WO2010016465A1 - 成形金型および成形金型の製造方法 - Google Patents

成形金型および成形金型の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2010016465A1
WO2010016465A1 PCT/JP2009/063759 JP2009063759W WO2010016465A1 WO 2010016465 A1 WO2010016465 A1 WO 2010016465A1 JP 2009063759 W JP2009063759 W JP 2009063759W WO 2010016465 A1 WO2010016465 A1 WO 2010016465A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resist
molding
molding die
forming
film
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/063759
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛 田崎
始弘 福田
Original Assignee
株式会社クラレ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クラレ filed Critical 株式会社クラレ
Priority to KR1020117003455A priority Critical patent/KR101298517B1/ko
Priority to JP2010523850A priority patent/JP5579605B2/ja
Priority to CN200980130854.9A priority patent/CN102112280B/zh
Publication of WO2010016465A1 publication Critical patent/WO2010016465A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B29C33/3857—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining by making impressions of one or more parts of models, e.g. shaped articles and including possible subsequent assembly of the parts
    • B29C33/3878—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining by making impressions of one or more parts of models, e.g. shaped articles and including possible subsequent assembly of the parts used as masters for making successive impressions
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
    • G11B7/261—Preparing a master, e.g. exposing photoresist, electroforming

Definitions

  • the present invention relates to a molding die and a method for manufacturing the molding die.
  • molded products in which fine concavo-convex structures centering on the micrometer order and submicrometer order are formed.
  • resin, silicon, or glass is used as a material for forming these molded articles.
  • Examples of a method for forming a resin molded product having such a fine concavo-convex structure include injection molding, nanoimprint molding, emboss molding, roll transfer molding, and the like.
  • Examples of a method for forming a silicon molded product having a fine concavo-convex structure include dry etching and wet etching of silicon.
  • examples of the method for forming a glass molded product having a fine concavo-convex structure include glass dry etching and wet etching.
  • the resin molding method using a mold having a fine concavo-convex structure on the surface is generally said to be suitable as a method for producing a general-purpose member capable of realizing low cost.
  • a molding die having a structure corresponding to the fine uneven structure of the product is used. Resin is injected into this molding die, whereby a resin molded product having a fine concavo-convex structure on the surface is obtained. If this molding die is formed of a durable metal material, a large amount of resin molded products can be obtained from one molding die, and low cost can be realized.
  • a fine concavo-convex structure (irregularity using a resist material that reacts with active energy rays such as X-rays, electron beams, laser beams, and ultraviolet rays) Pattern) (hereinafter sometimes abbreviated as lithography), and then a metal is deposited by plating to obtain a molding die.
  • a metal or glass is directly cut to form a fine relief structure.
  • a method of obtaining a molding die by depositing metal by plating (3) a method of obtaining a molding die by depositing metal by plating after etching silicon or glass to form a fine concavo-convex structure, and (4 There is a method of directly cutting a metal for a mold to form a fine concavo-convex structure.
  • a method of manufacturing a molding die by lithography and plating is suitable.
  • a process of performing resin molding using a molding die manufactured by a method of manufacturing a molding die by lithography and plating is called a LIGA process and is widely spread.
  • FIGS. 2A to 2E an example of a manufacturing process of a molding die used in the LIGA process is as follows. As shown in FIGS. 2A to 2E, a matrix forming process (FIG. 2A), a conductive film forming process (FIG. 2B), and a reinforcing layer forming process (FIG. 2C) And a matrix removing step (FIG. 2D), and in some cases, a smoothing step (FIG. 2E) is added.
  • a concavo-convex pattern (resist structure) 31 based on a resist is formed on the substrate 32.
  • a flat substrate such as glass or silicon is used.
  • a resist film is formed on the substrate 32 and irradiated with active energy rays, for example, UV light (365 nm), so that the resist film is dissolved / undissolved in contrast.
  • active energy rays for example, UV light (365 nm)
  • the energization film 33 is formed on the entire surface of the substrate 32 and the concavo-convex pattern 31 obtained in the first step.
  • the energization film forming step (FIG. 2B) is a step of imparting electroconductivity (conductivity) to the entire surface of the matrix by metal deposition, electroless plating, or the like.
  • the resistance to the plating current may be reduced appropriately, so that it is usually a thin film of about 0.1 to 0.3 ⁇ m.
  • the plating layer 34 is formed on the conductive film 33 using the conductive film 33 of the substrate 32 obtained in the second step.
  • This reinforcing layer forming step is substantially a plating step, and metal is uniformly deposited on the surface of the fine concavo-convex pattern 31 based on the resist. For example, a 300 ⁇ m metal plating layer (thick film) 34 is deposited.
  • a concavo-convex structure indicated by reference numeral 34b reflecting the fine concavo-convex structure of the mother die is formed on the surface 34a (the surface opposite to the molding surface and the back surface as the mold) 34a.
  • a fine uneven structure corresponding to the mother mold is formed on the molding surface of the mold, and a fine uneven structure 34b reflecting the uneven pattern 31 of the mother mold is formed on the back surface 34a on the opposite side.
  • reflecting the mother die means that the shape is the same as that of the mother die, but not strictly the same shape. That is, the concavo-convex structure 34b on the back surface 34a is not actually the same height as the concavo-convex pattern 31, and is not exactly the same, for example, slightly lower in height, smaller in width, larger in size, etc. Means.
  • the resist structure 31 is removed together with the substrate 32 from the plating layer 34 obtained in the third step, and the mold 40 is manufactured.
  • a smoothing step FIG. 2E for removing the concavo-convex structure 34b on the back surface of the mold 40 by polishing or the like, the mold 50 having the smoothed back surface 34a can be obtained.
  • the molding die obtained by filling the resin on the back surface has a problem of deterioration of moldability due to a decrease in thermal conductivity and a problem of deterioration of durability due to deterioration / peeling of the filling resin.
  • the present invention has been made to solve such problems, and is a molding die having a molding surface onto which a fine uneven structure based on a mother die is transferred, and the flatness of the molding surface is ensured.
  • An object of the present invention is to provide a durable mold.
  • the present inventors have formed a convex structure based on a resist by lithography on a substrate having a current-carrying film, and the substrate and the resist structure are used as a base. An uneven structure serving as a mold is formed. Thereafter, the metal is deposited only on the same height as the convex structure based on the resist only on the substrate on which the resist body is not formed by electroforming. Thereafter, the surface of the substrate is uniformly electroformed through the energization film, and the stamper is removed by removing the energizable substrate (hereinafter referred to as energization substrate) serving as a mother mold and the resist-like convex structure. (Molding mold) is obtained. The back surface of the stamper manufactured by such a process is flat and does not require polishing or resin filling. Therefore, it has been found that a molding die having excellent flatness and uniform thermal conductivity can be obtained.
  • this invention is a manufacturing method of the shaping die which has the fine concavo-convex structure in a molding surface including the following processes.
  • First step A mother die forming step of forming a mother die by using a current-carrying substrate having a current-carrying portion on at least one surface of the substrate and applying a fine convex resist structure based on a resist to the current-carrying portion.
  • (2nd process) The metal structure formation process which deposits the metal of the thickness equivalent to the height of the said resist structure body in the said electricity supply part, and forms a metal structure.
  • (Third step) A conductive film forming step of forming a conductive film on the surface of the resist structure.
  • (Fourth step) A reinforcing layer forming step of forming a reinforcing layer on the conductive film by plating.
  • (Fifth step) A mother die removing step of removing the mother die to form a die having a fine concavo-convex pattern on the surface based on the metal structure.
  • including the first step to the fifth step means that the first step to the fifth step are sequentially performed, but that other steps may be added between these steps. . That is, for example, in the current-carrying film forming step of the third step, it is clarified that a known pretreatment step for forming the current-carrying film may be included prior to application of the current-carrying film.
  • a metal molding surface to which a fine concavo-convex structure based on a mother die is transferred based on lithography and plating techniques is obtained, and a mother die is provided on the back surface facing this molding surface.
  • the reflected fine uneven structure is not formed, that is, it has a substantially smooth back surface.
  • a molding die in which the flatness of the surface is ensured can be provided.
  • FIG. 1 It is a three-dimensional view showing the planarity of the region of the fine concavo-convex structure of the molding die according to Example 1. It is a three-dimensional view showing the planarity of the region of the fine concavo-convex structure of the molding die according to Comparative Example 1. It is a three-dimensional view showing the planarity of the region of the fine concavo-convex structure of the molding die according to Comparative Example 1. It is a three-dimensional figure which shows the planarity of the area
