(57)【要約】【課題】精密な微細構造体を高能率に製造可能な型材を提供すること、この型材を容易かつ低コストで作製する方法を提供すること、この型材を用いて精密な微細構造体を高能率に成形する方法を提供すること。【解決手段】表面に所要の凹凸パターン１１ａが形成された原型１１を作製する。当該原型１１の凹凸パターン形成面にグラファイトなどからなるカーボン層２を形成する。当該カーボン層２を陰極としてニッケルなどの電気めっき金属層３を形成する。凹凸パターン１１ａとカーボン層２の界面を剥離し、微細構造体成形用型材１Ａを得る。型材１Ａの凹凸パターン２ａと基板１４との間で成形材料１５を均一に展伸し、成形材料１５の表面にに原型１１の凹凸パターン１１ａを転写する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に所要の凹凸パターンが形成されたカーボン層と、当該カーボン層の裏面側に直接又は導電性金属層を介して形成された電気めっき金属層とを有することを特徴とする微細構造体成形用型材。
【請求項２】
前記カーボン層が、ダイヤモンドライクカーボン又はグラファイトからなることを特徴とする請求項１に記載の微細構造体成形用型材。
【請求項３】
前記カーボン層の表層部に離型層が存在することを特徴とする請求項１に記載の微細構造体成形用型材。
【請求項４】
前記カーボン層の層厚が、前記凹凸パターンの段差の大きさよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の微細構造体成形用型材。
【請求項５】
表面に所要の凹凸パターンが形成された原型を作製する工程と、前記原型の凹凸パターン形成面に所要の層厚のカーボン層を形成する工程と、前記カーボン層上に直接又は導電性金属層を介して電気めっき金属層を形成する工程と、前記原型と前記カーボン層との界面を剥離し、前記カーボン層と前記電気めっき金属層とが一体化された微細構造体成形用型材を得る工程とを含むことを特徴とする微細構造体成形用型材の作製方法。
【請求項６】
前記原型を作製した後、前記カーボン層を形成する前に、前記原型の凹凸パターン形成面に離型層を形成し、前記電気めっき金属層の形成後に、前記原型と前記離型層との界面を剥離することを特徴とする請求項５に記載の微細構造体成形用型材の作製方法。
【請求項７】
前記原型を作製した後、前記カーボン層を形成する前に、前記原型の凹凸パターン形成面に可溶性膜を形成し、前記電気めっき金属層の形成後に、前記可溶性膜を溶解し、前記原型から前記カーボン層との界面を剥離することを特徴とする請求項５に記載の微細構造体成形用型材の作製方法。
【請求項８】
表面に所要の凹凸パターンが形成されたカーボン層と、当該カーボン層の裏面側に直接又は導電性金属層を介して形成された電気めっき金属層とを有する微細構造体成形用型材を用い、前記凹凸パターンに微細構造体の成形材料を押しつけ、微細構造体に前記凹凸パターンを転写することを特徴とする微細構造体の成形方法。
【請求項９】
前記微細構造体の成形材料が、ゾルゲル材料又は高分子組成物であることを特徴とする特許請求項３記載の微細構造体の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造体成形用型材、微細構造体成形用型材の作製方法及び微細構造体の成形方法に係り、特に、型材の離型性及び耐久性を向上させる手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置、記録媒体、光学素子、マイクロ流体デバイスなどの多くの分野で微細構造体を大量に製造する技術へのニーズが高まっており、例えば２Ｐ法を改良した方法でマイクロレンズアレイを製造する技術（例えば、特許文献１参照。）や、ナノインプリント法で１００ｎｍ以下の微細構造体を製造する技術（例えば、特許文献２参照。）などが従来より提案されている。このように、型材に成形材料を押しつけ、型材に形成された凹凸パターンを成形物に転写する微細構造体の製造方法においては、型材と成形物との剥離性を高めることが凹凸パターンの転写性及び成形物の生産性を高める上で重要であり、従来より型材の表面に離型層を形成したり、型材自体を離型材料で形成することが行われている。
【０００３】
