JP5651520B2 - インプリントモールドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリントモールドおよびその製造方法に係わり、電子部品及び電子部品を実装する配線板又はパッケージ配線板の製造において微細配線化の向上に用いて好適な技術に関する。

転写によるパターン形成法にはナノインプリント（ＮＩＬ）、射出成形、ホットエンボスなどがある。射出成形やホットエンボスでは樹脂が厚いためモールドに加えられた力は樹脂にのみ伝わる。一方ＮＩＬは基板上に通常数十ｎｍから数μｍ厚さの樹脂を載せ、それにモールドを押し付けるため、ほとんどモールドと基板が接触した状態（樹脂をモールドがほとんど貫いた状態、あるいは、樹脂が薄く残った状態）になる。このように薄い樹脂に転写する点でＮＩＬは他の形成法に比べて技術難易度が高いものである。

ＮＩＬにおいて層構造を形成したいとき、多段形状が形成されたインプリントモールド（モールド）は特定の微細な三次元構造パターンなどの層構造を一括で転写することができるため、位置合わせが不要であり、かつ材料の接合面が無くなることから歩留まり及び信頼性が向上することが期待され、また複数工程が一度で済むため低コスト化にも寄与する。

特開２００４−０７１５８７号公報 特開２００９−０７２９５６号公報

特許文献１によれば２種類以上の材料を２層以上積層したモールドを提案している。この製法は基板上に２種以上の材料を全面に製膜しておき、エッチングで凸部を形成する。
特許文献２によれば基板材料を複数回エッチング加工することにより多段モールドを形成している。

しかし、特許文献１に記載された技術によれば、凸部を厚く（例えば１０μｍ程度）かつ矩形に近い断面形状にしたい場合、ドライエッチングをする必要があるが、その場合、形状を実現することのできる材料が限られてしまうという問題がある、同時に、凸部を厚く形成する場合には精度が悪くなると云う問題がある上、製造コストが増加するという問題があった。

特許文献２に記載された技術では、いわゆる深堀エッチング、例えば１０μｍ程度の深さのエッチングをおこなう必要があるが、この場合加工面が荒れやすいという問題があった。さらに、多段形状を形成する場合には、複数回のエッチングをおこなう必要があり、このような場合、さらに、面荒れが激しくなると云う問題があった。

さらに、これらの技術では、モールドの凸部の基端側の平面および段差の表面がエッチングの到達した面として形成されるため、これらの平面性が甘くなり、結果的に、パターン形成された樹脂層の表面の平面性が低下するという問題があった。
さらに、型押し成形した後のモールドと樹脂層との離型性の向上が求められているとともに、凸部の変形または破損が発生しないように凸部強度を向上することが求められていた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、面荒れの影響を低減でき離型性を向上するとともに形状の精度低下の防止を図ることのできる複数の段差を有するインプリントモールドおよびその製造方法を提供するという目的を達成しようとするものである。

