JP3934558B2

JP3934558B2 - スタンパの製造方法

Info

Publication number: JP3934558B2
Application number: JP2003014330A
Authority: JP
Inventors: 和人岸田; 智也平山; 学安井
Original assignee: Japan Steel Works Ltd; Kanagawa Prefecture
Current assignee: Japan Steel Works Ltd; Kanagawa Prefecture
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2004225106A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成形用金型として用いられるスタンパの製造方法に関し、特に、元型を用いて電鋳法により金型を作成するスタンパの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微細でかつ複雑な形状を有するスタンパを製造する方法として、フォトリソグラフィ法で元型を形成し、その元型を用いて電鋳法によりスタンパを製造する方法がある。
図２は従来におけるフォトリソグラフィ法と電鋳法を用いた製造方法を説明する図である。
まず、第１の工程（ａ）として、シリコン基板などの基板１上に、真空蒸着法などで金属薄膜を形成することにより、電鋳の電極として作用する電極膜２を形成する。
【０００３】
次に、第２の工程（ｂ）として、電極膜２上に感光性樹脂材料３を、所望の膜厚にスピンコート法などを用いてコーティングする。第３の工程（ｃ）として、所望のパターンを形成したマスク４を用いて露光機にて紫外線６による露光作業を行う。第４の工程（ｄ）として、感光性樹脂材料用の現像液にて現像を行った後、リンスを行いパターン３Ａを形成する。以上の工程によって元型が得られる。
【０００４】
第５の工程（ｅ）として、元型に電解めっき法もしくは無電解めっき法を用いて、所望の膜厚まで金属をめっきし、電鋳５を形成する。めっき作業が終了すると、フォトリソグラフィ法にて形成した元型から電鋳５のみを取り出して（ｆ）、スタンパを完成させる（ｇ）。
【０００５】
元型から電鋳５のみを取り出すためには、感光性樹脂材料３を除去するために元型及び電鋳５を溶剤に浸漬させ、感光性樹脂材料３を除去する。次に電極膜２を溶剤で除去して電鋳５のみとする。
【０００６】
元型から電鋳のみを取り出す方法について一例を示すと、例えばインクジェットヘッド液室を形成するための所望の形状が施された不透明導電性層が形成されている透明基板上に、感光性樹脂材料を塗布、露光を行いパターンを形成する。次に不透明導電性層上にめっき処理を行い、所望の厚みの犠牲層を形成し、犠牲層上に電鋳めっき処理を行うことによって、インクジェットヘッド液室を形成する。そして、犠牲層及び感光不溶性材料層を溶解することにより、インクジェットヘッド液室から、透明基板および不透明導電性層を除去する（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２０７９７４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
感光性樹脂材料を溶解除去することによって、電鋳のみを取り出す方法は、例えば、図２（ｅ）に示されるように電極基板２の感光性樹脂材料３Ａを塗布した面積に対し、感光性樹脂材料３Ａの膜厚が数μｍ〜数十μｍと非常に薄いため、溶剤の感光性樹脂材料３Ａへの含浸が難しくなり、感光性樹脂材料３Ａの溶解に時間がかかり、最悪の場合剥離できないこともある。
