JP2017179458A - Metallic porous structure body, manufacturing method thereof and imprint mold for manufacturing metallic porous structure body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貫通孔を有する金属製有孔構造体及びその製造方法、並びに当該金属製有孔構造体を製造するために用いられるインプリントモールドに関する。 The present invention relates to a metal perforated structure having a through hole, a method for manufacturing the same, and an imprint mold used for manufacturing the metal perforated structure.
流体を取り扱う技術の高度化に伴い、流体の噴射及び噴霧を精密に制御するためのノズルや、流体中の微粒子等を分離するための高性能なフィルタの提案が求められている。例えば、インクジェットヘッド用ノズル等においては、微細な液滴としてのインクを良好な指向性にて噴射する性能が必要とされる。また、血液中の赤血球やウィルス等の微粒子を分離するために用いられるフィルタ等においては、ナノレベルの孔径を有する貫通孔が形成されていることが必要とされる。 With the advancement of technology for handling fluids, proposals for nozzles for precisely controlling fluid ejection and spraying and high-performance filters for separating fine particles in fluids are required. For example, a nozzle for an ink jet head or the like needs to eject ink as fine droplets with good directivity. Further, in a filter or the like used for separating fine particles such as red blood cells and viruses in blood, it is necessary to form through holes having nano-level pore diameters.
このようなノズルやフィルタとして、厚さ方向に形成された貫通孔を有する金属製有孔構造体が使用される。このような金属製有孔構造体は、従来、電鋳法等により製造されている。具体的には、図7に示すように、Cu基板10’上に、平面視円形状のレジストパターン21’を形成し、白金等の厚付け電気めっき処理を施して電鋳膜40’を形成する。電鋳膜40’は、電気めっき処理の開始当初、レジストパターン21’の存在しないCu基板10’上に、Cu基板10’面に対して直交する方向に成長し、電鋳膜40’の厚さがレジストパターン21’の厚さを超えると、電鋳膜40’は等方的に成長し、レジストパターン21’上にも形成される。その後、レジストパターン21’が電鋳膜40’にて完全に覆われる前に電気めっき処理を中止する。これにより、微細な貫通孔2’を有する金属製有孔構造体1’が製造される(特許文献1参照)。
As such a nozzle or filter, a metal perforated structure having a through hole formed in the thickness direction is used. Such metal perforated structures are conventionally manufactured by electroforming or the like. Specifically, as shown in FIG. 7, a
上記のような電鋳法(電気めっき法)により金属製有孔構造体1’を製造すると、貫通孔2’の寸法(孔径)が電気めっき処理を中止するタイミングによって決定される。しかし、電気めっき浴の組成、温度、攪拌条件、電流密度等のめっき条件の変動等により、電鋳膜40’の成長速度が変化するため、当該貫通孔2’の寸法を精密に制御することが困難であるという問題がある。また、Cu基板10’の面内におけるレジストパターン21’の寸法のバラツキ、電鋳膜40’の成長速度のバラツキ等により、貫通孔2’の寸法に面内におけるバラツキが生じてしまうという問題もある。
When the metal perforated structure 1 ′ is manufactured by the electroforming method (electroplating method) as described above, the dimension (hole diameter) of the
そこで、従来、金属基板上に平面視円形の第1レジストパターンを形成する工程、第1レジストパターン上に第1レジストパターンよりも小径の平面視円形の第2レジストパターンを積層して形成する工程及び第2レジストパターンの側壁に接触するような電鋳膜を電気めっき処理により形成する工程を含み、電鋳膜が第2レジストパターンの高さを超える前に電気めっき処理を中止することにより、貫通孔を有する金属製有孔構造体を製造する方法が提案されている(特許文献2参照)。 Therefore, conventionally, a step of forming a first resist pattern having a circular shape in plan view on a metal substrate, and a step of stacking and forming a second resist pattern having a circular shape in plan view smaller in diameter than the first resist pattern on the first resist pattern. And forming an electroformed film that contacts the side wall of the second resist pattern by electroplating, and stopping the electroplating process before the electroformed film exceeds the height of the second resist pattern, A method for manufacturing a metal perforated structure having a through hole has been proposed (see Patent Document 2).
上記特許文献2に記載の方法によれば、第2レジストパターンの寸法により、金属製有孔構造体における貫通孔の寸法が決定される。そのため、第2レジストパターンが高精度に形成されれば、貫通孔の寸法を精密に制御することができ、当該寸法の面内におけるバラツキも抑制することができる。しかし、第2レジストパターンを構成するレジスト材料の解像度、露光・現像条件等を最適化してもなお、第2レジストパターンの寸法を面内において均一に制御することは極めて困難であり、貫通孔の寸法の面内におけるバラツキを抑制するには限界がある。
According to the method described in
また、近年、このような金属製有孔構造体を用いたインクジェット用ノズル等において、インク液滴のさらなる微小化や、着弾精度の向上を図るべく、貫通孔のさらなる微細化や、直線性の向上に対する要望が高まっている。さらに、血液中のDNA(デオキシリボ核酸)やインフルエンザウィルス等の超微粒子を捕捉可能な、微細な貫通孔を有する金属製有孔構造体の提案に対する要望も高まっている。 In recent years, in an inkjet nozzle or the like using such a metal perforated structure, in order to further reduce the size of ink droplets and improve the landing accuracy, the through holes can be further miniaturized and linearity can be improved. There is a growing demand for improvement. Furthermore, there is an increasing demand for proposals for metallic porous structures having fine through-holes that can capture ultrafine particles such as DNA (deoxyribonucleic acid) and influenza virus in blood.
