JP4426336B2

JP4426336B2 - 微細構造パターンを有するスタンパーの製作方法

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Publication number: JP4426336B2
Application number: JP2004053404A
Authority: JP
Inventors: 陳怡▲じょう▼; 周天佑; 頼志輝; 陳怡發; 張世慧; 王元宏
Original assignee: ▲ぎょく▼徳科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005238719A

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。

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。

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。

請求項１のスタンパーの製作方法は、
微細構造パターンを有するスタンパーを製作する方法において、
ガラス基板またはその他の絶縁基板などの基板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該フォトレジスト膜１２に写し、
現像工程で、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第一パターン膜１２’を形成し、
該基板１０と該第一パターン膜１２’の表面を、
ニッケル、銀、炭素などの導電性のある薄いシード膜１４でカバーし、
該第一パターン膜１２’を囲むように絶縁性の第二パターン膜１６を、
製作しようとするスタンパーより厚くなるように形成し、
電鋳工程によって、
該絶縁性の第二パターン膜１６で囲まれたシード膜１４の表面に、
第二パターン膜１６よりも薄く金属材料を成長させることを特徴とする。
請求項２のスタンパーの製作方法は、
微細構造パターンを有するスタンパーを製作する方法において、
ガラス基板またはその他の絶縁基板などの基板１０の表面を導電性のある薄いシード膜１４でカバーし、
該シード膜１４の表面に、製作しようとするスタンパーより薄くなるように導電性のある第一パターン膜１２’を形成し、
該第一パターン膜１２’を囲むように絶縁性の第二パターン膜１６を、
製作しようとするスタンパーより厚くなるように形成し、
電鋳工程によって、
該絶縁性の第二パターン膜１６で囲まれたシード膜１４及び第一パターン膜１２’の表面に、
第二パターン膜１６よりも薄く金属材料を成長させることを特徴とする。
請求項３のスタンパーの製作方法は、
微細構造パターンを有するスタンパーを製作する方法において、
導電性の基板１０上に、
製作しようとするスタンパーより薄くなるように導電性のある第一パターン膜１２’を形成し、
該第一パターン膜１２’を囲むように絶縁性の第二パターン膜１６を、
製作しようとするスタンパーより厚くなるように形成し、
電鋳工程によって、
該絶縁性の第二パターン膜１６で囲まれた基板１０及び第一パターン膜１２’の表面に、
第二パターン膜１６よりも薄く金属材料を成長させることを特徴とする。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。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。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。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。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。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。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。

符号の説明

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

Claims

微細構造パターンを有するスタンパーを製作する方法において、
ガラス基板またはその他の絶縁基板などの基板（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該フォトレジスト膜（１２）に写し、
現像工程で、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第一パターン膜（１２’）を形成し、
該基板（１０）と該第一パターン膜（１２’）の表面を、
ニッケル、銀、炭素などの導電性のある薄いシード膜（１４）でカバーし、
該第一パターン膜（１２’）を囲むように絶縁性の第二パターン膜（１６）を、
製作しようとするスタンパーより厚くなるように形成し、
電鋳工程によって、
該絶縁性の第二パターン膜（１６）で囲まれたシード膜（１４）の表面に、
第二パターン膜（１６）よりも薄く金属材料を成長させることを特徴とする、
スタンパーの製作方法。
微細構造パターンを有するスタンパーを製作する方法において、
ガラス基板またはその他の絶縁基板などの基板（１０）の表面を導電性のある薄いシード膜（１４）でカバーし、
該シード膜（１４）の表面に、製作しようとするスタンパーより薄くなるように導電性のある第一パターン膜（１２’）を形成し、
該第一パターン膜（１２’）を囲むように絶縁性の第二パターン膜（１６）を、
製作しようとするスタンパーより厚くなるように形成し、
電鋳工程によって、
該絶縁性の第二パターン膜（１６）で囲まれたシード膜（１４）及び第一パターン膜（１２’）の表面に、
第二パターン膜（１６）よりも薄く金属材料を成長させることを特徴とする、
スタンパーの製作方法。
微細構造パターンを有するスタンパーを製作する方法において、
導電性の基板（１０）上に、
製作しようとするスタンパーより薄くなるように導電性のある第一パターン膜（１２’）を形成し、
該第一パターン膜（１２’）を囲むように絶縁性の第二パターン膜（１６）を、
製作しようとするスタンパーより厚くなるように形成し、
電鋳工程によって、
該絶縁性の第二パターン膜（１６）で囲まれた基板（１０）及び第一パターン膜（１２’）の表面に、
第二パターン膜（１６）よりも薄く金属材料を成長させることを特徴とする、
スタンパーの製作方法。