  • FIGS. 1A to 1E are diagrams schematically illustrating the configuration of each step in the production of a molding die according to an embodiment of the present invention using cross-sectional views.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view obtained by the mother die forming process which is the first step.
  • a mother die 10A in which a fine convex resist structure 11 based on a resist is formed on a current-carrying substrate 12 is shown. It is shown.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view obtained by the metal structure forming process which is the second process, and a metal structure 13 having a thickness corresponding to the height of the resist structure 11 obtained by the matrix forming process.
  • the resist structure 11 is provided on the energizing portion 12a where the resist structure 11 is not formed.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view obtained by the current-carrying film forming step, which is the third step, and covers the surfaces of the resist structure 11 and the metal structure 13 obtained by the first and second steps described above. Thus, the conductive film 14 is formed.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view obtained by the reinforcing layer forming step which is the fourth step, and the reinforcing layer 15 is formed on the conductive film 14 obtained by the third step by plating. Further, FIG.
  • 1E is a cross-sectional view for explaining the molding die (master) according to the present invention obtained by the mother die removing process which is the fifth step, and after the reinforcement layer is formed by the fourth step, the mother die The current-carrying substrate 12 and the resist structure 11 are removed to obtain a molding die having a fine uneven pattern on the surface based on the metal structure 13.
  • a fine convex resist structure 11 is formed on the current-carrying substrate 12 according to a desired arrangement, An upper space 13 ′ in which the resist structure 11 is not formed is secured above.
  • the method of forming the resist structure 11 on the current-carrying substrate 12 is not particularly limited, and for example, a technique based on normal photolithography is adopted.
  • a technique based on photolithography includes, for example, a resist layer applying step, a patterning step, and a developing step.
  • a resist layer applying step a resist layer having a thickness corresponding to the desired depth of unevenness is applied on the substrate.
  • the patterning step and the developing step a part of the resist layer is removed according to the pattern according to a desired arrangement through a photomask or the like or by an appropriate technique.
  • the resist applied with a predetermined thickness is removed according to the pattern, thereby forming the mother die 10A shown in FIG. 1A in which the remaining resist structure 11 is applied on the conductive substrate 12.
  • each step such as (first step) matrix forming step, (second step) metal structure forming step, (third step) conducting film forming step, (fourth step) reinforcing layer forming step, etc.
  • the material can be widely used without any particular limitation as long as it has characteristics that can maintain the form without deformation and has characteristics that can be removed in the final (fifth process) master mold removal process. Moreover, what is necessary is just to select conveniently according to the width
  • resist material used examples include resist materials that react with active energy rays such as X-rays, electron beams, laser beams, and ultraviolet rays.
  • novolak resins when using near-ultraviolet rays, novolak resins, dichromate resins, polyvinyl cinnamate resins, azide resins, epoxy resins and the like can be mentioned.
  • a negative resist or a positive resist is irradiated with i-line (365 nm) near-ultraviolet rays to form a dissolution / non-dissolution contrast in a solvent corresponding to the two-dimensional pattern of the chrome mask. Can be obtained.
  • the current-carrying substrate 12 is a substrate having a conductive part (conductive part 12a) on at least one surface, and the current-carrying part 12a is such that a resist material can form the mother die 10A. It is selected from surface characteristics and current-carrying substrate. For example, metals such as nickel, aluminum, copper, chromium, gold and platinum, alloys such as stainless steel, nickel, aluminum, copper, chromium, gold and platinum were deposited on the surface by vapor deposition, sputtering, electroless plating, etc. Examples include glass, silicon, and resin. They may be selected conveniently depending on the method of forming the resist structure 11.
  • the surface characteristics to the extent that the mother die 10A can be formed include appropriate adhesion determined by the relative properties with the resist material, releasability in a mother die removing step described later, and various resistances.
  • various resistances for example, when an alkaline aqueous solution is used as a developer when forming the resist structure 11, nickel, stainless steel, nickel-deposited glass, or the like having alkali resistance may be selected.
  • the peelability includes that the metal structure 13 deposited in the metal structure forming step can be peeled from the substrate 12 constituting a part of the mother die. That is, the plating treatment exemplified as a preferred method in the metal structure forming step described later is usually intended to coat the solid surface with metal. Therefore, in the plating treatment, pretreatment may be performed so that the adhesion between the solid surface as the object to be coated with the metal and the deposited metal is good.
  • the metal deposited on the current-carrying substrate is used after being peeled off from the current-carrying substrate 12, so that pretreatment for improving adhesion is not performed or necessary. Minimize.
  • the current-carrying substrate is preferably selected from those having good peelability in relation to the deposited metal.
  • the surface of stainless steel always has a thin, transparent and strong coating. Moreover, once removed, the coating is immediately regenerated if it is brought under other oxidation conditions in the air. The presence of this coating generally interferes with “plating” adhesion. Therefore, in a normal plating process, as soon as this film is removed, the plating process is performed immediately, and care is taken so that the film is not regenerated before the plating process. In the current-carrying substrate 12 of the present invention, such consideration for improving adhesion is not necessary.
  • FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the resist structures 11, and FIG. 4 is a view showing a section taken along line iv-iv ′ of FIG.
  • symbol a represents the height of the resist structure
  • symbol b represents the width of the resist structure
  • symbol c represents the length of the resist structure
  • symbol d represents the pitch of the resist structure.
  • the height a of the resist structure when the height a of the resist structure is high, there is a remarkable effect. That is, when the height a of the resist structure is low, as described above, there are few problems that the mold easily deforms due to the unevenness of the back surface and deteriorates the moldability. On the other hand, the higher the height a of the resist structure, the more prominent the problem that the mold is deformed by the unevenness on the back surface and deteriorates the moldability, but the forming metal having substantially no unevenness on the back surface. According to the method for manufacturing a molding die according to the present invention capable of producing a mold, even if the height a of the resist structure is increased, the back surface is not uneven, and therefore the deformation of the mold does not occur.
  • the height a of the resist structure in which such deformation occurs is usually 10 ⁇ m or more, and noticeably 20 ⁇ m or more.
  • the height a of the resist structure in the present invention is usually about 1000 ⁇ m or less.
  • the present invention is characterized in that a lithography process is incorporated into the manufacturing process of the molding die, and one of the features of lithography is microfabrication. Therefore, the features of the present invention are diminished as the height and pitch are increased. It is 300 ⁇ m or less, and preferably 200 ⁇ m or less, that can make the most of the characteristics of lithography.
  • the width b and the pitch d are no particular restrictions on the width b and the pitch d, but normally the width is selected from the range of about 0.5 ⁇ m to 500 ⁇ m, and the pitch is in the range of about 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m. Selected from.
  • the fine convex resist structure 11 is placed in the upper space 13 'obtained in the first step (matrix forming step).
  • a metal having a thickness corresponding to the height is deposited to form the metal structure 13.
  • the metal deposition is not limited as long as a metal structure corresponding to the resist structure 11 can be formed, and may be electroless plating. However, what deposits metal by electroplating, so-called electroforming is preferable.
  • the formation of the metal structure 13 can be easily performed on the surface side of the mother die 10A obtained in the first step by a normal electroplating method (so-called electroforming method).
  • electroforming method On the surface side of the mother die 10A obtained in the first step, the convex resist structure 11 and the current-carrying part 12a not provided with the resist structure 11 are exposed, but the exposed part of the resist structure 11 is exposed. Since (the top end face 11a and the side face 11b) are not electrically conductive (conductive), no metal is deposited by electroforming, and only the energized portion 12a is deposited. Thereby, if usual electroplating is performed, a metal can be selectively deposited only in upper space 13 '.
  • the metal structure 13 having a thickness corresponding to the height of the fine convex resist structure 11 can be formed by appropriately selecting the energization amount. According to normal electroplating, it is possible to deposit a metal in a thick film shape having a substantially uniform thickness above the energizing portion 12a. As a result, the surface of the deposited film (or deposited film) is substantially parallel to the plane of the current-carrying portion 12a, and the metal structure 13 having a thickness corresponding to the height of the fine convex resist structure 11 is formed. It can be formed.