このような状況下で、上記特許文献2に記載の方法において金属製有孔構造体の貫通孔を微細な寸法(例えば、φ3μm程度)で形成するためには、貫通孔の寸法に応じた微細な寸法の第2レジストパターンを形成する必要がある。しかしながら、第1レジストパターン及び第2レジストパターンともに、フォトリソグラフィー法により形成されるため、微細な寸法の第2レジストパターンを高精度に形成することが極めて困難であり、第2レジストパターンの寸法にバラツキが生じてしまうおそれがある。結果として、上記特許文献2に記載の方法においては、微細な貫通孔を高精度に形成することが困難であるという問題がある。
Under such circumstances, in order to form the through hole of the metal perforated structure with a fine size (for example, about φ3 μm) in the method described in
また、上記特許文献2に記載の方法においてフォトリソグラフィー法により形成される第2レジストパターンは、直線性(金属基板に対する直交性)が優れないため、金属製有孔構造体における貫通孔の直線性が向上されないという問題がある。
In addition, since the second resist pattern formed by the photolithography method in the method described in
さらに、第2レジストパターンの高さを超える前に電気めっき処理を中止することで貫通孔が形成されるため、貫通孔の長さを長くするためには、第2レジストパターンの高さを高くしなければならない。しかしながら、上記特許文献2においては、第2レジストパターンがフォトリソグラフィー法により形成されるため、微細な寸法であり、かつアスペクト比の大きい(例えば2程度)の第2レジストパターンを高精度に形成することが困難である。
Furthermore, since the through hole is formed by stopping the electroplating process before the height of the second resist pattern is exceeded, in order to increase the length of the through hole, the height of the second resist pattern is increased. Must. However, in
このような課題に鑑み、本発明は、微細な寸法の貫通孔を有する金属製有孔構造体を高精度に製造する方法及び当該方法により製造された金属製有孔構造体、並びに当該金属製有孔構造体を製造するために用いられるインプリントモールドを提供することを目的とする。 In view of such a problem, the present invention provides a method for manufacturing a metal perforated structure having through holes of fine dimensions with high accuracy, a metal perforated structure manufactured by the method, and the metal It aims at providing the imprint mold used in order to manufacture a perforated structure.
上記課題を解決するために、本発明は、金属製有孔構造体を製造する方法であって、少なくとも2段の階段状凹部を有するインプリントモールドを用いて、基材上の樹脂層にインプリント処理を行い、少なくとも2段の階段状凸部を前記基材上に形成するインプリント工程と、前記階段状凸部が形成された前記基材上に、電気めっき処理により金属層を形成する電気めっき工程と、前記金属層が形成された前記基材から、前記金属層を引き離す離型工程とを有し、前記電気めっき工程において、前記階段状凸部の最上段に位置する凸部の一部を露出させるように前記金属層を形成することを特徴とする金属製有孔構造体の製造方法を提供する(発明1)。 In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a metal perforated structure, wherein an imprint mold having at least two stepped recesses is used to imprint a resin layer on a substrate. A printing process is performed, and an imprint process for forming at least two stepped convex portions on the base material, and a metal layer is formed by electroplating on the base material on which the stepped convex portions are formed. An electroplating step, and a mold release step of separating the metal layer from the base material on which the metal layer is formed. In the electroplating step, a convex portion located at the uppermost stage of the stepped convex portion Provided is a method for manufacturing a metal porous structure, wherein the metal layer is formed so as to expose a part (Invention 1).
上記発明(発明1)によれば、インプリントモールドを用いたインプリント処理により、少なくとも2段の凸部を有する階段状凸部の最上段に位置する凸部を、微細な寸法で高精度に形成することができるため、それに応じた微細な寸法の貫通孔を有する金属製有孔構造体を高精度に製造することができる。 According to the said invention (invention 1), the convex part located in the uppermost step of the step-like convex part which has a convex part of at least 2 steps | paragraphs by the imprint process using an imprint mold is highly accurate with a fine dimension. Since it can be formed, it is possible to manufacture a metal perforated structure having a through-hole with a minute dimension corresponding to it with high accuracy.
