを有するDLC膜7をマスクとして、図4の
プラズマCVD装置をDLCの成膜装置として使用する
と、DLC膜7の開口パターンを介して基板表面に選択
的に成長するので、開口パターンに応じた凹凸パターン
を形成することができる。In the manufacturing method according to the second embodiment, the steps shown in FIGS. 1 (a) to 3 (c) in the first embodiment are common. Omitted.
The DLC film 7 having the opening pattern formed in the steps up to FIG. 3C can be used as a mask in a subsequent step of forming a film on a substrate, as shown in FIG. 3D. That is, when the DLC film 7 having an opening pattern is used as a mask and the plasma CVD apparatus shown in FIG. 4 is used as a DLC film forming apparatus, the plasma is selectively grown on the substrate surface via the opening pattern of the DLC film 7. Can be formed.
【0037】ここで、微細パターン形成の対象は必ずし
も全体が平坦な面でなくてもよく、多面体等の斜めの面
であってもよく、また曲面であっもよい。このDLC膜
7からなるマスクは硬度が非常に高く耐エッチング性が
高いので、硬度が高い材質の宝飾品等に微細パターンを
形成する場合に特に有効である。なお、実施の態様にお
いては、DLCまたは合成ダイヤモンド膜をマスク材を
例として説明したが、その他のマスク材についても適用
可能であることは勿論である。Here, the object for forming the fine pattern does not necessarily have to be a flat surface as a whole, but may be an oblique surface such as a polyhedron or a curved surface. Since the mask made of the DLC film 7 has very high hardness and high etching resistance, it is particularly effective when a fine pattern is formed on jewelry or the like made of a material having high hardness. In the embodiment, the DLC or the synthetic diamond film is described as an example of the mask material, but it is needless to say that other mask materials can be applied.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上、説明したように、本願発明によれ
ば、マスタマスクの作製までは、平坦な表面をもつ基板
に露光技術を用いて微細なパターンを形成し、該マスタ
マスクから開口パターンのマスタマスクを形成し、次い
でプラズマCVD法等を用いて該マスタマスクから開口
パターンのワーキングマスクを作製するようにしてい
る。As described above, according to the present invention, a fine pattern is formed on a substrate having a flat surface by using an exposure technique until a master mask is manufactured, and an opening pattern is formed from the master mask. Is formed, and then a working mask having an opening pattern is manufactured from the master mask by using a plasma CVD method or the like.
【0039】従って、最初のマスタマスクの製作段階
で、精密な制御等を必要とする露光技術を使用するが、
その後のワーキングマスクの製作においては、該マスタ
マスクを用いて成膜するだけでよいので、微細加工が極
めて簡便なものとなり、大量のワーキングマスクを容易
に作製することが可能となる。また、これらのワーキン
グマスクをDLC膜や合成ダイヤモンド膜で作製するこ
とにより、その材料の特徴により種々の微細加工に応用
することが可能である。Therefore, at the stage of manufacturing the first master mask, an exposure technique that requires precise control and the like is used.
Subsequent fabrication of the working mask requires only film formation using the master mask, so that microfabrication is extremely simple, and a large number of working masks can be easily fabricated. Further, by forming these working masks with a DLC film or a synthetic diamond film, the working mask can be applied to various types of fine processing depending on the characteristics of the material.
【0040】特に、本願発明のマスクを用いれば、高い
硬度をもつ宝飾品等の表面に微細な模様や文字を容易に
施すことが可能となり、量産性に非常に適している。In particular, the use of the mask of the present invention makes it possible to easily apply fine patterns and characters on the surface of jewelry or the like having high hardness, which is very suitable for mass production.
【図1】図1(a)〜図1(d)は、本願発明の第1の
実施の態様の微細パターンのドライエッチングマスクの
製造方法を説明する図である。FIGS. 1A to 1D are diagrams illustrating a method for manufacturing a dry etching mask having a fine pattern according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2(a)〜図2(c)は、本願発明の第1の
実施の態様の微細パターンのドライエッチングマスクの
製造方法を説明する図である。FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating a method for manufacturing a fine-pattern dry etching mask according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図3(a)〜図3(c)は、本願発明の第1の
実施の態様の微細パターンのドライエッチングマスクの
製造方法であり、図3(d)は、そのマスクを用いてエ
ッチングする方法を説明する図である。3 (a) to 3 (c) show a method for manufacturing a dry etching mask having a fine pattern according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 (d) shows a method using the mask. FIG. 4 is a diagram for explaining a method of etching by etching.
【図4】図4は、本願発明のドライエッチングマスクの
製造方法に用いるプラズマCVD装置の構成を説明する
図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a plasma CVD apparatus used in the method for manufacturing a dry etching mask according to the present invention.
【図5】図5(a)〜図5(b)は、従来例の微細パタ
ーンを形成する方法を説明する図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a conventional method for forming a fine pattern.
【図6】図6(a)〜図6(d)は、従来例の微細パタ
ーン形成方法の問題点を説明する図である。6 (a) to 6 (d) are diagrams for explaining a problem of a conventional fine pattern forming method.
【図7】図7(a)〜図7(c)は、本願発明者による
本願発明に至る前に検討した微細パターンの形成方法を
説明する図である。FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating a method of forming a fine pattern studied by the present inventor before reaching the present invention.
【図8】図8(a)〜図8(b)は、本願発明者による
本願発明に至る前に検討した微細パターンの形成方法を
説明する図である。FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating a method of forming a fine pattern studied by the present inventor before reaching the present invention.