ところで、微細構造体の技術分野においては、凹凸パターンがますます微細化され、かつ例えばゾルゲル材料などの化学的に反応性の高い材料を用いた成形物に対する需要も増加する傾向にあるので、従来の技術では型材からの成形物の剥離が困難になりつつあり、より高性能な離型構造が求められている。また、大量の微細構造体を高能率に製造するため、型材自体の強度の向上も求められている。
【０００４】
このような要請に対応する手段として、近年、真空成膜されたカーボン膜を型材とする各種の技術が提案されている。例えば、姫路工業大学の渡辺啓一郎等は、集束イオンビーム化学蒸着（ＦＩＢ−ＣＶＤ）によって作製した三次元ダイヤモンド状炭素モールドを用いてマイクロレンズを作製している（例えば、非特許文献１参照。）。また、大阪府立大学の平井等は、化学気相成長（ＣＶＤ）ダイアモンド層を用いた微小モールドを用いて幅が１００ｎｍ以下、深さが１．０μｍの狭小溝を得ることに成功している（例えば、非特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平８−２４８２０７号公報
【特許文献２】米国特許第５７７２９０５号明細書
【非特許文献１】“Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ｍｏｌｄ  ｍａｄｅ  ｂｙ  ｆｏｃｕｓｅｄ−ｉｏｎ−ｂｅａｍ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”，  Ｊ  Ｖａｃ  Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈｎｏｌ  Ｂ．ＶＯＬ．２２  ＮＯ．１；ＰＡＧＥ．２２−２６；（２００４０１−２００４０２）
【非特許文献２】“ＴＩＥＮ  Ｈｉｇｈ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｎａｎｏ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｉｎｅ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｍｏｌｄ”，Ｊｐｎ  Ｊ  Ａｐｐｌ  Ｐｈｙｓ  Ｐａｒｔ１，ＶＯＬ．４２  ＮＯ．６Ｂ；ＰＡＧＥ．３８６３−３８６６；（２００３０６３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、これらの方法はいずれも、真空成膜されたカーボン膜の表面に電子線リソグラフィやエッチングなどの半導体製造手法を適用して所要の加工を行うものであるので、型材の作製に多大の労力を要し、製品である微細構造体が高コストになるという不都合がある。
【０００６】
なお、原型からニッケルなどの金型を複製した後に、当該金型の表面にカーボン膜を真空成膜すれば、高強度にして成形物の剥離性に優れた微細構造体成形用の型材を得ることができるが、この方法では、金型の複雑な表面形状に対応させてカーボン膜を均一に形成することができないため、金型形状が乱れ、所望形状の成形物を複製することができない。また、かかる不都合を防止するために、カーボン膜の膜厚を考慮して金型を薄肉に作製すると、アスペクト比が大きい部分で強度不足を生じ、所要の耐久性をもたせることができない。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の不備を解決するためになされたものであり、その目的は、精密な微細構造体を高能率に製造可能な型材を提供すること、この型材を容易かつ低コストで作製する方法を提供すること、及び、この型材を用いて精密な微細構造体を高能率に成形する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の目的を達成するため、微細構造体成形用型材に関しては、表面に所要の凹凸パターンが形成されたカーボン層と、当該カーボン層の裏面側に直接又は導電性金属層を介して形成された電気めっき金属層とを有するという構成にした。
【０００９】