上記発明(発明1)において、前記階段状凸部の最上段に位置する凸部が、0.5〜10μmの直径を有する略円柱状であるのが好ましく(発明2)、前記階段状凸部の最上段に位置する凸部のアスペクト比が、1〜5であるのが好ましく(発明3)、前記階段状凸部の最上段に位置する凸部の側壁角度が、70〜90°であるのが好ましい(発明4)。 In the said invention (invention 1), it is preferable that the convex part located in the uppermost step of the said step-like convex part is a substantially cylindrical shape which has a diameter of 0.5-10 micrometers (invention 2), and the said step-like convex part It is preferable that the aspect ratio of the convex portion located at the uppermost step of the first step is 1 to 5 (Invention 3), and the side wall angle of the convex portion located at the uppermost step of the stepped convex portion is 70 to 90 °. (Invention 4).
また、本発明は、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する金属製基部を備え、当該金属製基部の厚さ方向に貫通孔が形成されている金属製有孔構造体であって、前記貫通孔は、前記第1面から前記第2面に向けて実質的に同一孔径のストレート部と、前記ストレート部に連続し、前記第2面側に向けてラッパ状に拡径する拡径部とを含み、前記ストレート部の孔径が、0.5〜10μmであることを特徴とする金属製有孔構造体を提供する(発明5)。 Moreover, this invention is equipped with the metal base which has a 1st surface and the 2nd surface facing the said 1st surface, The metal perforated structure in which the through-hole is formed in the thickness direction of the said metal base The through hole is continuous with the straight portion having the same hole diameter from the first surface toward the second surface and the straight portion, and expands in a trumpet shape toward the second surface side. The present invention provides a metal perforated structure including a diameter-enlarged portion having a diameter of 0.5 to 10 μm (Invention 5).
上記発明(発明5)において、前記金属製基部の厚さ方向における前記ストレート部の長さが、1〜25μmであるのが好ましく(発明6)、前記ストレート部の側壁角度が、70〜90°であるのが好ましい(発明7)。 In the said invention (invention 5), it is preferable that the length of the said straight part in the thickness direction of the said metal base part is 1-25 micrometers (invention 6), and the side wall angle of the said straight part is 70-90 degrees. (Invention 7)
さらに、本発明は、金属製有孔構造体を製造するために用いられるインプリントモールドであって、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基材と、前記基材の第1面に形成されてなる、少なくとも2段の階段状凹部とを備えることを特徴とする金属製有孔構造体製造用インプリントモールドを提供する(発明8)。 Furthermore, the present invention is an imprint mold used for producing a metal perforated structure, wherein the substrate has a first surface and a second surface facing the first surface, Provided is an imprint mold for producing a metal porous structure, comprising at least two stepped recesses formed on a first surface (Invention 8).
本発明によれば、微細な寸法の貫通孔を有する金属製有孔構造体を高精度に製造する方法及び当該方法により製造された金属製有孔構造体、並びに当該金属製有孔構造体を製造するために用いられるインプリントモールドを提供することができる。 According to the present invention, a method for manufacturing a metal perforated structure having through holes of fine dimensions with high accuracy, a metal perforated structure manufactured by the method, and the metal perforated structure An imprint mold used for manufacturing can be provided.
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図1〜2は、本実施形態に係る金属製有孔構造体の製造方法の各工程を切断端面図にて示す工程フロー図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are process flow diagrams showing each step of the method for manufacturing a metal porous structure according to the present embodiment in a cut end view.
本実施形態に係る金属製有孔構造体の製造方法は、基材上に階段状凸部をインプリント処理により形成するインプリント工程と、当該基材上に金属層を電気めっき処理により形成する電気めっき工程と、基材から金属層を引き離す離型工程とを含む。 The manufacturing method of the metal perforated structure according to the present embodiment includes an imprint process in which stepped convex portions are formed on a base material by imprint processing, and a metal layer is formed on the base material by electroplating processing. An electroplating step and a mold release step of separating the metal layer from the substrate.
