JP2005238719A

JP2005238719A - Manufacturing method for stamper having fine structure pattern

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Publication number: JP2005238719A
Application number: JP2004053404A
Authority: JP
Inventors: Irene Chen; 陳怡▲じょう▼; Tien-Yu Chou; 周天佑; Jyh-Huei Lay; 頼志輝; Ihatsu Chin; 陳怡發; Shi-Hui Zhang; 張世慧; Genko O; 王元宏
Original assignee: GYOKUTOKU KAGI KOFUN YUGENKOSH; GYOKUTOKU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: GYOKUTOKU KAGI KOFUN YUGENKOSH; GYOKUTOKU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP4426336B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a stamper using a growth wall by an electroforming method in order to solve problems in the prior art. <P>SOLUTION: The manufacturing method for the stamper having the fine structure pattern includes a step of supplying a substrate, a step of forming a first pattern film having a pattern of reversely transferred fine structure pattern on the substrate, a step of forming a second pattern film to determine the dimensions of the stamper on the substrate, a step of forming at least one stamper on the substrate by using the second pattern film as the growth wall via an electroforming process, and the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明はスタンパーの製作方法に関し、特に切削不要のスタンパーの制作方法に関する。 The present invention relates to a stamper manufacturing method, and more particularly to a stamper manufacturing method that does not require cutting.

射出成形は製作容易、量産可能、低コストなどの特長をもち、光ディスク、自動車部品から家電製品までプラスチック加工または金属加工で幅広く利用されている。射出成形工程において、製品表面の微細構造パターンを複製するインサートモールドは製品の歩留まりに関わる重要なポイントである。
大寸法のインサートモールドが要求される場合は普通、金型に固定するスタンパーをインサートモールドとする。従来の技術は、スタンパーの表面にパターンを形成してから機械加工でスタンパーを要求される大きさに切削する。しかし、機械加工は多少なりともスタンパーを変形させ、または切削バリが鏡面金型を損傷するなどの問題があり、特に導光板など光学素子の製作が要求する精度を満足できない。
電子製品または光学製品を製作する超精密射出成形の場合、スタンパーの表面に微細構造パターンを製作するため、電鋳法でスタンパーを製作することが普通である。しかし、電鋳法によるスタンパーは製作工程で、それを載せる基板と大きさが同じであるため、余分の部分を切り取らなければならない。したがって、電鋳法にも切削の問題がある。 Injection molding has features such as easy manufacturing, mass production, and low cost, and is widely used in plastic processing or metal processing from optical discs, automobile parts to household appliances. In an injection molding process, an insert mold for replicating a fine structure pattern on a product surface is an important point related to product yield.
When a large-size insert mold is required, the stamper that is fixed to the mold is usually used as the insert mold. In the conventional technique, a pattern is formed on the surface of the stamper, and then the stamper is cut to a required size by machining. However, machining has problems such as deforming the stamper to some extent or cutting burrs damaging the mirror mold, and in particular, the accuracy required for the production of optical elements such as a light guide plate cannot be satisfied.
In the case of ultra-precision injection molding for producing an electronic product or an optical product, it is common to produce a stamper by electroforming in order to produce a fine structure pattern on the surface of the stamper. However, since the stamper by electroforming is the same size as the substrate on which it is placed in the manufacturing process, the extra part must be cut off. Therefore, the electroforming method also has a cutting problem.

この発明は前述の問題を解決するため、電鋳法で成長壁を利用してスタンパーを製作する方法を提供することを課題とする。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a stamper using a growth wall by electroforming.

この発明による微細構造パターンを有するスタンパーを製作する方法は、基板を提供し、基板に微細構造パターンを反転したパターンを有する第一パターン膜を形成し、基板にスタンパーの寸法を定める第二パターン膜を形成し、電鋳工程を行って第二パターン膜を成長壁として、基板に少なくとも１枚のスタンパーを形成するなどのステップを含む。 A method of manufacturing a stamper having a fine structure pattern according to the present invention provides a substrate, forms a first pattern film having a pattern obtained by inverting the fine structure pattern on the substrate, and determines a stamper dimension on the substrate. And performing an electroforming process to form at least one stamper on the substrate using the second pattern film as a growth wall.