かかる構成によると、成形物の成形面がカーボン層によって形成されるので、成形材料としてゾルゲル材料や高分子組成物のように化学的に反応性の高い材料を用いた場合にも、成形物の剥離性を良好なものにすることができ、微細な凹凸パターンを有する微細構造体を高能率に製造することができる。また、カーボン層の表面に所要の凹凸パターンを形成するので、転写する凹凸パターンに乱れを生じることがなく、高性能の微細構造体を製造することができる。さらに、カーボン層の裏面側に電気めっき金属層を形成するので、型材の機械的強度を高めることができ、多数の微細構造体を安定して製造することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記構成の微細構造体成形用型材において、前記カーボン層が、ダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」と略称する。）又はグラファイトからなるという構成にした。
【００１１】
ＤＬＣとは、ラマン分光分析法で分析したときにＳＰ２及びＳＰ３両結合成分が存在するカーボンであり、グラファイトよりも硬度が高いという特質を有する。アスペクト比の低い形状の成形を行う場合やゾルゲル材料などの粘性の低い成形材料を成形する場合は、グラファイトなどの比較的柔らかい材料を用いても特別な問題を生じないが、アスペクト比の高い形状の成形を行う場合や粘性の高い成形材料の成形を行う場合は、柔らかいカーボン膜を用いると繰り返し成形により金型に変形を生じやすくなる。ＤＬＣはグラファイトよりも高硬度であるので、グラファイトに代えてＤＬＣを用いることにより、型材の強度を高めることができ、成形時における型材の変形を防止できる。
【００１２】
また、本発明は、前記構成の微細構造体成形用型材において、前記カーボン層の表層部に離型層が存在するという構成にした。
【００１３】
通常の成形物はカーボン層で充分に離型することができるが、成形材料として特に反応性が高いものを用いる場合には、カーボン層の少なくとも表層部分にフッ素層などの離型層を形成することによって、離型性を向上することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記構成の微細構造体成形用型材において、前記カーボン層の層厚が、前記凹凸パターンの段差の大きさよりも厚いという構成にした。
【００１５】
カーボン層の層厚は、最小限成形時の圧力に耐えうる大きさであれば良いが、カーボン層の裏面側に均一厚さの電気めっき金属層を形成できるようにするため、凹凸パターンの段差の大きさよりも厚くすることがより望ましい。
【００１６】
一方、微細構造体成形用型材の作製方法に関して、本発明は、表面に所要の凹凸パターンが形成された原型を作製する工程と、前記原型の凹凸パターン形成面に所要の層厚のカーボン層を形成する工程と、前記カーボン層上に直接又は導電性金属層を介して電気めっき金属層を形成する工程と、前記原型と前記カーボン層との界面を剥離し、前記カーボン層と前記電気めっき金属層とが一体化された微細構造体成形用型材を得る工程とを含むという構成にした。
【００１７】
このように、原型の凹凸パターン形成面に所要の層厚のカーボン層を形成した後、原型とカーボン層との界面を剥離することによって、カーボン層の表面に所要の凹凸パターンを形成することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記構成の微細構造体成形用型材の作製方法において、前記原型を作製した後、前記カーボン層を形成する前に、前記原型の凹凸パターン形成面に離型層を形成し、前記電気めっき金属層の形成後に、前記原型と前記離型層との界面を剥離するという構成にした。
【００１９】
離型層とは、離型剤よりなる層で、塗布又はベーパーディポジション法などにより形成される。この離型層を原型の凹凸パターン形成面に形成すると、原型とカーボン膜との離型性を向上することができるので、微細構造体成形用型材の生産性を高めることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記構成の微細構造体成形用型材の作製方法において、前記原型を作製した後、前記カーボン層を形成する前に、前記原型の凹凸パターン形成面に可溶性膜を形成し、前記電気めっき金属層の形成後に、前記可溶性膜を溶解し、前記原型から前記カーボン層との界面を剥離するという構成にした。
【００２１】
可溶性膜とは、原型及び微細構造体成形用型材を損傷することなく酸や高温で溶解可能な膜である。この可溶性膜を原型の凹凸パターン形成面に形成すると、原型とカーボン膜との離型性を向上することができるので、微細構造体成形用型材の生産性を高めることができる。
【００２２】
