JP2008044328A - Manufacturing method of fine mold - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a fine mold having high hardness and enhanced in the smoothness of an element surface which constitutes unevenness. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the fine mold is constituted so that an uneven region is formed to the surface of a sacrifice mold, a film for constituting the molding surface of the fine mold is deposited on the uneven region, a base film, which is lower than the film in hardness and constitutes the internal layer of the fine mold is deposited on the film so as to become thicker than the film and the molding surface of the fine mold is formed by removing the sacrifice mold. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は微細成形モールドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fine mold.

従来、高アスペクトで微細な凹凸をフォトリソグラフィで形成する場合や電子ビームで直接形成する場合に比べて低コストで形成するため技術として、微細成形モールドを用いたホットエンボスやナノインプリントなどの微細成形技術が知られている。高硬度、高熱伝導率、高耐久性などの複合的な要求を満たす高機能な微細成形モールドを低いコストで製造するために、皮膜形成に関する様々な技術開発が行われている。   Conventionally, micro-molding technology such as hot embossing and nano-imprinting using micro-molding mold as a technology to form high-aspect and fine irregularities at low cost compared with the case of forming lithographic irregularities by photolithography or direct electron beam It has been known. Various techniques related to film formation have been developed in order to produce a high-functional fine mold that meets the complex requirements such as high hardness, high thermal conductivity, and high durability at a low cost.

特許文献1には無電解めっきで形成されたニッケルからなる下地上にチタン又はクロムの窒化物からなる皮膜をPVDにより形成し、微細成形モールドの耐腐食性を向上させる方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a method for improving the corrosion resistance of a fine mold by forming a film made of nitride of titanium or chromium on a base made of nickel formed by electroless plating by PVD.

特許文献2には、微細成形モールドに金属、セラミクス、またはこれらの複合材料からなる皮膜を溶射によって形成する方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method of forming a film made of metal, ceramics, or a composite material thereof on a fine mold by thermal spraying.

特許文献3には、シリコン基板表面のプラズマ浸炭処理またはプラズマ窒化処理によって微細成形モールドに硬質皮膜を形成する方法が開示されている。
特開平11−105039号公報 特開2005−47148号公報 特開2004−148494号公報
Patent Document 3 discloses a method of forming a hard film on a fine mold by plasma carburizing or plasma nitriding on the surface of a silicon substrate.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-105039 JP-A-2005-47148 JP 2004-148494 A

しかし、特許文献1に開示された方法には次の問題がある。PVDにより下地上に皮膜を形成すると、表面の平滑度が低く角部が丸まりやすいためフォトレジストマスクよりも解像度が低くなり、突部側壁にオーバーハングが形成されるため離型が困難になる。また、PVDは湿式めっきに比べて処理温度が高いため、PVDによって下地上に皮膜を形成する場合には、下地材料と皮膜材料との熱膨張係数の差によって下地と皮膜の界面に熱応力が生ずる。この熱応力は微細成形モールドの撓みや皮膜の剥離をもたらす。またPVDはCVDに比べると膜の密着性が劣るため、皮膜が下地から剥離しやすい。またニッケルもクロムも金属としては熱伝導率が低いため、加熱成形されるワークに収縮斑による形状斑が発生しやすい。   However, the method disclosed in Patent Document 1 has the following problems. When a film is formed on the base by PVD, the surface has low smoothness and the corners are likely to be rounded, so that the resolution is lower than that of the photoresist mask, and overhangs are formed on the side walls of the protrusions, making it difficult to release. In addition, PVD has a higher processing temperature than wet plating. Therefore, when a film is formed on the base by PVD, thermal stress is applied to the interface between the base and the film due to the difference in thermal expansion coefficient between the base material and the film material. Arise. This thermal stress leads to bending of the fine mold and peeling of the film. Further, PVD is inferior in film adhesion to CVD, so that the film is easily peeled off from the base. In addition, since nickel and chromium have low thermal conductivity as metal, shape spots due to shrinkage spots are likely to occur in the work to be heat-formed.

また、特許文献2に開示された方法には次の問題がある。溶射の前工程において有効付着面積を増大させるためのブラスト処理によって表面が荒れ、また溶射膜の膜厚が25μm以上と厚いため、微細化が困難である。またこの方法によっても、皮膜材料と下地材料との熱膨張係数の差による、成形モールドの反りや皮膜の剥離の問題が生ずる。またセラミクスで皮膜を形成する場合には靭性が低いためチッピングが起こりやすい。   Further, the method disclosed in Patent Document 2 has the following problems. Since the surface is roughened by blasting for increasing the effective adhesion area in the pre-spraying process, and the film thickness of the sprayed film is as thick as 25 μm or more, miniaturization is difficult. This method also causes the problem of mold mold warping and film peeling due to the difference in thermal expansion coefficient between the film material and the base material. Further, when a film is formed by ceramics, chipping is likely to occur because of low toughness.

また、特許文献3に開示された方法には次の問題がある。炭化珪素、窒化珪素、および炭化窒化珪素は金属に比べて靭性が低いため、これらを皮膜とする成形モールドは欠けやすい。また、炭化珪素、窒化珪素、および炭化窒化珪素は金属に比べて熱伝導率が低いため、これらを皮膜材料とする成形モールドには、加熱成形されるワークに形状斑が発生しやすいという問題もある。またプラズマ浸炭処理もプラズマ窒化処理も皮膜形成速度が遅いため、これらの処理で厚い皮膜を形成することはコスト的に困難である。   The method disclosed in Patent Document 3 has the following problems. Since silicon carbide, silicon nitride, and silicon carbonitride have lower toughness than metals, a molding mold using these as a film tends to be chipped. In addition, since silicon carbide, silicon nitride, and silicon carbonitride have a lower thermal conductivity than metals, there is a problem in that molding molds using these as coating materials are likely to have uneven shapes on the workpiece to be heat-molded. is there. Further, since the film forming rate is slow in both the plasma carburizing process and the plasma nitriding process, it is difficult to form a thick film by these processes.

本発明は、硬度が高く、凹凸を構成する要素面の平滑度が高い微細成形モールドを製造することを目的とする。   An object of the present invention is to produce a fine mold having high hardness and high smoothness of the element surfaces constituting the irregularities.

(1)堆積によって膜を形成することにより微細な凹凸がある膜を形成することができる。一般に、硬度が高い材料ほど堆積時に蓄積される応力が高くなるため、硬度が高く厚い膜を堆積によって形成することは困難である。
そこで上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法は、犠牲モールドの表面に凹凸領域を形成し、微細成形モールドの成形面を構成する皮膜を前記凹凸領域上に堆積させ、前記皮膜の上に前記皮膜より硬度が低く前記微細成形モールドの内部層を構成する基膜を前記皮膜より厚く堆積させ、前記犠牲モールドを除去することにより前記微細成形モールドの前記成形面を形成する、ことを含む。
(1) A film having fine irregularities can be formed by forming a film by deposition. In general, the higher the hardness, the higher the accumulated stress during deposition, and it is difficult to form a thick film with high hardness by deposition.
Therefore, a manufacturing method of a fine mold for achieving the above object is to form an uneven area on the surface of the sacrificial mold, deposit a film constituting the molding surface of the fine mold on the uneven area, and Depositing a base film having a lower hardness than the film and constituting an inner layer of the fine mold, and forming the molding surface of the fine mold by removing the sacrificial mold. .