この発明は２回のフォトリソグラフィー工程と１回の電鋳工程で切削不要のスタンパーを形成する。この発明による方法は、絶縁材料からなる第二パターン膜を成長壁としてスタンパーの寸法と形状を要求通りに規定する。したがって、スタンパーに変形とバリがなく、スタンパーを切削する必要はない。 In the present invention, a stamper that does not require cutting is formed by two photolithography processes and one electroforming process. In the method according to the present invention, the size and shape of the stamper are defined as required using the second pattern film made of an insulating material as a growth wall. Therefore, the stamper is free from deformation and burrs, and it is not necessary to cut the stamper.

かかる方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。 In order to describe the characteristics of this method in detail, a specific example is given and described below with reference to the drawings.

図１から図７を参照する。図１から図７はこの発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す。図１によれば、まずガラス基板またはその他の絶縁基板などの基板１０を提供する。続いて基板１０の表面にフォトレジスト膜１２を塗布し、フォトリソグラフィー工程でデザインされたパターンをフォトレジスト膜１２に写してから、現像工程で図２が示すような第一パターン膜１２’を形成する。第一パターン膜１２’のパターンは製作しようとするスタンパーの微細構造パターンを反転したものである。なお、この実施例による第一パターン膜１２’は感光性のあるフォトレジスト材質からなり、ポジティブ型かネガティブ型に限らない。
図３によれば、続いて基板１０と第一パターン膜１２’の表面に薄いシード膜１４を形成して第一パターン膜１２’と基板１０の表面をステップカバーすることによって、シード膜１４と第一パターン膜１２’のパターンを一致させる。シード膜１４は電鋳金属を付着結晶させるという作用を有するものであり、その厚さは要求によってナノメートル級に達することが可能である。シード膜１４はニッケル、銀など導電性のある金属からなり、スパッタリング、蒸着または無電解鍍金などの工程によって形成されるものである。そのほか、導電性のある炭素膜をシード膜１４とすることも可能である。
図４によれば、シード膜１４を形成した後、基板１０に絶縁性の第二パターン膜１６を形成する。この実施例において、第二パターン膜１６はポジティブ型またはネガティブ型のフォトレジストなどの感光材料からなり、そのパターンはフォトリソグラフィー工程で特定パターンのあるマスクを利用して露光、現像することによって形成される。注意すべき点は、この発明による第二パターン膜１６は電鋳工程における成長壁とされ、そのパターンは製作しようとするスタンパーの寸法を定めるので、第二パターン膜１６の厚さは数百ミクロンから数千ミクロンであり、製作しようとするスタンパーより厚いことである。
図５を参照する。図５は図４における基板１０、第二パターン膜１６及びシード膜１４の平面図である。第一パターン膜１２’はスタンパー表面の微細構造パターンを定めるものであり、第二パターン膜１６はスタンパーの寸法を定めるものであるため、両者のパターンは重ならない。図５によれば、一部のシード膜１４は突起した第一パターン膜１２’の表面を覆い、第二パターン膜１６は第一パターン膜１２’を囲む。
図６によれば、続いて電鋳工程を行い、金属材料を、第二パターン膜１６の表面に付着しないようにシード膜１４の表面に成長させ、基板１０に２枚のスタンパー１８ａ、１８ｂを形成する。前述の通り、電鋳の結果は第二パターン膜１６より薄くなければならず、よって第二パターン膜１６は成長壁としてスタンパー１８ａ、１８ｂを第二パターン膜１６の範囲内に限定する。こうしてスタンパー１８ａ、１８ｂの寸法は要求と一致して、別途に切削する必要がない。
図７によれば、最後にスタンパー１８ａ、１８ｂを基板１０、第二パターン膜１６、第一パターン膜１２’からはずし、射出成形用のインサートモールドとする。なお、シード膜１４の材質がスタンパー１８ａ、１８ｂと同一であれば（例えばニッケル）、スタンパー１８ａ、１８ｂの表面にあるシード膜１４をはずさず、両者ともインサートモールドとすることも可能である。反対に、シード膜１４の材質がスタンパー１８ａ、１８ｂと相違すれば、シード膜１４をスタンパー１８ａ、１８ｂからはずさなければならない。なお、この実施例では、２枚のスタンパーの製作を例にしているが、１回の電鋳工程で製作できるスタンパーの数量と形状は限定されない。 Please refer to FIG. 1 to FIG. 1 to 7 show a stamper manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention. According to FIG. 1, a substrate 10 such as a glass substrate or other insulating substrate is first provided. Subsequently, a photoresist film 12 is applied to the surface of the substrate 10, and a pattern designed in the photolithography process is copied onto the photoresist film 12, and then a first pattern film 12 ′ as shown in FIG. 2 is formed in the development process. To do. The pattern of the first pattern film 12 ′ is an inversion of the fine structure pattern of the stamper to be manufactured. The first pattern film 12 'according to this embodiment is made of a photosensitive photoresist material and is not limited to a positive type or a negative type.
