CN117098875A - 电铸模具的制造方法及光掩模 - Google Patents
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Abstract
为了防止光致抗蚀剂层的图案中的角部的尖端变钝，光掩模(80)在层叠于基板(10)而形成的光致抗蚀剂层(20)上形成有由遮光部(82)和透光部(81)构成的图案，该遮光部(82)和透光部(81)形成通过由可溶部(22)和不溶部(21)构成的图案而形成的电铸模具，在遮光部(82)形成有角部(82a)时，在隔着遮光部(82)的角部(82a)的顶点(82b)与遮光部(82)的角部(82a)相对的区域形成了抑制遮光部(82)的角部(82a)的尖锐度下降的遮光部角修正部(84)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电铸模具的制造方法及光掩模。
背景技术
例如，通过电铸(电铸造；通过电镀法制造、修理或复制金属制品的方法)来制造钟表的部件等微小形状的结构件。在通过电铸制造部件(电铸品)的情况下，在基板上形成光致抗蚀剂层，并通过在该光致抗蚀剂层上形成可溶部和不溶部的图案来制造电铸模具(例如，参照专利文献1)。
基于可溶部和不溶部的图案的电铸模具有如下的形成方法，即，使用由遮光部和透光部形成有图案的光掩模并照射光来形成的方法；也有不使用光掩模，通过扫描激光对与不溶部对应的区域进行照射来形成的方法等。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4550569号公报
发明内容
发明要解决的问题
可是，光致抗蚀剂层在曝光的工序或化学放大抗蚀剂的情况下的曝光后的PEB(PostExposureBake：曝光后、显影前的烘烤)的工序中，存在稍微变形，电铸模具中的角部变钝的现象。也就是，角部的尖端变圆，分辨率(尖锐度)下降。因此，在使用电铸模具制造的电铸品中，有时角部的尖端形状的再现性会下降。
本发明是鉴于上述情况而形成的，其目的在于，提供一种能够防止光致抗蚀剂层的图案中的角部的尖端变钝的电铸模具的制造方法及光掩模。
用于解决问题的手段
本发明的第一方面是一种电铸模具的制造方法，在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，除去所述可溶部从而形成空洞，其中，在所述可溶部形成角部时，在隔着所述可溶部的角部的顶点与所述可溶部的角部相对的区域形成抑制所述可溶部的角部的尖锐度下降的可溶部角修正部。
本发明的第二方面是一种电铸模具的制造方法，在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，除去所述可溶部从而形成空洞，其中，在所述不溶部形成角部时，在隔着所述角部的顶点与所述角部相对的区域形成抑制所述角部的尖锐度下降的不溶部角修正部。
本发明的第三方面是一种光掩模，用于在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，其中，形成有由遮光部和透光部构成的图案，在所述遮光部形成角部时，在隔着所述遮光部的角部的顶点与所述遮光部的角部相对的区域形成了抑制所述遮光部的角部的尖锐度下降的遮光部角修正部。
本发明的第四方面是一种光掩模，用于在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，其中，形成有由遮光部和透光部构成的图案，在所述透光部形成角部时，在隔着所述透光部的角部的顶点与所述透光部的角部相对的区域形成了抑制所述透光部的角部的尖锐度下降的透光部角修正部。
发明的效果
根据本发明的电铸模具的制造方法及光掩模，能够防止光致抗蚀剂层的图案中的角部的尖端变钝。
附图说明
图1是示意性地示出适用了电铸模具的制造方法的一个示例的电铸品的制造方法的流程的剖面图。