さらに、微細構造体の成形方法に関して、本発明は、表面に所要の凹凸パターンが形成されたカーボン層と、当該カーボン層の裏面側に直接又は導電性金属層を介して形成された電気めっき金属層とを有する微細構造体成形用型材を用い、前記凹凸パターンに微細構造体の成形材料を押しつけ、微細構造体に前記凹凸パターンを転写するという構成にした。前記微細構造体の成形材料としては、ゾルゲル材料又は高分子組成物を用いることができる。
【００２３】
このように、表面に所要の凹凸パターンが形成されたカーボン層と当該カーボン層の裏面側に直接又は導電性金属層を介して形成された電気めっき金属層とを有する微細構造体成形用型材を用いて微細構造体の成形を行うと、成形物の成形面がカーボン層によって形成されるので、成形材料としてゾルゲル材料や高分子組成物のように化学的に反応性の高い材料を用いた場合にも、成形物の剥離性を良好なものにすることができ、微細な凹凸パターンを有する微細構造体を高能率に製造することができる。また、カーボン層の表面に所要の凹凸パターンが形成されているので、転写する凹凸パターンに乱れを生じることがなく、高性能の微細構造体を製造することができる。さらに、カーボン層の裏面側に電気めっき金属層が形成されているので、型材の機械的強度が高く、多数の微細構造体を安定して製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の微細構造体成形用型材は、成形物の成形面がカーボン層によって形成されるので、成形材料としてゾルゲル材料や高分子組成物のように化学的に反応性の高い材料を用いた場合にも、成形物の剥離性を良好なものにすることができ、微細な凹凸パターンを有する微細構造体を高能率に製造することができる。また、カーボン層の表面に所要の凹凸パターンを形成するので、転写する凹凸パターンに乱れを生じることがなく、高性能の微細構造体を製造することができる。さらに、カーボン層の裏面側に電気めっき金属層を形成するので、型材の機械的強度を高めることができ、多数の微細構造体を安定して製造することができる。
【００２５】
本発明の微細構造体成形用型材の作製方法は、原型の凹凸パターン形成面に所要の層厚のカーボン層を形成した後に、原型とカーボン層との界面を剥離するので、カーボン層の表面に所要の凹凸パターンを形成することができる。
【００２６】
本発明の微細構造体の成形方法は、表面に所要の凹凸パターンが形成されたカーボン層と当該カーボン層の裏面側に直接又は導電性金属層を介して形成された電気めっき金属層とを有する微細構造体成形用型材を用いて微細構造体の成形を行うので、微細な凹凸パターンを有する高性能の微細構造体を高能率に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る微細構造体成形用型材の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。図１は第１実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図、図２は第２実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図、図３は第３実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図、図４は第４実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図である。
【００２８】
図１乃至図４に示すように、本発明に係る微細構造体成形用型材１Ａ〜１Ｄは、いずれも、表面に所要の凹凸パターン２ａが形成されたカーボン層２と、当該カーボン層２の裏面側に形成された電気めっき金属層３とから主に構成されている。第１実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ａは、図１に示すように、凹凸パターン２ａの段差の大きさｄよりも厚肉に形成されたカーボン層２の裏面に電気めっき金属層３が他の膜を介することなく直接形成されており、第２実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｂは、図２に示すように、凹凸パターン２ａの段差の大きさｄよりも厚肉に形成されたカーボン層２の裏面に電気めっき金属層３が導電性金属層４を介して形成されている。また、第３実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｃは、図３に示すように、凹凸パターン２ａの段差の大きさｄよりも薄肉に形成されたカーボン層２の裏面に電気めっき金属層３が他の膜を介することなく直接形成されており、第４実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｄは、図４に示すように、凹凸パターン２ａの表層部に離型層５が形成されると共に、カーボン層２の裏面に電気めっき金属層３が導電性金属層４を介して形成されている。