According to FIG. 3, a thin seed film 14 is subsequently formed on the surface of the substrate 10 and the first pattern film 12 ′ to cover the surface of the first pattern film 12 ′ and the substrate 10 step by step. The pattern of the first pattern film 12 ′ is matched. The seed film 14 has an action of depositing and crystallizing an electroformed metal, and its thickness can reach a nanometer level depending on demand. The seed film 14 is made of a conductive metal such as nickel or silver, and is formed by a process such as sputtering, vapor deposition, or electroless plating. In addition, a conductive carbon film can be used as the seed film 14.
According to FIG. 4, after forming the seed film 14, an insulating second pattern film 16 is formed on the substrate 10. In this embodiment, the second pattern film 16 is made of a photosensitive material such as a positive type or negative type photoresist, and the pattern is formed by exposing and developing using a mask having a specific pattern in a photolithography process. The It should be noted that the second pattern film 16 according to the present invention is a growth wall in the electroforming process, and the pattern defines the size of the stamper to be manufactured. Therefore, the thickness of the second pattern film 16 is several hundred microns. From a few thousand microns, it is thicker than the stamper we are going to make.
Please refer to FIG. FIG. 5 is a plan view of the substrate 10, the second pattern film 16, and the seed film 14 in FIG. 4. Since the first pattern film 12 ′ defines a fine structure pattern on the stamper surface, and the second pattern film 16 defines a dimension of the stamper, both patterns do not overlap. According to FIG. 5, a part of the seed film 14 covers the surface of the protruding first pattern film 12 ′, and the second pattern film 16 surrounds the first pattern film 12 ′.
According to FIG. 6, an electroforming process is subsequently performed, and a metal material is grown on the surface of the seed film 14 so as not to adhere to the surface of the second pattern film 16, and two stampers 18 a and 18 b are formed on the substrate 10. Form. As described above, the result of electroforming must be thinner than the second pattern film 16, and therefore the second pattern film 16 limits the stampers 18 a and 18 b as the growth walls within the range of the second pattern film 16. Thus, the dimensions of the stampers 18a and 18b are in accordance with requirements, and there is no need to cut them separately.
According to FIG. 7, the stampers 18a and 18b are finally removed from the substrate 10, the second pattern film 16, and the first pattern film 12 ′ to form an insert mold for injection molding. If the material of the seed film 14 is the same as that of the stampers 18a and 18b (for example, nickel), the seed film 14 on the surface of the stampers 18a and 18b is not removed, and both can be used as insert molds. Conversely, if the material of the seed film 14 is different from the stampers 18a and 18b, the seed film 14 must be removed from the stampers 18a and 18b. In this embodiment, two stampers are manufactured as an example, but the number and shape of stampers that can be manufactured in one electroforming process are not limited.