图2是在图1所示的电铸模具的制造方法中以往使用的一个示例的光掩模的俯视图。
图3是在图1所示的电铸模具的制造方法中所使用的本发明的光掩模的一实施方式的俯视图。
图4是示意性地表示在使用了以往的光掩模的电铸模具的制造方法中在光致抗蚀剂层的空洞中所形成的角部的样子的图。
图5是示意性地表示在使用了以往的光掩模的电铸模具的制造方法中在光致抗蚀剂层的不溶部所形成的角部的样子的图。
图6是示意性地示出与光掩模的遮光部的角部相对而形成的遮光部角修正部的详细情况的图。
图7是示意性地示出与光掩模的透光部的角部相对而形成的透光部角修正部的详细情况的图。
图8是示意性地表示在使用了本实施方式的光掩模的电铸模具的制造方法中在光致抗蚀剂层的空洞中所形成的角部的样子的图。
图9是示意性地表示在使用了本实施方式的光掩模的电铸模具的制造方法中在光致抗蚀剂层的不溶部所形成的角部的样子的图。
图10是说明通过根据使用了本实施方式的光掩模的电铸模具的制造方法所制造的电铸模具而制造的电铸品的效果的图(其1)。
图11是说明通过根据使用了本实施方式的光掩模的电铸模具的制造方法所制造的电铸模具而制造的电铸品的效果的图(其2)。
图12是说明通过根据使用了本实施方式的光掩模的电铸模具的制造方法所制造的电铸模具而制造的电铸品的效果的图(其3)。
图13是说明通过根据使用了本实施方式的光掩模的电铸模具的制造方法所制造的电铸模具而制造的电铸品的效果的图(其4)。
图14是说明通过根据使用了本实施方式的光掩模的电铸模具的制造方法所制造的电铸模具而制造的电铸品的效果的图(其5)。
具体实施方式
以下，针对本发明的电铸模具的制造方法及光掩模的实施方式，使用附图进行说明。
图1是示意性地示出电铸品200的制造方法的一个示例的流程的剖面图，图2是在图1所示的电铸品200的制造方法中以往使用的一个示例的光掩模180的俯视图，图3是在图1所示的电铸品200的制造方法中所使用的本发明的光掩模的一实施方式的俯视图。
此外，在图1所示的电铸品200的制造方法中，使用了光掩模80的是适用了本发明的电铸模具的制造方法的一实施方式的电铸品200的制造方法，使用了光掩模180的是适用了以往电铸模具的制造方法的一个示例的电铸品200的制造方法。
如图1所示，电铸品200的制造方法是在基板10上层叠光致抗蚀剂层20。基板10中，基板主体11可以具有导电性，在基板主体11不具有导电性例如树脂的情况下，也可以在基板主体11的要层叠光致抗蚀剂层20的面上形成具有导电性的导电膜(导电层)12。
当基板主体11具有导电性时，可以不具备导电膜12。另外，在基板主体11不具有导电性且不形成导电膜12的情况下，也可以在空洞部23形成后至少在空洞部23形成导电膜。
光致抗蚀剂层20可以是被紫外光(紫外线)照射的部分构成为溶化的可溶部，未被照射的部分构成为不溶部的正性抗蚀剂，也可以是被紫外光照射的部分构成为不溶的不溶部，未被照射的部分构成为可溶部的负性抗蚀剂。以图1所示的电铸品200的制造方法中的光致抗蚀剂层20是负性抗蚀剂为前提进行说明。
在电铸品200的制造方法中，在光致抗蚀剂层20的表面(图示的上表面)侧配置光掩模80或光掩模180，从上方经由光掩模80或光掩模180向光致抗蚀剂层20照射紫外光L。
光掩模80及光掩模180均具有由使紫外光L穿过的透光部81和不使紫外光L穿过的遮光部82所构成的图案。图案形成与电铸品200的轮廓形状对应的电铸模具。
若经由光掩模80、180照射紫外光L，则光致抗蚀剂层20中透光部81下方的部分由于紫外光L透过而被照射从而成为不溶部21，即使通过显影处理也会残留。另一方面，光致抗蚀剂层20中遮光部82下方的部分由于紫外光L被遮光而未被照射从而成为可溶部22，通过显影处理被除去。