この製造方法を特定するために用いられた用語の定義は次の通りである。犠牲モールドとは、微細成形モールドを転写により形成するためのマスタモールドである。微細成形モールドの成形面とは、成形対象のワークに特定の形状を形成するための面であって成形対象のワークに直接接触する面である。皮膜とは基膜に対して相対的に微細成形モールドの表層側にある単層又は複層の膜である。基膜とは皮膜に対して相対的に微細成形モールドの深層側にある単層又は複層の膜である。   Definitions of terms used to specify this manufacturing method are as follows. The sacrificial mold is a master mold for forming a fine mold by transfer. The molding surface of the fine molding mold is a surface for forming a specific shape on the workpiece to be molded and is a surface that directly contacts the workpiece to be molded. The film is a single-layer or multi-layer film on the surface layer side of the fine mold relative to the base film. The base film is a single-layer or multi-layer film on the deep layer side of the fine mold relative to the film.

この製造方法によると、下地膜である基膜に比べて硬度が高い皮膜を基膜より薄く堆積させるため、硬度が高い微細成形モールドを製造することができる。そしてこの製造方法によると、犠牲モールドの凹凸領域上に皮膜を堆積させるため、皮膜で構成される成形面の平滑度と形状は犠牲モールドの凹凸領域を構成する要素面の平滑度と形状によって決まる。犠牲モールドの凹凸領域を構成する要素面を、PVDや溶射で形成する膜の表面よりも高い平滑度にできる技術が種々確立されている。したがってこの製造方法によると、要素面の平滑度が高い凹凸を微細成形モールドの成形面に形成することができる。   According to this manufacturing method, since a film having a higher hardness than the base film as the base film is deposited thinner than the base film, a fine mold having a high hardness can be manufactured. According to this manufacturing method, since a film is deposited on the uneven area of the sacrificial mold, the smoothness and shape of the molding surface constituted by the film are determined by the smoothness and shape of the element surface constituting the uneven area of the sacrificial mold. . Various techniques have been established that can make the element surfaces constituting the concavo-convex region of the sacrificial mold smoother than the surface of the film formed by PVD or thermal spraying. Therefore, according to this manufacturing method, the unevenness | corrugation with high smoothness of an element surface can be formed in the shaping | molding surface of a fine mold.

(2)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、アンカー効果を得るための微細凹凸を、前記皮膜の堆積とともに、または前記皮膜の堆積後に、前記皮膜の表面に形成してもよい。   (2) In the method for producing a fine mold for achieving the above object, fine irregularities for obtaining an anchor effect may be formed on the surface of the film together with or after the film is deposited. Good.

アンカー効果を得るための微細凹凸を皮膜の表面に形成することにより、皮膜と基膜との密着力を高めることができる。尚、ここでいう皮膜の表面とは、微細成形モールドの成形面を構成する皮膜の面の裏面に相当する。アンカー効果を得るための微細凹凸は、皮膜を堆積させる処理条件の調節によって形成することもできるし、皮膜を堆積させた後に皮膜をアニールしたり皮膜の表面を微細加工することによっても形成することができる。例えば、めっき処理の電流密度・濃度・浴組成・浴温度・添加剤の種類、プラズマプロセスのバイアス電圧・温度、アニール温度などの成膜条件の制御によって皮膜のモルフォロジーを粗に制御することができる。また例えば、皮膜を成膜した後に、例えばウェットエッチングやイオンボンバードメントなどで皮膜表面を微視的に荒らすことができる。   By forming fine irregularities for obtaining the anchor effect on the surface of the film, the adhesion between the film and the base film can be enhanced. In addition, the surface of a film | membrane here corresponds to the back surface of the surface of the film | membrane which comprises the shaping | molding surface of a fine mold. The fine irregularities for obtaining the anchor effect can be formed by adjusting the processing conditions for depositing the film, and can also be formed by annealing the film after depositing the film or finely processing the surface of the film. Can do. For example, the film morphology can be roughly controlled by controlling the film formation conditions such as plating current density, concentration, bath composition, bath temperature, additive type, plasma process bias voltage, temperature, and annealing temperature. . For example, after the film is formed, the surface of the film can be microscopically roughened by, for example, wet etching or ion bombardment.

(3)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記皮膜を堆積させるとき、高融点金属または高融点金属の化合物を前記凹凸領域に析出させてもよい。   (3) In the method of manufacturing a fine mold for achieving the above object, when depositing the film, a refractory metal or a compound of a refractory metal may be deposited in the uneven region.

この製造方法を特定するために用いられた用語の定義は次の通りである。高融点金属とは、金属のなかでも相対的に融点が高いW、Ta、Ti、Mo、Cr等である。高融点金属の化合物とは、これらの高融点金属元素と他元素との化合物である。
高融点金属も高融点金属の化合物も金属または金属の化合物のなかでは硬度が高い。また高融点金属も高融点金属の化合物も、セラミクス等に比べて靱性が高い。したがって、この製造方法によると、硬度も靭性も高い微細成形モールドを製造することができる。
Definitions of terms used to specify this manufacturing method are as follows. The high melting point metal is W, Ta, Ti, Mo, Cr or the like having a relatively high melting point among metals. The refractory metal compound is a compound of these refractory metal elements and other elements.
Both refractory metals and refractory metal compounds have high hardness among metals or metal compounds. Further, both high melting point metals and high melting point metal compounds have higher toughness than ceramics and the like. Therefore, according to this manufacturing method, a fine mold having high hardness and toughness can be manufactured.

(4)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記高融点金属の化合物は高融点金属の窒化物または酸化窒化物であってもよい。   (4) In the method of manufacturing a fine mold for achieving the above object, the refractory metal compound may be a refractory metal nitride or oxynitride.

高融点金属の窒化物も酸化窒化物も金属又は金属の化合物の中では特に硬度が高い。また高融点金属の窒化物も酸化窒化物も高融点金属の化合物も、セラミクス等に比べて靱性が高い。したがって、この製造方法によると、硬度も靱性も高い微細成形モールドを製造することができる。   Nitride and oxynitride of refractory metals are particularly hard among metals or metal compounds. Further, refractory metal nitrides, oxynitrides, and refractory metal compounds have higher toughness than ceramics and the like. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture a fine mold having high hardness and toughness.

(5)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記皮膜を堆積させるとき、TiNを前記凹凸領域に析出させてもよいし、前記基膜を形成するとき、Wを前記皮膜の表面に析出させてもよい。   (5) In the method for manufacturing a fine mold for achieving the above object, when depositing the coating, TiN may be deposited on the uneven region, and when forming the base film, W is coated with the coating. It may be deposited on the surface.

ともに析出によって形成されるTiNからなる膜とWからなる膜の密着力は高い。したがって、この製造方法によると、皮膜の剥離耐性が高い微細成形モールドを製造することができる。   The adhesion between the TiN film and the W film formed by precipitation is high. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture a fine mold having high film peeling resistance.

