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JP4966694B2 - Manufacturing method of microstructured mold - Google Patents

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JP4966694B2 JP2007053228A JP2007053228A JP4966694B2 JP 4966694 B2 JP4966694 B2 JP 4966694B2 JP 2007053228 A JP2007053228 A JP 2007053228A JP 2007053228 A JP2007053228 A JP 2007053228A JP 4966694 B2 JP4966694 B2 JP 4966694B2
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Description

本発明はナノメートルスケールの微細構造及びマイクロメートルスケールの凹凸構造を転写することのできる微細構造金型の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a microstructure mold capable of transferring a nanometer-scale microstructure and a micrometer-scale concavo-convex structure.

近年の半導体産業における微細加工技術の発展に伴い、シリコンやガラスなどの基板上に微小な流路や反応器、検出のための電極など化学分析に必要な要素を集積化したマイクロチップを用いる分析機器が用いられるようになってきた。DNAやタンパク質のためのマイクロチップベースの電気泳動装置は既に開発・市販されている。   Along with the development of microfabrication technology in the semiconductor industry in recent years, analysis using a microchip in which elements necessary for chemical analysis such as microchannels, reactors, and electrodes for detection are integrated on a substrate such as silicon or glass. Equipment has come to be used. Microchip-based electrophoresis devices for DNA and proteins have already been developed and marketed.

このような微小流体チップをベースとする分析デバイス(マイクロ分析システム、μ−Total Analysis System、μ−TAS)は、化学分析実験の集積化、ハイスループット、省資源、省スペース、ローエミッションを可能にするものであり、現在、生化学分析を中心に前述の電気泳動やクロマトグラフィーを行う分離用チップ、イムノアッセイや酵素分析を行うアッセイ用チップ、ポリメラーゼチェーンリアクション(PCR)を行う合成反応用チップなどの開発が世界的規模で活発に行なわれている。これらは、持ち運びが容易であることから、環境分析をサンプリングしたその場で行ったり、高精度な臨床試験をベッドサイドで行うことも可能になると期待されている。   Such microfluidic chip-based analysis devices (micro-analysis system, μ-Total Analysis System, μ-TAS) enable integration of chemical analysis experiments, high throughput, resource saving, space saving, and low emission Currently, separation chips that perform electrophoresis and chromatography as described above, focusing on biochemical analysis, assay chips that perform immunoassay and enzyme analysis, synthesis reaction chips that perform polymerase chain reaction (PCR), etc. Development is active on a global scale. Since these are easy to carry, it is expected that it will be possible to conduct environmental analysis on the spot sampled and to conduct high-precision clinical trials at the bedside.

上記各デバイスを製造するにはナノメートルスケールの微細構造やマイクロメートルスケールの構造を形成する必要があるので、ナノメートルスケールの微細構造やマイクロメートルスケールの凹凸構造を有する金型を作製し、この金型を用いてナノ又はマイクロインプリント法により金型に形成されているナノメートルスケールの微細構造パターンやマイクロメートルスケールの凹凸構造を樹脂基板に転写する方法で製造されている。   In order to manufacture each of the above devices, it is necessary to form a nanometer-scale microstructure or a micrometer-scale structure. Therefore, a mold having a nanometer-scale microstructure or a micrometer-scale concavo-convex structure is prepared. It is manufactured by a method of transferring a nanometer-scale fine structure pattern or a micrometer-scale concavo-convex structure formed on a mold by a nano or microimprint method to a resin substrate.

上記金型の製造はリソグラフィ法や金属めっき法により行われており、例えば、表面に微細な凸凹構造を有する基板の表面に、分子性無電解めっき触媒を付与し、その後に無電解めっきを施すことにより少なくとも前記凸凹パターンが充填された金属層を形成し、さらに、前記金属層を前記基板から剥離することにより前記凸凹パターンが反転転写された表面を有する微細金属構造体を得ることを特徴とする微細金属構造体の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−189128号公報
The mold is manufactured by a lithography method or a metal plating method. For example, a molecular electroless plating catalyst is applied to the surface of a substrate having a fine uneven structure on the surface, followed by electroless plating. Forming a metal layer filled with at least the uneven pattern, and further separating the metal layer from the substrate to obtain a fine metal structure having a surface on which the uneven pattern is reversely transferred. A method for manufacturing a fine metal structure has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-189128 A

