JP2006187978A

JP2006187978A - 型押し成形型及びそれを用いた型押し成形方法

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Publication number: JP2006187978A
Application number: JP2005002437A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sakagami; 啓二坂上; Kazuyoshi Bito; 一義尾嶝; Masahiko Ogino; 雅彦荻野; Kosuke Kuwabara; 孝介桑原
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: JP4585866B2

Abstract

【課題】チッピングの抑制と離型性の向上が得られるようにした型押し成形型と、この型を用いた型押し成形方法を提供すること。
【解決手段】型押し成形用の型となるシリコン製の小片２に面取り部２０を形成させ、この面取り部２０に係合する爪部６２が支持部６１に備えられている保持具６を用い、この保持部６により小片２を保持させ、型押し成形に際して小片２のチッピング(欠け)を抑え、離型性を向上させることができるようにしたもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、型押し成形用の型と、この型を用いた型押し成形方法に係り、特に、微細形状パターンの型押し成形のための型と型押し成形方法に関する。

近年、様々な技術分野で、ナノレベルからマイクロレベルの微細形状パターンを表面に形成した樹脂膜などの微細形状成形物が要求されるようになり、このとき、従来から型押し成形用の型、いわゆる型押し成形型を用いて製造する方法が知られているが、更に、この型押し成形型として、半導体などの微細加工技術を用いて製造したシリコン製の型が従来から知られている。

そこで、このようなシリコン製の型押し成形型について説明すると、これは次のようにして作られている。すなわち、まず、図６に示すように、シリコンウエハ１を用意する。次に、このシリコンウエハ１に、半導体リソグラフィーなどの微細加工技術を用いて加工を施し、転写すべきナノレベルからマイクロレベルの微細な形状の凹凸パターンを、当該シリコンウエハ１の面上の複数部分にそれぞれ形成させる。この後、ウエハ１をダイシング(切断)し、各々の微細形状パターンが加工されている部分を、必要なサイズの方形(四角形)の小片２にそれぞれ１枚づつ分離するのである。

そして、このダイシングされた小片２を、上記したように型押し成形型とし、その微細加工パターンが施されている面(型押し成形型面)を、図７に示したように、半導体基板３上に形成してある被転写対象の樹脂膜４に押し当てた後、矢印Ｘで示すように加圧・加熱して型押し成形を施こし、鎖線の円で囲って示した拡大図に示したように、小片２の型押し成形型面にある微細形状パターンＰを樹脂膜４に転写させ、樹脂膜４に微細形状パターンＰを形成させる。

そして、樹脂膜４に微細形状パターンＰが形成された後、型押し成形型として使用した小片２を樹脂膜４から離型(引き剥がし)させ、必要なパターンの転写加工を終了するのであるが、このとき、図示のように、離型用の楔５を用い、この楔５を、矢印Ｙで示すように動かし、樹脂膜４と小片２の間に入り込ませることにより、矢印Ｚで示すように、小片２を樹脂膜４から離型させ、これによりナノレベルからマイクロレベルの所望の微細形状をした凹凸パターンが表面に形成された樹脂膜、つまり微細形状成形物を得るようにしている。

なお、型押し成形型に関するものではないが、パターンの形成に転写を用いる方法としては、例えばエッチング加工による半導体素子の製造方法が提案されている(例えば、特許文献１参照。)。

この製造方法は、半導体素子の製造に際して、所定のパターンが形成されたレジスト層を用いるようにしたものにおいて、そのレジスト層に対する微細形状パターンの形成方法として、別のメッキ層にパターンを形成した上で、被加工対象となるレジスト層に当該パターンを転写する方法である。
特開平５−４７７０１号公報

上記従来技術は、小片にダイシングした型押し成形型の取り扱いに配慮がされておらず、型押し成形型面にあるパターンの保護に問題があった。

このようなシリコンウエハの小片からなる型押し成形型は、小片にダイシングする際、当該小片の端面がシャープなエッジになってしまうので、成形工程や搬送工程において当該エッジがチッピング(欠け)を起こし、型成形面が損傷されてしまう虞があり、この場合、更にチッピングにより発生した粒子が付着物となり、他の正常な型成形面による転写に際して成形面不良発生の原因にもなってしまう。