【００２９】
カーボン層２は、ＤＬＣ又はグラファイトなどをもって形成され、電気めっき金属層３は、ニッケル又はニッケル合金などをもって形成される。カーボン層２がグラファイトなどの導電体をもって形成される場合には、当該導電性のカーボン層２を陰極として、その裏面に電気めっき金属層３を直接形成することができる。これに対して、カーボン層２がＤＬＣなどの不導体をもって形成される場合には、当該カーボン層２の裏面に導電性金属層４がスパッタリングされ、当該導電性金属層４を陰極として、その裏面に電気めっき金属層３が形成される。導電性金属層４は、電気めっき金属層３を形成する金属材料と同種の金属材料をもって形成される。離型層５は、金膜又は金合金膜などの金属膜や、ステアリン酸モノグリセリドなどの有機物をもって形成される。
【００３０】
次に、本発明に係る微細構造体成形用型材の作製方法及び本発明に係る微細構造体成形用型材を用いた微細構造体の成形方法の実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。図５は第１実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ａの作製方法とこれを用いた微細構造体の成形方法を示すフロー図、図６は第４実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｄの作製方法とこれを用いた微細構造体の成形方法を示すフロー図である。
【００３１】
第１実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ａの作製に当たっては、まず図５（ａ）に示すように、表面に所要の凹凸パターン１１ａが形成された原型１１を作製する。この原型１１はシリコンウエハなどを加工することにより作製される。次に、当該原型１１の凹凸パターン形成面にグラファイトなどの導電性のカーボン１２をベーパーディポジション法によって堆積し、図５（ｂ）に示すように、凹凸パターン２ａの段差の大きさｄよりも厚肉のカーボン層２を形成する。次に、当該導電性のカーボン層２を陰極としてニッケル又はニッケル合金１３を電気めっき（電鋳）し、図５（ｃ）に示すように、カーボン層２の裏面側に直接所要の厚みの電気めっき金属層３を形成する。しかる後に、凹凸パターン１１ａとカーボン層２の界面を剥離することにより、図５（ｄ）に示す微細構造体成形用型材１Ａが得られる。
【００３２】
また、この型材１Ａを用いて微細構造体を成形するに当たっては、図５（ｅ）に示すように、型材１Ａの凹凸パターン２ａと平板状の基板１４との間で成形材料１５を均一に展伸し、成形材料１５の固化後、型材１Ａと成形材料１５の界面を剥離する。これにより、図５（ｆ）に示すように、基板１４と成形材料１５とからなり、成形材料１５に原型１１の凹凸パターン１１ａが複製された微細構造体１０Ａが得られる。
【００３３】
第４実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｄの作製に当たっては、まず図６（ａ）に示すように、表面に所要の凹凸パターン１１ａが形成された原型１１を作製する。次に、図６（ｂ）に示すように、当該原型１１の凹凸パターン形成面にステアリン酸モノグリセリドなどの離型剤２１を均一に塗布し、所要の離型層５を形成する。次に、当該離型層５上にＤＬＣなどの非導電性のカーボン２２をベーパーディポジション法によって堆積し、図６（ｃ）に示すように、凹凸パターン２ａの段差の大きさｄよりも厚肉のカーボン層２を形成する。次に、当該非導電性のカーボン層２に導電性の金属２３をスパッタリングし、図６（ｄ）に示すように、カーボン層２の裏面に所要の導電性金属層４を形成する。次に、当該導電性金属層４を陰極としてニッケル又はニッケル合金１３を電気めっき（電鋳）し、図５（ｅ）に示すように、カーボン層２の裏面側に導電性金属層４を介して所要の厚みの電気めっき金属層３を形成する。しかる後に、凹凸パターン１１ａとカーボン層２の界面を剥離することにより、図６（ｆ）に示す微細構造体成形用型材１Ｄが得られる。