しかしながら、上記製造方法では、基板表面に無電解めっきを施すことにより金属構成体を形成し、これから基板を剥離することにより基板表面に形成されている微細な凸凹パターンを単に金属構成体に転写するにすぎないので、本来的に原器製造方法が異ならざるを得ないナノメートルスケールの微細構造とマイクロメートルスケールの凹凸構造の両方を有する金型を精度良く製造するのは困難であった。   However, in the above manufacturing method, a metal structure is formed by performing electroless plating on the surface of the substrate, and then the fine uneven pattern formed on the surface of the substrate is simply transferred to the metal structure by peeling the substrate from this. Therefore, it has been difficult to accurately manufacture a mold having both a nanometer-scale microstructure and a micrometer-scale concavo-convex structure in which the original device manufacturing method must be different.

本発明の目的は、上記欠点に鑑み、ナノメートルスケールの微細構造とマイクロメートルスケールの凹凸構造の両方を有する金型を精度良く得ることのできる製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of accurately obtaining a mold having both a nanometer-scale microstructure and a micrometer-scale concavo-convex structure in view of the above-mentioned drawbacks.

請求項1記載の微細構造金型の製造方法は、(1)一面にマイクロメートルスケールの遮光パターンが形成された透明な基板(イ)の上に厚さ10nm〜10μmの透明薄膜を形成する第1の工程、(2)透明薄膜上に、ホトレジストを厚さ5μm〜5000μmの厚膜状に塗布して未硬化厚膜ホトレジスト層を形成した後、未硬化厚膜ホトレジスト層にナノメートルスケールの微細構造が形成されている基板(ロ)を積層・押圧する第2の工程、(3)透明な基板(イ)の他面から露光して未硬化厚膜ホトレジスト層を硬化して硬化厚膜ホトレジスト層を形成した後、基板(ロ)を剥離し、次いで、硬化厚膜ホトレジスト層の未硬化ホトレジストを洗浄除去して、マイクロメートルスケールの凹状構造を形成する第3の工程、及び、(4)ナノメートルスケールの微細構造の転写構造とマイクロメートルスケールの凹状構造が形成された硬化ホトレジスト層表面に電鋳法により金属層を積層した後、該金属層からホトレジストを剥離除去する第4の工程からなることを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a microstructured mold comprising: (1) forming a transparent thin film having a thickness of 10 nm to 10 μm on a transparent substrate (a) having a micrometer-scale light-shielding pattern formed on one surface; Step 1 (2) A photoresist is applied on a transparent thin film in a thickness of 5 μm to 5000 μm to form an uncured thick film photoresist layer, and then a nanometer-scale fine film is formed on the uncured thick film photoresist layer. A second step of laminating and pressing the substrate (b) on which the structure is formed; (3) curing the uncured thick film photoresist layer by exposing it from the other surface of the transparent substrate (b); After forming the layer, the substrate (b) is peeled off, and then the uncured photoresist of the cured thick film photoresist layer is washed away to form a concave structure on the micrometer scale, and (4) Na This is a fourth step in which a metal layer is laminated by electroforming on the surface of a cured photoresist layer on which a metric scale fine structure transfer structure and a micrometer scale concave structure are formed, and then the photoresist is peeled off from the metal layer. It is characterized by that.

次に、図面を参照して、本発明の微細構造金型の製造方法の一例を説明する。図1は本発明の第1の工程を示す断面図である。図中1は透明な基板(イ)であり、第1の工程(1)においては、透明な基板(イ)1の一面にマイクロメートルスケールの遮光パターン2を形成し、その上にホトレジストを厚さ10nm〜2μmの薄膜状に塗布した後、遮光パターンのない側から露光して硬化透明薄膜ホトレジスト層3を形成する。   Next, an example of a method for producing a microstructure mold according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a first step of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a transparent substrate (a). In the first step (1), a micrometer-scale light-shielding pattern 2 is formed on one surface of the transparent substrate (a) 1, and a photoresist is thickened thereon. After coating in the form of a thin film having a thickness of 10 nm to 2 μm, the cured transparent thin film photoresist layer 3 is formed by exposure from the side without the light shielding pattern.

上記透明な基板(イ)1の材料としては、透明であればよく、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ガラス、石英、シリコン、光反応性樹脂等があげられる。   The material for the transparent substrate (a) 1 may be transparent, and examples thereof include polydimethylsiloxane (PDMS), glass, quartz, silicon, and a photoreactive resin.