本発明の請求項１記載のインプリントモールドは、
支持板体と、該支持板体の表面に形成され該支持板体表面と略平行な第１先端面を有する第１凸部とを有し、該第１凸部において先端部と基端部との境界面が支持板体表面と略平行状態とされ、この境界面より先端側の第１凸部先端部が導電性箔体から形成され、前記境界面より支持板体側の第１凸部基端部が導電性材料の成長により形成されてなることにより上記課題を解決した。
本発明の請求項２記載のインプリントモールドにおいては、前記第１凸部先端部が、その先端側から基端側に向かって拡径してなることが好ましい。
本発明の請求項３記載のインプリントモールドにおいては、前記第１凸部先端部と前記第１凸部基端部とがその境界部分において同一組成とされてなることが好ましい。
本発明の請求項４記載のインプリントモールドにおいては、前記第１凸部基端部の高さと略同一高さとされる先端面を有する第２凸部が設けられてなることが好ましい。
本発明の請求項５記載のインプリントモールドの製造方法においては、請求項１から４のいずれか１項記載のインプリントモールドの製造方法であって、前記導電性箔体の表面に樹脂被覆層を形成した後パターニングして開口部を設ける樹脂パターニング工程と、
前記開口部内に、導電性箔体と導通可能な導電物を導電性材料の成長により充填して前記第１凸部基端部を形成する基端部形成工程と、
前記導電性箔体の裏面をパターニングして不要部を除去することで前記第１凸部先端部を形成する先端部形成工程と、を有することが可能である。
本発明の請求項６記載のインプリントモールドの製造方法においては、前記基端部形成工程後に、前記第１凸部基端部に前記支持板体を設ける支持板体形成工程を有する手段を採用することもできる。
本発明の請求項７記載のインプリントモールドの製造方法においては、前記基端部形成工程において、導電性箔体表面を給電層として導電性材料の成長をおこなうことで前記開口部内に前記第１凸部基端部を形成することができる。
本発明の請求項８記載のインプリントモールドの製造方法においては、前記支持板体形成工程が、前記第１凸部基端部に別体の支持板体を接続することができる。
本発明の請求項９記載のインプリントモールドの製造方法においては、前記支持板体形成工程が、前記樹脂被覆層の表面上まで導電性材料の成長により導電物を成長させることで支持板体を形成することができる。
本発明の請求項１０記載のインプリントモールドの製造方法においては、前記支持板体形成工程後に、前記樹脂被覆層を剥離する樹脂剥離工程を有することができる。
本発明の請求項１１記載のインプリントモールドの製造方法においては、前記導電性箔体が銅箔とされてなることができる。

本発明によれば、境界面より先端側の第１凸部先端部が金属箔から形成されてなることにより、第１凸部が例えば１０μｍ〜２０μｍと、その高さ寸法が大きくなった場合でも、精度よく第１凸部を形成することができ、同時に、第１凸部の強度低下を防止することが可能となる。さらに、境界面と面一となる面の面荒れが少ないため、加工精度が向上したインプリントモールドを提供可能とするとともにそのインプリントモールドの離型性を向上することが可能となるという効果を奏することができる。

図１は、本発明に係るインプリントモールドの第１実施形態における製造方法の工程を示す模式断面図である。 図２は、本発明に係るインプリントモールドの第１実施形態における製造方法を示すフローチャートである。 図３は、本発明に係るインプリントモールドの第２実施形態における製造方法の工程を示す模式断面図である。 図４は、本発明に係るインプリントモールドの第２実施形態における製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明に係るインプリントモールドおよびその製造方法の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるインプリントモールドの製造方法の工程を示す模式断面図であり、図２は、本実施形態におけるインプリントモールドの製造方法を示すフローチャートである。図において、符号１０はインプリントモールドである。

本実施形態のインプリントモールド１０は、図１（ｆ）に示すように、基板（支持板体）１１と、該基板１１の表面１１ａに形成された段差を有する多段凸部（第１凸部）１２と、多段凸部１２よりも高さ寸法の低い低凸部（第２凸部）１３とからなるパターン形状を有し、樹脂等に押しつけて、図１（ｇ）に示すように、多段形状の凹部５２および凹部５３を有するパターン転写された樹脂層５０等を形成するものとされる。なお図１（ｇ）においては、形成された凹部５２の最深部５２ａが下側に貫通することも可能である。

基板１１は、金属や硬質樹脂等からなるものとされ、パターン転写時に必要な強度を有するものであれば特に限定されない。

多段凸部（第１凸部）１２は金属からなり、図１（ｆ）に示すように、基板１１からの高さ寸法が最大となるとともに基板１１の表面１１ａと略平行となる先端面（第１先端面）１２ａと、この先端面１２ａと基板１１の表面１１ａとの側に段差面（境界面）１２ｂとを有する。または、段差面１２ｂを設けないこともできる。多段凸部１２は、段差面（境界面）１２ｂより先端面１２ａ側が多段凸部先端部１２ｃとされ、段差面１２ｂより基板１１側が多段凸部基端部１２ｄとされる。
多段凸部１２においては、多段凸部１２の段差面（境界面）１２ｂが基板表面１１ａと略平行状態とされ、この段差面１２ｂより先端側の多段凸部先端部１２ｃが金属箔（導電性箔体）から形成されるとともに、段差面１２ｂより基板１１側の多段凸部基端部１２ｄがめっき（導電性材料の成長）により形成され、多段凸部先端部１２ｃと多段凸部基端部１２ｄの境界面が段差面１２ｂと面一とされている。