(6)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記皮膜を堆積させるとき、WをCVD法により析出させてもよい。   (6) In the method for producing a fine mold for achieving the above object, W may be deposited by a CVD method when depositing the film.

CVD法により形成されるWの膜の表面には、Wの柱状に発達した結晶構造が顕著に表れるため、基膜に対するアンカー効果が高くなる。したがってこの製造方法によると、皮膜の剥離耐性が高い微細成形モールドを製造することができる。   Since the crystal structure developed in a columnar form of W appears remarkably on the surface of the W film formed by the CVD method, the anchor effect on the base film is enhanced. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture a fine molding mold having high film peeling resistance.

(7)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記基膜を堆積させるとき、前記皮膜より熱伝導率が高い金属を前記皮膜の表面に析出させてもよい。   (7) In the method for producing a fine mold for achieving the above object, when depositing the base film, a metal having higher thermal conductivity than the film may be deposited on the surface of the film.

この製造方法によると、微細成形モールドの成形面に温度斑が生じにくくなるため、加熱成形されるワークに収縮斑による形状斑が発生しにくい微細成形モールドを製造することができる。   According to this manufacturing method, it is difficult for temperature spots to occur on the molding surface of the fine molding mold, so that it is possible to manufacture a fine molding mold in which shape spots due to shrinkage spots are unlikely to occur on the heat-molded workpiece.

(8)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記基膜を堆積させるとき、湿式めっきにより金属を前記皮膜の表面に析出させてもよい。   (8) In the method for producing a fine mold for achieving the above object, when depositing the base film, a metal may be deposited on the surface of the film by wet plating.

湿式めっきは、気相粒子の析出によって膜を形成する方法に比べて処理温度が低く、膜の堆積速度が速く、厚い膜を安価に形成することができる。また金属はセラミクス等に比べて熱伝導率が高い。したがってこの製造方法によると、皮膜が硬く剥離しにくく、熱伝導率が高い微細成形モールドを安価に製造することができる。   Wet plating has a lower processing temperature, a higher film deposition rate, and a thicker film can be formed at a lower cost than a method in which a film is formed by deposition of gas phase particles. Metals have higher thermal conductivity than ceramics. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture a micro-molding mold having a high thermal conductivity at a low cost because the film is hard and difficult to peel off.

(9)薄膜の重積によって形成されるシート状の微細成形モールドは、平坦で剛性の高いプレートに裏面が接合された状態で使用される。また厚い膜ほど堆積速度の偏りによって膜厚に斑が出やすくなる。
そこで上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記基膜を堆積させた後に前記基膜の表面を平坦化してもよい。
(9) A sheet-like fine molding mold formed by stacking thin films is used in a state where the back surface is bonded to a flat and highly rigid plate. Also, the thicker the film, the more easily the film thickness becomes uneven due to the uneven deposition rate.
Therefore, in the method of manufacturing a fine mold for achieving the above object, the surface of the base film may be flattened after the base film is deposited.

この製造方法によると、基膜を堆積させた後に基膜の表面を平坦化するため、皮膜と基膜とでシート状の微細成形モールドを構成し、微細成形モールドをプレートに接合した状態で使用することにより、成形対象のワークに設計通りの形状を形成することができる。   According to this manufacturing method, in order to flatten the surface of the base film after depositing the base film, a sheet-like micromolding mold is constituted by the film and the base film, and the micromolding mold is used while being joined to the plate. By doing so, the shape as designed can be formed on the workpiece to be molded.

(10)上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、前記犠牲モールドの表面にリソグラフィ技術を用いて前記凹凸領域を形成しても良い。
リソグラフィ技術とは、フォトレジストの塗布、露光、現像によるフォトレジストマスクの形成技術とフォトレジストマスクを用いたエッチング技術とをいうものとする。この製造方法によると、リソグラフィ技術を用いることにより、平滑度が高い凹凸領域を犠牲モールドの表面に形成できる。
(10) In the method for manufacturing a fine mold for achieving the above object, the uneven region may be formed on the surface of the sacrificial mold using a lithography technique.
The lithography technique refers to a technique for forming a photoresist mask by applying, exposing and developing a photoresist, and an etching technique using the photoresist mask. According to this manufacturing method, an uneven region with high smoothness can be formed on the surface of the sacrificial mold by using a lithography technique.

(11)フォトレジストマスクの解像度は年々増大しているし、RIEではワークの処理対象面に対して垂直な側面を有しアスペクトが高い凹凸を形成でき、凹凸を構成する要素面の平滑度が高くなる。
そこで上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、フォトレジストマスクのパターンをRIEによってシリコンウェハに転写することにより前記犠牲モールドの表面に前記凹凸領域を形成してもよい。
(11) The resolution of the photoresist mask is increasing year by year, and in RIE, it is possible to form unevenness having a side surface perpendicular to the surface to be processed of the workpiece and having a high aspect, and the smoothness of the element surfaces constituting the unevenness is increased. Get higher.
Therefore, in the method of manufacturing a fine mold for achieving the above object, the uneven region may be formed on the surface of the sacrificial mold by transferring a pattern of a photoresist mask onto a silicon wafer by RIE.

(12)表面が平滑になるようにフォトレジストを塗布する方法が確立されている。またフォトレジストの現像技術では、露光領域と未露光領域との境界においてフォトレジストの塗布面に対して垂直で平滑な側面を形成する方法が確立されている。またシリコンウェハの平滑化技術も確立されている。
そこで上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法において、シリコンウェハ上にフォトレジストのパターンを形成することにより前記シリコンウェハの表面と前記フォトレジストの表面とからなる前記凹凸領域を形成してもよい。
(12) A method of applying a photoresist so that the surface is smooth has been established. In the photoresist development technique, a method of forming a smooth side surface perpendicular to the coated surface of the photoresist at the boundary between the exposed region and the unexposed region has been established. A silicon wafer smoothing technique has also been established.
Therefore, in the method of manufacturing a fine mold for achieving the above object, the concave / convex region comprising the surface of the silicon wafer and the surface of the photoresist is formed by forming a photoresist pattern on the silicon wafer. Also good.

尚、請求項において「〜上に」というときは、技術的な阻害要因がない限りにおいて「上に中間物を介在させずに」と「〜上に中間物を介在させて」の両方を意味する。また、請求項に記載された動作の順序は、技術的な阻害要因がない限りにおいて記載順に限定されず、同時に実行されても良いし、記載順の逆順に実行されても良いし、連続した順序で実行されなくても良い。   In the claims, “to the top” means both “without an intermediate on the top” and “with an intermediate on the top” unless there is a technical impediment. To do. Further, the order of the operations described in the claims is not limited to the order of description as long as there is no technical obstruction factor, and may be executed at the same time, may be executed in the reverse order of the description order, or may be continuous. It does not have to be executed in order.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。各実施形態において対応している構成要素には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。
1.第一実施形態
図1は本発明による微細成形モールドの製造方法の第一実施形態を示す断面図である。
はじめに図1Aに示すように単結晶Siウェハにフォトレジストを塗布しプリベークして硬化させた後にステッパ、アライナ、電子ビームなどで露光し、現像し、ポストベークすることにより、フォトレジストマスク12を形成する。フォトレジストの塗膜厚さは例えば100μmとする。フォトレジストマスク12のパターンは、微細成形モールド20の成形面19の形状に応じて設定される(図1E参照)。パターンのスケールは例えば突部幅が20μm、凹部幅(W)が20μmといったものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Constituent elements corresponding to each embodiment are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
1. First Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a method for producing a fine mold according to the present invention.
First, as shown in FIG. 1A, a photoresist is applied to a single crystal Si wafer, pre-baked and cured, then exposed with a stepper, aligner, electron beam, etc., developed, and post-baked to form a photoresist mask 12 To do. The coating thickness of the photoresist is, for example, 100 μm. The pattern of the photoresist mask 12 is set according to the shape of the molding surface 19 of the fine mold 20 (see FIG. 1E). The scale of the pattern is, for example, a protrusion width of 20 μm and a recess width (W) of 20 μm.