まず、透明な基板(イ)1の一面にマイクロメートルスケールの遮光パターン2を形成する。遮光パターン2は遮光性、特に、ホトレジストを硬化する際に使用される360nm付近の光線の遮光性に優れたものが好ましく、例えば、クロムがあげられる。遮光パターン2はマイクロメートルスケールであり、幅及び高さが5〜5000μmが好ましい。又、遮光パターン2の形成方法は、従来公知の任意の形成方法が採用されればよい。   First, a micrometer-scale light shielding pattern 2 is formed on one surface of a transparent substrate (a) 1. The light-shielding pattern 2 is preferably one having excellent light-shielding properties, in particular, light-shielding properties of light near 360 nm used when curing a photoresist, and examples thereof include chromium. The light-shielding pattern 2 is a micrometer scale, and the width and height are preferably 5 to 5000 μm. Moreover, the formation method of the light-shielding pattern 2 should just employ | adopt conventionally well-known arbitrary formation methods.

透明な基板(イ)1の遮光パターン2が形成された面上に透明薄膜を形成する方法としては、ホトレジスト等のスピンコーティング・スプレー・スクリーン印刷などによる各種塗布法、SiO2等の化学的気相成長法(CVD法)、金属アルコキシドを利用したゾル−ゲル法,真空蒸着・スパッタリング等の物理的気相成長法(PVD法)等が選択できる。 As a method of forming a transparent thin film on the surface of the transparent substrate (a) 1 on which the light-shielding pattern 2 is formed, various coating methods such as spin coating, spraying, screen printing, etc., such as photoresist, and chemical gases such as SiO 2 are used. A phase growth method (CVD method), a sol-gel method using metal alkoxide, a physical vapor deposition method (PVD method) such as vacuum deposition / sputtering, or the like can be selected.

上記ホトレジストは、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどのアクリリ−ト系樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエーテル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂を主体とする光硬化性樹脂であり、一般にホトレジストとして使用されている任意のものが使用可能である。ホトレジストは透明な基板(イ)1の遮光パターン2が形成された面上に厚さ10nm〜2μmの薄膜状に塗布する。塗布方法は特に限定されるものではなく、従来公知の任意の塗布方法が採用されてよいが、10nm〜2μmの薄膜状に塗布するのであるから均一に精度よく塗布できるスピンコート法を採用するのが好ましい。   The photoresist is a photo-curing resin mainly composed of an acrylic resin such as polyester acrylate, epoxy acrylate or urethane acrylate, an epoxy resin, a vinyl ether resin or a silicone resin, and is generally used as a photoresist. Can be used. The photoresist is applied in the form of a thin film having a thickness of 10 nm to 2 μm on the surface of the transparent substrate (a) 1 on which the light shielding pattern 2 is formed. The coating method is not particularly limited, and any conventionally known coating method may be employed. However, since the coating method is performed in a thin film shape of 10 nm to 2 μm, a spin coating method capable of uniform and accurate coating is employed. Is preferred.

ホトレジストを厚さ10nm〜2μmの薄膜状に塗布した後、図1に矢印で示したように、遮光パターン2のない側から露光してホトレジストを硬化して硬化透明薄膜ホトレジスト層3を形成する。   After the photoresist is applied in a thin film shape having a thickness of 10 nm to 2 μm, as shown by an arrow in FIG. 1, the photoresist is cured by exposure from the side without the light shielding pattern 2 to form a cured transparent thin film photoresist layer 3.

図2及び図3は本発明の第2の工程(2)を示す断面図である。先ず、図2に示したように、硬化透明薄膜ホトレジスト層3上に、ホトレジストを厚さ5μm〜5000μmの厚膜状に塗布して未硬化厚膜ホトレジスト層4を形成する。次いで、未硬化厚膜ホトレジスト層4にナノメートルスケールの微細構造パターン51が形成されている基板(ロ)5を積層・押圧する。未硬化厚膜ホトレジスト層4のホトレジストは硬化されてないので、流動性を有しており、基板(ロ)5の表面に形成されているナノメートルスケールの微細構造51に未硬化厚膜ホトレジストが流入する。   2 and 3 are sectional views showing a second step (2) of the present invention. First, as shown in FIG. 2, an uncured thick film photoresist layer 4 is formed on the cured transparent thin film photoresist layer 3 by applying a photoresist in a thickness of 5 μm to 5000 μm. Next, a substrate (b) 5 on which a nanometer-scale fine structure pattern 51 is formed is laminated and pressed on the uncured thick film photoresist layer 4. Since the photoresist of the uncured thick film photoresist layer 4 is not cured, it has fluidity, and the uncured thick film photoresist is formed on the nanometer-scale microstructure 51 formed on the surface of the substrate (b) 5. Inflow.