这样，光掩模80、180的遮光部82在光致抗蚀剂层20上形成可溶部22，透光部81在光致抗蚀剂层20上形成不溶部21。此外，在光致抗蚀剂层20为正性抗蚀剂的情况下，与此相反，遮光部82在光致抗蚀剂层20上形成不溶部，透光部81在光致抗蚀剂层20上形成可溶部。
若通过显影处理除去可溶部22，则原本存在可溶部22的部分成为空洞部23，在该空洞部23中基板10为露出的状态，该空洞部23与不溶部21的图案成为使电铸品200成形的模具(电铸模具)。
然后，通过电镀的工序，在空洞部23中，镍等金属从基板10生长，从而制造与空洞部23的轮廓形状对应的镍等金属的电铸品200。此外，在基板10为不具有导电性的绝缘物质的情况下，在该阶段中，至少在空洞部23形成导电膜即可。
在此，例如如图2所示，以在以往的电铸模具的制造方法中所用的光掩模180具有由星形的遮光部82和星形的遮光部82的周围部分即透光部81构成的图案来进行说明。此外，遮光部82的星形为要制造的电铸品200的轮廓形状。
图4是示意性地表示在使用了以往的光掩模180的电铸模具的制造方法中在光致抗蚀剂层20的空洞部23中所形成的角部23a的样子的图。在该情况下，当光掩模180在遮光部82形成有角部(角度小于180度且弯曲的部分)82a时，如图4的左半部分的区域所示，本来应该与角部82a对应地形成的空洞部23的角部23a如图4的右半部分的区域所示，角部23a的尖端变钝而变圆，角部23a的尖端的顶点23b消失。
图5是示意性地表示在使用了以往的光掩模180的电铸模具的制造方法中在光致抗蚀剂层20的不溶部21所形成的角部21a的样子的图。另外，如图2所示，当光掩模180在透光部81形成有角部(角度小于180度且弯曲的部分)81a时，如图5的左半部分的区域所示，本来应该与角部81a对应地形成的不溶部21的角部21a如图5的右半部分的区域所示，角部21a的尖端变钝而变圆，角部21a的尖端的顶点21b消失，空洞部23扩张。
像这样，不溶部21的角部21a的尖端变钝而变圆被推测为是由于在通过紫外光L进行曝光时，或光致抗蚀剂层20为化学放大抗蚀剂的情况下在曝光后的PEB(PostExposureBake：曝光后、显影前的烘烤)时，因不溶部21的分子彼此的交联而使不溶部21收缩而引起的。
另外，空洞部23的角部23a的尖端变钝而变圆被推测为是由于在隔着空洞部23的角部23a的两个不溶部21之间，由于分子彼此的交联引起的收缩而产生互相拉伸，因该互相拉伸的应力，隔着顶点23b与角部23a相对的区域的不溶部21被拉到角部而引起的。
如上所述，若空洞部23的角部23a的尖端变钝或不溶部21的角部21a的尖端变钝，则空洞部23的形状不再再现所希望的设计的形状，通过由空洞部23和不溶部21的图案所形成的电铸模具所制造的电铸品200的尺寸与所希望的设计的尺寸不同。
与此相对，如图3所示，本实施方式的光掩模80也具有由星形的遮光部82和星形的遮光部82的周围部分即透光部81所构成的图案，遮光部82的星形为要制造的电铸品200的轮廓形状。
当光掩模80在遮光部82形成有角部(角度小于180度且弯曲的部分)82a时，在隔着遮光部82的角部82a的顶点82b与遮光部82的角部82a相对的区域形成有抑制遮光部82的角部82a的尖锐度下降的遮光部角修正部84。
遮光部角修正部84与遮光部82同样是不使紫外光穿过的遮光部。也就是，遮光部角修正部84在光致抗蚀剂层20上形成可溶部(空洞)即可溶部角修正部24。
图6是示意性地示出与光掩模80的遮光部82的角部82a相对而形成的遮光部角修正部84的详细情况的图，图7是示意性地示出与光掩模80的透光部81的角部81a相对而形成的透光部角修正部85的详细情况的图。
另外，图8是示意性地表示在适用了使用本实施方式的光掩模80的电铸模具的制造方法的电铸品200的制造方法中在光致抗蚀剂层20的空洞部23中所形成的角部23a的样子的图，图9是示意性地表示在适用了使用本实施方式的光掩模80的电铸模具的制造方法的电铸品200的制造方法中在光致抗蚀剂层20的不溶部21所形成的角部21a的样子的图。