また、電鋳製造中、ベーク温度以下のプロセス温度であれば、感光性樹脂材料３Ａの溶解がスムーズに行われ剥離は容易に可能であるが、ベーク温度は感光性樹脂材料によって異なり、例えば感光性樹脂材料３Ａを基板１上に塗布した後工程で、プロセス温度がベーク温度を越えることとなる場合は、感光性樹脂材料３Ａが変質して、溶剤に溶解できない状態となるため剥離が困難となる場合もある。
金属薄膜の犠牲層を用いた方法も、金属薄膜を選択的にエッチングすることが難しいため、剥離することが困難である。剥離性を上げるため、犠牲層である金属薄膜を厚くすると成膜に時間がかかる上、膜剥がれや内部応力が大きくなりプロセス上問題となる。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、元型から電鋳を容易に剥離でき、また剥離時間も短縮することができるスタンパの製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、基板（１）上に電極（２Ａ）を形成し、該電極（２Ａ）上に感光性樹脂材料（３）を用いたフォトリソグラフィ法にてパターン（３Ａ）を形成し、該パターン（３Ａ）上に電鋳（５）を形成した後、前記パターン（３Ａ）及び前記電極（２Ａ）を除去することにより前記電鋳（５）を剥離させてスタンパを得るようにしたスタンパの製造方法において、前記基板（１）と前記電極（２Ａ）の間に剥離性を向上させるための剥離層（１１）を設けるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成によれば、基板と電極を剥離層により分離することが容易となり、その後の電極（２Ａ）の除去、更には感光樹脂材料（３）の除去等が容易となる。なお、後述するように、この電極（２Ａ）を剥離層（１１）と同時に除去できる材料を用いることにより、電鋳（５）の剥離作業が極めて容易、且つ短時間で行えることとなる。
【００１２】
本発明のスタンパの製造方法において、前記剥離層（１１）には例えばアンモニアと過酸化水素水の混合液のような所定のアルカリ性溶液により溶解される材料が用いられる。また、本発明のスタンパの製造方法において、前記剥離層（１１）には、成分Ｎ−メチルピロリジノン９９％以上、特殊界面活性剤１％以下の非感光性樹脂材料が用いられる。
【００１３】
また、本発明のスタンパの製造方法において、前記電極（２Ａ）には、前記剥離層（１１）を溶解する所定のアルカリ性溶液によりエッチングされ得る材料が用いられることを特徴とする。この構成によれば、電極（２Ａ）と剥離層（１１）を同時に除去することができ、電鋳（５）の剥離作業が容易、且つ短時間で行い得る。
【００１４】
また、本発明のスタンパの製造方法においては、前記電極（２Ａ）と前記感光性樹脂材料（３）を用いて形成される前記パターン（３Ａ）との間に、前記感光性樹脂材料（３）の前記電極（２Ａ）側への接着強度を上げるために、前記剥離層（１１）と同一の所定のアルカリ性溶液により溶解され得る接着層（１２）を形成することを特徴とする。この構成によれば、電極（２Ａ）が、所定のアルカリ性溶液に溶解する樹脂材料からなる剥離層（１１）と接着層（１２）とにより挟まれた構造を有すると共に、電極（２Ａ）が同溶液によってエッチングされる材料からなるため、電鋳（５）の剥離時にこれらが一括して除去され得、電鋳（５）の剥離を極めて容易且つ短時間で実現することができる。また剥離層（１１）の膜厚のみを厚くする必要がないため、膜応力による弊害を回避できる。なお、前記接着層（１２）には、成分Ｎ−メチルピロリジノン９９％以上、特殊界面活性剤１％以下の非感光性樹脂材料が用いられることができる。
【００１５】
また、本発明のスタンパの製造方法においては、前記接着層と前記剥離層と前記電極とは同一のアルカリ性溶液により溶解、除去される。さらに、本発明のスタンパの製造方法において、前記電極はＣｒ，Ｃｕからなる膜を順に積層してなり、膜厚はＣｒが約５ｎｍ、Ｃｕが約１００ｎｍであることを特徴とする。この構成によれば、電解めっきの際に導通が十分にとれる一方、膜厚を薄くすることにより膜厚が厚くなることによる膜剥がれや内部応力が大きくなるという問題を解消できる。