基板(ロ)5を構成する材料は、特に限定されず、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ガラス、石英、シリコン、光反応性樹脂金属、セラミックおよびそれらの組み合わせなどが挙げられる。   The material which comprises the board | substrate (b) 5 is not specifically limited, For example, polydimethylsiloxane (PDMS), glass, quartz, a silicon | silicone, photoreactive resin metal, ceramics, those combinations, etc. are mentioned.

又、ナノメートルスケールの微細構造パターン51の形成方法も特に限定されるものではなく、例えば、機械加工、射出成型や圧縮成型に代表される転写技術、ドライエッチング(RIE、IE、IBE、プラズマエッチング、レーザーエッチング、異方性エッチング、レーザーアブレーション、ブラスト加工、放電加工、LIGA、電子ビームエッチング、FAB)、ウエットエッチング(化学浸食)、光造形やセラミックス敷詰等の一体成型、各種物質を層状にコート、蒸着、スパッタリング、堆積し、部分的に除去することにより微細構造物を形成するSurface Micro−machining、1枚以上のシート状物質(フィルム、テープ等)により開口部分を形成して溝を形成する方法、インクジェットやディスペンサーにより流路構成材料を滴下、注入して形成させる方法等が挙げられる。   Also, the method for forming the nanometer-scale fine structure pattern 51 is not particularly limited. For example, a transfer technique represented by machining, injection molding or compression molding, dry etching (RIE, IE, IBE, plasma etching). , Laser etching, anisotropic etching, laser ablation, blasting, electrical discharge machining, LIGA, electron beam etching, FAB), wet etching (chemical erosion), integrated molding such as stereolithography and ceramic laying, various materials in layers Surface, micro-machining, which forms fine structures by coating, vapor deposition, sputtering, deposition, and partial removal, and forming grooves by forming openings with one or more sheets of material (film, tape, etc.) How to do inkjet or dispenser Dropping more flow path forming material, and a method of forming by implantation and the like.

上記硬化透明薄膜ホトレジスト層4を形成するホトレジストは、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどのアクリリ−ト系樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエーテル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂を主体とする光硬化性樹脂であり、一般にホトレジストとして使用されている任意のものが使用可能である。硬化透明薄膜ホトレジスト層3を構成するホトレジストと同一又は同種のホトレジストであってもよい。   The photoresist that forms the cured transparent thin film photoresist layer 4 is a photo-curing resin mainly composed of an acrylic resin such as polyester acrylate, epoxy acrylate, or urethane acrylate, an epoxy resin, a vinyl ether resin, a silicone resin, or the like. Any material generally used as a photoresist can be used. It may be the same or the same type of photoresist as that constituting the cured transparent thin film photoresist layer 3.

上記ホトレジストの塗布方法も特に限定されるものではなく、従来公知の任意の塗布方法が採用されてよいが、5μm〜5000μmの厚膜状に塗布するのであり、均一に塗布されるのが好ましいのでスピンコート法を採用するのが好ましい。又、硬化透明薄膜ホトレジスト層4は後工程でマイクロメートルスケールの凹状構造を形成するために使用するのでその厚さは5μm〜5000μmである。   The method for coating the photoresist is not particularly limited, and any conventionally known coating method may be adopted. However, it is applied to a thick film of 5 μm to 5000 μm, and it is preferable that the photoresist is uniformly coated. It is preferable to employ a spin coating method. Further, the cured transparent thin film photoresist layer 4 is used to form a concave structure on the micrometer scale in a subsequent process, so that the thickness thereof is 5 μm to 5000 μm.