遮光部角修正部84例如如图6所示，形成为矩形。矩形的一边的长度L2例如为1μm，但不限于1μm，可以大于或小于1μm。另外，遮光部角修正部84不限于矩形。可以是三角形或其他多边形、圆形、其他形状。
总之，即使在隔着由遮光部82所形成的空洞部23的角部23a的两个不溶部21之间，由于分子彼此的交联引起的收缩而产生互相拉伸的情况下，只要遮光部角修正部84在隔着顶点23b与角部23a相对的区域除去被拉到角部23a的顶点23b附近的不溶部21即可。
在遮光部角修正部84为矩形或多边形的情况下，为了缓和在隔着角部23a的两个不溶部21产生的应力，优选其顶点形成为隔着顶点82b与角部82a相对的方向(姿势)，但矩形或多边形的边可以形成为隔着顶点82b与角部82a相对的方向。
此外，遮光部角修正部84可以是与遮光部82的角部82a的顶点82b相接从而遮光部角修正部84与遮光部82相接的结构或是从遮光部82的角部82a的顶点82b分离从而遮光部角修正部84与遮光部82分离的结构，还可以是遮光部角修正部84与遮光部82的角部82a的顶点82b重叠从而遮光部角修正部84与遮光部82连接的的结构。当遮光部角修正部84与遮光部82的角部82a的顶点82b分离时，优选该分离的距离在10μm以内。
另外，如图3所示，光掩模80在透光部81形成有角部(角度小于180度且弯曲的部分)81a时，在隔着透光部81的角部81a的顶点81b与透光部81的角部81a相对的区域形成有抑制透光部81的角部81a的尖锐度下降的透光部角修正部85。透光部角修正部85与透光部81同样地是使紫外光穿过的透光部。也就是，透光部角修正部85在光致抗蚀剂层20上形成不溶部的不溶部角修正部25。
透光部角修正部85例如如图7所示，形成为矩形。矩形的一边的长度L3例如为1μm，但不限于1μm，可以大于或小于1μm。另外，透光部角修正部85不限于矩形。可以是三角形或其他多边形、圆形、其他形状。
透光部角修正部85是透光部角修正部85的顶点与透光部81的角部81a的顶点81b相接从而透光部角修正部85与透光部81相接的结构，或者是透光部角修正部85的顶点与角部81a的顶点81b重叠从而透光部角修正部85与透光部81相连的结构。
另外，透光部角修正部85为了缓和在角部21a产生的应力，优选其矩形或多边形的顶点形成为隔着顶点81b与角部81a相对的方向，但矩形或多边形的边可以形成为隔着顶点81b与角部82a相对的方向。
若使用这样构成的本实施方式的光掩模80并通过图1所示的工序制造电铸模具，则如图8所示，与图4的右半部分的区域所示的情况(使用以往的光掩模180制造的情况)相比，通过可溶部角修正部24，能够防止或抑制电铸模具的角部23a的尖锐度下降(变钝)。
也就是，即使是在隔着空洞部23的角部23a的两个不溶部21之间，由于分子彼此的交联引起的收缩而产生互相拉伸的情况下，在隔着顶点23b与角部23a相对的区域，由于遮光部角修正部84而形成空洞，从而不会形成被拉向角部23a的顶点23b附近而使角部23a的尖锐度下降的不溶部21(参照图4的右半部分的区域)。
另外，若使用光掩模80并通过图1所示的工序制造电铸品200，则如图9所示，与图5的右半部分的区域所示的情况(在使用以往的光掩模180制造的情况下)相比，通过不溶部角修正部25，能够防止或抑制电铸模具的角部21a的尖锐度下降。
也就是，在不溶部21的角部21a与由透光部角修正部85所形成的不溶部角修正部25之间，由于分子彼此的交联引起的收缩而产生互相拉伸，从而角部21a的顶点21b残留。
其结果，根据使用本实施方式的光掩模80的电铸模具的制造方法，由于空洞部23的角部23a的尖端的尖锐度不会下降或下降被抑制，不溶部21的角部21a的尖端不会下降或下降被抑制，因此能够使空洞部23的形状再现所希望的设计的形状。