[インプリント工程]
まず、第1面11及びそれに対向する第2面12を有する基材10を準備し、当該基材10の第1面11上に樹脂膜20を形成する(図1(A)参照)。
[Imprint process]
First, the
基材10は、後述する電気めっき工程(図2参照)にて電気めっき処理を行う際の給電層として機能する。したがって、基材10としては、例えば、銅基板、銀基板、ニッケル基板、またはシート抵抗の低い合金等の金属基板、少なくとも一方の面(樹脂膜20が形成される第1面11)に銅、ニッケル、パラジウム、銀、金、アルミ等の金属箔、無電解金属めっき層、金属蒸着膜等が形成されてなる絶縁基板等を用いることができる。
The
樹脂膜20を構成する樹脂材料としては、特に限定されるものではなく、従来公知のインプリント樹脂材料(例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂)等を用いることができる。
The resin material constituting the
次に、基材10上の樹脂膜20に対し、2段の階段状凹部31が形成されてなるインプリントモールド30を押圧し、階段状凹部31内に樹脂膜20(インプリント樹脂材料)を充填させ、その状態で樹脂膜20を硬化させる(図1(B)参照)。
Next, the
樹脂膜20を硬化させる方法は、インプリント樹脂材料の硬化特性に応じて適宜選択され得るものであり、例えば、インプリント樹脂材料が紫外線硬化性樹脂であれば、インプリントモールド30を介して樹脂膜20に紫外線を照射して硬化させればよく、インプリント樹脂材料が熱硬化性樹脂であれば、樹脂膜20に熱を印加して硬化させればよい。
The method of curing the
本実施形態におけるインプリントモールド30の階段状凹部31は、平面視略円形の第1凹部311と、第1凹部311の底面略中央に位置する平面視略円形の第2凹部312とにより構成される(図3参照)。本実施形態において、基材10上に形成される階段状凸部21の第2凸部212(図1(C)参照)の寸法(直径)D212は、インプリントモールド30の第2凹部312の寸法(直径)D312により決定される。すなわち、インプリントモールド30の階段状凹部31の第2凹部312の寸法(直径)D312により、金属製有孔構造体1の貫通孔2のストレート部2Aの寸法(直径)D2A(図4参照)が決定される。そのため、第2凹部312の寸法(直径)D312は、0.5〜10μmであるのが好ましく、1〜6μmであるのがより好ましい。
The stepped
同様に、インプリントモールド30の階段状凹部31の第2凹部312の深さT312及び側壁角度θ312により、金属製有孔構造体1の貫通孔2のストレート部2Aの長さL2A及び側壁角度θ2A(図4参照)が決定される。そのため、第2凹部312の深さT312は、1〜25μmであるのが好ましく、2〜15μmであるのがより好ましい。第2凹部312のアスペクト比(深さ/寸法)は、1〜5であるのが好ましく、1〜3であるのがより好ましい。また、第2凹部312の側壁角度θ312は、70〜90°であるのが好ましく、80〜90°であるのがより好ましい。
Similarly, the length L 2A of the
なお、インプリントモールド30の階段状凹部31の第1凹部311の寸法(直径)は、特に限定されるものではないが、10〜50μm程度に設定され得る。金属製有孔構造体1の貫通孔2を形成するための第2凸部212を基材10(第1面11)上に直接形成すると、例えばインプリントモールド30の剥離時(図1(C)参照)に、第2凸部212が倒れてしまうおそれがある。しかしながら、第1凹部311に対応する第1凸部211が基材10(第1面11)上に形成されることで、金属製有孔構造体1の貫通孔2を形成するための第2凸部212を基材10(第1面11)上に安定的に形成することができる。また、階段状凹部31のピッチは、本実施形態により製造される金属製有孔構造体1の用途等(金属製有孔構造体1に用途等に基づいて要求される貫通孔2のピッチ等)に応じて適宜設定される。
In addition, the dimension (diameter) of the 1st recessed
続いて、硬化させた樹脂膜20からインプリントモールド30を剥離する(図1(C)参照)。これにより、インプリントモールド30の階段状凹部31(第1凹部311及び第2凹部312)に対応する階段状凸部21(第1凸部211及び第2凸部212)が基材10(第1面11)上に形成される(図1(C)参照)。
Subsequently, the
[電気めっき工程]
図2に示すように、上述のようにして作製された、階段状凸部21を有する基材10(第1面11)上に、金属(例えば、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、鉄、クロム等)からなる電鋳層40を電気めっき処理により形成する。電気めっき処理開始当初、階段状凸部21に被覆されていない基材10の第1面11が給電層として機能し、当該第1面11上に電鋳層40が析出する(図2(A)参照)。このとき、電鋳層40は、基材10の第1面11に対して直交する方向にのみ成長する(図2(A)に示す矢印を参照)。電鋳層40の厚さが、第1凸部211の厚さに達すると、電鋳層40は、基材10の第1面11の面内方向に当方的に成長する(図2(B)参照)。その後、電鋳層40が第2凸部212の側壁に接触し、当該第2凸部212の厚さを超える前に電気めっき処理を中止することで、電鋳層40が形成される(図2(C)参照)。
[Electroplating process]
As shown in FIG. 2, a metal (for example, gold, silver, platinum, palladium, nickel, iron) is formed on the base material 10 (first surface 11) having the step-like
[離型工程]
その後、電鋳層40から、基材10及び階段状凸部21を剥離する(図2(D)参照)。これにより、第1面3A及びそれに対向する第2面3Bを有する金属製基部3を備え、当該金属製基部3の厚さ方向に、第1面3Aから第2面3Bに向けて実質的に同一孔径のストレート部2Aと、ストレート部2Aに連続し、第2面3B側に向けてラッパ状に拡径する拡径部2Bを有する貫通孔2が形成されてなる金属製有孔構造体1を作製することができる。