しかるに、従来技術では、小片にダイシングした型押し成形型をそのまま成形工程や搬送工程に移しており、この結果、転写面の微細パターンの保護に問題が生じてしまうのである。

また、従来技術では、転写後、型と基板の間に楔を押し入れて離型している点にも配慮がされておらず、当該楔の押し入れに伴って型押し成形型のエッジ部分にチッピングの虞が生じ、この点でも同じく、転写面の微細パターンの保護と転写加工されたパターンの保護に問題の虞が生じてしまう。

また、型押し成形型のパターンが微細形状の場合、転写相手の樹脂膜との接触面積が広くなって樹脂層から型を引き剥がす際の離型性が悪化し、引き剥がしにより一層大きな力(離型力)が必要になり、この結果、従来技術では、成形物に損傷を与えてしまう可能性が高まり、しかも離型が困難であるという問題もあった。

本発明の目的は、チッピングの抑制と離型性の向上が得られるようにした型押し成形型と、この型を用いた型押し成形方法を提供することにある。

上記目的は、シリコンウエハに型押し成形用の凹凸パターンを形成し、小片にダイシングした型押し成形型において、前記小片が型押し成形面の両側端に面取り部を備え、前記面取り部に係合する爪部を支持部に備えた保持具が前記小片に装着されているようにして達成される。

このとき、前記小片の型押し成形面の側端部の一方に、前記凹凸パターンが形成されていない部分又は切欠き部を備えているようにしても上記目的を達成することができる。

同じく上記目的は、シリコンウエハに型押し成形用の凹凸パターンを形成し、小片にダイシングして型押し成形面の両側端に面取り部を設け、前記面取り部に係合する爪部を支持部に備えた保持具を前記小片に装着して型押し成形型とし、前記型押し成形型を用いて被転写対象物に型押し成形した後、前記保持具を用いて前記被転写対象物から離型するようにしても達成される。

本発明によれば、シリコンウエハの端面のシャープエッジが面取りされ、この面取部に爪状の支持部を設けた金属等の保持具を取付けることにより、型のチッピング(欠け)を防止し、離型し易くする。また型の一部に微細形状パターンを設定しない場所を設ける、あるいは微細形状パターンの深さまたはそれ以上の凹部を設けることにより、樹脂との接触面積を減らすあるいは凹部の成形時の樹脂への圧力を抑えることにより離型がしやすい点(離型の起点)を設けることにより離型性が向上される。

本発明によれば、型押し成形型に発生するチッピングが抑れられ、且つ離型性が改善されるので、当該型押し成形型を用いた樹脂膜の製造に際して歩留まりの低下が抑えられ、生産効率の向上に寄与することができる。

以下、本発明による型押し成形型と、これを用いた型押し成形方法について、図示の実施の形態により詳細に説明する。

まず、図１は本発明の一実施形態における型押し成形型の説明図で、(a)は側面から見た図で、(b)は下方から見た図であり、これらの図において、６は保持具で、６１は支持部、６２は爪部、それに６３は雌ねじ部である。また、２０は面取り部で、その他、型押し成形型となる小片２は、図６と図７で説明した従来技術の場合と同じで、同じ方法で作られているものである。

ここで、まず、保持具６は、図示のように、小片２の平面形状より一回り大きな平面形状で所定の厚さを有する方形板状の部材として、例えばステンレス鋼などの金属により作られている。そして、支持部６１は、この保持具６の一方の面、つまり、それを水平にしたとき、この図１では下側になっている面の一方の側端部と他方の側端部に、下方に突き出た形で設けられ、先端には内側に向いた爪部６２が形成してある。一方、雌ねじ部６３は、保持具６の他方の面、つまり、この図１の(a)では上側になっている面に設けてある。

また、この小片２は、上記したように、その一方の面、つまり図１の(a)では下側になっている面が型押し成形型面２Ａになっているもので、ここでは、例えば２０ｍｍ×２５ｍｍの方形で０．５ｍｍ程度の厚さのシリコン板で作られているものとする。そして、面取り部２０は、特に図１(a)から明らかなように、この小片２の型押し成形型面２Ａ側において、両側の端面に夫々設けられている。