図4〜図6は本発明の第3の工程(3)を示す断面図である。先ず、図4に示したように、透明な基板(イ)1の他面から矢印方向に露光して未硬化厚膜ホトレジスト層4を硬化する。遮光パターン2によって遮光されない未硬化厚膜ホトレジスト層4は硬化して硬化厚膜ホトレジスト層41となり、遮光パターン2によって遮光された未硬化厚膜ホトレジスト層4は硬化することなく、未硬化ホトレジスト42として存在する。   4-6 is sectional drawing which shows the 3rd process (3) of this invention. First, as shown in FIG. 4, the uncured thick photoresist layer 4 is cured by exposing in the direction of the arrow from the other surface of the transparent substrate (a) 1. The uncured thick film photoresist layer 4 that is not shielded by the light shielding pattern 2 is cured to become a cured thick film photoresist layer 41, and the uncured thick film photoresist layer 4 that is shielded by the light shielding pattern 2 is not cured as an uncured photoresist 42. Exists.

硬化厚膜ホトレジスト層41を形成した後、基板(ロ)5を剥離する。基板(ロ)5を剥離することにより、基板(ロ)5の表面に形成されているナノメートルスケールの微細構造51が硬化厚膜ホトレジスト層41に転写され、微細構造51と同一のナノメートルスケールの微細構造の転写構造43が硬化厚膜ホトレジスト層41の表面に形成される。   After the cured thick film photoresist layer 41 is formed, the substrate (b) 5 is peeled off. By peeling off the substrate (b) 5, the nanometer-scale microstructure 51 formed on the surface of the substrate (b) 5 is transferred to the cured thick film photoresist layer 41, and is the same nanometer scale as the microstructure 51. A fine transfer structure 43 is formed on the surface of the cured thick film photoresist layer 41.

ナノメートルスケールの微細構造51の幅及び高さは10〜1000nmが好ましい。又、ナノメートルスケールの微細構造の幅は、ホトレジストを硬化させる光の2分の1 波長より小さく、且つ、微細構造の高さが2分の1 波長以上であるのが好ましい。ナノメートルスケールの微細構造が形成されている基板(ロ)が、ホトレジストを硬化させる光に対して透明である。   The width and height of the nanometer-scale microstructure 51 are preferably 10 to 1000 nm. In addition, the width of the nanometer-scale microstructure is preferably smaller than a half wavelength of light for curing the photoresist, and the height of the microstructure is preferably a half wavelength or more. A substrate (b) on which a nanometer-scale microstructure is formed is transparent to light for curing the photoresist.

次いで、硬化厚膜ホトレジスト層41から未硬化ホトレジスト42を洗浄除去して、マイクロメートルスケールの凹状構造44を形成する。未硬化ホトレジスト42の平面形状は遮光パターン2と同一であるから、凹状構造44の平面形状は遮光パターン2と同一になる。このとき、硬化厚膜ホトレジスト層41と透明薄膜は接合し、ナノメートルスケールの微細構造の転写構造43とマイクロメートルスケールの凹状構造44が形成された透明構造体となっている。   The uncured photoresist 42 is then washed away from the cured thick film photoresist layer 41 to form a micrometer scale concave structure 44. Since the planar shape of the uncured photoresist 42 is the same as that of the light shielding pattern 2, the planar shape of the concave structure 44 is the same as that of the light shielding pattern 2. At this time, the cured thick film photoresist layer 41 and the transparent thin film are joined to form a transparent structure in which a nanometer-scale fine structure transfer structure 43 and a micrometer-scale concave structure 44 are formed.

図7は本発明の第4の工程(4)を示す断面図であり、図8は得られた微細構造金型を示す断面図である。先ず、ナノメートルスケールの微細構造の転写構造43とマイクロメートルスケールの凹状構造44が形成された透明構造体表面に電鋳法により金属層6を積層する。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing the fourth step (4) of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing the obtained microstructured mold. First, the metal layer 6 is laminated | stacked by the electroforming method on the transparent structure surface in which the transfer structure 43 of the fine structure of nanometer scale and the concave structure 44 of micrometer scale were formed.

次いで、金属層6から透明構造体を剥離除去すると図8に示したように、透明構造体の表面ナノメートルスケールの微細構造の転写構造43が転写されたナノメートルスケールの微細構造71と、透明構造体の表面のマイクロメートルスケールの凹状構造44が転写されたマイクロメートルスケールの凸状構造72が形成された微細構造金型7が得られる。   Next, when the transparent structure is peeled and removed from the metal layer 6, as shown in FIG. 8, the nanometer-scale microstructure 71 on which the transfer structure 43 of the surface nanometer-scale microstructure of the transparent structure is transferred, and transparent The microstructure mold 7 having the micrometer scale convex structure 72 formed by transferring the micrometer scale concave structure 44 on the surface of the structure is obtained.