[Release process]
Then, the
かかる金属製有孔構造体1における貫通孔2(ストレート部2A)の寸法(孔径)D2A、長さL2A及び側壁角度θ2A(図4参照)は、基材10の第1面11上に形成された階段状凸部21(第2凸部212)の寸法(直径)、高さ及び側壁角度により決定される。そして、インプリントモールドの階段状凹部31(第2凹部312)の寸法、深さ及び側壁角度が、階段状凸部21(第2凸部212)の寸法、高さ及び側壁角度として高精度に転写される。そのため、金属製有孔構造体1における貫通孔2(ストレート部2A)の寸法D2Aは、0.5〜10μm、好適には1〜6μmであり、長さL2Aは、1〜25μm、好適には2〜15μmであり、側壁角度θ2Aは、70〜90°、好適には80〜90°である。なお、貫通孔2(ストレート部2A)の側壁角度θ2Aは、電子顕微鏡(製品名:SU−5000,日立ハイテクノロジーズ社製)等を用いて測定され得る。
The dimension (hole diameter) D 2A , length L 2A and side wall angle θ 2A (see FIG. 4) of the through hole 2 (
上述したように、本実施形態に係る金属製有孔構造体の製造方法によれば、貫通孔2を形成するための第2凸部212の寸法を高精度に形成することができるため、微細な寸法の貫通孔2を有する金属製有孔構造体1を高精度に製造することができる。また、本実施形態においては、インプリントモールド30を用いて階段状凸部21を形成することで、第2凸部212を高アスペクト比で形成することができるため、所望とする長さのストレート部2Aを有する貫通孔2を高精度に形成することができる。さらに、第2凸部212が実質的に90°の側壁角度で形成されるため、貫通孔2(ストレート部2A)の側壁角度θ2Aを実質的に90°にすることができ、ストレート部2Aの寸法(孔径)D2Aを長さ方向に亘って実質的に同一にすることができる。
As described above, according to the method for manufacturing a metal porous structure according to the present embodiment, the size of the second
[インプリントモールドの作製方法]
上記金属製有孔構造体1を製造する際に用いられるインプリントモールド30を作製する方法について説明する。図5は、本実施形態において用いられるインプリントモールドの作製工程を切断端面図にて示す工程フロー図である。
[Method for producing imprint mold]
A method for producing the
まず、第1面51及び第2面52を有し、第1面51上にハードマスク層60が設けられてなるインプリントモールド用基板50を準備し、当該インプリントモールド用基板50のハードマスク層60上にレジスト膜70を形成する(図5(A)参照)。
First, an
インプリントモールド用基板50としては、インプリントモールドを製造する際に一般的に用いられる基板(例えば、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等のガラス基板、ポリカーボネート基板、ポリプロピレン基板、ポリエチレン基板等の樹脂基板、これらのうちから任意に選択された2以上の基板を積層してなる積層基板等の透明基板;ニッケル基板、チタン基板、アルミニウム基板等の金属基板;シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等)を用いることができる。
As the
インプリントモールド用基板50の厚さは、基板の強度、取り扱い適性等を考慮し、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定され得る。なお、本実施形態において「透明」とは、波長300〜450nmの光線の透過率が85%以上であることを意味し、好ましくは90%以上である。
The thickness of the
ハードマスク層60を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、クロム、チタン、タンタル、珪素、アルミニウム等の金属;窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム等のクロム系化合物、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化硼化タンタル、酸窒化硼化タンタル等のタンタル化合物、窒化チタン、窒化珪素、酸窒化珪素等を単独で、又は任意に選択した2種以上を組み合わせて用いることができるが、インプリントモールド用基板50との間でエッチング選択比の高い材料であるのが好ましい。例えば、インプリントモールド用基板50として石英ガラスが用いられる場合、ハードマスク層60を構成する材料としては、金属クロム、酸化クロム、窒化クロム等のクロム系化合物を用いるのが好ましい。
The material constituting the
ハードマスク層60の厚さは、インプリントモールド用基板50の種類に応じたエッチング選択比等を考慮して適宜設定される。例えば、インプリントモールド用基板50が石英ガラスにより構成され、ハードマスク層60が金属クロムにより構成される場合、ハードマスク層60の厚さは、50〜500nm程度である。
The thickness of the
レジスト膜70を構成するレジスト材料としては、特に限定されるものではなく、従来公知のエネルギー線硬化性樹脂材料(電子線硬化性樹脂材料、紫外線硬化性樹脂材料等)等を用いることができる。
The resist material constituting the resist
次に、レジスト膜70を電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等によりパターニングし、ハードマスク層60上に、第2凹部312に相当する開口を有するレジストパターン71を形成する(図5(B)参照)。
Next, the resist