なお、この面取り部２０は、図５で説明したダイシング時、予めダイシング線に沿ってＶ字溝を形成しておくだけで容易に形成することができるが、しかし、この方法に限定されるものではない。

次に、この小片２を型押し成形型として使用し、従来技術の場合と同様に、樹脂膜４に微細形状パターンを形成させるのであるが、ここで、この実施形態では、まず、小片２を、図１(a)に示すように、その型押し成形型面２Ａが外側(図１(a)では下側)を向いた状態で支持部６１の爪部６２内に入り込むようにして挿入し、保持具６に保持させ、その上で、図２に示すように、型押しによる微細形状パターンの転写工程に進むのである。

すなわち、この実施形態でも、小片２の型押し成形型面２Ａを半導体基板３上に形成してある被転写対象の樹脂膜４に押し当て、図６で説明した従来技術の場合と同様にして、加圧・加熱による型押し成形を施こし、小片２の型押し成形型面２Ａにある微細形状パターンを樹脂膜４に転写させ、樹脂膜４に微細形状パターンを形成させるのであるが、このとき、この実施形態では、図２に示されているように、型押し成形型となる小片２が保持具６に保持されている点が従来技術とは異なっている。

こうして樹脂膜４に微細形状パターンが形成されたら、次に、小片２を離型するのであるが、このとき、離型用の楔５を用いる点も従来技術の場合と同じであるが、この実施形態の場合、楔５を動かし、樹脂膜４と小片２の間に入り込ませようとした場合、小片２が保持具６に保持されているので、楔５は、まず保持具６の支持部６１に当接し、保持具６に樹脂膜４から離れる方向の力を加えるようになる。

このとき小片２は、保持具６に保持されているので、結果として、小片２にも引き剥がそうとする力が作用し、離型が得られることになり、ここでナノレベルからマイクロレベルの所望の微細形状を有する凹凸パターンが表面に形成された樹脂膜、つまり微細形状成形物を得ることができる。

そして、この実施形態の場合、楔５が保持具６の支持部６１と樹脂膜４の間に入り込んだだけで離型が得られるので、離型に際して楔５を樹脂膜４と小片２の型押し成形型面２Ａの間に挿入させる必要がなく、従って、この実施形態によれば、楔の押し入れに伴うチッピングの発生を抑えることができる。

また、この実施形態の場合、小片２に側端部に面取り部２０が設けてあり、これにより、小片２のシャープエッジによる樹脂膜４への接触が避けられている。従って、この実施形態によれば、小片２の離型に際してチッピングが発生するのを抑えることができる。

また、このように、小片２が面取り部２０により樹脂膜４に接触しているので、この接触している部分が引き剥がしに際して離型の起点となり、ここから引き剥がしが始まるので、少ない力で容易に離型が得られることになり、この点でもチッピングの発生を抑えることができる。

ところで、このような小片２を型押し成形型として用いた場合、ダイシング工程の後、型押し成形までの過程において、搬送工程など、その取り扱いに必要な各種の工程に小片２がさらされた場合、従来技術では、チッピングの虞が避けられない。

しかし、この実施形態の場合、小片２が保持具６に保持されているので、この保持具６による保護が期待できる上、小片２の取り扱いに際して保持具６による把持ができるので、比較的小さな物品である小片２をそのまま取り扱う場合に比べて把持が容易になり、従って、この実施形態によれば、この点でもチッピングの発生を抑えることができる。

また、この実施形態では、保持具６に雌ねじ部６３が設けてあって、これに所定の工具を取付けることができる。そこで、上記した小片２の離型に際して雌ねじ部６３に工具を取付けておけば、この工具を介して保持具６を離型方向に引っ張ることができ、離型を更に容易に行なうことができる。また、このように工具を介して保持具６に引っ張り力が加えられるので、楔５を用いないで離型させることも可能になる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。ここで、まず、図３は、本発明の第２の実施形態で、ここでも図３(a)は側面から見た図で、同図(b)は下方から見た図である。そして、この第２の実施形態は、図１の実施形態における保持部６を、保持基部６Ａと支持部６１及び爪部６２を備えた保持抑え部６Ｂに分割し、保持抑え部６Ｂをボルト６４により保持基部６Ａに取付け、このとき小片２の面取部２０が爪部６２により抑えられ、保持基部６Ａに保持されるようにしたものである。