低凸部（第２凸部）１３は、多段凸部基端部１２ｄと略同一高さとされ、段差面（境界面）１２ｂと略同一面上に配される先端面（第２先端面）１３ａを有する。
これら多段凸部１２、低凸部１３は、基板１１の表面１１ａに多数、様々な平面配置状態として設けられる。また、これら、多段凸部１２の段差面１２ｂどうし、低凸部１３の先端面１３ａどうし、および、多段凸部１２の段差面１２ｂと、低凸部１３の先端面１３ａとはいずれも略面一とされている。

本実施形態のインプリントモールドの製造方法は、図２に示すように、基板１１の表面１１ａにおいて多段凸部基端部１２ｄおよび低凸部１３を形成するために樹脂被覆層１０２をパターニングする低部パターニング工程（樹脂パターニング工程）Ｓ０１と、めっき（導電性材料の成長）により多段凸部基端部１２ｄおよび低凸部１３を形成する基端部形成工程Ｓ０２と、サブトラクティブ法によって金属箔１０１の不要部を除去して多段凸部先端部１２ｃを形成するとともに低凸部１３の先端面１３ａを形成する先端部形成工程Ｓ０３と、導電物１０４とは別体の基板１１を貼着する基板形成工程（支持板体形成工程）Ｓ０４と、樹脂被覆層１０２を剥離・除去する樹脂剥離工程Ｓ０５との工程を有するものとされる。

本実施形態のインプリントモールドの製造方法は、図２に示す低部パターニング工程（樹脂パターニング工程）Ｓ０１として、図１（ａ）に示すように、多段凸部先端部１２ｃとなる金属箔１０１を用意し、この金属箔１０１の表面１０１ａに樹脂被覆層１０２を形成した後パターニングして開口部１０２ａ，１０２ｂを設ける。
金属箔１０１は、銅、クロム、ニッケル、及びそれらの合金を用いる箔体とされることができる。
金属箔１０１の厚さ寸法は多段凸部先端部１２ｃの高さ寸法に対応して設定される。

樹脂被覆層１０２としては、レジスト層とすることができるが、絶縁性を有し基端部形成工程Ｓ０２における電解めっきがなされない材質であればどのようなものでも適応可能である。樹脂被覆層１０２の開口部１０２ａ，１０２ｂはフォトリソグラフィーや印刷法、インプリント法などで形成できる。樹脂被覆層１０２を形成する厚さは、多段凸部基端部１２ｄおよび低凸部１３の高さ寸法に対応して設定される。

次いで、図２に示す基端部形成工程Ｓ０２として、図１（ｂ）に示すように、金属箔１０１をカソード（給電層）として、金属箔１０１に対向するアノード１０３を用いて電解めっきを施すことで、開口部１０２ａ、開口部１０２ｂ内部に導電物１０４を充填する。この際、金属箔１０１の裏面１０１ｂは図示しないフィルム、治具等により被覆し、めっきされないように保護することもできる。導電物１０４は、開口部１０２ａ、開口部１０２ｂによってその配置が規制され、多段凸部基端部１２ｄおよび低凸部１３が形成される。
導電物１０４は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌから選択される金属、および、これらの合金からなることが可能であり、少なくとも、金属箔１０１と導電物１０４との界面付近においては、金属箔１０１と導電物１０４とが同一組成となっていることが好ましい。
また、金属箔１０１と導電物１０４との界面には、シード層等の別組成の層を設ける必要がない。ここで、研磨等により導電物１０４の高さを均一にしてもよい。