【００１６】
また、本発明のスタンパの製造方法においては、前記パターン（３Ａ）を形成した後、前記電鋳（５）を形成する前に前記電極（２Ａ）と同一材料からなる上層電極（２Ｂ）を設けるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明においては、まず、シリコン基板などの基板上に、剥離層、第１電極膜、接着層、感光性樹脂材料、第２電極膜の順に形成して元型を作製する。第１電極膜、第２電極膜は電鋳の際の電極膜であり、接着層は感光性樹脂材料の金属薄膜への接着強度を上げるための層である。この元型に電解めっき法もしくは無電解めっき法を用いて、所望の膜厚まで金属めっきを行い、剥離層を除去することにより、基板から感光性樹脂材料、電極膜、電鋳を一体剥離させる。
【００１８】
剥離層として利用する樹脂材料は、アルカリ性溶液で容易に剥離できる成分Ｎ−メチルピロリジノン９９％以上、特殊界面活性剤１％以下の非感光性樹脂材料として、例えば、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍＣｏｒｐ製ＸＰＯｍｎｉＣｏａｔで構成される。剥離層は、アンモニアと過酸化水素水の混合液、ポジ型レジストのアルカリ性現像液である東京応化製ＮＭＤ−Ｗ（２．３８％）などで容易に溶解できる。また、第１電極膜もアンモニアと過酸化水素水の混合液で溶解できる。
【００１９】
剥離層のみを厚くした場合、前述したように膜応力による弊害があるが、剥離層として使用したＭｉｃｒｏＣｈｅｍＣｏｒｐ製ＸＰＯｍｎｉＣｏａｔは、接着層としても用いるため、アンモニアと過酸化水素水の混合液で溶解除去できるのは、剥離層、第１電極膜、接着層の３層となり、剥離層のみの膜厚を厚くする必要がない。剥離層、第１電極膜、接着層と各々の機能を持ち、かつ基板を剥離する際には、３層がアンモニアと過酸化水素水の混合液で一括にエッチングが行える。このことが特徴の一つであり、剥離時間が１０分未満という短時間化を可能とする。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図１を用いて詳述する。
図１は本発明の実施の形態におけるスタンパの製造方法を示す工程図である。
図１において、第１の工程（ａ）として、シリコン基板などの基板１上に、剥離層１１であるＭｉｃｒｏＣｈｅｍＣｏｒｐ製ＸＰＯｍｎｉＣｏａｔを基板全面に所望の厚みでスピンコート法などで塗布してベークする。本実施の形態では、膜厚７５ｎｍ、ベーク温度は２００℃とした。
【００２１】
第２の工程（ｂ）として、剥離層１１上に第１電極膜２Ａとして、例えば、Ｃｒ、Ｃｕの順に金属薄膜を真空蒸着法などで形成する。この際、Ｃｒは５ｎｍ、Ｃｕは１００ｎｍ程度の膜厚とした。このような膜厚としたのは、電極膜は電解めっきの際に導通がとれる程度の膜厚があればよく、一方膜厚が厚くなると膜剥がれや内部応力が大きくなりプロセス上の問題が生じる虞があるからである。
【００２２】
次に第３の工程（ｃ）として、第１の工程で剥離層として塗布したＭｉｃｒｏＣｈｅｍＣｏｒｐ製ＸＰＯｍｎｉＣｏａｔを所望の厚さでスピンコート法などで塗布し、ベークして接着層１２を設ける。この場合、膜厚は２５ｎｍ、ベーク温度は２００℃とした。接着層１２は、感光性樹脂材料３の金属薄膜への接着強度を上げるために設けられる層である。
【００２３】
第４の工程（ｄ）として、感光性樹脂材料３であるＭｉｃｒｏＣｈｅｍＣｏｒｐ製ＳＵ−８を所望の厚さでスピンコート法などで塗布し、ベークする。この場合、膜厚は５０μｍ、ベーク温度９５℃とした。
【００２４】
第５の工程（ｅ）として、所望のパターンを形成したマスク４を用いて露光機にて紫外線６による露光作業を行う。
【００２５】
第６の工程（ｆ）として、感光樹脂材料用の現像液にて現像を行った後、リンスを行い、パターン３Ａ，１２Ａを形成する。
【００２６】