  • this metal structure 13 serves as a pattern surface of a molding die, it is appropriately selected from materials having hardness and durability suitable for the die surface. In addition, as described above, it should be selected in consideration of the peelability from the mother die 10A. Furthermore, the electroplating bath stability, electrodeposition conditions, etc. are conveniently selected according to conventional methods.
  • Examples of the material for forming such a metal structure 13 include copper, iron, nickel, nickel-phosphorus alloy, nickel-manganese alloy, nickel-cobalt alloy, nickel-molybdenum alloy, nickel-tungsten alloy, and cobalt-molybdenum. An alloy, a cobalt-tungsten alloy, etc. are mentioned.
  • the current-carrying substrate 12 having a reducing property with respect to the electroless plating solution may be used.
  • Examples of such a current-carrying substrate 12 include Group VIII metals such as iron, nickel, and platinum. These energizing substrates 12 may be subjected to an activation treatment or the like as necessary within a range in which the structure of the resist structure 11 is not destroyed or collapsed. These are, for example, activation treatments of active energy rays, plasma, etc., whereby electroless plating can be performed smoothly.
  • the electric conduction film 14 is formed on the surface (the top end face 11a) of the resist structure 11 obtained in the first step. It is easy and preferable to form the conductive film 14 simultaneously on the surface of the metal structure 13 obtained in the second step. As a result, a plated layer as the reinforcing layer 15 can be provided on the top end surface 11 a and the surface 13 a of the metal structure 13.
  • the energization film 14 according to the present invention is not particularly limited as long as it is a film that can be in close contact with the resist material and can be energized.
  • nickel, aluminum, copper, chromium, gold, platinum, etc. are deposited, sputtered, electroless plating, etc.
  • a film formed by the above method may be used. Although it may be selected according to the purpose, the same composition as that of the metal structure 13 is preferable.
  • the thickness of the current-carrying film 14 is not particularly limited, but if it is too thin, current-carrying abnormality or film peeling tends to occur, and if it is too thick, a long time is required for production. Further, when vapor deposition or sputtering treatment is performed in the energization film forming step, the temperature of the resist surface rises. Therefore, when a thick film is formed by these treatments, the amount of heat stored on the resist surface increases, the adhesion between the resist and the current-carrying film is improved, and it may be difficult to remove the resist material. From the above viewpoint, normally, the thickness of the conductive film 14 is preferably in the range of 25 nm to 500 nm.
  • the reinforcing layer 15 is formed on the conductive film by plating.
  • a plating layer (reinforcing layer 15) having a flat back surface 15a is obtained.
  • the back surface 15a according to the present invention refers to a surface opposite to the molding surface 10a of the molding die 10, and the air interface of the plating layer 15 is referred to as the back surface 15a.
  • the plating layer 15 may be substantially the same as the method of applying the metal structure 13. That is, in consideration of the durability and reinforcing property of the molding die 10, those having a hardness higher than that of the metal structure 13 are preferable, and may be selected for convenience according to the purpose in the same manner as the provision of the metal structure 13.
  • the molding surface 10a to which the mother die 10A is removed by an appropriate method and a fine unevenness pattern based on the metal structure 13 is provided.
  • the molding die 10 is obtained which is exposed and has a flat back surface 15 a made of the conductive film 14, the reinforcing layer 15, and the metal structure 13.
  • the conductive film 14 exposed on the molding surface 10a is inappropriate as the surface material of the molding die 10, the exposed portion of the surface of the conductive film 14 is removed.
  • the height a of the resist structure 11 is preferably determined in advance in consideration of the thickness of the conductive film.
  • the convex resist structure 11 is formed in the central portion of the energizing substrate 12, but the position of the energizing substrate 12 of the resist structure 11 is not limited.
  • a resist structure 11 ′ is formed along the side wall 12b in addition to the resist structure 11 located in the center of the current-carrying substrate 12.
  • the top end surface 11a ′ of the resist structure 11 ′ has a larger area than the top end surface 11a of the resist structure 11 located in the center.
  • the mold 20 shown in FIG. 9E is obtained by the same process as the embodiment.
  • the surface structure of the mother mold 20A is reflected, and the metal structure 13 is missing and not formed around the outer periphery of the molding surface 10a.
  • the surface roughness of the back surface 15a of the molding dies 10 and 20 according to the present invention obtained as described above, that is, the surface opposite to the molding surface 10a having the fine concavo-convex structure corresponding to the resist structure 11, is as follows.
  • the surface roughness for example, when electroformed, the surface has irregularities of about 1 ⁇ m or less.
  • This unevenness is not caused by the fine uneven structure of the resist structure 11 but is caused by the electroforming method.
  • This unevenness does not cause molding defects, but for convenience, it is hot rolled with sandpaper or the like. It may be polished as lightly as possible, and does not exclude the practice of the present invention.
  • the mold thus obtained can be used as a mold for precise micromachining technology.
  • An example of such a precision microfabrication technique is nanoimprint (hereinafter sometimes simply referred to as imprint).
  • imprinting is a method in which very fine irregularities formed on the molding surface of the mold are pressed against the resin applied to the substrate, and the shape of the molding surface is transferred to the resin.
  • a molding die is pressed against a polymer film of a thermoplastic resin such as polymethyl methacrylate on the substrate in a reduced pressure atmosphere, and the substrate is heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin. To do.
  • the molding die (mold) and the substrate are cooled to room temperature, and the molding die is peeled from the substrate. This is a technique that is achieved through a process in which a precise uneven pattern is formed on the polymer film.
  • the surface of this mold may be subjected to a treatment for enhancing the releasability as necessary.
  • the molding die obtained as described above is obtained by resin molding processing, such as a display member such as a liquid crystal, a recording medium such as a DVD, a mobile phone member, a biochip such as a DNA chip, etc.
  • resin molding processing such as a display member such as a liquid crystal, a recording medium such as a DVD, a mobile phone member, a biochip such as a DNA chip, etc.
  • Application as various resin molded products that require a fine concavo-convex structure centering on is expected.
  • Example 1 A resist structure 11 having a size shown in FIGS. 3 and 4 is formed on a 1 mm-thick planar SUS substrate by photolithography using near ultraviolet rays, and Ni is deposited only on the SUS substrate by Ni electroforming to have a thickness of 20 ⁇ m. It was. Then, Ni was vacuum-deposited to form a current-carrying film on the substrate formed in the second step, and Ni electroforming was further performed to deposit Ni by 500 ⁇ m.
  • a molding die 10 was obtained.
  • the surface of the molding die was subjected to oxygen plasma treatment and molded.
  • [Comparative Example 1] Using the manufacturing method shown in FIG. 2A to FIG. 2D, a molding die with the fine structure irregularities appearing on the back surface was manufactured.
  • a resist structure 31 having a size shown in FIGS. 3 and 4 was produced by photolithography using near ultraviolet rays. Thereafter, a current-carrying film was formed by vacuum deposition of Ni, Ni electroforming was performed, and Ni was deposited by 500 ⁇ m.
  • a molding die 40 was obtained. The surface of the molding die was subjected to oxygen plasma treatment to perform molding.
  • a molding die whose back surface was smoothed by polishing was manufactured.
  • a resist structure 31 having a size shown in FIGS. 3 and 4 was produced by photolithography using near ultraviolet rays.
  • a current-carrying film was formed by vacuum deposition of Ni, Ni electroforming was performed, and Ni was deposited by 500 ⁇ m.
  • the molding die surface was covered with a protective film, and the irregularities on the back surface were polished with # 80 and # 400 sandpaper to obtain a flattening molding die 50.
  • the protective film was peeled off, washed with a solvent, and then subjected to oxygen plasma treatment to perform molding.
  • FIG. 5 shows the flatness of the region where the fine concavo-convex structure of the molding die manufactured by the method of Example 1 is formed.
  • the filling property of the acrylic resin was uniform in the surface, and stable molding of 100 shots was possible.
  • FIG. 6 shows the planarity of the region where the fine concavo-convex structure of the molding die manufactured by the method of Comparative Example 1 is formed.
  • ⁇ H 7 ⁇ m
  • this mold was used for imprint molding.
  • the filling property to the outermost peripheral part of the formation area of the fine concavo-convex structure was obtained, the filling became insufficient toward the center of the area, and the transfer rate of the fine concavo-convex structure was lowered at the center.
  • FIG. 8 shows the flatness of the region where the fine concavo-convex structure of the molding die manufactured by the method of Comparative Example 2 is formed.
  • ⁇ H 47 ⁇ m and the flatness was poor, and this mold was used for imprint molding.
  • the outermost peripheral part of the formation region of the fine concavo-convex structure has a part of the upper surface of the structure, but the entire upper surface is not formed and is insufficiently filled. The transfer rate was lowered, and the height of the central part was about 12 ⁇ m.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