フォトレジストマスク12のパターンをRIEによってウェハに転写することにより凹凸領域11を有する犠牲モールド10が形成される。エッチングガスは例えばCF、CH、CHFなどから選択される。終点制御は例えば30μmの深さとする。また、凹部側面は図示されているような垂直面でなくともよく、例えばテーパ面でもよい。RIEによって犠牲モールド10の凹凸領域11を形成することにより、凹凸領域11を構成する要素面13の平滑度が高くなる。 By transferring the pattern of the photoresist mask 12 to the wafer by RIE, the sacrificial mold 10 having the uneven region 11 is formed. The etching gas is selected from, for example, CF 4 , CH 2 F 2 , CH 3 F, and the like. The end point control is, for example, 30 μm deep. Further, the side surface of the concave portion does not have to be a vertical surface as illustrated, and may be, for example, a tapered surface. By forming the concavo-convex region 11 of the sacrificial mold 10 by RIE, the smoothness of the element surface 13 constituting the concavo-convex region 11 is increased.

犠牲モールド10の材料は、単結晶Siウェハに限らず、エッチングによって十分平滑な要素面13で構成される凹凸領域11を形成できるものであればよく、例えばSiN、SiO、アモルファスSi、多結晶Siなどで表層が構成されている基板を用いても良い。 The material of the sacrificial mold 10 is not limited to a single crystal Si wafer, but may be any material as long as it can form the uneven region 11 constituted by the sufficiently smooth element surface 13 by etching. For example, SiN x , SiO 2 , amorphous Si, A substrate having a surface layer made of crystalline Si or the like may be used.

次に図1Bに示すように金属からなる表層皮膜16と深層皮膜14とを犠牲モールド10の凹凸領域11上に堆積させる。表層皮膜16と深層皮膜14とは、微細成形モールド20の硬質皮膜を構成する膜であり、高融点金属または高融点金属の化合物で構成することが望ましく、特に高融点金属の窒化物または酸化窒化物で硬質皮膜を構成することが望ましい。具体的には例えば次の通りである。   Next, as shown in FIG. 1B, a surface layer film 16 and a deep layer film 14 made of metal are deposited on the uneven region 11 of the sacrificial mold 10. The surface layer film 16 and the deep layer film 14 are films that constitute the hard film of the fine mold 20 and are preferably composed of a refractory metal or a compound of a refractory metal, and particularly a nitride or oxynitride of a refractory metal. It is desirable to form a hard film with an object. Specifically, for example, as follows.

まず深層皮膜14のシード層としても機能するTiNをスパッタで堆積させ表層皮膜16を形成する。皮膜だけで犠牲モールド10の凹部が埋まらないように、表層皮膜16と深層皮膜14の合計膜厚は凹部幅(W)の1/2未満とすることが望ましく、例えば表層皮膜の膜厚は0.5μmとする。TiNを堆積させる前にTi等の中間層を例えば0.1μmの厚さ堆積させ、密着力を向上させても良い。表層皮膜16の組成はTiON、TaNでもよい。スパッタに用いるガスは不活性ガスでも反応性ガスでも良い。スパッタの代わりにCVDによって表層皮膜16を堆積させても良い。   First, TiN that also functions as a seed layer for the deep film 14 is deposited by sputtering to form the surface film 16. The total film thickness of the surface film 16 and the deep film 14 is preferably less than ½ of the width of the recess (W) so that the concave portion of the sacrificial mold 10 is not filled with the film alone. .5 μm. Before depositing TiN, an intermediate layer such as Ti may be deposited to a thickness of, for example, 0.1 μm to improve the adhesion. The composition of the surface layer film 16 may be TiON or TaN. The gas used for sputtering may be an inert gas or a reactive gas. The surface film 16 may be deposited by CVD instead of sputtering.

表層皮膜16を堆積させた後に金属を表層皮膜16の表面に析出させることにより厚さ2μmの深層皮膜14を形成する。具体的には例えばCVD法によりWを表層皮膜16の表面に析出させる。CVDによってWが堆積するとき、結晶構造が柱状に成長する。このため、CVDによって堆積したWからなる深層皮膜14の表面17(図1D参照)には、アンカー効果をもたらす微細凹凸が形成される。この微細凹凸は次に重積される基膜18(図1C参照)と深層皮膜14との密着力を大幅に向上させる。   After depositing the surface layer film 16, the metal is deposited on the surface of the surface layer film 16 to form the deep layer film 14 having a thickness of 2 μm. Specifically, W is deposited on the surface of the surface layer film 16 by, for example, a CVD method. When W is deposited by CVD, the crystal structure grows in a columnar shape. For this reason, the fine unevenness | corrugation which brings an anchor effect is formed in the surface 17 (refer FIG. 1D) of the deep film 14 which consists of W deposited by CVD. This fine unevenness greatly improves the adhesion between the base film 18 (see FIG. 1C) to be stacked next and the deep film 14.

尚、深層皮膜14の材料組成は、Ta、Ti、Mo、Cu、TiN、TaN、MoN、NiFe等、微細成形モールド20に要求される機能によって適宜選択される。また、深層皮膜14を堆積させる方法は、電解めっきや無電解めっきでもよい。めっきによって深層皮膜14を堆積させる場合には、電流密度、金属濃度、浴組成、浴温度、添加剤の種類などを調節することにより深層皮膜14の表面にアンカー効果をもたらす微細凹凸を形成することが望ましい。   The material composition of the deep film 14 is appropriately selected depending on the function required for the fine mold 20 such as Ta, Ti, Mo, Cu, TiN, TaN, MoN, NiFe and the like. Further, the method of depositing the deep film 14 may be electrolytic plating or electroless plating. When depositing the deep film 14 by plating, fine irregularities that provide an anchor effect on the surface of the deep film 14 are formed by adjusting the current density, metal concentration, bath composition, bath temperature, type of additive, and the like. Is desirable.

また、深層皮膜14の堆積後に、その表面をエッチングすることにより深層皮膜14の表面に微細凹凸を形成しても良い。例えば、NiFeを堆積させた後に塩化第二鉄水溶液によってウェットエッチングするとNiFeからなる深層皮膜14の表面にアンカー効果をもたらす微細凹凸を形成することができる。   Further, after depositing the deep film 14, fine irregularities may be formed on the surface of the deep film 14 by etching the surface thereof. For example, when NiFe is deposited and then wet-etched with a ferric chloride aqueous solution, fine irregularities that provide an anchor effect can be formed on the surface of the deep film 14 made of NiFe.