第７の工程（ｇ）として、第２電極膜２Ｂとして、例えば、Ｃｒ，Ｃｕの順に金属薄膜を真空蒸着法などで形成する。この際、Ｃｒの厚さは５ｎｍ、Ｃｕの厚さは１００ｎｍ程度とした。
【００２７】
以上の工程により、樹脂性の元型が完成する。
その後、第８工程（ｈ）として、スルファミン酸ニッケル系浴組成の電解槽内に浸漬して、所望の膜厚までニッケル電着を行い、電鋳５を形成する。
【００２８】
第９工程として、めっき処理が終了した後、基板１から感光性樹脂材料３Ａ、電極膜２Ｂ、電鋳５を一体剥離するため、剥離層１１をアンモニアと過酸化水素水の混合液中に浸漬すると、約１０分間で剥離層１１、接着層１２と同時に第１電極膜２Ａなどの金属薄膜も除去される（ｉ）。これによって、電鋳５、第２電極膜２Ｂ、感光性樹脂材料３Ａが取り出される。次に、感光性樹脂材料３Ａを感光材料除去溶剤に浸漬して除去するとともに、第２電極膜２Ｂを溶剤で除去して、電鋳５のみを取り出し、スタンパが得られる（ｊ）。
【００２９】
上述した実施の形態によれば、第１電極膜が、アンモニアと過酸化水素水の混合液に容易に溶解する樹脂材料からなる剥離層と接着層とにより挟まれた構造を有すると共に、第１電極膜がアンモニアと過酸化水素水の混合液によってエッチングされる材料からなるため、電鋳の剥離時にこれらが一括して除去され得、電鋳の剥離を短時間で実現することができる。また剥離層の膜厚のみを厚くする必要がないため、膜応力による弊害を回避できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のようなプロセスを用いてスタンパを製造することにより、基板から電鋳を容易に剥離することができ、またその剥離時間を短縮することができてスタンパの製造時間の短縮も図ることができ、もって低コスト化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスタンパの製造方法を示す工程図である。
【図２】従来のスタンパの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１基板、２Ａ第１電極膜（電極）、２Ｂ第２電極膜（上層電極）、３感光性樹脂材料、３Ａ感光性樹脂材料パターン、５電鋳、６紫外線、１１剥離層、１２接着層。

Claims

基板上に電極を形成し、該電極上に感光性樹脂材料を用いたフォトリソグラフィ法にてパターンを形成し、該パターン上に電鋳を形成した後、前記パターン及び前記電極を除去することにより前記電鋳を剥離させてスタンパを得るようにしたスタンパの製造方法において、
前記基板と前記電極の間に剥離性を向上させるための剥離層を設けるようにしたことを特徴とするスタンパの製造方法。
請求項１に記載のスタンパの製造方法において、
前記電極には、前記剥離層を溶解する所定のアルカリ性溶液によりエッチングされ得る材料が用いられることを特徴とするスタンパの製造方法。
請求項１又は請求項２に記載のスタンパの製造方法において、
前記電極と前記感光性樹脂材料を用いて形成される前記パターンとの間に、前記感光性樹脂材料の前記電極側への接着強度を上げるために、前記所定のアルカリ性溶液により溶解され得る接着層を形成するようにしたことを特徴とするスタンパの製造方法。
請求項３に記載のスタンパの製造方法において、
前記接着層と前記剥離層と前記電極とは同一の所定のアルカリ性溶液により溶解、除去されることを特徴とするスタンパの製造方法。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスタンパの製造方法において、
前記電極はＣｒ，Ｃｕからなる膜を順に積層してなり、膜厚はＣｒが５ｎｍ、Ｃｕが１００ｎｍであることを特徴とするスタンパの製造方法。
請求項５に記載のスタンパの製造方法において、
前記感光樹脂材料による前記パターンを形成した後、前記電鋳を形成する前に、Ｃｒ，Ｃｕからなる膜を順に積層してなる電極を形成するようにしたことを特徴とするスタンパの製造方法。