このとき保持抑え部６Ｂは、特に図３の(b)から明らかなように、４個設けてあり、図示のように、小片２を４側端(４端面)から保持するようになっている。従って、この図３の実施形態によっても、小片２の離型に際してチッピングが発生するのを抑えることができるなど、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

次に、図４は、本発明の第３の実施形態で、小片２の型押し成形型面２Ａにおいて、一方の側端部の近傍に、型押し成形用の凹凸パターンが形成してない部分２１を設けるようにした場合の一実施形態であり、更に、図５は、本発明の第４の実施形態で、同じく小片２の型押し成形型面２Ａにおいて、一方の側端部に切欠き部２２を形成させた場合の一実施形態であり、ここで図５の(a)は平面図で、同図(b)は側面図である。

そして、まず、図４の実施形態について説明すると、このような型押し成形の場合、成形後の離型に必要な力、いわゆる離型力は、型押し成形型の型押し成形型面にある型押し成形用の凹凸パターンが、成形後に被転写対象となっている樹脂膜に食い込んで接触面積が広くなっていることにより現れる成分が大きく、単に平面同士が押しつけられただけでは、それほど大きな離型力にはならない。

そこで、この図４の実施形態の場合、型押し成形用の凹凸パターンが形成してない部分２１が設けてあるので、成形後の離型に際して、まず、この部分２１が樹脂層との接触面積が少なくなっていることから、離型の起点となり、ここから始まった引き剥が他の部分に波及してゆくようになり、従って、この実施形態によれば、更に離型性の向上が図れることになる。

次に、図５の実施形態について説明すると、この場合も切欠き部２２が設けてあるので、この部分が離型の起点となり、且つ、この部分が存在することにより樹脂層との接触面積が少なくされていることから、この実施形態によっても、同じく離型性の向上が図れることになる。

なお、この図５の実施形態における切欠き部２２は、その深さ(小片２の厚さ方向の寸法)が同図(b)はかなり誇張して描かれているが、この深さは型押し成形用の凹凸パターンの深さ程度であれば良く、従って、実際には、深くても１００μｍ程度の浅いものである。

なお、上記実施形態において、樹脂膜４は、基板３に塗布されているものに限らず、樹脂膜だけ独立している場合でも、或いは樹脂板になっていた場合でも良い。

本発明による型押し成形型の第１の実施形態を示す側面図と平面図である。本発明による型押し成形方法の一実施形態の動作を説明するための側面図である。本発明による型押し成形型の第２の実施形態を示す側面図と平面図である。本発明による型押し成形型の第３の実施形態を示す平面図である。本発明による型押し成形型の第４の実施形態を示す平面図である。従来技術による型押し成形型の一例を説明するための平面図である。従来技術による型押し成形方法の一例の動作を説明するための側面図である。

符号の説明

１：ウエハ(シリコンウエハ)
２：小片(型押し成形型となるウエハ)
２Ａ：型押し成形型面
３：基板
４：樹脂膜
５：楔(離型用の楔)
６：保持具
６Ａ：保持基部
６Ｂ：保持抑え部
２０：面取り部
２１：型押し成形用の凹凸パターンが形成してない部分
２２：切欠き部
６１：支持部
６２：爪部
６３：雌ねじ部

Claims

シリコンウエハに型押し成形用の凹凸パターンを形成し、小片にダイシングした型押し成形型において、
前記小片が型押し成形面の両側端に面取り部を備え、
前記面取り部に係合する爪部を支持部に備えた保持具が前記小片に装着されていることを特徴とする型押し成形型。
請求項１に記載の型押し成形型において、
前記小片の型押し成形面の側端部の一方に、前記凹凸パターンが形成されていない部分又は切欠き部を備えていることを特徴とする型押し成形型。
シリコンウエハに型押し成形用の凹凸パターンを形成し、小片にダイシングして型押し成形面の両側端に面取り部を設け、前記面取り部に係合する爪部を支持部に備えた保持具を前記小片に装着して型押し成形型とし、
前記型押し成形型を用いて被転写対象物に型押し成形した後、前記保持具を用いて前記被転写対象物から離型することを特徴とする型押し成形方法。