JP2008055908A - スタンパーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一のパターンが反復される大面積スタンパーの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によるスタンパーの製造方法は、（ａ）第１凸状部４２ａが形成された小型スタンパー４２を製造する段階と、（ｂ）大型マスターモールド４１に小型スタンパー４２を反復的にインプリントして第１凸状部４２ａに対応する第１凹状部４３を形成する段階と、及び（ｃ）第１凹状部４３に対応する第２凸状部４４ａが形成されるようにモールディングする段階とを含むことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、スタンパーの製造方法に関するもので、より詳細には、同一のパターンが反復される大面積スタンパーを製造する方法に関する。

現在、電子電気技術は２１世紀の高度情報通信社会の出現に合わせて、さらに多い容量の情報保存、さらに早い情報処理と伝送、さらに簡便な情報通信網の構築のために迅速に発展している。

特に、与えられた情報伝送速度の有限性という条件下で、このような要求条件を満たしうる一つの方法として、その複数の構成素子をできるだけより一層小さく構成し、かつ、信頼性を高めて新たな機能性を付与するための方策が提示されている。

前述したように、電子製品が軽薄短小化されるにつれ、印刷回路基板においても微細パターン（ｆｉｎｅ ｐａｔｔｅｒｎ）化、小型化及びパッケージ化が共に進んでおり、これにより信号処理能力が優れた回路をより狭い面積で実現するために高密度の基板（ｌｉｎｅ／ｓｐａｃｅ＝１０μｍ／１０μｍ、Ｍｉｃｒｏｖｉａ＜３０μｍ）の製造に対する必要性が浮かび上がってきている。

今まで、最も広く用いられている微細構造製作技術の一つは、ＵＶリソグラフィ（ＵＶ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）であって、これはフォトレジスト薄膜で覆われた基板の上に紫外線を照射して回路パターンを形成する方法である。

しかし、ＵＶリソグラフィ方法を用いて基板を製造する時には、回路として用いられる銅箔が厚くなくてはならないということと、湿式エッチング法を使用しなくてはならないという制限があるため、ＵＶリソグラフィで１０μｍ以下の微細線幅を形成する場合、製品の信頼性が落ちるという問題点があった。

一方、最近では印刷回路基板の集積度が一層高くなる趨勢にあり、それに従って微細パターンを形成する方法に対する研究がさらに活発になっており、前述したＵＶリソグラフィの代替方法として、回路パターンの形成用スタンパーを用いて高密度の基板を製造するという技術が注目されている。

スタンパーは、普通ニッケル電鋳メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）またはポリマーのモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）法により製作されるが、このような方法でスタンパーを製造するためには、所望するパターンが凹状で形成されたマスターモールド（ｍａｓｔｅｒ ｍｏｌｄ）が必要である。

マスターモールドは、シリコンウェーハ（Ｓｉ―Ｗａｆｅｒ）などにエッチング工程を施して作るが、スタンパーの最大面積は、ウェーハの大きさで制限される。小型のスタンパーで反復されるパターンを有する回路パターンを形成するために従来ではＵＶ硬化性レジンを用いる方式があって、いわゆる、‘ステップ反復（ｓｔｅｐ＆ｒｅｐａｔ）’方式とういが、これはスタンパーをレジン上にインプリント（ｉｍｐｒｉｎｔ）してパターンを形成し、ＵＶを照射して硬化させた後、次の領域で再び同様の作業を反復する方式である。しかし、このような方式は、加工時間が長くなるという問題がある。

また、他の方式として、熱硬化性樹脂上にスタンパーをインプリントする方式があるが、この場合、インプリント加工面積は、使用されるスタンパーの面積によることになる。

超微細（ナノサイズ）パターンの場合、電子ビームやＦＩＢ（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）などの加工方法によりスタンパーを一度で製作できるが、加工時間が非常に長くなりかつ高費用が発生する。

本発明は、微細パターンを有する小型スタンパーが同一の凸状パターンとして反復される大面積スタンパーの製造方法を提供する。

本発明の一実施形態によれば、（ａ）第１凸状が形成された小型スタンパーを製造する段階と、（ｂ）大型マスターモールドに小型スタンパーを移動しながら反復的にインプリントして第１凹状を形成する段階と、及び（ｃ）第１凹状に対応する第２凸状が形成されるようにモールディングする段階とを含むスタンパーの製造方法が提供される。このような方法により同一のパターンが形成された大面積スタンパーを製造することができる。

前記段階（ａ）は、（ａ１）小型マスターモールドの一部を除去して第２凹状を形成する段階と、（ａ２）第２凹状に対応する第１凸状が形成されるようにモールディングする段階とを含むことができる。