因此，根据使用本实施方式的光掩模80的电铸模具的制造方法，与使用以往的光掩模180的电铸模具的制造方法相比，能够防止或抑制角部21a、23a的尖锐度的下降。其结果，根据适用了本实施方式的电铸模具的制造方法的电铸品的制造方法，与适用了以往的电铸模具的制造方法的电铸品的制造方法相比，能提高所制造的电铸品200的尺寸精度。
此外，使用本实施方式的光掩模80的电铸模具的制造方法所制造的电铸模具在与透光部角修正部85对应的部分形成有不溶部角修正部25。因此，使用具有不溶部角修正部25的电铸模具所制造的电铸品200作为一个示例如图10所示，在与透光部角修正部85对应的部分形成有空洞210。
也就是，如图10所示，在电铸品200具有角度大于180度且弯曲的角部220的情况下，在该角部220形成有与图9所示的不溶部角修正部25对应的空洞210。
因此，电铸品200与未形成有空洞210的通过以往的制造方法所制造的电铸品相比，能够减轻与该空洞210相应的重量，在该电铸品200作为移动件使用的情况下，能够实现轻量化带来的节能。
另外，具有角度大于180度且弯曲的角部220并形成有空洞210的电铸品200例如如图11所示，在电铸品200的表面230涂敷有润滑油300的情况下，能够在空洞210内或其周围的角部等保持润滑油300。
因此，在电铸品200的表面230与其他物体400之间发生滑动的情况下，空洞210内所保持的润滑油300被供给到电铸品200与其他物体400的滑动面(与表面230相同)，从而能够保持滑动面(表面230)上的润滑油300，并能够提高电铸品200与其他物体400的滑动面(表面230)的耐久性(延长寿命)。
另外，例如如图12所示，电铸品200与其他物体400之间发生滑动，在两者(电铸品200与其他物体400)的滑动面(表面230)上，在因滑动而产生磨损粉末的情况下或附着了来自其他部件的异物的情况下(以下，将磨损粉末或异物称为磨损粉末等310)，磨损粉末等310通过滑动的动作进入空洞210内。因此，能够防止磨损粉末等310滞留在滑动面(表面230)上，从而能够提高电铸品200与其他物体400的滑动面(表面230)的耐久性(延长寿命)。
另外，例如如图13所示，在电铸品200与其他物体400通过粘合剂500接合的情况下，在电铸品200的表面230预先涂敷粘合剂500，在角度大于180度且弯曲的角部220所形成的空洞210内能够保持粘合剂500。
因此，在使其他物体400朝向电铸品200的表面230沿箭头方向前进从而将电铸品200与其他物体400接合的情况下，在空洞210内或空洞210的周围的角部等所保持的粘合剂500被供给至电铸品200与其他物体400之间，从而能够充分地供给电铸品200与其他物体400之间的粘合剂500，能够牢固地将电铸品200与其他物体400接合。
另外，例如如图14所示，在向电铸品200所形成的宽度W1的凹部250中，插入与宽度W1大致相同的宽度W2(≒W1)或比宽度W1更宽的宽度W2(＞W1)的其他物体400时，形成凹部250的两侧部260、260分别被插入到凹部250的其他物体400向宽度方向的外侧按压。此时，通过电铸品200的在角度大于180度且弯曲的角部220所形成的空洞210、210被扩张，从而能够使两侧部260、260分别向宽度方向的外侧位移(变形)。
因此，能够向电铸品200所形成的宽度W1的凹部250中，插入与宽度W1大致相同的宽度W2(≒W1)或比宽度W1更宽的宽度W2(＞W1)的其他物体400。
本实施方式的电铸模具的制造方法中，使用光掩模80并用紫外光L曝光的对象的光致抗蚀剂层20为负性抗蚀剂，但本发明的电铸模具的制造方法中使用光掩模80并用紫外光L曝光的对象的光致抗蚀剂层20也可以是正性抗蚀剂。