続いて、レジストパターン71をマスクとして用い、ハードマスク層60をエッチングしてハードマスクパターン61を形成する(図5(C)参照)。そして、ハードマスクパターン61をマスクとして用い、インプリントモールド用基板50をドライエッチングして第2凹部312を形成する(図5(D)参照)。
Subsequently, using the resist
次に、第2凹部312が形成されたインプリントモールド用基板50の第1面51上に、ハードマスクパターン61及び第2凹部312を被覆するレジスト膜72を形成し(図5(E)参照)、当該レジスト膜72を電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等によりパターニングして、第1凹部311に相当する開口を有するレジストパターン73を形成する(図5(F)参照)。
Next, a resist
続いて、レジストパターン73をマスクとして用い、ハードマスクパターン61をエッチングしてハードマスクパターン62を形成する(図5(G)参照)。そして、ハードマスクパターン62をマスクとして用い、インプリントモールド用基板50をドライエッチングして第1凹部311を形成する(図5(H)参照)。このようにして、第1面30A及びそれに対向する第2面30Bを有する基材と、当該基材の第1面30Aに形成されてなる第1凹部311及び第2凹部312を含む階段状凹部31とを有する、本実施形態におけるインプリントモールド30が作製される。
Subsequently, using the resist
かかるインプリントモールド30において、第2凹部312の寸法(直径)D312は、0.5〜10μmであるのが好ましく、1〜6μmであるのがより好ましい。また、第2凹部312の深さT312は、1〜25μmであるのが好ましく、2〜15μmであるのがより好ましい。すなわち、第2凹部312のアスペクト比(深さ/寸法)は、1〜5であるのが好ましく、1〜3であるのがより好ましい。さらに、第2凹部312の側壁角度θ312は、70〜90°であるのが好ましく、80〜90°であるのがより好ましい。
In the
上述のようにして作製されるインプリントモールド30においては、インプリントモールド用基板50とハードマスク層60との高いエッチング選択比により、高精度に階段状凹部31(第1凹部311及び第2凹部312)が形成されるため、当該階段状凹部31(第1凹部311及び第2凹部312)に対応する階段状凸部21(第1凸部211及び第2凸部212)を基材10の第1面11上に高精度に形成することができる。結果として、当該階段状凸部21を有する基材10を用いた電気めっき処理により、微細な寸法の貫通孔2を有する金属製有孔構造体1を高精度に製造することができる。
In the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上記実施形態においては、基材10上に2段の階段状凸部21を形成し、電気めっき処理により電鋳層40を形成しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、階段状凸部21の段数は3段以上であってもよい。
In the above embodiment, the two-step stepped
上記実施形態において、階段状凸部21を形成する際に、第1面30Aにおける階段状凹部31の形成されている領域以外の領域に、遮光膜32が設けられているインプリントモールド30(図6参照)を用いてもよい。一般に、インプリントモールド30を用いたインプリント処理においては、インプリントモールド30の第1面30Aと基材10の第1面11とを接触させることなくインプリント樹脂を硬化させる。そのため、基材10の第1面11上には、階段状凸部21とともに、その周囲に残膜が形成される。よって、インプリントモールド30を剥離した後、当該残膜をアッシング等により除去する必要がある。このとき、階段状凸部21もアッシングの影響を受け、その寸法等が変化してしまうことがある。しかしながら、上記態様によれば、基材10の第1面11上に形成される樹脂膜20を構成するインプリント樹脂材料として紫外線線硬化性樹脂を用いた場合、インプリントモールド30の階段状凹部31内に充填された樹脂のみが硬化し、遮光膜32の直下の樹脂は硬化しないため、現像処理を施すことにより基材10の第1面11上に階段状凸部21をより高精度に形成することができる。
In the above embodiment, when forming the stepped
上記実施形態において、インプリントモールド30の第1面30Aに離型剤層が設けられていてもよいし、樹脂膜20を構成するインプリント樹脂材料として、離型剤を含むものを用いてもよい。これにより、基材10の第1面11上に、高精度に階段状凸部21を形成することができる。
In the above embodiment, a release agent layer may be provided on the
上記実施形態において、少なくともインプリント工程は、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下にて行われてもよい。インプリントモールド30を樹脂膜20に押圧する際に、雰囲気内の気体を樹脂膜20との間に挟みこんでしまうと、転写欠陥を発生させるおそれがあるが、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下にてインプリント処理が行われることで、当該転写欠陥の発生を抑制することができる。
In the above embodiment, at least the imprint process may be performed in an inert gas atmosphere such as helium. When the
上記実施形態において、階段状凸部を有するインプリントモールドをマスターモールドとして用いたインプリント処理により、階段状凹部31を有するインプリントモールド30(レプリカモールド)を作製し、当該レプリカモールドを用いたインプリント処理により、基材10上に階段状凸部21を形成してもよい。
In the above embodiment, an imprint mold 30 (replica mold) having a stepped
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to the following Example etc. at all.