前記段階（ａ２）は、（ａ３）前記第２凹状の内部をニッケル電鋳メッキと高分子ポリマーの中のいずれか一つを用いて充填する段階と、（ａ４）小型マスターモールドを除去して第１凸状が形成された小型スタンパーを製造する段階とを含むことができる。

前記段階（ｃ）は、（ｃ１）第１凹状の内部をニッケル電鋳メッキと高分子ポリマーの中のいずれか一つを用いて充填する段階と、（ｃ２）大型マスターモールドを除去して第２凸状が形成された大面積スタンパーを製造する段階とを含む。

本発明によれば、シリコンウェーハにニッケル電鋳メッキをした小型スタンパーを反復的にインプリントして大面積スタンパーを製造することにより超微細パターンを形成することができる。このような大面積スタンパーを用いてインプリント工程により回路パターンの形成時に一度で同一のパターンを有する印刷回路基板を容易に製造することができる。

以下、本発明によるスタンパーの製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。添付図面を参照して説明するにあたり、図面符号に構わず同一である構成要素は同一の参照符号を付与し、これに対する重複される説明は略する。

図１は、本発明の好ましい第１実施例による小型スタンパーの製造のフローチャートであり、図２Ａは本発明の好ましい第１実施例による小型スタンパーの製造工程図である。図２Ａを参照すると、シリコンウェーハ２０、小型マスターモールド２１、凹状部２１ａ、小型スタンパー２２、凸状部２２ａが示されている。

図１の段階Ｓ１１は、シリコンウェーハ２０に凹状部２１ａを形成し、小型マスターモールド２１を製作する段階であって、図２Ａ（ａ）及び（ｂ）は、これに対応する工程である。凹状部２１ａを形成する方法は、半導体エッチング工程と同様な方式で行う。これは、超微細（ナノ）サイズの凹状部２１ａを容易に形成するためである。よって、同一な目的であれば、異なる方式の工程を用いてもかまわない。また、小型マスターモールド２１の材質は、超微細サイズの凹状部２１ａを形成することに容易な範囲内で酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、石英（Ｑｕａｒｔｚ）などを用いることができる。

図１の段階Ｓ１２は、ニッケル電鋳メッキにより小型スタンパー２２を製造する段階であって、図２Ａの（ｃ）及び（ｄ）は、これに対応する工程である。小型マスターモールド２１の凹状部２１ａの内部をニッケル電鋳メッキする。以後、図２Ａの（ｄ）にように小型マスターモールド２１を分離すると、小型スタンパー２２が製造される。このような小型スタンパー２２は、小型マスターモールド２１の凹状部２１ａに対応する形態である。よって、小型スタンパー２２をインプリントする場合、インプリントされた形態は凹状部２１ａの形態と同一である。

小型スタンパー２２の材質としてニッケルを用いる理由は、他の金属より取り扱いやすく軟性が優れるので反復的にインプリントする場合容易に砕けないからである。 よって、同一の性質を有する材質であれば、高分子ポリマーのような異なる材質を用いてもかまわない。

図２Ｂは、本発明の好ましい第２実施例による小型スタンパー２２を製造する工程図であり、シリコンウェーハ２０をエッチングして凸状部２２ａが形成された小型スタンパー２２を製造する工程を示す。これは、図２Ａの第１実施例よりは小型スタンパー２２を製造する直接的な方法であるが、材質がシリコンであるので以後反復的なインプリント工程を行う場合、耐久性が弱いという短所がある。しかし、耐久性をあまり必要としないインプリント工程を行う場合には、工程が簡単にできるので、効果的な小型スタンパー２２の製造方法となる。

図３は、本発明の好ましい第３実施例による大面積スタンパーの製造のフローチャートであり、図４は、本発明の好ましい第３実施例による大面積スタンパーの製造工程図である。図４を参照すると、大型マスターモールド４１、レジン４１ａ、基板４１ｂ、小型スタンパー４２、第１凸状部４２ａ、第１凹状部４３、大面積スタンパー４４、第２凸状部４４ａが示されている。

図３の段階Ｓ３１は、第１凸状部４２ａが形成された小型スタンパー４２を製造する段階であり、これは前記第１及び第２実施例の説明と同じである。

図３の段階Ｓ３２は、大型マスターモールド４１に小型スタンパー４２を移動しながら反復的にインプリントして第１凹状部４３を形成する段階であり、図４の（ａ）ないし（ｃ）は、これに対応する工程である。大型マスターモールド４１は、基板４１ｂにレジン４１ａが積層された形態のものである。基板４１ｂは、レジン４１ａを支持する補強材としての役目をする。このような基板４１ｂの材質としては、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、ガラス、石英（Ｑｕａｒｔｚ）などを用いることができる。