母型に基づく微細な凹凸構造が転写された成形面を有する成形金型であって、成形面の平面製が確保された耐久性のある成形金型を提供することであり、基板の少なくとも一方の表面に通電部（１２ａ）を有する通電基板（１２）を用い、該通電部（１２ａ）にレジストに基づく微細な凸状のレジスト構造体（１１）を付与して母型（１０Ａ）を形成する母型形成工程と、前記通電部（１２ａ）にレジスト構造体（１１）の高さに相当する厚みの金属を析出させ金属の構造体（１３）を形成させる金属構造形成工程と、前記レジスト構造体（１１）の表面に通電膜（１４）を形成する通電膜形成工程と、前記通電膜（１４）上にメッキ処理により補強層（１５）を形成する補強層形成工程と、前記母型（１０Ａ）を除去して前記金属の構造体（１３）に基 づく微細な凹凸模様を表面に有する金型を形成する母型除去工程とを含む微細凹凸構造を成形面（１０ａ）に有する成形金型（１０、２０）の製造方法である。

Description

成形金型および成形金型の製造方法
　本発明は、成形金型および成形金型の製造方法に関する。
　液晶等のディスプレイ部材、ＤＶＤ等の記録媒体、携帯電話部材、ＤＮＡチップ等のバイオチップ、等にはマイクロメートルオーダー、サブマイクロメートルオーダーを中心とする微細凹凸構造が形成されている成形品が用いられ、また、これらの成形品を形成する材料として、樹脂、シリコン、またはガラスが用いられている。
　このような微細凹凸構造が形成されている樹脂成形品を形成する方法としては、射出成形、ナノインプリント成形、エンボス成形、ロール転写成形等が例示される。また、微細な凹凸構造が形成されているシリコン成形品を形成する方法として、シリコンのドライエッチングおよびウェットエッチングが例示される。さらに微細な凹凸構造が形成されているガラス成形品を形成する方法として、ガラスのドライエッチングおよびウェットエッチング等が例示される。
　これらの中で、表面に微細凹凸構造を有する金型を用いる樹脂成形法は、低コストが実現できる汎用部材の製造方法として一般的に適しているといわれている。この樹脂成形法によれば、製品の微細凹凸構造に対応する構造を有する成形金型が用いられる。この成形金型へ樹脂が注入され、これにより表面に微細凹凸構造を有する樹脂成形品が得られる。この成形金型を耐久性のある金属材料で形成すれば、１つの成形金型から大量の樹脂成形品が得られ、低コストが実現できる。
　このような金属材料で形成された成形金型を製造する方法としては、（１）Ｘ線、電子線、レーザー光、紫外線等の活性エネルギー線に反応するレジスト材料を用い微細凹凸構造体（凹凸パターン）を形成させた（以下、リソグラフィと略すことがある。）後、メッキにより金属を堆積させ成形金型を得る方法、（２）金属やガラスを直接切削し微細凹凸構造体を形成させた後、メッキにより金属を堆積させ成形金型を得る方法、（３）シリコンやガラスをエッチングし微細凹凸構造体を形成させた後、メッキにより金属を堆積させ成形金型を得る方法、および（４）金型用の金属を直接切削し微細凹凸構造体を形成させる方法等がある。
　微細凹凸構造体（凹凸パターン）の大きさ、形状の自由度、面内均一性およびコストを考慮し、リソグラフィとメッキにより成形金型を製造する方法が適している。このリソグラフィとメッキにより成形金型を製造する方法により製造した成形金型を用い、樹脂成形を行うプロセスはＬＩＧＡプロセスと呼ばれ、広く普及している。
　ＬＩＧＡプロセスに用いる成形金型の製造工程の一例は、図２Ａ～図２Ｅに示すように、母型形成工程（図２Ａ）、通電膜形成工程（図２Ｂ）、補強層形成工程（図２Ｃ）及び母型除去工程（図２Ｄ）により行われ、場合によっては、平滑化工程（図２Ｅ）が付加されている。
　ここで、第１ステップである母型形成工程（図２Ａ）では、基板３２にレジストに基づく凹凸パターン（レジスト構造体）３１を形成させる。基板としては、ガラスやシリコン等の平面基板が用いられ、この基板３２の上にレジスト膜を形成し、活性エネルギー線、例えばＵＶ光（３６５ｎｍ）を照射し、レジスト膜の溶解／非溶解のコントラストにより母型となるレジストに基づく微細な凹凸パターン３１を形成する。
　ついで、第２ステップである通電膜形成工程（図２Ｂ）では、第１ステップで得られた基板３２と凹凸パターン３１の全面に通電膜３３を形成させる。通電膜形成工程（図２Ｂ）は、母型の表面の全体を金属蒸着や無電解メッキ等による表面に通電性（導電性）を付与させる工程である。この通電膜形成工程（図２Ｂ）では、メッキ電流に対する抵抗が適度に低減させればよいので、通常０．１－０．３μｍ程度の薄膜である。
　つぎに、第３ステップである補強層形成工程では、第２ステップで得られた基板３２の通電膜３３を利用して通電膜３３にメッキ層３４を形成させる。
　この補強層形成工程は、実質的にメッキ工程であり、レジストに基づく微細な凹凸パターン３１の表面に均一に金属が堆積されるため、例えば、３００μｍの金属のメッキ層（厚膜）３４を堆積させた表面（金型としては成形面と反対側で裏面となる面）３４ａには、母型の微細凹凸構造を反映した符号３４ｂで示す凹凸構造が形成されている。
　すなわち、金型の成形面には母型に対応した微細凹凸構造が形成され、その反対側の裏面３４ａには母型の凹凸パターン３１を反映した微細凹凸構造３４ｂが形成されている。ここで、母型を反映したとは、母型と同様の形状であるが、厳密には同一形状ではないという意味である。すなわち、裏面３４ａの凹凸構造３４ｂは、実際には、凹凸パターン３１とは同じ高さではなく、例えば、少し高さが低くなる、又は幅が小さくなる、大きくなる、等全くの同一ではないことを意味している。
　ついで、第４ステップである母型除去工程（図２Ｄ）では、第３ステップで得られたメッキ層３４から基板３２とともにレジスト構造体３１を除去し、金型４０が作製される。この金型４０の裏面の凹凸構造３４ｂを研磨などにより除去する平滑化工程（図２Ｅ）が付加されることにより裏面３４ａが平滑化された金型５０とすることもできる。
　裏面に母型の微細凹凸構造体が反映した凹凸を有する金型（上述の金型４０）を用いて成形した場合、裏面の凹凸により金型が容易に変形し成形性が著しく悪化する問題や、成形品の表面側に金型の裏面の凹凸に対応した転写痕が発生する問題が生じる。この問題を解決するため、裏面を研磨し、平坦化する方法（特許文献１）や、裏面の凹凸にエポキシ樹脂等を充填し、平坦化する方法が検討されてきた。
特開昭６２－２３２７３３
　しかしながら、裏面研磨で得られる成形金型（上述の金型５０）では裏面３４ａの凹凸構造３４ｂを除去するための研磨により金属が熱延されるため成形金型の成形面の平面性が著しく悪くなる問題がある。
　一方、裏面へ樹脂を充填して得られる成形金型では、熱伝導度の低下による成形性の悪化の問題、および充填樹脂の劣化・剥離等による耐久性の悪化の問題がある。
　本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、母型に基づく微細な凹凸構造が転写された成形面を有する成形金型であって、成形面の平面性が確保された耐久性のある成形金型を提供することを目的とする。
　本発明者等は、上述の課題点を解決すべく鋭意研究を行った結果、通電膜を有する基板上でリソグラフィによりレジストに基づく凸状の構造体を形成させ、基板とレジスト構造体とで母型となる凹凸構造体を形成させる。その後、電鋳によりレジスト体が形成されていない基板上のみにレジストに基づく凸状の構造体と同じ高さのみ金属を堆積させる。その後、通電膜を介して基板の表面に一様に電鋳を行い、母型となる通電可能な基板（以下、通電基板という。）及びレジストに基づく凸状の構造体を除去することによりスタンパー（成形金型）を得る。このような工程により製造したスタンパーの裏面は、平坦であり、研磨や樹脂充填は不要である。そのため、平面性に優れ、熱伝導性が均一な成形金型が得られることを見いだした。
　すなわち、本発明は、以下の工程を含む微細凹凸構造を成形面に有する成形金型の製造方法である。
（第１工程）基板の少なくとも一方の表面に通電部を有する通電基板を用い、該通電部にレジストに基づく微細な凸状のレジスト構造体を付与して母型を形成する母型形成工程。