【００３４】
また、この型材１Ｄを用いて微細構造体を成形するに当たっては、図６（ｇ）に示すように、型材１Ｄの凹凸パターン２ａと平板状の基板１４との間で成形材料１５を均一に展伸し、成形材料１５の固化後、型材１Ｄと成形材料１５の界面を剥離する。これにより、図６（ｈ）に示すように、基板１４と成形材料１５とからなり、成形材料１５に原型１１の凹凸パターン１１ａが複製された微細構造体１０Ｄが得られる。
【００３５】
なお、前記離型層５に代えて、ＳｉＯ２などの可溶性膜を原型１１の凹凸パターン形成面に形成することもできる。また、第２実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｂの作製方法及び第３実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｃの作製方法並びにこれらの各型材１Ｂ，１Ｃを用いた微細構造体の作製方法については、前記の各技術を応用して容易に実施可能であるので、説明を省略する。
【００３６】
以下に、より具体的な実施例と比較例とを挙げ、本発明の効果を明らかにする。
【００３７】
〈実施例１〉
原型として、線幅０．４μｍ、深さ０．２μｍの溝が等間隔に形成されたＳｉウエハを用い、当該Ｓｉウエハの溝形成面に、カーボン層として厚さ０．３μｍのグラファイト膜を真空蒸着装置で形成した。グラファイト膜の成膜は、図７の実施例１の欄に示す条件で行った。
【００３８】
次いで、スルフォミン酸Ｎｉ液中で電解めっきを施し、グラファイト膜上に電気めっき金属層として厚さ０．３ｍｍのＮｉ電気めっき膜を形成した。このＮｉ電気めっき膜が形成されたカーボン膜をＳｉウエハから引き剥がし、片面に原型の反転パターンが形成された微細構造体形成用の型材を作製した。
【００３９】
次いで、エチルアルコールを用いてフェニルトリエキトキシシラン及びジメチルジエトキシシランを希釈してから酸水溶液により加水分解した溶液を、成形面を上向きにした前記型材に注ぎ、加熱を行いゾルゲル状にした後、硼珪酸ガラス板を上に載せ、３０分間２００℃まで加熱してゾルゲル材料を硬化した。ゾルゲル材料を自然空冷した後、型材から離型させて、片面に原型と同じ溝パターンが形成された成形物を得た。
【００４０】
〈実施例２〉
原型として、直径４０μｍ、高さ４μｍのレンズ状突起物が縦横５０μｍ間隔で等間隔に並んだＮｉ板を用い、当該Ｎｉ板の突起形成面に可溶性膜として厚さ０．１μｍのＳｉＯ２膜をＲＦスパッタリング装置で形成した。この上に続けてカーボン層として厚さ１μｍのＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ装置で形成した。更にこの上に続けて電気めっき金属層として厚さ０．１μｍのＮｉ膜をＲＦスパッタリング装置で形成した。各膜の成膜条件を図７の実施例２の欄に示す。
【００４１】
次いで、前記Ｎｉ膜を電極としてスルフォミン酸Ｎｉ液中で電解めっきを施し、厚さ０．３ｍｍのＮｉ電気めっき膜を形成した。ＨＦ溶液中でＳｉＯ２膜を溶かすことによって前記Ｎｉ電気めっき膜の着いたＤＬＣ膜をＮｉ板から引き剥がし、片面に原型の反転パターンが形成された微細構造体形成用の型材を作製した。
【００４２】
ヒーターの上に厚さ０．５ｍｍの板状の住田光学ガラス製光学硝子Ｋ−ＰＧ３７５（転位点Ｔｇ＝３４３℃）を置き、この硝子板及び前記金型を３７５℃に加熱した状態で金型を５分間押しつけ、２００℃まで冷却した後金型を離してマイクロレンズアレイを作製した。
【００４３】
〈実施例３〉  
原型として、線幅０．４μｍ、深さ０．２μｍの溝が等間隔に形成されたＳｉウエハを用い、当該Ｓｉウエハの溝形成面に、剥離層として厚さ０．１μｍのＡｕ膜をＲＦスパッタリング装置で形成した。この上に続けてカーボン層として厚さ１μｍのＤＬＣ膜を同様のＲＦスパッタリング装置で形成した。更にこの上に続けて導電性金属膜として厚さ０．１μｍのＮｉ膜を同様のＲＦスパッタリング装置で形成した。各膜の成膜条件を図７の実施例３の欄に示す。
【００４４】