〔実施例1〕
[インプリントモールドの作製]
厚さ100nmのCrからなるハードマスク層60が第1面51上に設けられているインプリントモールド用基板50としての石英基板を用意し、ハードマスク層60上に電子線感応型レジスト(メルク社製,MiR700)を塗布し、電子線描画装置を用いて第2凹部312に相当する開口を有するレジストパターン71(開口寸法:3μm)を形成した(図5(B)参照)。
[Example 1]
[Production of imprint mold]
A quartz substrate is prepared as an
次に、レジストパターン71をマスクとして用い、ハードマスク層60をドライエッチング(エッチングガス:塩素系ガス)してハードマスクパターン61を形成した(図5(C)参照)。そして、ハードマスクパターン61をマスクとして用い、インプリントモールド用基板50をドライエッチングして第2凹部312(寸法D312:3μm,深さT312:18μm,側壁角度θ312:88°)を形成した(図5(D)参照)。
Next, using the resist
続いて、第2凹部312が形成されたインプリントモールド用基板50の第1面51上に電子線感応型レジスト(メルク社製,MiR700)を塗布し、電子線描画装置を用いて第1凹部311に相当する開口を有するレジストパターン73(開口寸法:φ30μm)を形成した(図5(F)参照)。
Subsequently, an electron beam sensitive resist (Merck, MiR700) is applied on the
そして、レジストパターン73をマスクとして用い、ハードマスクパターン61をドライエッチング(エッチングガス:塩素系ガス)してハードマスクパターン62を形成した(図5(G)参照)。最後に、ハードマスクパターン62をマスクとして用い、インプリントモールド用基板50をドライエッチングして第1凹部311(寸法:φ30μm,深さ:10μm)を形成し、ハードマスクパターン32を除去することで、インプリントモールド30を作製した(図5(H)参照)。
Then, using the resist
[金属製有孔構造体の製造]
基材10としての圧延銅基板(厚さ:300μm)の第1面11上に紫外線硬化性樹脂(SU−8 3000,日本化薬社製)からなる樹脂膜20をスピンコート法により形成し(図1(A)参照)、当該樹脂膜20に対し、上記インプリントモールド30を押圧し、階段状凹部31内に樹脂膜20(インプリント樹脂材料)を充填させ、その状態で樹脂膜20に紫外線を照射して硬化させた(図1(B)参照)。
[Manufacture of metal perforated structures]
A
次に、硬化した樹脂膜20からインプリントモールド30を剥離した(図1(C)参照)。これにより、基材10の第1面11上に階段状凸部21(第1凸部211及び第2凸部212)を形成した。
Next, the
続いて、階段状凸部21を有する基材10上に、電気めっき法によりニッケルを析出させて電鋳層40を形成し、当該電鋳層40が第2凸部212の側壁に接触し、当該第2凸部212の厚さを超える前に電気めっき処理を中止した(図2(A)〜(C)参照)。このようにして、基材10上に電鋳層40を形成した。
Subsequently, on the
最後に、電鋳層40から、基材10及び階段状凸部21を剥離することで、金属製有孔構造体1を製造した。かかる金属製有孔構造体1における貫通孔2のストレート部2Aの寸法D2Aは3μm,ストレート部2Aの長さL2Aは10μm,ストレート部2Aの側壁角度θ2Aは75〜85°であった。
Finally, the metal porous structure 1 was manufactured by peeling the
〔比較例1〕
[金属製有孔構造体の製造]
銅基板(厚さ:300μm)の一方面に紫外線硬化性樹脂(SU−8 3000,日本化薬社製)からなる樹脂膜(膜厚:10μm)をスピンコート法により形成し、所定の開口を有するフォトマスクを用いて露光・現像処理を行い、銅基板上に第1樹脂パターン(寸法:φ30μm)を形成した。
[Comparative Example 1]
[Manufacture of metal perforated structures]
A resin film (film thickness: 10 μm) made of an ultraviolet curable resin (SU-8 3000, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) is formed on one surface of a copper substrate (thickness: 300 μm) by a spin coating method, and a predetermined opening is formed. Exposure / development processing was performed using a photomask having a first resin pattern (dimension: φ30 μm) on a copper substrate.
次に、上記銅基板の上に、上記樹脂パターンを被覆するようにして紫外線硬化性樹脂(SU−8 3000シリーズ,日本化薬社製)からなる樹脂膜(膜厚:15μm)をスピンコート法により形成し、所定の開口を有するフォトマスクを用いて露光・現像処理を行い、上記第1樹脂パターン上に、第1樹脂パターンよりも寸法の小さい第2樹脂パターン(寸法:φ3μm)を積層形成した。 Next, a resin film (film thickness: 15 μm) made of an ultraviolet curable resin (SU-8 3000 series, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) is coated on the copper substrate so as to cover the resin pattern by spin coating. Then, exposure and development are performed using a photomask having a predetermined opening, and a second resin pattern (dimension: φ3 μm) smaller in size than the first resin pattern is formed on the first resin pattern. did.
続いて、上記銅基板の上に、電気めっき法によりニッケルを析出させて電鋳層を形成し、当該電鋳層が第2樹脂パターンの側壁に接触し、当該第2樹脂パターンの厚さを超える前に電気めっき処理を中止した。このようにして、銅基板の上に電鋳層を形成した。 Subsequently, on the copper substrate, nickel is deposited by electroplating to form an electroformed layer, the electroformed layer is in contact with the side wall of the second resin pattern, and the thickness of the second resin pattern is reduced. The electroplating process was stopped before exceeding. In this way, an electroformed layer was formed on the copper substrate.
最後に、電鋳層から、銅基板、第1樹脂パターン及び第2樹脂パターンを剥離することで、金属製有孔構造体を製造した。かかる金属製有孔構造体における貫通孔の寸法はφ3μm,貫通孔(ストレート部分)の長さは3μm,貫通孔の側壁角度は65〜80°であった。 Finally, the metal perforated structure was manufactured by peeling the copper substrate, the first resin pattern, and the second resin pattern from the electroformed layer. In such a metal perforated structure, the size of the through hole was 3 μm, the length of the through hole (straight portion) was 3 μm, and the side wall angle of the through hole was 65 to 80 °.