（第２工程）前記通電部に前記レジスト構造体の高さに相当する厚みの金属を析出させ金属の構造体を形成させる金属構造形成工程。
（第３工程）前記レジスト構造体の表面に通電膜を形成する通電膜形成工程。
（第４工程）前記通電膜上にメッキ処理により補強層を形成する補強層形成工程。
（第５工程）前記母型を除去して前記金属の構造体に基づく微細な凹凸模様を表面に有する金型を形成する母型除去工程。
　ここで、第１工程～第５工程を含むとは、第１工程～第５工程は、順次行われるが、これらの工程間に他の工程が付加されてもよいことを包含する意味である。すなわち、例えば、第３工程の通電膜形成工程では、通電膜の付与に先立ち、通電膜を形成させるための周知の前処理工程が含まれてもよい旨を明確にしている。
　本発明によれば、リソグラフィとメッキの手法に基づいて母型に基づく微細な凹凸構造が転写された金属製の成形面が得られ、また、この成形面に対向する裏面には、母型を反映した微細凹凸構造が形成されていない、すなわち、実質的に平滑な裏面を有する。
　これにより、母型に基づく微細な凹凸構造が転写された成形面を有する成形金型であって、成形面が金属より成り耐久性が確保され、また、実質的に平滑な裏面を有するので成形面の平面性が確保された成形金型を提供することができる。
実施の形態および実施例１に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 実施の形態および実施例１に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 実施の形態および実施例１に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 実施の形態および実施例１に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 実施の形態および実施例１に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 従来例乃至は比較例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 従来例乃至は比較例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 従来例乃至は比較例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 従来例乃至は比較例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 従来例乃至は比較例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 実施例および比較例に係るレジスト構造体の構成を示す平面図である。 実施例および比較例に係るレジスト構造体の構成を示す断面図である。 実施例１に係る成形金型の微細凹凸構造体の領域の平面性を示す立体図である。 比較例１に係る成形金型の微細凹凸構造体の領域の平面性を示す立体図である。 比較例１に係る成形金型の微細凹凸構造体の領域の平面性を示す立体図である。 比較例２に係る成形金型の微細凹凸構造体の領域の平面性を示す立体図である。 変形例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 変形例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 変形例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 変形例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。 変形例に係る成形金型の製造方法を断面により模式的に説明する図である。
　本発明を実施するための最良の形態の一例について図面を参照しつつ説明するが、本発明は、以下の実施の形態に限定される訳ではない。
　図１Ａ～図１Ｅは本発明の実施の形態に係る成形金型の製造における各ステップの構成を断面図により模式的に説明する図である。
　ここで図１Ａは、第１工程である母型形成工程により得られた断面図であり、レジストに基づく微細な凸状のレジスト構造体１１が通電基板１２の上に形成された母型１０Ａが示されている。また、図１Ｂは、第２工程である金属構造形成工程により得られた断面図であり、母型形成工程により得られたレジスト構造体１１の高さに相当する厚みの金属の構造体１３が、レジスト構造体１１が形成されていない通電部１２ａ上に付与されている。また、図１Ｃは、第３工程である通電膜形成工程により得られた断面図であり、上述の第１及び第２工程により得られたレジスト構造体１１及び金属の構造体１３の表面を覆って通電膜１４が形成されている。また、図１Ｄは、第４工程である補強層形成工程により得られた断面図であり、第３工程により得られた通電膜１４上にメッキ処理により補強層１５が形成されている。さらに図１Ｅは、第５工程である母型除去工程により得られた本発明に係る成形金型（マスター）を説明する断面図であり、第４工程により補強層が形成された後、母型となる通電基板１２及びレジスト構造体１１が除去されて金属の構造体１３に基づく微細な凹凸模様を表面に有する成形金型が得られている。
　以下、これらの工程図１Ａ～図１Ｅに従って順次説明する。
　図１Ａに示すように、母型１０Ａを形成させる第１工程（母型形成工程）では、通電基板１２上に所望する配列に従って微細な凸状のレジスト構造体１１を形成させ、通電基板１２の上方には、レジスト構造体１１が形成されていない上部空間１３´を確保する。
　ここで、通電基板１２上のレジスト構造体１１の形成方法は特には限定されずに、例えば、通常のフォトリソグラフィに基づく手法が採用される。このようなフォトリソグラフィに基づく手法では、例えば、レジスト層の付与工程、パターニング工程及び現像工程を含む。レジストの付与工程では、基板上に所望とする凹凸の深さに相当する厚みのレジスト層を付与させる。また、このパターニング工程及び現像工程では、レジスト層をフォトマスク等を介して又は適宜の手法により所望とする配列に従ってレジスト層の一部をパターンに従って除去する工程である。これにより、所定の厚みで付与されたレジストがパターンに従って除去されることにより、残余のレジスト構造体１１が通電基板１２の上に付与された図１Ａに示される母型１０Ａが形成される。
　用いられるレジスト材料としては、（第１工程）母型形成工程、（第２工程）金属構造形成工程、（第３工程）通電膜形成工程、（第４工程）補強層形成工程等の各工程において変形などせずに形態を維持できる程度の特性を備え、最終的な（第５工程）母型除去工程で除去できる特性を有すれば、その材料は特には限定されずに広く採用できる。また、目的とするレジスト構造体の幅、高さ、ピッチ、形状に応じ、便宜選択すればよい。
　用いられるレジスト材料としては、例えば、Ｘ線、電子線、レーザー光、紫外線等の活性エネルギー線に反応するレジスト材料が挙げられる。
　例えば、近紫外線を用いる場合、ノボラック系樹脂、重クロム酸系樹脂、ポリケイ皮酸ビニル系樹脂、アジド系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。
　また、ネガレジストやポジレジストにｉ線（３６５ｎｍ）の近紫外光線を照射し、クロムマスクの２次元パターンに対応した溶剤への溶解／非溶解のコントラストが形成され、溶剤現像により３次元構造体が得られる方法が挙げられる。
　本発明に係る通電基板１２とは、少なくとも一表面に通電性（導電性）の部位（通電部１２ａ）を有する基板であり、その通電部１２ａは、レジスト材料が母型１０Ａを形成できる程度の表面特性と通電基板から選択される。例えば、ニッケル、アルミニウム、銅、クロム、金、白金等の金属、ステンレス鋼等の合金、ニッケル、アルミニウム、銅、クロム、金、白金等を蒸着、スパッタ、無電解メッキ等で表面に堆積させたガラス、シリコン、樹脂が挙げられる。それらはレジスト構造体１１の形成方法によって便宜選択すればよい。