次いで前記Ｎｉ膜を電極としてスルフォミン酸Ｎｉ液中で電解めっきを施し、電気めっき金属層として厚さ０．３ｍｍのＮｉ電気めっき膜を形成した。ＳｉウエハとＡｕ膜との界面を引き剥がし、片面に原型の反転パターンが形成された微細構造体形成用の型材を作製した。
【００４５】
ヒーターの上に厚さ０．６ｍｍの板状のポリカーボネイト（転移点Ｔｇ＝１３０℃）を置き、プレス圧力１０ｋｇ／ｃｍ２としてこの硝子板及び前記型材を２１０℃に加熱した状態で金型を５分間押しつけ、１００℃まで冷却した後、型材から離型させて、片面に原型と同じ溝パターンが形成された成形物を得た。
【００４６】
〈実施例４〉  
原型として、線幅０．４μｍ、深さ０．２μｍの溝が等間隔に形成されたＳｉウエハを用い、当該Ｓｉウエハの溝形成面に、離型剤としてステアリン酸モノグリセリドをアセトン溶媒に０．１ｗｔ％程度溶解させた溶液をスピン塗布した。
【００４７】
この上に続けてカーボン層として厚さ１μｍのＤＬＣ膜を同様のＲＦスパッタリング装置で形成した。更にこの上に続けて導電性金属膜として厚さ０．１μｍのＮｉ膜を同様のＲＦスパッタリング装置で形成した。各膜の成膜条件を図７の実施例４の欄に示す。
【００４８】
次いで前記Ｎｉ膜を電極としてスルフォミン酸Ｎｉ液中で電解めっきを施し、電気めっき金属層として厚さ０．３ｍｍのＮｉ電気鋳造膜を形成した。Ｓｉウエハと離型層の界面を引き剥がし、片面に原型の反転パターンが形成された微細構造体形成用の型材を作製した。
【００４９】
ヒーター上に厚さ０．６ｍｍの板状のポリカーボネイト（転移点Ｔｇ＝１３０℃）を置き、プレス圧力１０ｋｇ／ｃｍ２としてこの硝子板及び前記型材を２１０℃に加熱した状態で型材を５分間押しつけ、１００℃まで冷却した後、型材から離型させて、片面に原型と同じ溝パターンが形成された成形物を得た。
【００５０】
〈実施例５〉  
原型として、線幅０．４μｍ、深さ０．２μｍの溝が等間隔に形成されたＳｉウエハを用い、当該Ｓｉウエハの溝形成面に、可溶性膜として厚さ０．１μｍのＳｉＯ２膜をＲＦスパッタリング装置で形成した。この上に続けてカーボン層として厚さ０．２μｍのフッ素含有ＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ装置で形成した。更にこの上に続けて導電性金属膜として厚さ０．１μｍのＮｉ膜をＲＦスパッタリング装置で形成した。各膜の成膜条件を図７の実施例５の欄に示す。
【００５１】
次いで前記Ｎｉ膜を電極としてスルフォミン酸Ｎｉ液中で電解めっきを施し、電気めっき金属層として厚さ０．３ｍｍのＮｉ電気めっき膜を形成した。ＨＦ溶液中でＳｉＯ２膜を溶かすことによって前記Ｎｉ電気めっき膜の着いたＤＬＣ膜をＳｉウエハから引き剥がし、片面に原型の反転パターンが形成された微細構造体形成用の型材を作製した。
【００５２】
エポキシシラン、メタクリロキシシラン、チタンのアルコキシドを９０：５：５のｍｏｌ％で混合してなる溶液を反応させ、これに２５ｍｏｌ％のメタクリレートモノマーと過酸化物重合触媒を加えてさらに反応を進ませ、粘性溶液を作製した。この粘性溶液を、成形面を上向きにした前記型材上に注ぎ、硼珪酸ガラス板を上に載せ、３０分間１４０℃まで加熱してゾルゲル材料を硬化した。ゾルゲル材料を自然空冷した後、型材から離型させて、片面に原型と同じ溝パターンが形成された成形物を得た。
【００５３】
〈比較例１〉
実施例１とは凹凸の向きが反転した溝構造を有するＳｉウエハを原型として用い、表面にカーボン層として厚さ０．０５μｍのグラファイト膜を真空蒸着装置で形成した。グラファイト膜の成膜は図７の比較例１に示す条件で行い、これを型材として用いた。
【００５４】
エチルアルコールを用いてフェニルトリエキトキシシランおよびジメチルジエトキシシランを希釈してから、酸水溶液により加水分解した溶液を、成形面を上向きにした前記型材上に注ぎ、加熱を行いゾルゲル状にした後、硼珪酸ガラス板を上に載せ、３０分間２００℃まで加熱してゾルゲル材料を硬化した。ゾルゲル材料を自然空冷した後、型材から離型させて、片面に原型と同じ溝パターンが形成された成形物を得た。
【００５５】
〈比較例２〉
Ｓｉウエハ上にカーボン層として厚さ０．６μｍのＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ装置で形成した。次いで前記ＤＬＣ膜に電子ビーム加工を行い、線幅０．４μｍ、深さ０．２μｍの溝が等間隔で並んだ型材を作製した。