上記実施例1及び比較例1の結果から、少なくとも2段の階段状凹部31(第1凹部311及び第2凹部312)を有するインプリントモールド30を用いて、少なくとも2段の階段状凸部21(第1凸部211及び第2凸部212)を、微細な寸法で高精度に基材10上に形成することができるため、それに応じた微細な寸法の貫通孔2を有する金属製有孔構造体1を高精度に製造することができることが確認された。
From the results of Example 1 and Comparative Example 1, using the
本発明は、流体を取り扱うインクジェットノズル、フィルタ等の技術分野において有用である。 The present invention is useful in technical fields such as an ink jet nozzle and a filter that handle fluid.
1…金属製有孔構造体
2…貫通孔
2A…ストレート部
2B…拡径部
3…金属製基部
3A…第1面
3B…第2面
10…基材
20…樹脂層
21…階段状凸部
211…第1凸部
212…第2凸部
30…インプリントモールド
31…階段状凹部
311…第1凹部
312…第2凹部
40…電鋳層(金属層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal perforated
Claims (8)
少なくとも2段の階段状凹部を有するインプリントモールドを用いて、基材上の樹脂層にインプリント処理を行い、少なくとも2段の階段状凸部を前記基材上に形成するインプリント工程と、
前記階段状凸部が形成された前記基材上に、電気めっき処理により金属層を形成する電気めっき工程と、
前記金属層が形成された前記基材から、前記金属層を引き離す離型工程と
を有し、
前記電気めっき工程において、前記階段状凸部の最上段に位置する凸部の一部を露出させるように前記金属層を形成することを特徴とする金属製有孔構造体の製造方法。 A method for producing a metal perforated structure, comprising:
Using an imprint mold having at least two steps of stepped recesses, imprinting the resin layer on the substrate, and forming at least two steps of stepped protrusions on the substrate;
An electroplating step of forming a metal layer by electroplating on the base material on which the step-like convex portions are formed;
A mold release step of separating the metal layer from the base material on which the metal layer is formed,
In the electroplating step, the metal layer is formed so as to expose a part of the convex portion located at the uppermost stage of the stepped convex portion.
前記貫通孔は、前記第1面から前記第2面に向けて実質的に同一孔径のストレート部と、前記ストレート部に連続し、前記第2面側に向けてラッパ状に拡径する拡径部とを含み、
前記ストレート部の孔径が、0.5〜10μmであることを特徴とする金属製有孔構造体。 A metal perforated structure comprising a metal base having a first surface and a second surface facing the first surface, wherein a through hole is formed in the thickness direction of the metal base,
The through hole has a straight portion having substantially the same hole diameter from the first surface toward the second surface, and a diameter expansion that is continuous with the straight portion and expands in a trumpet shape toward the second surface side. Including
The hole structure of the said straight part is 0.5-10 micrometers, The metal porous structure characterized by the above-mentioned.
第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基材と、
前記基材の第1面に形成されてなる、少なくとも2段の階段状凹部と
を備えることを特徴とする金属製有孔構造体製造用インプリントモールド。 An imprint mold used for manufacturing a metal perforated structure,
A base material having a first surface and a second surface facing the first surface;
An imprint mold for producing a metal perforated structure, comprising: at least two stepped recesses formed on the first surface of the substrate.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019106514A (en) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | キヤノン株式会社 | Method for manufacturing cured product pattern, method for manufacturing processed substrate, method for manufacturing circuit board, method for manufacturing electronic components, and method for manufacturing imprint mold |
-
2016
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019106514A (en) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | キヤノン株式会社 | Method for manufacturing cured product pattern, method for manufacturing processed substrate, method for manufacturing circuit board, method for manufacturing electronic components, and method for manufacturing imprint mold |
KR20200092391A (en) * | 2017-12-14 | 2020-08-03 | 캐논 가부시끼가이샤 | Method of manufacturing a cured product pattern, method of manufacturing a processed substrate, method of manufacturing a circuit board, method of manufacturing an electronic component, and method of manufacturing an imprint mold |
JP7034696B2 (en) | 2017-12-14 | 2022-03-14 | キヤノン株式会社 | A method for manufacturing a cured product pattern, a method for manufacturing a processed circuit board, a method for manufacturing a circuit board, a method for manufacturing electronic components, and a method for manufacturing an imprint mold. |
KR102531537B1 (en) | 2017-12-14 | 2023-05-12 | 캐논 가부시끼가이샤 | Method of manufacturing a cured product pattern, method of manufacturing a processed board, method of manufacturing a circuit board, method of manufacturing an electronic component, and method of manufacturing an imprint mold |
US11709430B2 (en) | 2017-12-14 | 2023-07-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing cured product pattern, method for manufacturing processed substrate, method for manufacturing circuit board, method for manufacturing electronic component, and method for manufacturing imprint mold |
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