次に図1Cに示すように深層皮膜14の上に基膜18を皮膜より厚く堆積させる。基膜18は例えば無電解めっきによりCuを堆積させることにより形成される。微細成形モールド20の硬度は表層皮膜16と深層皮膜14とによってほぼ決まるため、基膜18の硬度は表層皮膜16や深層皮膜14よりも低くてよい。基膜18の膜厚は、シート状の微細成形モールド20の取り扱いを容易にするため、十分な撓み剛性や破断強度が確保できる厚さとし、例えば200μmに設定される。基膜18を低い硬度の材料で構成することにより、応力が小さくなるため、基膜18を厚く形成することができる。   Next, as shown in FIG. 1C, a base film 18 is deposited on the deep film 14 to be thicker than the film. The base film 18 is formed, for example, by depositing Cu by electroless plating. Since the hardness of the fine mold 20 is almost determined by the surface film 16 and the deep film 14, the hardness of the base film 18 may be lower than that of the surface film 16 and the deep film 14. The film thickness of the base film 18 is set to a thickness that can ensure sufficient bending rigidity and breaking strength to facilitate handling of the sheet-like fine mold 20, and is set to 200 μm, for example. By configuring the base film 18 with a material having a low hardness, the stress is reduced, so that the base film 18 can be formed thick.

基膜18の材料に金属の中でも相対的に熱伝導率が高いCuなどを用いることにより、微細成形モールド20を用いてホットエンボス加工やナノインプリントが行われる場合には、たとえ皮膜の熱伝導率が低くても、皮膜が十分に薄ければ、成形対象物の表面に温度斑が生じにくくなる。   When hot embossing or nanoimprinting is performed using the micro-molding mold 20 by using Cu or the like, which has a relatively high thermal conductivity among metals, as the material of the base film 18, the thermal conductivity of the film is low. Even if it is low, if the film is sufficiently thin, temperature spots are less likely to occur on the surface of the molding object.

基膜18の材質は、Cuの他、Ni、NiP、NiW、NiCo、NiFe、NiMn、NiMo、Ni、Crなど微細成形モールド20に要求される機能に応じて適宜選択することができる。また、基膜18の形成方法も、無電解めっき、電解めっき、スパッタ、CVD、MIM(Metal Injection Molding)など、積層膜を構成する材料の組み合わせ等に応じて適宜選択すればよい。   The material of the base film 18 can be appropriately selected according to the function required for the fine mold 20 such as Ni, NiP, NiW, NiCo, NiFe, NiMn, NiMo, Ni, and Cr in addition to Cu. Also, the formation method of the base film 18 may be appropriately selected according to the combination of materials constituting the laminated film, such as electroless plating, electrolytic plating, sputtering, CVD, MIM (Metal Injection Molding).

また、膜厚の偏りを修正するため、パルスめっきを行っても良いし、基膜18の堆積後に研削加工や研磨加工を実施して基膜18の表面を平坦化しても良い。基膜18の表面を平坦化することにより、シート状の微細成形モールド20をプレートに接合して用いるときに、微細成形モールド20を構成する各膜の膜厚の偏りによって成形対象物の表面がうねることを防止できる。   Further, in order to correct the unevenness of the film thickness, pulse plating may be performed, or the surface of the base film 18 may be planarized by performing grinding or polishing after the base film 18 is deposited. By flattening the surface of the base film 18, when the sheet-like fine molding mold 20 is used while being joined to a plate, the surface of the molding object is caused by the uneven thickness of each film constituting the fine molding mold 20. Can prevent swells.

最後に図1Eに示すように犠牲モールド10を除去して表層皮膜16を露出させると微細成形モールド20が完成する。具体的には例えば、CF、CH、CHFのいずれかのガスを用いて反応性ドライエッチングを実施することにより、単結晶Siウェハからなる犠牲モールド10が除去される。尚、この後に表層皮膜16をエッチングにより選択的に除去しても良い。 Finally, as shown in FIG. 1E, when the sacrificial mold 10 is removed to expose the surface film 16, the fine mold 20 is completed. Specifically, for example, by performing reactive dry etching using any gas of CF 4 , CH 2 F 2 , and CH 3 F, the sacrificial mold 10 made of a single crystal Si wafer is removed. After this, the surface layer film 16 may be selectively removed by etching.

このようにして製造された微細成形モールド20は、表層皮膜16と深層皮膜14からなる硬質皮膜を有する。また硬質皮膜が金属で構成されているため、硬質皮膜がセラミクスで構成される場合に比べて、微細成形モールド20の硬質皮膜は靱性が高い。例えば、微細成形モールド20の使用時に混入した異物が押し当てられることによって微細成形モールド20の表面が陥没すると、それ以後の成形対象物の表面にその異物の表面形状が転写されるし、硬質皮膜の靭性が低ければ成形面19の角にチッピングが生じやすくなるが、靱性の高い硬質皮膜を有する微細成形モールド20を用いることにより、そのような不具合を解消することができる。   The fine mold 20 produced in this way has a hard film composed of the surface film 16 and the deep film 14. In addition, since the hard coating is made of metal, the hard coating of the fine mold 20 has higher toughness than when the hard coating is made of ceramics. For example, when the surface of the fine molding mold 20 is depressed due to the pressing of foreign matter mixed in during use of the fine molding mold 20, the surface shape of the foreign matter is transferred to the surface of the molding object thereafter, and the hard film If the toughness is low, chipping is likely to occur at the corners of the molding surface 19, but such a problem can be solved by using the fine molding mold 20 having a hard film with high toughness.

また近年の微細加工技術を用いれば、犠牲モールド10の表面の凹凸領域11の要素面13を十分平滑に形成することができるため、犠牲モールド10の凹凸領域11の上に形成された皮膜で構成される微細成形モールド20の成形面19は、離型時に成形対象物を変形したり破壊しにくい十分平滑な面となる。また、微細成形モールド20の成形面の形状は、犠牲モールド10の表面の凹凸領域11の形状によって決まるため、フォトレジストマスク12のパターニング精度と同等の精度で制御できる。また、フォトレジストマスク12を用いずに、イオンビーム描画法によって犠牲モールド10の凹凸領域11を形成しても、同様のことがいえる。   Further, if a recent microfabrication technique is used, the element surface 13 of the uneven region 11 on the surface of the sacrificial mold 10 can be formed sufficiently smoothly, and therefore, it is configured by a film formed on the uneven region 11 of the sacrificial mold 10. The molding surface 19 of the fine mold 20 to be formed is a sufficiently smooth surface that hardly deforms or destroys the molding object at the time of mold release. In addition, since the shape of the molding surface of the fine mold 20 is determined by the shape of the uneven region 11 on the surface of the sacrificial mold 10, it can be controlled with an accuracy equivalent to the patterning accuracy of the photoresist mask 12. Further, the same can be said even when the uneven region 11 of the sacrificial mold 10 is formed by the ion beam drawing method without using the photoresist mask 12.