この発明の実施例２によれば、第一パターン膜と第二パターン膜は非感光材料からなる。第一パターン膜と第二パターン膜を製作する場合、まず基板に非感光材料膜とフォトレジスト膜を順次に形成し、フォトリソグラフィー工程でパターンをフォトレジスト膜に写して現像してから、パターンのあるフォトレジスト膜をマスクとして非感光材料膜をエッチングし、最後にフォトレジスト膜を除去してパターン膜製作を完成する。 According to Embodiment 2 of the present invention, the first pattern film and the second pattern film are made of a non-photosensitive material. When the first pattern film and the second pattern film are manufactured, first, a non-photosensitive material film and a photoresist film are sequentially formed on the substrate, and the pattern is transferred to the photoresist film and developed in a photolithography process. The non-photosensitive material film is etched using a certain photoresist film as a mask, and finally the photoresist film is removed to complete the pattern film fabrication.

図８によれば、この発明の実施例３によるシード膜３２は、基板３０と第一パターン膜３４との間にある。よって実施例３では、基板１０にまずシード膜３２を形成してから、シード膜３２の表面に第一パター膜３４と第二パターン膜３６を形成する。注意すべき点は、第一パターン膜３４と第二パターン膜３６のパターンが重ならないので、その形成順序が入れ替わり、または同じ材料膜で両者を形成することが可能である。例えば、第一パターン膜３４と第二パターン膜３６が同じ材料膜で形成される場合、第二パターン膜３６は製作しようとするスタンパー３８ａ、３８ｂより厚く、第一パターン膜３４は製作しようとするスタンパー３８ａ、３８ｂより薄くなければならないので、両パターン膜を製作するのに非感光材料を利用して、複数回のフォトレジスト膜パターン付けとエッチング工程を通して、厚さが異なる第一パター膜３４と第二パターン膜３６を形成する。なお、電鋳の効果を高めて、スタンパー３８ａ、３８ｂに第一パターン膜３４と一致する微細構造パターンの形成を確保するため、第一パターン膜３４に導電材料を使用することも可能である。この実施例では、２枚のスタンパーの製作を例にしているが、１回の電鋳工程で製作できるスタンパーの数量と形状は限定されない。 According to FIG. 8, the seed film 32 according to the third embodiment of the present invention is located between the substrate 30 and the first pattern film 34. Therefore, in Example 3, after the seed film 32 is first formed on the substrate 10, the first pattern film 34 and the second pattern film 36 are formed on the surface of the seed film 32. It should be noted that since the patterns of the first pattern film 34 and the second pattern film 36 do not overlap, it is possible to change the order of their formation or to form both with the same material film. For example, when the first pattern film 34 and the second pattern film 36 are formed of the same material film, the second pattern film 36 is thicker than the stampers 38a and 38b to be manufactured, and the first pattern film 34 is to be manufactured. Since it must be thinner than the stampers 38a and 38b, the first patterner film 34 having a different thickness is formed through a plurality of photoresist film patterning and etching processes using a non-photosensitive material to fabricate both pattern films. A second pattern film 36 is formed. In addition, in order to enhance the effect of electroforming and to ensure the formation of a fine structure pattern coinciding with the first pattern film 34 on the stampers 38a and 38b, a conductive material can be used for the first pattern film 34. In this embodiment, the production of two stampers is taken as an example, but the number and shape of the stampers that can be produced in one electroforming process are not limited.