　ここで、母型１０Ａが形成できる程度の表面特性とは、レジスト材料との相対的な特性により決定される適度な密着性、後述する母型除去工程における剥離性、及び各種耐性を包含する。各種耐性としては、例えば、レジスト構造体１１を形成する際に、現像液としてアルカリ水溶液を使用する場合は、アルカリ耐性のあるニッケル、ステンレス鋼、ニッケル蒸着ガラス等を選択すればよい。
　また、剥離性とは、金属構造形成工程により析出した金属構造体１３が、母型の一部を構成する基板１２と剥離が可能であるということを包含する。すなわち、後述する金属構造形成工程において好ましい方法として例示されるメッキ処理は、通常、固体表面を金属により被覆することが目的である。それ故、メッキ処理では、金属との被覆対象としての固体表面と析出金属との間での密着性が良好となるような前処理が行われる場合がある。
　これに対し、本発明では、通電基板上に析出される金属は、通電基板１２とは引きはがされて使用されるので、密着性を良好とするための前処理は行わないか、若しくは必要最小限とする。また、通電基板は、析出金属との関係で剥離性が良好であるものから選択されるのがよい。
　例えば、ステンレス鋼の表面には、常に薄くて透明で密着の強い被膜がある。しかもその被膜は、いったん取り去っても、空気中の他の酸化状態の下にさらせば直ちに再生される。この被膜の存在は、一般に「メッキ」の密着を妨害する。それ故、通常のメッキ処理においては、この被膜を取り去るや否や直ちにメッキ処理が行われ、メッキ処理までに被膜が再生されないように留意されている。本発明の通電基板１２では、このような密着性の向上の配慮は不要である。
　つぎに、レジスト構造体１１の配列及び大きさは、目的とする樹脂成形品に応じて適宜決定される。後述する本願発明の作用効果を実証するための実施例において採用されるモデル構成は、図３及び図４に示される。ここで、図３は、レジスト構造体１１の配列を示す平面図であり、図４は、図３のiv－iv’の断面を示す図である。
　これらの図において、符号ａは、レジスト構造体の高さ、符号ｂは、レジスト構造体の幅、符号ｃは、レジスト構造体の長さ、符号ｄは、レジスト構造体のピッチをそれぞれ示す。
　ここで、本発明においては、レジスト構造体の高さａが高い場合に顕著な作用効果を奏する。すなわち、レジスト構造体の高さａが低い場合には、前述したとおり、裏面の凹凸により金型が容易に変形し成形性を悪化させる問題点が少ない。これに対して、レジスト構造体の高さａが高くなればなるほど、裏面の凹凸により金型が変形し成形性を悪化させる問題点が顕著となるが、裏面の凹凸が実質的にない成形金型を作製できる本発明に従う成形金型の製造方法に従えば、レジスト構造体の高さａが高くなっても、裏面に凹凸が発生しないので、金型の変形は発生しない。
　このような変形が発生するレジスト構造体の高さａは、通常１０μｍ以上であり、顕著には２０μｍ以上である。一方、本発明におけるレジスト構造体の高さａに上限はないが、通常は１０００μｍ程度以下である。本発明においては、成形金型の製造工程にリソグラフィの工程を取り入れたのが特徴であり、リソグラフィの特徴の一つは微細加工である。それ故、高さやピッチが大きくなればなるほど、本願発明の特徴は薄れてゆく。リソグラフィの特徴が顕著に生かせるのは、３００μｍ以下であり、２００μｍ以下が好ましい。
　また、同様な理由により幅b及びピッチdなどに特段の制限はないが、通常であれば、幅は０．５μｍ～５００μｍ程度の範囲内から選択され、また、ピッチは１μｍ～１０００μｍ程度の範囲内から選択される。
　つぎに、図１Ｂに示すように、第２工程（金属構造形成工程）では、第１工程（母型形成工程）で得られた上部空間１３´に、微細な凸状のレジスト構造体１１の高さに相当する厚みの金属を析出させ、金属構造体１３を形成する。
　この金属の析出は、レジスト構造体１１に対応した金属構造体が形成できればよく、無電解メッキであってもよいが、電気メッキ法により金属を堆積させるもの、いわゆる電鋳法が好ましい。
　この金属構造体１３の形成は、第１工程で得られた母型１０Ａの表面側を通常の電気メッキ法（いわゆる電鋳法）により簡単に行える。第１工程で得られた母型１０Ａの表面側には、凸状のレジスト構造体１１とレジスト構造体１１が付与されていない通電部１２ａが露出しているが、レジスト構造体１１の露出部分（天端面１１ａ及び側面１１ｂ）は、通電性（導電性）がないので電鋳により金属は析出しなく、通電部１２ａのみ金属が析出する。これにより、通常の電気メッキを行えば、上部空間１３´にのみ選択的に金属を析出させることができる。また、通電量を適宜に選択させることにより、微細な凸状のレジスト構造体１１の高さに相当する厚みの金属構造体１３を形成させることができる。通常の電気メッキに従えば、通電部１２ａの上方に概略均一な厚みの厚膜状に金属を堆積させることが可能である。これにより、その堆積膜（又は析出膜）の表面は、通電部１２ａの平面に対して実質的平行となり、微細な凸状のレジスト構造体１１の高さに相当する厚みの金属構造体１３を形成させることが可能となる。
　この金属構造体１３は、成形金型のパターン面となるので、金型表面に適した硬度と耐久性のある素材から適宜選択される。また、母型１０Ａとの剥離性も考慮して選択されるべきことは上述のとおりである。さらに、電気メッキ浴安定性、電着条件等が常法にしたがって便宜選択される。
　このような金属構造体１３を形成する材料としては、例えば、銅、鉄、ニッケル、ニッケル・リン合金、ニッケル・マンガン合金、ニッケル・コバルト合金、ニッケル・モリブデン合金、ニッケル・タングステン合金、コバルト・モリブデン合金、コバルト・タングステン合金等が挙げられる。
　無電解メッキにより金属構造体１３を形成させるには、無電解メッキ液に対して還元性を有する通電基板１２を用いればよい。このような通電基板１２としては、例えば、鉄、ニッケル、白金等の第ＶＩＩＩ族金属が挙げられる。これらの通電基板１２は、レジスト構造体１１の構造が破壊乃至は崩れない程度の範囲内で、必要に応じて、活性化処理等を施されていてもよい。それらは、例えば、活性エネルギー線、プラズマなどの活性化処理であり、これにより無電解メッキが円滑に行える。
　つぎに、図１Ｃに示すように、第３工程（通電膜形成工程）では、第１工程で得られたレジスト構造体１１の表面（天端面１１ａ）に通電膜１４を形成させる。第２工程で得られた金属構造体１３の表面に同時に通電膜１４を形成させることが容易であり、好ましい。これにより、天端面１１ａと金属構造体１３の表面１３ａ上に補強層１５としてのメッキ層を付与させることが可能となる。
　本発明に係る通電膜１４は、レジスト材料に密着可能で通電可能な膜であれば、特に制限はなく、例えば、ニッケル、アルミニウム、銅、クロム、金、白金等を蒸着、スパッタ、無電解メッキ等で形成させた膜が挙げられる。目的に応じ、便宜選択すればよいが、金属構造体１３と同じ組成が好ましい。
　また、これらの通電膜１４を付与する工程では、通常であれば、金属構造体１３へも密着が可能であり、全体として平滑な通電膜１４を付与させることができる。
　ここで、通電膜１４の膜厚は、特に制限はないが、薄すぎると通電異常や膜剥離が発生しやすく、厚すぎると作製に長時間を要する。また、通電膜形成工程において、蒸着やスパッタ処理を行うと、レジスト表面の温度が上昇する。それ故、これらの処理により厚膜を形成させると、レジスト表面への蓄熱量が多くなり、レジストと通電膜との密着性が向上し、レジスト材料の剥離が困難となる場合がある。以上の観点から、通常であれば、通電膜１４の膜厚は、２５ｎｍ～５００ｎｍの範囲内が好ましい。
　つぎに、図１Ｄに示すように、第４工程（補強層形成工程）では、通電膜上にメッキ処理により補強層１５を形成する。これにより、裏面１５ａが平坦なメッキ層（補強層１５）が得られる。ここで、本発明に係る裏面１５ａとは、成形金型１０の成形面１０ａとは反対側の面のことをいい、メッキ層１５の空気界面を裏面１５ａと称している。
　このメッキ層１５は、金属構造体１３を付与する手法と実質的に同一であってよい。すなわち、成形金型１０の耐久性および補強性を考慮して、金属構造体１３よりも硬度が大きいものが好ましく、金属構造体１３の付与と同様に、目的に応じて便宜選択すればよい。