また上述したように硬質皮膜の表面17に微細凹凸が形成されていると、硬質皮膜と基膜18との密着力が高くなり、応力や熱応力によって基膜18から硬質皮膜が剥離しにくくなる。特に、皮膜の硬度が高い場合には応力が高くなるため、皮膜と基膜18との密着力を上げることは重要である。さらに、表層皮膜16の堆積法や堆積時の処理条件や表層皮膜16と深層皮膜14の材料の組み合わせを調節することにより、表層皮膜16の表面15(図1D参照)にも微細凹凸が形成されるため、深層皮膜14から表層皮膜16が剥離することも防止される。例えば表層皮膜16をスパッタされたTiNで構成し、深層皮膜14をWで構成することにより、表層皮膜16の密着力は十分高いものになる。また微細成形モールド20は、硬質皮膜と基膜18がいずれも金属で構成されているため、界面の熱応力による剥離が起こりにくい構造となっている。   Further, as described above, when the fine unevenness is formed on the surface 17 of the hard film, the adhesion between the hard film and the base film 18 is increased, and the hard film is difficult to peel from the base film 18 due to stress or thermal stress. . In particular, when the hardness of the film is high, the stress becomes high, so it is important to increase the adhesion between the film and the base film 18. Furthermore, fine irregularities are also formed on the surface 15 (see FIG. 1D) of the surface layer film 16 by adjusting the deposition method of the surface layer film 16, the processing conditions during the deposition, and the combination of materials of the surface layer film 16 and the deep layer film 14. Therefore, the surface film 16 is prevented from peeling off from the deep film 14. For example, when the surface film 16 is made of sputtered TiN and the deep film 14 is made of W, the adhesion of the surface film 16 becomes sufficiently high. In addition, since the hard coating and the base film 18 are both made of metal, the fine mold 20 has a structure in which peeling due to thermal stress at the interface hardly occurs.

また表層皮膜16と深層皮膜14とで構成される硬質皮膜を薄く形成し、基膜18を厚く形成することにより、硬質皮膜の応力を低減しつつ、十分な硬度と撓み剛性と破断強度とを兼ね備えた微細成形モールド20を製造することができる。
また基膜18を湿式めっき法によって形成すれば、基膜18を厚くしても、CVDなどで基膜18を形成する場合に比べて微細成形モールド20の製造コストを抑制することができる。
Further, by forming a hard film composed of the surface film 16 and the deep film 14 thinly and forming the base film 18 thick, sufficient hardness, flexural rigidity, and breaking strength can be obtained while reducing the stress of the hard film. The micromolding mold 20 having both can be manufactured.
Further, if the base film 18 is formed by a wet plating method, the manufacturing cost of the fine mold 20 can be suppressed even when the base film 18 is made thicker than when the base film 18 is formed by CVD or the like.

2.第二実施形態
図2は本発明による微細成形モールドの製造方法の第二実施形態を示す断面図である。第二実施形態は、犠牲モールド10の形成方法が上述の第一実施形態と異なる。
2. 2nd Embodiment FIG. 2: is sectional drawing which shows 2nd embodiment of the manufacturing method of the fine mold according to this invention. The second embodiment is different from the first embodiment in the method for forming the sacrificial mold 10.

はじめに図2Aに示すように単結晶Siウェハ22の上にフォトレジストを塗布しプリベークして硬化させた後にステッパ、アライナ、電子ビームなどで露光し、現像し、ポストベークすることにより、単結晶Siウェハ22とともに凹凸領域11を構成するフォトレジスト21のパターンを形成する。   First, as shown in FIG. 2A, a single-crystal Si wafer 22 is coated with a photoresist, pre-baked, cured, exposed with a stepper, aligner, electron beam, etc., developed, and post-baked. A pattern of the photoresist 21 that forms the uneven region 11 is formed together with the wafer 22.

その後、図2Bに示すように表層皮膜16と深層皮膜14とを形成する。さらに図2Cに示すように基膜18を形成し、最後に図2Eに示すように犠牲モールド10を除去すると、微細成形モールド30が完成する。犠牲モールド10を除去するとき、CF、CH、CHFのいずれかのガスを用いて反応性ドライエッチングを実施することにより単結晶Siウェハ22を除去し、さらにNMP(エヌ・メチル・2・ピロリドン)やアセトンなどでフォトレジスト21を除去する。Oプラズマやアミン系有機剥離液を用いても、これらを組み合わせて犠牲モールド10を除去しても良い。 Thereafter, as shown in FIG. 2B, a surface film 16 and a deep film 14 are formed. Further, the base film 18 is formed as shown in FIG. 2C, and finally the sacrificial mold 10 is removed as shown in FIG. 2E, whereby the fine mold 30 is completed. When removing the sacrificial mold 10, the single crystal Si wafer 22 is removed by performing reactive dry etching using any gas of CF 4 , CH 2 F 2 , and CH 3 F, and NMP (N · N The photoresist 21 is removed with methyl 2, pyrrolidone) or acetone. The sacrificial mold 10 may be removed by using O 2 plasma or an amine-based organic stripping solution in combination.

フォトリソグラフィ技術によって形成されたフォトレジスト21の側面23と、フォトレジスト21の表面24とは、PVDで形成される膜の表面に比べて十分平滑である。また、単結晶Siウェハ22の表面25もPVDで形成される膜の表面に比べて十分平滑である。微細成形モールド30の成形面19を構成する要素面26、27、28の平滑度はそれぞれフォトレジスト21の側面23、単結晶Siウェハ22の表面25、フォトレジスト21の表面24の平滑度によって決まる。したがって、本実施形態によっても、微細成形モールド30の成形面19を平滑な要素面26、27、28で構成することができる。   The side surface 23 of the photoresist 21 formed by the photolithography technique and the surface 24 of the photoresist 21 are sufficiently smooth as compared with the surface of the film formed by PVD. Also, the surface 25 of the single crystal Si wafer 22 is sufficiently smooth compared to the surface of the film formed by PVD. The smoothness of the element surfaces 26, 27, and 28 constituting the molding surface 19 of the fine mold 30 is determined by the smoothness of the side surface 23 of the photoresist 21, the surface 25 of the single crystal Si wafer 22, and the surface 24 of the photoresist 21, respectively. . Therefore, also according to the present embodiment, the molding surface 19 of the fine molding mold 30 can be constituted by the smooth element surfaces 26, 27, and 28.

3.第三実施形態
図3は本発明による微細成形モールドの製造方法の第三実施形態を示す断面図である。
はじめに、図3Aに示すように第一実施形態と同様に犠牲モールド10を形成する。
3. 3rd Embodiment FIG. 3: is sectional drawing which shows 3rd embodiment of the manufacturing method of the fine mold according to this invention.
First, as shown in FIG. 3A, the sacrificial mold 10 is formed as in the first embodiment.