また、レジン４１ａは、小型スタンパー４２の凸状部４２ａがインプリントされて第１凹状部４３が形成される部分である。レジン４１ａは、硬化剤が添加されたポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）やＵＶ硬化が可能な透明材質のフィルムであってもよい。

このような大型マスターモールド４１が図４の（ａ）のように平板基材として用意されたら、図４の（ｂ）のように予め用意された小型スタンパー４２を移動しながら反復的に大型マスターモールド４１にインプリントする。結果的に図４の（ｃ）のように反復された形態の第１凹状部４３が平板面全体に亘って形成された大型マスターモールド４１が完成される。

図３の段階Ｓ３３は、第１凹状部４３に対応する第２凸状部４４ａが形成されるようにモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）する段階であり、図４の（ｄ）及び（ｅ）は、これに対応する工程である。図４の（ｄ）のように、ニッケル電鋳メッキで大型マスターモールド４１の第１凹状部４３内部を充填する。ニッケル以外に他の金属を用いてもかまわない。金属だけでなく、同一な特性を示すことができる材質であれば、高分子ポリマーを用いてもかまわない。

大型マスターモールド４１を分離すると、図４の（ｅ）のような大面積スタンパー４４になる。このような大面積スタンパー４４には、小型スタンパー４２の第１凸状部４２ａを多数個結合したことと同じ形態の第２凸状部４４ａが形成される。

図５は、本発明の第４実施例による大面積スタンパーの平面図である。図５を参照すると、大面積スタンパー６４、パターンユニット６５が示されている。図５は平面図であるため、大面積スタンパー６４の上部だけが示されている。下部には、図４の第２凸状部４４ａが形成されている。このような第２凸状部４４ａは同一の小型スタンパー４２を反復的にインプリントしたものであるので、図５の点線を境界として同一のパターンが反復される。すなわち、このような反復された形態のパターンをパターンユニット６５という。図５は、２０個のパターンユニット６５で構成されたが、その個数は多様に変わることができる。

本発明の技術思想が前述した実施例により具体的に記述されたが、前述した実施例は、その説明のためのものであり、その制限のためのものではなく、本発明の技術分野において通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施例が可能であることは勿論である。

本発明の好ましい第１実施例による小型スタンパーの製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の好ましい第１実施例による小型スタンパーの製造工程図である。 本発明の好ましい第２実施例による小型スタンパーの製造工程図である。 本発明の好ましい第３実施例による大面積スタンパーの製造方法を説明するためののフローチャートである。 本発明の好ましい第３実施例による大面積スタンパーの製造工程図である。 本発明の第４実施例による大面積スタンパーの平面図である。

符号の説明

４１ 大型マスターモールド
４１ａ レジン
４１ｂ 基板
４２ 小型スタンパー
４２ａ 第１凸状部
４３ 凹状部
４４ 大面積スタンパー
４４ａ 第２凸状部

Claims (4)

1. （ａ）第１凸状部が形成された小型スタンパーを製造する段階と、
   （ｂ）大型マスターモールドに前記小型スタンパーを反復的にインプリントして前記第１凸状部に対応する第１凹状部を形成する段階と、
   （ｃ）前記第１凹状部に対応する第２凸状部が形成されるようにモールディングする段階と
   を含むスタンパーの製造方法。
2. 前記段階（ａ）が、
   （ａ１）小型マスターモールドの一部を除去して第２凹状部を形成する段階と、
   （ａ２）前記第２凹状部に対応する前記第１凸状部が形成されるようにモールディングする段階とを含む請求項１に記載のスタンパーの製造方法。
3. 前記段階（ａ２）が、
   （ａ３）前記第２凹状部の内部をニッケル電鋳メッキと高分子ポリマーの中のいずれか一つを用いてモールディングする段階と、
   （ａ４）前記小型マスターモールドを除去して前記第１凸状部が形成された小型スタンパーを製造する段階とを含む請求項２に記載のスタンパーの製造方法。
4. 前記段階（ｃ）が、
   （ｃ１）前記第１凹状部の内部をニッケル電鋳メッキと高分子ポリマーのうちいずれか一つを用いて充填する段階と、
   （ｃ２）前記大型マスターモールドを除去して前記第２凸状部が形成された大面積スタンパーを製造する段階とを含む請求項１に記載のスタンパーの製造方法。

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