在该情况下，光掩模80中，图6、图7所示的遮光部82形成光致抗蚀剂层20的不溶部，透光部81形成光致抗蚀剂层20的可溶部。并且，光致抗蚀剂层20中，图8、图9中的附图标记21的部分成为可溶部(空洞)，附图标记25的部分成为空洞的可溶部角修正部，附图标记22的部分成为不溶部，附图标记24的部分成为不溶部角修正部。
因此，在使用正性抗蚀剂的光致抗蚀剂层的情况下，本发明的电铸模具的制造方法成为遮光部角修正部84与遮光部82相接或相连，透光部角修正部85与透光部81仅相接或者分离0～10μm的距离或与透光部81相连即可。
对于上述的实施方式的电铸模具的制造方法及光掩模80，在光致抗蚀剂层20上形成利用具备可溶部22(空洞部23)的角部23a和不溶部21的角部21a的双方的图案而形成电铸模具，但本发明的电铸模具的制造方法及光掩模也可以在光致抗蚀剂层上形成仅具有可溶部(空洞)的角部的图案，或者也可以形成仅具有不溶部的角部的图案。
本实施方式的电铸模具的制造方法，使用通过遮蔽紫外光L的遮光部82和使紫外光L透过的透光部81形成了图案的光掩模80，在负性抗蚀剂即光致抗蚀剂层20上形成基于可溶部22和不溶部21(在正性抗蚀剂的光致抗蚀剂层20的情况下，可溶部和不溶部相反)的图案而形成的电铸模具，但本发明的电铸模具的制造方法不限于使用光掩模将光致抗蚀剂层曝光。
即，本发明的电铸模具的制造方法也可以是如下的制造方法，即，不使用光掩模，例如，通过激光扫描应该由光掩模的透光部曝光的光致抗蚀剂层的区域(正性抗蚀剂中的可溶部及可溶部角修正部、负性抗蚀剂中的不溶部及不溶部角修正部)，并且不用激光照射应该由光掩模的透光部遮光的光致抗蚀剂层的区域(正性抗蚀剂中的不溶部及不溶部角修正部、负性抗蚀剂中的可溶部及可溶部角修正部)，从而制造通过由可溶部和不溶部构成的图案形成的电铸模具。
相关申请的相互引用
本申请根据于2021年3月29日向日本国专利厅申请的特愿2021-054711主张优先权，其全部公开通过引用完全结合在本说明书中。
Claims (6)
1.一种电铸模具的制造方法，在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，除去所述可溶部从而形成空洞，其中，
在所述可溶部形成角部时，在隔着所述可溶部的角部的顶点与所述可溶部的角部相对的区域形成抑制所述可溶部的角部的尖锐度下降的可溶部角修正部。
2.根据权利要求1所述的电铸模具的制造方法，其中，在所述不溶部形成角部时，在隔着所述不溶部的角部的顶点与所述不溶部的角部相对的区域形成抑制所述不溶部的角部的尖锐度下降的不溶部角修正部。
3.一种电铸模具的制造方法，在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，除去所述可溶部从而形成空洞，其中，
在所述不溶部形成角部时，在隔着所述角部的顶点与所述角部相对的区域形成抑制所述角部的尖锐度下降的不溶部角修正部。
4.一种光掩模，用于在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，其中，
形成有由遮光部和透光部构成的图案，
在所述遮光部形成角部时，在隔着所述遮光部的角部的顶点与所述遮光部的角部相对的区域形成了抑制所述遮光部的角部的尖锐度下降的遮光部角修正部。
5.根据权利要求4所述的光掩模，其中，在所述透光部形成角部时，在隔着所述透光部的角部的顶点与所述透光部的角部相对的区域形成抑制所述透光部的角部的尖锐度下降的透光部角修正部。
6.一种光掩模，用于在层叠于基板而形成的光致抗蚀剂层上形成由可溶部和不溶部构成的图案，其中，
形成有由遮光部和透光部构成的图案，
在所述透光部形成角部时，在隔着所述透光部的角部的顶点与所述透光部的角部相对的区域形成了抑制所述透光部的角部的尖锐度下降的透光部角修正部。
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