【００５６】
ヒーターの上に厚さ０．６ｍｍの板状のポリカーボネイト（転移点Ｔｇ＝１３０℃）を置き、プレス圧力１０ｋｇ／ｃｍ２としてこの硝子板及び前記型材を２１０℃に加熱した状態で型材を５分間押しつけ、１００℃まで冷却した後、型材から離型させて、片面に原型と同じ溝パターンが形成された成形物を得た。
【００５７】
〈比較例３〉
原型であるＮｉ板上に可溶性膜であるＳｉＯ２膜を形成しない他は実施例２と同様にして微細構造体成形用型材の作製を試みた。
【００５８】
〈比較例４〉
剥離層であるＡｕ膜上にＤＬＣ膜を形成する代わりに厚さ０．３μｍのグラファイト膜を真空蒸着法で形成した他は実施例３と同様にして微細構造体成形物を得た。グラファイト膜の成膜は到達真空度５×１０−６Ｔｏｒｒ、成膜時真空度４×１０−４Ｔｏｒｒ、成膜速度１ｎｍ／ｓｅｃの条件の電子ビーム蒸着法で行った。
【００５９】
〈比較例５〉
ＳｉＯ２膜上に続けて厚さフッ素含有ＤＬＣ膜を形成する代わりに厚さ０．２μｍのフッ素を含有しないＤＬＣ膜を形成した他は実施例５と同様にして微細構造体を持った金型を作製した。続けて実施例４と同様にして微細構造体成形物を成形した。
【００６０】
図８に、実施例１〜５及び比較例１〜５について、成形時に成形材料が金型からうまく離型できるかどうかを示した離型性、成形時に金型形状がうまく転写できるかどうかを示す成形性、同じ金型で成形を何回繰り返せるかの回数を示す繰り返し耐久性、金型を量産する際の量産性をまとめている。
【００６１】
この図から明らかなように、実施例１〜５は何れも離型性、成形性、繰り返し耐久性に優れている。これに対し、比較例１はＮｉ金型表面に設けたカーボン膜が金型の複雑な表面形状に対応できず、均一な膜形成ができないため、元の金型形状が乱れてしまい、成形性に問題が生じた。また、比較例２はＤＬＣ膜を直接電子ビーム加工しているため、離型性、成形性、繰り返し耐久性に優れた金型が得られたものの、金型の生産性が悪い。比較例３はＮｉ基材上に設けたＤＬＣ膜がＮｉ基材から剥がれず、金型自体を作製できなかった。比較例４はグラファイト金型に対して比較的粘性の高い状態で成形を行わなければならないポリカーボネイトを成形材料として用いたため、成形自体に問題のないものの、繰り返し耐久性に問題が生じた。比較例５は反応性の高い有機無機ハイブリッドゾルゲル材料に対して金型表面のＤＬＣ膜の離型性が不足したため、うまく成形材料の離型ができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図である。
【図２】第２実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図である。
【図３】第３実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図である。
【図４】第４実施形態に係る微細構造体成形用型材の断面図である。
【図５】第１実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ａの作製方法とこれを用いた微細構造体の成形方法を示すフロー図である。
【図６】第４実施形態に係る微細構造体成形用型材１Ｄの作製方法とこれを用いた微細構造体の成形方法を示すフロー図である。
【図７】実施例及び比較例に係る各膜の成膜条件を示す表図である。
【図８】実施例及び比較例に係る各型材の離型性、成形性、繰り返し耐久性及び量産性を比較して示す表図である。
【符号の説明】
【００６３】
１Ａ〜１Ｄ    微細構造体成形用型材
２    カーボン層
２ａ    凹凸パターン
３    電気めっき金属層
４    導電性金属層
５    離型層
１１    原型
１４    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006150807.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006150807.tif 000007
【図６】
2006150807.tif 000008
【図７】
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【図８】
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