透明薄膜は、硬化厚膜ホトレジストが孤立した島のように取り残されずに剥離除去できるように透明構造体として一体化させる役割と、電鋳法の後の剥離工程で遮光パターン2が破壊されないようにする役割を果たしている。   The transparent thin film has a role of integrating as a transparent structure so that the cured thick film photoresist can be peeled and removed without being left like an isolated island, and the light shielding pattern 2 is not destroyed in the peeling process after the electroforming method. Playing a role.

上記電鋳法とは、電気めっき又は無電解めっき法により金属を析出させ金属層を積層する方法であり、金属としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、ニッケルーコバルト合金等があげられる。尚、硬化厚膜ホトレジスト層41に電鋳するには硬化厚膜ホトレジスト層41を導電性処理を施す必要があるが、導電性処理は従来公知の任意の方法が採用されてよく、例えば、無電解鍍金法、イオンスパッタリング法があげられる。   The electroforming method is a method of depositing a metal and laminating a metal layer by electroplating or electroless plating. Examples of the metal include copper, nickel, gold, silver, nickel-cobalt alloy, and the like. . In order to electroform the cured thick film photoresist layer 41, it is necessary to subject the cured thick film photoresist layer 41 to a conductive treatment. For the conductive treatment, any conventionally known method may be employed. Examples include an electrolytic plating method and an ion sputtering method.

本発明の微細構造金型の製造方法の構成は上述の通りであり、ナノメートルスケールの微細構造とマイクロメートルスケールの凹状構造の両方を有する金型を精度良く容易に得ることができる。   The structure of the manufacturing method of the microstructure mold of the present invention is as described above, and a mold having both a nanometer-scale microstructure and a micrometer-scale concave structure can be easily obtained with high accuracy.

次に、本発明の実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Next, although an example of the present invention is given and explained in detail, the present invention is not limited to the following example.

(実施例1)
一面にマイクロメートルスケールの遮光パターンが形成された透明な基板1として、厚さ1.2mmのクロムマスクパターン付石英基板を用いた。透明な基板1の遮光パターン2が形成されている面にホトレジスト(化薬マクロケム社製、商品名「SU−8」)をスピンコート法により塗布し、厚さ3μmのホトレジスト層を積層した。95℃で8分間プレベイクを行った後、13W/cm2の紫外線をホトレジスト層の全面に30秒間照射し、65℃で1.5分間及び95℃で6.5分間ポストベイクを行い、更に、150℃で2.5分間ハードベイクを行って硬化透明薄膜ホトレジストでできた透明薄膜3を形成した。
Example 1
A quartz substrate with a chromium mask pattern having a thickness of 1.2 mm was used as the transparent substrate 1 having a micrometer-scale light-shielding pattern formed on one surface. Photoresist (trade name “SU-8”, manufactured by Kayaku Macrochem Co., Ltd.) was applied to the surface of the transparent substrate 1 on which the light-shielding pattern 2 was formed, and a photoresist layer having a thickness of 3 μm was laminated. After pre-baking at 95 ° C. for 8 minutes, the entire surface of the photoresist layer was irradiated with ultraviolet rays of 13 W / cm 2 for 30 seconds, post-baked at 65 ° C. for 1.5 minutes and 95 ° C. for 6.5 minutes, and 150 The transparent thin film 3 made of a cured transparent thin film photoresist was formed by hard baking at 2.5 ° C. for 2.5 minutes.

透明薄膜3上に、ホトレジスト(化薬マクロケム社製、商品名「SU−8」)をスピンコート法により塗布し、厚さ100μmの未硬化厚膜ホトレジスト層4を積層した後、65℃で2.5分間及び95℃で8分間プレベイクを行った。   On the transparent thin film 3, a photoresist (trade name “SU-8”, manufactured by Kayaku Macrochem Co., Ltd.) is applied by spin coating, and an uncured thick film photoresist layer 4 having a thickness of 100 μm is laminated. Prebaked for 5 minutes and at 95 ° C. for 8 minutes.