この発明の実施例４によれば、導電材料からなる基板を利用して、その上に微細構造パターンとスタンパー寸法をそれぞれ定める第一パターン膜と第二パターン膜を形成してから、第二パターン膜を成長壁として電鋳を行ってスタンパーを形成する。同じく、電鋳の効果を高めるため、第一パターン膜に導電材料を使用することも可能である。
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。 According to the fourth embodiment of the present invention, the first pattern film and the second pattern film that define the fine structure pattern and the stamper dimension are formed on the substrate made of the conductive material, and then the second pattern is formed. The stamper is formed by electroforming using the film as a growth wall. Similarly, in order to enhance the effect of electroforming, it is possible to use a conductive material for the first pattern film.
The above is a preferred embodiment of the present invention and does not limit the scope of the present invention. Accordingly, any modifications or changes that can be made by those skilled in the art, which are made within the spirit of the present invention and have an equivalent effect on the present invention, shall belong to the scope of the claims of the present invention. To do.

この発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す第一説明図である。It is 1st explanatory drawing showing the manufacturing method of the stamper by Example 1 of this invention. この発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す第二説明図である。It is 2nd explanatory drawing showing the manufacturing method of the stamper by Example 1 of this invention. この発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す第三説明図である。It is a 3rd explanatory drawing showing the manufacturing method of the stamper by Example 1 of this invention. この発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す第四説明図である。It is the 4th explanatory view showing the manufacturing method of the stamper by Example 1 of this invention. この発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す第五説明図である。It is a 5th explanatory view showing the manufacturing method of the stamper by Example 1 of this invention. この発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す第六説明図である。It is 6th explanatory drawing showing the manufacturing method of the stamper by Example 1 of this invention. この発明の実施例１によるスタンパーの製作方法を表す第七説明図である。It is a 7th explanatory view showing the manufacturing method of the stamper by Example 1 of this invention. この発明の実施例３によるスタンパーの製作方法を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the manufacturing method of the stamper by Example 3 of this invention.

Explanation of symbols

１０基板
１２フォトレジスト膜
１２’ 第一パターン膜
１４シード膜
１６第二パターン膜
１８ａ、１８ｂスタンパー
３０基板
３２シード膜
３４第一パターン膜
３６第二パターン膜
３８ａ、３８ｂスタンパー 10 Substrate 12 Photoresist film 12 ′ First pattern film 14 Seed film 16 Second pattern films 18a and 18b Stamper 30 Substrate 32 Seed film 34 First pattern film 36 Second pattern films 38a and 38b Stamper

Claims

In a method of manufacturing a stamper having a fine structure pattern,
Providing the substrate,
Forming a first pattern film having a pattern obtained by inverting the fine structure pattern on the substrate;
Forming a second pattern film to determine the dimensions of the stamper on the substrate;
A method of manufacturing a stamper, comprising performing an electroforming process and forming at least one stamper on a substrate using a second pattern film as a growth wall.

2. The stamper manufacturing method according to claim 1, further comprising a step of forming a seed film.

3. The method of claim 2, wherein the seed film is formed on the substrate surface to cover the first photoresist film and has the same pattern as the first pattern film.

3. The method for manufacturing a stamper according to claim 2, wherein the seed film is formed between the substrate and the first photoresist film.

3. The stamper manufacturing method according to claim 2, wherein the seed film is a metal film.

The method for manufacturing a stamper according to claim 1, wherein the substrate is made of a conductive material.

The method for manufacturing a stamper according to claim 1, wherein the second pattern film and the first pattern film do not overlap.

The method for manufacturing a stamper according to claim 1, wherein the second pattern film is thicker than the stamper.

2. The stamper manufacturing method according to claim 1, wherein the first pattern film is made of a photosensitive material.

10. The method for manufacturing a stamper according to claim 9, wherein the first pattern film is made of a positive photoresist material or a negative photoresist material.

2. The stamper manufacturing method according to claim 1, wherein the second pattern film is made of a photosensitive material.

12. The method for manufacturing a stamper according to claim 11, wherein the second pattern film is made of a positive photoresist material or a negative photoresist material.

The stamper manufacturing method according to claim 1, wherein the first pattern film is made of a conductive material.

2. The method for manufacturing a stamper according to claim 1, wherein the second pattern film is made of an insulating material.

2. The stamper manufacturing method according to claim 1, further comprising a step of removing the stamper from the substrate.