　つぎに、図１Ｅに示すように、第５工程（母型除去工程）では、母型１０Ａが適宜の手法により除去されて金属構造体１３に基づく微細な凹凸模様の付与された成形面１０ａが露出され、通電膜１４、補強層１５及び金属構造体１３からなる裏面１５ａが平坦な成形金型１０が得られる。
　成形面１０ａに露出している通電膜１４が成形金型１０の表面材料として不適切である場合には、通電膜１４の表面露出部分が除去される。通電膜１４を除去する場合には、予め通電膜の厚みを考慮してレジスト構造体１１の高さａが決定されることが好ましいことはいうまでもない。
（変形例）
　以下、本発明を実施するための最良の形態の変形例の一例について図面を参照しつつ説明するが、実施の形態と同一乃至は均等な部位部材については同一番号を付して詳細な説明は省略する。
　実施の形態を示す図１Ａでは、凸状のレジスト構造体１１は、通電基板１２の中央部に形成されていたが、このレジスト構造体１１の通電基板１２の位置は限定されない。
　例えば、この変形例に係る母型２０Ａでは、図９Ａに示すように、通電基板１２の中央部に位置するレジスト構造体１１に加えて側壁１２ｂに沿ってレジスト構造体１１´が形成されている。このような母型２０Ａでは、レジスト構造体１１´の天端面１１ａ´は、中央部に位置するレジスト構造体１１の天端面１１ａに比べて面積が広くなっている。
　以下、実施の形態と同様な工程により、図９Ｅに示す金型２０が得られる。この金型２０では、母型２０Ａの表面構造を反映し、成形面１０ａの外周囲では、金属構造体１３は欠落し、形成されていない。
　以上により得られた本発明に係る成形金型１０、２０の裏面１５ａすなわちレジスト構造体１１に対応した微細凹凸構造体を有する成形面１０ａと反対側の面における表面粗さは、メッキ層１５の表面粗さに相当し、例えば電鋳で行った場合、１μｍ以下程度の凹凸を有する。この凹凸は、レジスト構造体１１の微細凹凸構造体に起因するものではなく、電鋳方法に起因するものであり、この程度の凹凸は成形不良を発生させないが、便宜上、サンドペーパー等で熱延しない程度に軽度に研磨してもよく、本発明の実施を排除するものでない。
　このようにして得られた金型は、精密な微細加工技術用の金型として利用できる。このような精密微細加工技術として、例えば、ナノインプリント（以下、単にインプリントと呼称することがある。）が挙げられる。ここで、インプリントは、モールドの成形面に形成された非常に微細な凹凸を基板に塗布された樹脂に押し付け、成形面の形状を樹脂に転写する方法である。一般的には、基板上のポリメチルメタクリレート等の熱可塑性樹脂の高分子膜に減圧雰囲気下で成形金型（モールド）を基板に押し当て、当該基板を熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に加熱する。一定時間経過後、成形金型（モールド）および基板を室温まで冷却し、成形金型を基板から剥離する。これにより、高分子膜に精密な凹凸パターンが形成される、という工程を経てなされる技術である。
　この金型の表面には、必要に応じて離型性を高める処理を施してもよい。
　また、以上により得られた成形金型は、樹脂成形加工により、液晶等のディスプレイ部材、ＤＶＤ等の記録媒体、携帯電話部材、ＤＮＡチップ等のバイオチップ、等のマイクロメートルオーダー、サブマイクロメートルオーダーを中心とする微細凹凸構造が必要とされる各種の樹脂成形品としての応用が期待される。
　次に、本発明の実施様態を具体的な実施例で説明する。実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
　なお、以下に示す実施例は、ことわりの無い限り図１Ａ～図１Ｅ及び図３，図４に基づいて行われ、また、比較例は図２Ａ～図２Ｅ及び図３，図４に基づいて行われた。
　ここで、実施例および比較例に係るレジスト構造体の高さa、幅ｂ、長さｃ及びピッチｄは、それぞれａ＝２０μｍ、ｂ＝２０μｍ、ｃ＝８０μｍ、ｄ＝１００μｍである。また、実施例および比較例に係る成形金型には、図３および図４に対応する微細凹凸構造体が直径１６ｍｍの円の範囲内に形成されている。
　以上の実施例および比較例に係る成形金型を用い、樹脂に金型の微細凹凸構造体を形成させる際には、イエノプティック製ナノインプリント装置を用い成形を行った。厚み１０ｍｍのＳＵＳ３０４のステンレス鋼を基板（以下、ＳＵＳ基板という。）として用い、成形金型をＳＵＳ基板に両面テープで貼り付け、成形金型を貼り付けたＳＵＳ基板を成形装置に取り付け、アクリル（ポリメタクリル酸メチル）フィルムへ加温・加圧し、樹脂製微細凹凸構造体を得た。加温は１２５℃、加圧は５ＭＰａで行い、最大加圧力の保持時間は１２０ｓｅｃとした。成形性の指標として１００ショットの成形性を評価した。
　実施例および比較例に係る成形金型の平面性は三鷹光器製ＮＨ－３ＳＰにて測定した。
［実施例１］
　１ｍｍ厚みの平面ＳＵＳ基板上に、図３および図４に示す大きさのレジスト構造体１１を、近紫外線を用いたフォトリソグラフィにより作製し、Ｎｉ電鋳でＳＵＳ基板上のみにＮｉを２０μｍ堆積させた。その後、Ｎｉの真空蒸着を行い、第２工程で形成させた基板上へ通電膜を形成させ、さらにＮｉ電鋳を行い、Ｎｉを５００μｍ堆積させた。
　レジスト除去後、成形金型１０を得た。成形金型表面へ酸素プラズマ処理に行い、成形を行った。
［比較例１］
　図２Ａ～図２Ｄに示された製造方法を用い裏面に微細構造体の凹凸が出現したままの成形金型を製造した。１ｍｍ厚みの平面ガラス基板上に、図３および図４に示す大きさのレジスト構造体３１を、近紫外線を用いたフォトリソグラフィにより作製した。その後、Ｎｉの真空蒸着により通電膜を形成させ、Ｎｉ電鋳を行い、Ｎｉを５００μｍ堆積させた。レジスト除去後、成形金型４０を得た。成形金型表面へ酸素プラズマ処理を行い、成形を行った。
　［比較例２］
　図２Ａ～図２Ｅに示された製造方法を用い裏面が研磨により平滑化された成形金型を製造した。１ｍｍ厚みの平面ガラス基板上に、図３および図４に示す大きさのレジスト構造体３１を、近紫外線を用いたフォトリソグラフィにより作製した。その後、Ｎｉの真空蒸着により通電膜を形成させ、Ｎｉ電鋳を行い、Ｎｉを５００μｍ堆積させた。レジスト除去後、成形金型表面を、保護フィルムで覆い、裏面の凹凸を＃８０および＃４００サンドペーパーで研磨し、平坦化させた成形金型５０を得た。保護フィルムを剥離し、溶剤洗浄後、酸素プラズマ処理を行い、成形を行った。
　実施例１及び比較例２により製造した成形金型では金型の裏面の凹凸に対応した転写痕は認められなかったが、比較例２により製造した成形金型では、裏面の凹凸に対応した転写痕が観察された。
　実施例１の方法で製造した成形金型の微細凹凸構造体が形成された領域の平面性を図５に示す。最低部と最高部の高低差（以下、ΔＨ）はΔＨ＝４μｍと平面性が良く、この金型を用いインプリント成形を行った。アクリル樹脂の充填性が面内均一であり、１００ショットの安定成形が可能であった。
　比較例１の方法で製造した成形金型の微細凹凸構造体が形成された領域の平面性を図６に示す。ΔＨ＝７μｍであり、この金型を用いインプリント成形を行った。微細凹凸構造体の形成領域の最外周部への充填性は得られたが、その領域中心に向けて充填不足になり、微細凹凸構造体の転写率が中心部で低下した。５ショット後の成形金型の平面性を図７に示す。５ショット後、ΔＨ＝２３μｍとなり、５ショットによって大きく成形金型が変形しており、以後の成形を断念した。
　また、比較例２の方法で製造した成形金型の微細凹凸構造体が形成された領域の平面性を図８に示す。ΔＨ＝４７μｍと平面性が悪く、この金型を用いインプリント成形を行った。微細凹凸構造体の形成領域の最外周部は構造体上面が一部形成されているものの、上面全体が形成されておらず充填不足であり、微細凹凸構造体の形成領域の中心に向けてさらに転写率は低下し、中心部の高さは約１２μｍであった。
　加圧力を７．５ＭＰａに変更した結果、微細凹凸構造体の形成領域の中心部の転写率は向上し、上面の一部が形成されたものの、最外周部付近にて、離型時にアクリル樹脂が変形してしまい、均一な成形が行えなかった。
　なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。
　この出願は、日本国の特願２００８－２０４３７２で開示された発明に基づき優先権を主張するものです。