厚さ500μmのシリコン基板に異方性エッチング法により、200μm角のエリアに一辺が200nmの四角錘状の凹状部を400nm間隔に形成して基板(ロ)5を得た。得られた基板(ロ)5をプレベイクを行った厚さ100μmの未硬化厚膜ホトレジスト層4に積層し、押圧して、四角錘状の凹状部にホトレジストを侵入させて四角錘状の凹状部の形状を未硬化厚膜ホトレジスト層4に転写した。   A quadrangular pyramid-shaped concave portion having a side of 200 nm was formed at an interval of 400 nm in a 200 μm square area by anisotropic etching on a 500 μm thick silicon substrate to obtain a substrate (b) 5. The obtained substrate (b) 5 is laminated on the unbaked thick film photoresist layer 4 having a thickness of 100 μm that has been pre-baked, and pressed to intrude the photoresist into the quadrangular pyramid-shaped concave portion, thereby forming the quadrangular pyramid-shaped concave portion. Was transferred to the uncured thick film photoresist layer 4.

次に、透明な基板1側から13W/cm2の紫外線を未硬化厚膜ホトレジスト層4に30秒間照射し、65℃で1.5分間及び95℃で6.5分間ポストベイクを行い、更に、150℃で2.5分間ハードベイクを行って硬化厚膜ホトレジスト層41を形成した。 Next, the uncured thick film photoresist layer 4 is irradiated with ultraviolet rays of 13 W / cm 2 from the transparent substrate 1 side for 30 seconds, post-baked at 65 ° C. for 1.5 minutes and 95 ° C. for 6.5 minutes, A hard baked photoresist layer 41 was formed by hard baking at 150 ° C. for 2.5 minutes.

硬化厚膜ホトレジスト層41から基板(ロ)5を剥離した後、紫外線照射の際に遮光パターンにより遮光されていた硬化厚膜ホトレジスト層41中の未硬化ホトレジスト42をホトレジスト現像液(化薬マクロケム社製、商品名「SU−8用現像液」)で洗浄除去して、マイクロメートルスケールの凹状構造44を形成した。   After the substrate (b) 5 is peeled off from the cured thick film photoresist layer 41, the uncured photoresist 42 in the cured thick film photoresist layer 41 that has been shielded from light by the light shielding pattern during UV irradiation is removed from the photoresist developer (Kayaku Macrochem Corporation). The product was washed and removed with a trade name “developer for SU-8”) to form a concave structure 44 on a micrometer scale.

透明な基板1を剥離した後、スパッタ装置を用いて硬化厚膜ホトレジスト層41にニッケルスパッタリングして、導電シード層を積層した。次に、導電シード層上に電解ニッケルめっきによりニッケル電鋳を行って金属(ニッケル)層6を積層した後、硬化厚膜ホトレジスト層41から金属(ニッケル)層6を剥離してナノメートルスケールの四角錘状の凹状部71とマイクロメートルスケールの凸状構造72を有する微細構造金型7を得た。   After peeling off the transparent substrate 1, nickel was sputtered onto the cured thick film photoresist layer 41 using a sputtering apparatus, and a conductive seed layer was laminated. Next, after electroforming nickel by electrolytic nickel plating on the conductive seed layer and laminating the metal (nickel) layer 6, the metal (nickel) layer 6 is peeled off from the cured thick film photoresist layer 41 to obtain a nanometer scale. A microstructure die 7 having a square pyramid-shaped concave portion 71 and a micrometer-scale convex structure 72 was obtained.

尚、ニッケル電鋳を行う際のニッケルめっき溶液は、スファミン酸ニッケル4水和物450g/L、塩化ニッケル6水和物10g/L、ホウ酸30g/L及び表面表力調製整剤20ml/Lよりなり、浴温は50℃、pHは4とした。   The nickel plating solution for performing nickel electroforming is nickel sfamate tetrahydrate 450 g / L, nickel chloride hexahydrate 10 g / L, boric acid 30 g / L, and surface surface force adjusting agent 20 ml / L. The bath temperature was 50 ° C. and the pH was 4.