次いで、図２に示す先端部形成工程Ｓ０３として、図１（ｃ）に示すように、サブトラクティブ法によって、被覆１０５によって金属箔１０１の裏面１０１ｂをマスキングして、図１（ｄ）に示すように、金属箔１０１の不要部を除去する。この際、被覆１０５は、防蝕膜となるインクや塗料、レジスト等を塗布、パターニングし、不要部除去は公知のエッチャントによるエッチングによっておこなう。

先端部形成工程Ｓ０３のエッチングにより、金属箔１０１から形成された部分１０１ｃと、導電物１０４とからなる形状が形成される。この際、樹脂被覆層１０２の裏面１０２ｃと導電物１０４の裏面１０４ｃはいずれも面一となって、同一平面を形成している。これにより多段凸部１２の段差面１２ｂと低凸部１３の先端面１３ａとが同一平面となるように設定される。

また、金属箔１０１から形成された部分１０１ｃは、被覆１０５側から導電物１０４側に向かって拡径するよう形成される。特に、導電物１０４側の近傍のみを拡径するように形成することが好ましい。これにより、離型性のよい多段凸部先端部１２ｃを形成することが可能となる。
ここで、多段凸部先端部１２ｃの径寸法としては、多段凸部先端部１２ｃの段差面１２ｂ側において、先端面１２ａの径寸法の例えば５〜１００％拡径した状態とすることができる。
その後さらに、被覆１０５を除去しておく。

次いで、図２に示す基板形成工程Ｓ０４として、図１（ｅ）に示すように、導電物１０４の表面１０４ｄおよび樹脂被覆層１０２の表面１０２ｄに基板１１を貼着する。基板１１は、鉄、銅、クロム、ニッケル、などの金属及びそれらの合金、硬質樹脂基板、ガラス、シリコン、セラミックから選択されたものを用いることができる。

次いで、図２に示す樹脂剥離工程Ｓ０５として樹脂被覆層１０２を剥離・除去することで、図１（ｆ）に示すように、インプリントモールド１０を得る。

本実施形態においては、モールドの表面粗さは金属箔表面と同等なので、金属箔表面粗さを設定することで、所望のモールド表面粗さを実現することが可能となる。

以下、本発明に係るインプリントモールドおよびその製造方法の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図３は、本実施形態におけるインプリントモールドの製造方法の工程を示す模式断面図であり、図４は、本実施形態におけるインプリントモールドの製造方法を示すフローチャートである。図において、符号２０はインプリントモールドである。
本実施形態において、上述した第１実施形態と異なる点は、基板形成工程Ｓ１３およびこれに付随した部分であり、これ以外の対応する構成要素に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のインプリントモールド２０においては、図３（ｋ）に示すように、基板２１が導電物１０４と一体とされている。同時に基板２１は、金属、たとえば銅とされ、特に、金属箔１０１と同じ組成からなるものとされる。

本実施形態のインプリントモールドの製造方法は、図４に示すように、低部パターニング工程（樹脂パターニング工程）Ｓ０１と、基端部形成工程Ｓ０２と、基端部形成工程Ｓ０２に続いてめっきにより基板２１を形成する基板形成工程Ｓ１３と、先端部形成工程Ｓ１４と、樹脂剥離工程Ｓ１５との工程を有するものとされる。

次いで、図４に示す基板形成工程Ｓ１３は、基端部形成工程Ｓ０２に続いておこなわれ、図３（ｈ）に示すように、金属箔１０１をカソードとして、アノード１０３を用いて電解めっきを施すことで、開口部１０２ａ、開口部１０２ｂ内部に充填された導電物１０４の表面１０４ｄ、および、樹脂被覆層１０２の表面１０２ｄの上まで導電物１１４を積層する。この際、金属箔１０１のほぼ全面に形成された導電物１１４は、基板２１を形成する。
基板２１となる導電物１１４の厚さ寸法は、パターン転写時に必要な強度を有するように設定することができる。ここで、研磨等により導電物１１４の高さを均一にしてもよい。