次に、図3Bに示すように犠牲モールド10の凹凸領域11上に金属を堆積させることにより皮膜16と基膜30とを形成する。
皮膜16は、第一実施形態の表層皮膜16と実質的に同一である。皮膜16の表面17(図3C参照)には第一実施形態と同様に微細凹凸を形成することが望ましい。
基膜30は、皮膜16の上に金属を皮膜16より厚く(例えば50μm)析出させることにより形成される。具体的には例えばCVD法によりWを表層皮膜16の表面に析出させる。基膜30の材料組成は、Ta、Ti、Mo、Cu、TiN、TaN、MoN、NiFe等、微細成形モールド20に要求される機能によって適宜選択される。また、基膜30を堆積させる方法は、電解めっきや無電解めっきでもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, a film 16 and a base film 30 are formed by depositing a metal on the concavo-convex region 11 of the sacrificial mold 10.
The film 16 is substantially the same as the surface film 16 of the first embodiment. As in the first embodiment, it is desirable to form fine irregularities on the surface 17 (see FIG. 3C) of the film 16.
The base film 30 is formed by depositing a metal thicker than the film 16 (for example, 50 μm) on the film 16. Specifically, W is deposited on the surface of the surface layer film 16 by, for example, a CVD method. The material composition of the base film 30 is appropriately selected depending on the function required for the fine mold 20, such as Ta, Ti, Mo, Cu, TiN, TaN, MoN, and NiFe. The method for depositing the base film 30 may be electrolytic plating or electroless plating.

次に、基膜30の表面を研削又は研磨することにより図3Dに示すように平坦化してもよい。   Next, the surface of the base film 30 may be ground or polished as shown in FIG. 3D.

最後に犠牲モールド10を除去することにより微細成形モールド32が完成する。   Finally, the sacrifice mold 10 is removed to complete the fine mold 32.

4.第四実施形態
図4は本発明による微細成形モールドの製造方法の第四実施形態を示す断面図である。
はじめに第三実施形態に準じて表層皮膜16と深層皮膜14とを形成する(図4A、図4B参照)。
4). 4th Embodiment FIG. 4: is sectional drawing which shows 4th embodiment of the manufacturing method of the fine mold according to this invention.
First, the surface film 16 and the deep film 14 are formed according to the third embodiment (see FIGS. 4A and 4B).

次に図4Cに示すように深層皮膜14の上にシード層41を介して基膜40を厚く(例えば200μm)形成する。基膜40の材料に金属の中でも相対的に熱伝導率が高いCuなどを用いることにより、微細成形モールド42を用いてホットエンボス加工やナノインプリントが行われる場合には、たとえ皮膜の熱伝導率が低くても、皮膜が十分に薄ければ、成形対象物の表面に温度斑が生じにくくなる。   Next, as shown in FIG. 4C, a thick base film 40 (for example, 200 μm) is formed on the deep film 14 via the seed layer 41. When hot embossing or nanoimprinting is performed using the micro-molding mold 42 by using Cu or the like having a relatively high thermal conductivity among metals as the material of the base film 40, the thermal conductivity of the film is low. Even if it is low, if the film is sufficiently thin, temperature spots are less likely to occur on the surface of the molding object.

シード層41は例えばスパッタを用いて0.5μm程度堆積させたCuで構成される。Cuを堆積させる前にCr、Ti等の中間層を0.1μm程度堆積させ、密着力を向上させても良い。
基膜40の材質は、Cuの他、Ni、NiP、NiW、NiCo、NiFe、NiMn、NiMo、Ni、Crなど微細成形モールド42に要求される機能に応じて適宜選択することができる。また、深層皮膜14の形成方法も、無電解めっき、電解めっき、スパッタ、CVD、MIMなど、積層膜を構成する材料の組み合わせ等に応じて適宜選択すればよい。
The seed layer 41 is made of Cu deposited by, for example, about 0.5 μm using sputtering. Before depositing Cu, an intermediate layer of Cr, Ti or the like may be deposited by about 0.1 μm to improve the adhesion.
The material of the base film 40 can be appropriately selected according to the function required for the fine mold 42 such as Ni, NiP, NiW, NiCo, NiFe, NiMn, NiMo, Ni, and Cr in addition to Cu. Moreover, the formation method of the deep film 14 may be appropriately selected according to the combination of materials constituting the laminated film, such as electroless plating, electrolytic plating, sputtering, CVD, MIM, and the like.

次に図4Dに示すように基膜40の表面を平坦化する。   Next, as shown in FIG. 4D, the surface of the base film 40 is planarized.

最後に図4Eに示すように犠牲モールド10を除去すると微細成形モールド42が完成する。尚、表層皮膜16を除去しても良い。例えばTiNxからなる表層皮膜16をCF、Clなどの反応性ガスを用いたイオンエッチングで除去しても良いし、エチレンジアミン4酢酸や硫酸を用いて表層皮膜16を除去しても良い。 Finally, when the sacrificial mold 10 is removed as shown in FIG. 4E, the fine mold 42 is completed. The surface film 16 may be removed. For example, the surface film 16 made of TiNx may be removed by ion etching using a reactive gas such as CF 4 or Cl 2, or the surface film 16 may be removed using ethylenediaminetetraacetic acid or sulfuric acid.

5.第5実施形態
図5は本発明による微細成形モールドの製造方法の第五実施形態を示す断面図である。本発明の第5実施形態は、成形面19がなめらかな曲面で構成されている微細成形モールド54の製造方法である。
5. 5th Embodiment FIG. 5: is sectional drawing which shows 5th embodiment of the manufacturing method of the fine shaping | molding mold by this invention. 5th Embodiment of this invention is a manufacturing method of the fine shaping | molding mold 54 by which the shaping | molding surface 19 is comprised by the smooth curved surface.

はじめに図5Aに示すように基板51の上になだらかな凹面を有するフォトレジストマスク50を形成する。基板51の材質には、パイレックスガラス(パイレックスは登録商標)、石英、SiNx、アルミナ、AiNx、樹脂、SUS、Alなどを用いることができる。フォトレジストマスク50の表面になだらかな凹部を形成するには、光透過率が連続的に変化する透過型マスク(所謂グレーマスク)を用いてフォトレジストを露光する。フォトレジストマスク50の表面形状は、微細成形モールド54の成形面19の形状と、フォトレジストマスク50と基板51とのエッチング選択比とに応じて設計される。   First, as shown in FIG. 5A, a photoresist mask 50 having a gentle concave surface is formed on a substrate 51. As a material of the substrate 51, Pyrex glass (Pyrex is a registered trademark), quartz, SiNx, alumina, AiNx, resin, SUS, Al, or the like can be used. In order to form a gentle recess on the surface of the photoresist mask 50, the photoresist is exposed using a transmission mask (so-called gray mask) whose light transmittance changes continuously. The surface shape of the photoresist mask 50 is designed according to the shape of the molding surface 19 of the fine mold 54 and the etching selectivity between the photoresist mask 50 and the substrate 51.

次に図5Bに示すようにRIEによってフォトレジストマスク50の表面形状を基板51に転写するとなだらかな凹凸領域11を表面に有する犠牲モールド52を形成することができる。このとき、例えばCFとOの混合ガスを用い、Oの流量を制御することにより、フォトレジストマスク50と基板51の選択比を1:1に制御すると、フォトレジストマスク50の表面形状をそのまま基板51に転写することができる。 Next, as shown in FIG. 5B, when the surface shape of the photoresist mask 50 is transferred to the substrate 51 by RIE, a sacrificial mold 52 having a gentle uneven area 11 on the surface can be formed. At this time, if the selection ratio of the photoresist mask 50 and the substrate 51 is controlled to 1: 1 by using, for example, a mixed gas of CF 4 and O 2 and controlling the flow rate of O 2 , the surface shape of the photoresist mask 50 Can be transferred to the substrate 51 as it is.