本発明の第1の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st process of this invention. 本発明の第2の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd process of this invention. 本発明の第2の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd process of this invention. 本発明の第3の工程(3)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd process (3) of this invention. 本発明の第3の工程(3)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd process (3) of this invention. 本発明の第3の工程(3)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd process (3) of this invention. 本発明の第4の工程(4)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 4th process (4) of this invention. 本発明の微細構造金型の製造方法で得られた微細構造金型の1例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one example of the microstructure metal mold | die obtained with the manufacturing method of the microstructure metal mold | die of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 透明な基板(イ)
2 遮光パターン
3 硬化透明薄膜ホトレジスト層
4 未硬化厚膜ホトレジスト層
5 基板(ロ)
6 金属層
7 微細構造金型
1 Transparent substrate (I)
2 Light-shielding pattern 3 Cured transparent thin film photoresist layer 4 Uncured thick film photoresist layer 5 Substrate (b)
6 Metal layer 7 Microstructure mold

Claims (5)

(1)一面にマイクロメートルスケールの遮光パターンが形成された透明な基板(イ)の上に厚さ10nm〜10μmの透明薄膜を形成する第1の工程、
(2)透明薄膜上に、ホトレジストを厚さ5μm〜5000μmの厚膜状に塗布して未硬化厚膜ホトレジスト層を形成した後、未硬化厚膜ホトレジスト層にナノメートルスケールの微細構造が形成されている基板(ロ)を積層・押圧する第2の工程、
(3)透明な基板(イ)の他面から露光して未硬化厚膜ホトレジスト層を硬化して硬化厚膜ホトレジスト層を形成した後、基板(ロ)を剥離し、次いで、硬化厚膜ホトレジスト層の未硬化ホトレジストを洗浄除去して、マイクロメートルスケールの凹状構造を形成する第3の工程、及び、
(4)ナノメートルスケールの微細構造の転写構造とマイクロメートルスケールの凹状構造が形成された硬化ホトレジスト層表面に電鋳法により金属層を積層した後、該金属層からホトレジストを剥離除去する第4の工程からなることを特徴とする微細構造金型の製造方法。
(1) a first step of forming a transparent thin film having a thickness of 10 nm to 10 μm on a transparent substrate (a) having a micrometer-scale light-shielding pattern formed on one surface;
(2) On the transparent thin film, a photoresist is applied in a thickness of 5 μm to 5000 μm to form an uncured thick film photoresist layer, and then a nanometer-scale microstructure is formed in the uncured thick film photoresist layer. A second step of laminating and pressing the substrate (b)
(3) After exposing from the other surface of the transparent substrate (a) to cure the uncured thick film photoresist layer to form a cured thick film photoresist layer, the substrate (b) is peeled off, and then cured thick film photoresist A third step of cleaning away the uncured photoresist of the layer to form a micrometer scale concave structure; and
(4) After a metal layer is laminated by electroforming on the surface of the cured photoresist layer on which the nanometer-scale microstructure transfer structure and the micrometer-scale concave structure are formed, the photoresist is peeled off from the metal layer. The manufacturing method of the microstructure metal mold | die characterized by consisting of these processes.
ナノメートルスケールの微細構造の幅及び高さが10〜1000nmであることを特徴とする請求項1記載の微細構造金型の製造方法。   2. The method for producing a microstructure mold according to claim 1, wherein the width and height of the nanometer-scale microstructure are 10 to 1000 nm. マイクロメートルスケールの凹状構造の幅及び高さが5〜5000μmであることを特徴とする請求項1又は2記載の微細構造金型の製造方法。   The method for producing a microstructure mold according to claim 1 or 2, wherein the micrometer-scale concave structure has a width and height of 5 to 5000 µm. 透明薄膜がフォトレジスト硬化膜である請求項1〜3の微細構造金型の製造方法。   The method for producing a microstructure mold according to claims 1 to 3, wherein the transparent thin film is a cured photoresist film. ナノメートルスケールの微細構造の幅が、ホトレジストを硬化させる光の2分の1 波長より小さく、且つ、微細構造の高さが2分の1 波長以上で、ナノメートルスケールの微細構造が形成されている基板(ロ)が、ホトレジストを硬化させる光に対して透明である請求項1〜4記載の微細構造金型の製造方法。   The width of the nanometer-scale microstructure is smaller than one-half wavelength of the light that hardens the photoresist, and the height of the microstructure is more than one-half wavelength. The method for producing a microstructure mold according to claim 1, wherein the substrate (b) is transparent to light for curing the photoresist.
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