1,1a 基板 2,2a レジスト 3 レチクル(露光マスク) 4,4a,4b MMA(メタクリル樹脂) 5 ガラス基板 6 剥離用膜 7 DLC膜 8 基板 10 バイアス回路 11 基板温度制御回路 12 プラズマ発生室 13 マグネットコイル 14 導波管 15 反応室 16 基板ホルダー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Substrate 2, 2a Resist 3 Reticle (exposure mask) 4, 4a, 4b MMA (methacrylic resin) 5 Glass substrate 6 Stripping film 7 DLC film 8 Substrate 10 Bias circuit 11 Substrate temperature control circuit 12 Plasma generation chamber 13 Magnet Coil 14 Waveguide 15 Reaction chamber 16 Substrate holder
Claims (9)
該レジストをパターンを有するマスクを介して露光し、
現像した後、該レジストを選択的にエッチング除去して
パターンを形成する工程と、 前記画像パターンが形成されたレジストをマスクとし
て、前記第1の基板の表面をエッチングし、該第1の基
板の表面に凹凸パターンを作成する工程と、 前記凹凸のパターン画像が形成された第1の基板の面上
に粘性材を流し込んだ後、該粘性材を固化して第1の基
板と反対の凹凸パターンを有する第2の基板を作成する
工程と、 前記第2の基板を全面エッチングして開口パターンを有
するマスクを作製する工程と、 第3の基板を用意し、表面に剥離用膜を貼着する工程
と、 前記開口パターンを有するマスクをマスクとして前記第
3の基板上の剥離用膜にCVD法またはPVD法による
第1の膜を選択的に形成する工程と、 前記第1の膜と第3の基板との間の剥離用膜を除去し
て、開口パターンを有する第1の膜からなるマスタマス
クを作製する工程とを有するドライエッチングマスクの
作製方法。1. A resist is applied to a surface of a first substrate,
Exposing the resist through a mask having a pattern,
After the development, a step of selectively removing the resist by etching to form a pattern, and etching the surface of the first substrate using the resist on which the image pattern is formed as a mask, thereby forming a pattern on the first substrate. A step of forming a concavo-convex pattern on the surface, and after pouring a viscous material onto the surface of the first substrate on which the pattern image of the concavo-convex pattern is formed, solidifying the viscous material to form a concavo-convex pattern opposite to the first substrate Forming a second substrate having: a step of forming a mask having an opening pattern by etching the entire surface of the second substrate; and preparing a third substrate, and attaching a peeling film to the surface. A step of selectively forming a first film by a CVD method or a PVD method on a peeling film on the third substrate by using a mask having the opening pattern as a mask; Board and Peeling film to remove during manufacturing method of a dry etching mask and a step of producing a master mask consisting of a first film having an opening pattern.
または合成ダイヤモンド膜であることを特徴とするドラ
イエッチングマスクの作製方法。2. The method for manufacturing a dry etching mask according to claim 1, wherein the first film is a DLC film or a synthetic diamond film.
マスタマスクとしてCVD 法またはPVD 法により第2の膜
を成膜し、開口パターンを有する第2の膜からなるワー
キングマスクを作製する工程とを有するドライエッチン
グマスクの作製方法。3. A step of forming a second film as a first master mask having an opening pattern according to claim 1 by a CVD method or a PVD method to produce a working mask made of a second film having an opening pattern. A method for producing a dry etching mask comprising:
または合成ダイヤモンド膜であることを特徴とするドラ
イエッチングマスクの作製方法。4. The method for manufacturing a dry etching mask according to claim 3, wherein the second film is a DLC film or a synthetic diamond film.
エッチングマスクの作製方法により作製されたDLC膜
または合成ダイヤモンド膜からなるドライエッチング用
マスク。5. A dry etching mask comprising a DLC film or a synthetic diamond film produced by the method for producing a dry etching mask according to claim 1.
DLC膜または合成ダイヤモンド膜からなるドライエッ
チングマスクを用いてドライエッチングすることによ
り、装飾品の平面、斜面、又は曲面に凹凸パターンを作
製するドライエッチング方法。6. An uneven pattern is formed on a flat, inclined, or curved surface of a decorative article by dry-etching using a dry etching mask made of a DLC film or a synthetic diamond film having an opening pattern according to claim 5. Dry etching method.
工程と、 前記第1の基板の剥離用膜上にレジストを塗布し、該レ
ジストをパターンを有するマスクを介して露光し、現像
した後、該レジストを選択的にエッチング除去してパタ
ーンを形成する工程と、 前記レジストと第1の基板との間の剥離用膜を除去し
て、開口パターンを有するレジストからなるマスタマス
クを作製する工程とを有するドライエッチングマスクの
作製方法。7. A step of attaching a peeling film to the surface of the first substrate, applying a resist on the peeling film of the first substrate, and exposing the resist through a mask having a pattern. Forming a pattern by selectively etching and removing the resist after development, and removing the peeling film between the resist and the first substrate to form a master mask made of a resist having an opening pattern. And a method for producing a dry etching mask.
マスクをマスクとしてドライエッチングを行うことによ
り、装飾品の平面、斜面、又は曲面に凹凸パターンを形
成することを特徴とする装飾品の製造方法。8. A method of manufacturing a decorative article, wherein a concave-convex pattern is formed on a flat, inclined, or curved surface of the decorative article by performing dry etching using the dry etching mask according to claim 5 as a mask. .
光干渉を可能とする微細パターンであることを特徴とす
る装飾品の製造方法。9. A method for manufacturing a decorative article, wherein the pattern according to claim 1 is a fine pattern enabling light interference.
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