次に図5Cに示すように、犠牲モールド52の上に皮膜16と基膜30とを堆積させる。皮膜16と基膜30の材質や成膜方法は他の実施形態に準ずる。   Next, as shown in FIG. 5C, the film 16 and the base film 30 are deposited on the sacrificial mold 52. The material and the film forming method of the film 16 and the base film 30 are the same as those in other embodiments.

次に図5Dに示すように研磨又は研削することにより基膜30の表面を平坦化する。   Next, as shown in FIG. 5D, the surface of the base film 30 is planarized by polishing or grinding.

最後に図5Eに示すように犠牲モールド52を除去すると微細成形モールド54が完成する。   Finally, when the sacrificial mold 52 is removed as shown in FIG. 5E, a fine mold 54 is completed.

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述した製造工程において、膜の組成、成膜方法などは、要求される機能、膜材料の組み合わせや、膜厚などに応じて適宜選択されるものであって、特に限定されない。具体的には、樹脂基板のプレス加工(ナノインプリントやホットエンボス加工)によって犠牲モールドの凹凸領域を形成しても平滑度が高い要素面で構成される凹凸領域を形成することができる。また、ガラス基板の切削加工やサンドブラスト加工などの機械加工によって犠牲モールドの凹凸領域を形成してもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. is there. For example, in the manufacturing process described above, the film composition, the film forming method, and the like are appropriately selected according to the required function, the combination of film materials, the film thickness, and the like, and are not particularly limited. Specifically, even if the concave / convex region of the sacrificial mold is formed by press processing (nanoimprint or hot embossing) of the resin substrate, the concave / convex region formed of the element surface having high smoothness can be formed. Moreover, you may form the uneven | corrugated area | region of a sacrificial mold by machining, such as cutting of a glass substrate and sandblasting.

本発明の第一実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning 4th embodiment of this invention. 本発明の第五実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning 5th embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10:犠牲モールド、11:凹凸領域、12:フォトレジストマスク、13:要素面、14:深層皮膜、16:表層皮膜、皮膜、18:基膜、19:成形面、20:微細成形モールド、21:フォトレジスト、26:要素面、30:微細成形モールド、30:基膜、32:微細成形モールド、40:基膜、41:シード層、42:微細成形モールド、42:基膜40:微細成形モールド、50:フォトレジストマスク、51:基板、52:犠牲モールド、54:微細成形モールド
10: sacrificial mold, 11: concavo-convex region, 12: photoresist mask, 13: element surface, 14: deep film, 16: surface film, film, 18: base film, 19: molding surface, 20: fine molding mold, 21 : Photoresist, 26: Element surface, 30: Fine mold, 30: Base film, 32: Fine mold, 40: Base film, 41: Seed layer, 42: Fine mold, 42: Base film 40: Fine mold Mold: 50: Photoresist mask, 51: Substrate, 52: Sacrificial mold, 54: Fine mold

Claims (12)

犠牲モールドの表面に凹凸領域を形成し、
微細成形モールドの成形面を構成する皮膜を前記凹凸領域上に堆積させ、
前記皮膜の上に前記皮膜より硬度が低く前記微細成形モールドの内部層を構成する基膜を前記皮膜より厚く堆積させ、
前記犠牲モールドを除去することにより前記微細成形モールドの前記成形面を形成する、
ことを含む微細成形モールドの製造方法。
Form an uneven area on the surface of the sacrificial mold,
Depositing a film constituting the molding surface of the fine molding mold on the uneven area;
Depositing a base film constituting the inner layer of the micro-molding mold having a lower hardness than the film on the film to be thicker than the film,
Forming the molding surface of the fine molding mold by removing the sacrificial mold;
The manufacturing method of the fine mold which contains this.
アンカー効果を得るための微細凹凸を、前記皮膜の堆積とともに、または前記皮膜の堆積後に、前記皮膜の表面に形成する、
請求項1に記載の微細成形モールドの製造方法。
Fine irregularities for obtaining an anchor effect are formed on the surface of the film together with or after the film is deposited.
The manufacturing method of the fine mold according to claim 1.
前記皮膜を堆積させるとき、高融点金属または高融点金属の化合物を前記凹凸領域に析出させる、
請求項1または2に記載の微細成形モールドの製造方法。
When depositing the film, a refractory metal or a compound of a refractory metal is deposited on the uneven region,
The manufacturing method of the fine mold according to claim 1 or 2.
前記高融点金属の化合物は高融点金属の窒化物または酸化窒化物である、
請求項3に記載の微細成形モールドの製造方法。
The refractory metal compound is a refractory metal nitride or oxynitride,
The manufacturing method of the fine mold according to claim 3.
前記皮膜を堆積させるとき、TiNを前記凹凸領域に析出させ、
前記基膜を形成するとき、Wを前記皮膜の表面に析出させる、
請求項4に記載の微細成形モールドの製造方法。
When depositing the film, TiN is deposited on the uneven region,
When forming the base film, W is deposited on the surface of the film.
The manufacturing method of the fine mold according to claim 4.
前記皮膜を堆積させるとき、WをCVD法により析出させる、
請求項4に記載の微細成形モールドの製造方法。
When depositing the film, W is deposited by the CVD method.
The manufacturing method of the fine mold according to claim 4.
前記基膜を堆積させるとき、前記皮膜より熱伝導率が高い金属を前記皮膜の表面に析出させる、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
When depositing the base film, a metal having a higher thermal conductivity than the film is deposited on the surface of the film.
The manufacturing method of the fine shaping | molding mold as described in any one of Claims 1-6.
前記基膜を堆積させるとき、湿式めっきにより金属を前記皮膜の表面に析出させる、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
When depositing the base film, deposit metal on the surface of the film by wet plating,
The manufacturing method of the fine shaping | molding mold as described in any one of Claims 1-7.
前記基膜を堆積させた後に前記基膜の表面を平坦化する、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
Planarizing the surface of the base film after depositing the base film;
The manufacturing method of the fine shaping | molding mold as described in any one of Claims 1-8.
前記犠牲モールドの表面にリソグラフィ技術を用いて前記凹凸領域を形成する、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
Forming the uneven region on the surface of the sacrificial mold using a lithography technique;
The manufacturing method of the fine shaping | molding mold as described in any one of Claims 1-9.
フォトレジストマスクのパターンをRIEによってシリコンウェハに転写することにより前記犠牲モールドの表面に前記凹凸領域を形成する、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
Forming the concavo-convex region on the surface of the sacrificial mold by transferring a pattern of a photoresist mask to a silicon wafer by RIE;
The manufacturing method of the fine shaping | molding mold as described in any one of Claims 1-10.
シリコンウェハ上にフォトレジストのパターンを形成することにより前記シリコンウェハの表面と前記フォトレジストの表面とからなる前記凹凸領域を形成する、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
Forming the concavo-convex region comprising the surface of the silicon wafer and the surface of the photoresist by forming a photoresist pattern on the silicon wafer;
The manufacturing method of the fine shaping | molding mold as described in any one of Claims 1-10.
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