次いで、図４に示す先端部形成工程Ｓ１４として、図３（ｉ）に示すように、サブトラクティブ法によって、被覆１０５によって金属箔１０１の裏面１０１ｂをマスキングして、図３（ｊ）に示すように、金属箔１０１の不要部を除去する。この際、被覆１０５は、防蝕膜となるインクや塗料、レジスト等を塗布、パターニングし、不要部除去は公知のエッチャントによるエッチングによっておこなう。
先端部形成工程Ｓ１４は、図２に示す先端部形成工程Ｓ０３に対応する。

次いで、図４に示す樹脂剥離工程Ｓ１５として樹脂被覆層１０２および被覆１０５を同時に剥離・除去することで、図３（ｋ）に示すように、インプリントモールド２０を得る。

本実施形態においては、多段凸部１２，低凸部１３と、基板２１が一体として形成されたインプリントモールド２０を得ることができる。また、多段凸部１２の多段凸部先端部１２ｃのために形成されたレジストである被覆１０５と、多段凸部１２の多段凸部基端部１２ｄおよび低凸部１３のために形成されたレジストである樹脂被覆層１０２を同時に剥離することで、作業工程の減縮をおこなうことが可能となる。

１０，２０…インプリントモールド、１１，２１…基板、１２…多段凸部、１２ｂ…段差面、１２ｃ…多段凸部先端部、１２ｄ…多段凸部基端部、１３…低凸部、１３ａ…先端面、１０１…金属箔、１０２…樹脂被覆層、１０２ａ…開口部、１０４，１１４…導電物、１０５…被覆

Claims (11)

1. 支持板体と、該支持板体の表面に形成され該支持板体表面と略平行な第１先端面を有する第１凸部を有し、該第１凸部において先端部と基端部との境界面が支持板体表面と略平行状態とされ、この境界面より先端側の第１凸部先端部が導電性箔体から形成され、前記境界面より支持板体側の第１凸部基端部が導電性材料の成長により形成されてなることを特徴とするインプリントモールド。
2. 前記第１凸部先端部が、その先端側から基端側に向かって拡径してなることを特徴とする請求項１記載のインプリントモールド。
3. 前記第１凸部先端部と前記第１凸部基端部とがその境界部分において同一組成とされてなることを特徴とする請求項１または２記載のインプリントモールド。
4. 前記第１凸部基端部の高さと略同一高さとされる先端面を有する第２凸部が設けられてなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のインプリントモールド。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載のインプリントモールドの製造方法であって、前記導電性箔体の表面に樹脂被覆層を形成した後パターニングして開口部を設ける樹脂パターニング工程と、
   前記開口部内に、導電性箔体と導通可能な導電物を導電性材料の成長により充填して前記第１凸部基端部を形成する基端部形成工程と、
   前記導電性箔体の裏面をパターニングして不要部を除去することで前記第１凸部先端部を形成する先端部形成工程と、を有することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
6. 前記基端部形成工程後に、前記第１凸部基端部に前記支持板体を設ける支持板体形成工程を有することを特徴とする請求項５記載のインプリントモールドの製造方法。
7. 前記基端部形成工程において、導電性箔体表面を給電層として導電性材料の成長をおこなうことで前記開口部内に前記第１凸部基端部を形成することを特徴とする請求項５または６記載のインプリントモールドの製造方法。
8. 前記支持板体形成工程が、前記第１凸部基端部に別体の支持板体を接続することを特徴とする請求項６記載のインプリントモールドの製造方法。
9. 前記支持板体形成工程が、前記樹脂被覆層の表面上まで導電性材料の成長により導電物を成長させることで支持板体を形成することを特徴とする請求項７記載のインプリントモールドの製造方法。
10. 前記支持板体形成工程後に、前記樹脂被覆層を剥離する樹脂剥離工程を有することを特徴とする請求項６、８、９のいずれか１項記載のインプリントモールドの製造方法。
11. 前記導電性箔体が銅箔とされてなることを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項記載のインプリントモールドの製造方法。

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