Claims (8)

  1. （第１工程）基板の少なくとも一方の表面に通電部を有する通電基板を用い、該通電部にレジストに基づく微細な凸状のレジスト構造体を付与して母型を形成する母型形成工程と、
    （第２工程）前記通電部に前記レジスト構造体の高さに相当する厚みの金属を析出させ金属の構造体を形成させる金属構造形成工程と、
    （第３工程）前記レジスト構造体の表面に通電膜を形成する通電膜形成工程と、
    （第４工程）前記通電膜上にメッキ処理により補強層を形成する補強層形成工程と、
    （第５工程）前記母型を除去して前記金属の構造体に基づく微細な凹凸模様を表面に有する金型を形成する母型除去工程と、
    を含む微細凹凸構造を成形面に有する成形金型の製造方法。
  2. 　前記レジスト構造体の高さが１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の成形金型の製造方法。
  3. 　前記補強層形成工程のメッキ処理は、電鋳である請求項１に記載の成形金型の製造方法。
  4. 　前記通電膜形成工程は、蒸着、スパッタ、無電解メッキから選択された手法により通電膜が形成されることを特徴とする請求項１に記載の成形金型の製造方法。
  5. 　微細な凹凸構造が成型面に配置されている成形金型であって、前記微細凹凸構造の表面側から前記凹凸構造の凸部を構成する金属構造体と通電膜と補強層とがその順で配置されている成形金型。
  6. 　前記微細な凹凸構造の高さが１０μｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の成形金型。
  7. 　前記金属構造体を形成する材料は、銅、鉄、ニッケル、ニッケル・リン合金、ニッケル・マンガン合金、ニッケル・コバルト合金、ニッケル・モリブデン合金、ニッケル・タングステン合金、コバルト・モリブデン合金、コバルト・タングステン合金から選択された材料であることを特徴とする請求項６に記載の成形金型。
  8. 　前記通電膜は、ニッケル、アルミニウム、銅、クロム、金、白金から選択された材料であることを特徴とする請求項７に記載の成形金型。
PCT/JP2009/063759 2008-08-07 2009-08-03 成形金型および成形金型の製造方法 WO2010016465A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020117003455A KR101298517B1 (ko) 2008-08-07 2009-08-03 성형 금형 및 성형 금형의 제조 방법
JP2010523850A JP5579605B2 (ja) 2008-08-07 2009-08-03 成形金型および成形金型の製造方法
CN200980130854.9A CN102112280B (zh) 2008-08-07 2009-08-03 成形模具及成形模具的制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-204372 2008-08-07
JP2008204372 2008-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010016465A1 true WO2010016465A1 (ja) 2010-02-11

Family

ID=41663682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/063759 WO2010016465A1 (ja) 2008-08-07 2009-08-03 成形金型および成形金型の製造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5579605B2 (ja)
KR (1) KR101298517B1 (ja)
CN (1) CN102112280B (ja)
TW (1) TWI513566B (ja)
WO (1) WO2010016465A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102729684A (zh) * 2011-04-11 2012-10-17 三星电子株式会社 印模及其制造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5786906B2 (ja) 2013-08-02 2015-09-30 オムロン株式会社 電鋳部品の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62232733A (ja) * 1986-04-03 1987-10-13 Fujitsu Ltd スタンパの製造方法
JPH0896426A (ja) * 1994-09-21 1996-04-12 Canon Inc 光記録媒体用スタンパーの製造方法
JPH09222514A (ja) * 1995-06-16 1997-08-26 Kuraray Co Ltd 導光体の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW476958B (en) * 1999-02-09 2002-02-21 Ricoh Kk Optical disk and method of producing the same
JP3754337B2 (ja) * 2001-09-28 2006-03-08 株式会社クラレ 樹脂成形品の製造方法、樹脂成形品及び金型の製造方法
TW523487B (en) * 2002-01-22 2003-03-11 Ind Tech Res Inst Micro-electroforming mold core using pre-formed metal as substrate and its fabrication method
US7211333B2 (en) * 2003-05-13 2007-05-01 Kuraray Co., Ltd. Resin forming mold and production method for the resin forming mold
TWI269778B (en) * 2003-08-22 2007-01-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd A manufacturing method of a cavity
TWI248913B (en) * 2004-01-02 2006-02-11 Ind Tech Res Inst Manufacturing method of core for impression
EP1712347A1 (en) * 2004-02-04 2006-10-18 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Pressing/molding apparatus, mold, and pressing/molding method
KR100927457B1 (ko) 2008-03-13 2009-11-19 주식회사 에이앤피 테크 금형의 제조 방법과 금형을 이용한 플라스틱 필름의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62232733A (ja) * 1986-04-03 1987-10-13 Fujitsu Ltd スタンパの製造方法
JPH0896426A (ja) * 1994-09-21 1996-04-12 Canon Inc 光記録媒体用スタンパーの製造方法
JPH09222514A (ja) * 1995-06-16 1997-08-26 Kuraray Co Ltd 導光体の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102729684A (zh) * 2011-04-11 2012-10-17 三星电子株式会社 印模及其制造方法
JP2012218435A (ja) * 2011-04-11 2012-11-12 Samsung Electronics Co Ltd スタンパ及びそれの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102112280B (zh) 2014-12-17
JPWO2010016465A1 (ja) 2012-01-26
JP5579605B2 (ja) 2014-08-27
KR20110033933A (ko) 2011-04-01
TW201012617A (en) 2010-04-01
TWI513566B (zh) 2015-12-21
CN102112280A (zh) 2011-06-29
KR101298517B1 (ko) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dumond et al. Recent developments and design challenges in continuous roller micro-and nanoimprinting
CN102036797B (zh) 树脂制模制作用叠层体和叠层体、树脂制模和磁记录介质的制造方法
TW200936351A (en) Method and apparatus for manufacturing resin stamper, imprint method, magnetic recording medium, and magnetic recording/reproducing apparatus
JP2009006620A (ja) インプリント用スタンパとその製造方法
JP2007313894A (ja) 微細構造薄膜転写用ローラモールド
JP2008173914A (ja) 微細凹凸パターンの転写方法及び転写箔
EP1975704A2 (en) Mold structure, imprinting method using the same, magnetic recording medium and production method thereof
JP5579605B2 (ja) 成形金型および成形金型の製造方法
WO2013077066A1 (ja) インプリント用モールド及びその製造方法
JP4887511B2 (ja) 微細構造体及びその製造方法
US20110156293A1 (en) Embossing assembly, manufacturing method thereof, and embossing method using the same
TW200901188A (en) Method of making an optical disc
JP4742073B2 (ja) 磁気記録媒体の製造方法
JP5027182B2 (ja) インプリント用型材の製造方法およびインプリント用型材
JP2010188701A (ja) 樹脂スタンパー成形用金型、及びこれを用いた樹脂スタンパーの製造方法
WO2019223109A1 (zh) 一种柔性纳米压印模板及其制备方法
JP2005041164A (ja) 成形用樹脂型および成形用樹脂型の製造方法並びに成形用樹脂型を用いたレンズシートの製造方法
JP2008251076A (ja) 光情報記録媒体用スタンパおよび磁気転写用マスター、ならびにこれらの製造方法
KR20020042418A (ko) 금형의 복제 방법 및 성상 판정 방법
JP6040762B2 (ja) セキュリティカード用転写原版、セキュリティカード用転写原版の製造方法、セキュリティカードおよびセキュリティカードの製造方法。
JP4742074B2 (ja) 磁気記録媒体の製造方法
KR100614039B1 (ko) 정밀한 광학적인 특성을 지닌 큐브코너형의 플라스틱재귀반사시트를 연속적으로 제조할 수 있는 엠보싱 벨트의제조방법
JPH03219441A (ja) 長尺スタンパー及びその作製方法
JP4767614B2 (ja) 粗さ標準片及びその製造方法
JPH08229955A (ja) 光学スケール成形用マスター型の製造方法、光学スケール成形用マスター型、光学スケール成形用スタンパーの製造方法及び光学スケールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980130854.9

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09804948

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010523850

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117003455

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09804948

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1