JP2005153054A - Manufacturing method for fine metal member - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a fine metal member to form a desired resist pattern on a substrate by lithography and remove the substrate and a resist film after filling a recessed part of this resist pattern with a metal layer, preventing occurrence of a problem that the resist film is peeled from the substrate in polishing an upper surface of the metal layer. <P>SOLUTION: This manufacturing method of the fine metal member has a patterning process to form the desired resist pattern on the substrate by exposing the resist film radial to rays followed by development a process for forming a metal layer to fill in the recess of the resist pattern and a polishing process to polish the resist pattern and the surface part of the metal layer, and removes the substrate and the resist pattern after the polishing process. The method also has a post-cure process to make Vickers hardness of the resist pattern more than 15 before the polishing process. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、リソグラフィを用いた微細金属部材の製造方法に関する。より具体的には、レジストを用いたリソグラフィにより、目的とする部材に対応する形状の微細な型を形成し、この型内に目的とする部材を構成する金属をメッキ等により充填する工程を含む方法による、微細ばね等の微細金属部材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a fine metal member using lithography. More specifically, it includes a step of forming a fine mold having a shape corresponding to a target member by lithography using a resist, and filling a metal constituting the target member into the mold by plating or the like. The present invention relates to a method for producing a fine metal member such as a fine spring.

電子器具の製造や検査に、微細金属部材が用いられる場合がある。例えば、半導体基板や液晶表示装置等の電気検査に使用されるコンタクトプローブでは、その触針を弾力的に支持するために、全長が5mm以下程度の微細ばねが用いられている。   A fine metal member may be used for manufacture and inspection of electronic equipment. For example, in a contact probe used for electrical inspection of a semiconductor substrate or a liquid crystal display device, a fine spring having a total length of about 5 mm or less is used to elastically support the stylus.

このような微細金属部材の製造方法としては、リソグラフィを用いる方法が知られている。例えば、特開2002−202770号公報(特許文献1)は、X線を用いたリソグラフィによって、基板上に所望のレジストパターンを形成し、このレジストパターンの凹部を電気メッキにより金属層で埋めた後、基板及びレジストを除去することによる微細ばねの製造方法を開示している(段落0003〜0006)。   As a method for manufacturing such a fine metal member, a method using lithography is known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-202770 (Patent Document 1) discloses a method in which a desired resist pattern is formed on a substrate by lithography using X-rays, and a concave portion of the resist pattern is filled with a metal layer by electroplating. Discloses a method of manufacturing a fine spring by removing a substrate and a resist (paragraphs 0003 to 0006).

この微細ばねの製造方法を、図5及び図6を用いてより具体的に説明する。
先ず図5(a)に示すように、導電性の基板1の表面にレジスト膜2を形成する。基板1としては、チタン、銅、クロム等をスパッタしたSi基板やステンレス、銅等の導電性基板が用いられる。その後、図5(b)に示すように、マスク7を用いて、レジスト膜2の表面にX線3(又は紫外線)を照射し、現像により露光部分4のレジストを除去して、図5(c)に示すように、凹部5を形成する。
The method for manufacturing the fine spring will be described more specifically with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 5A, a resist film 2 is formed on the surface of a conductive substrate 1. As the substrate 1, a Si substrate obtained by sputtering titanium, copper, chromium or the like, or a conductive substrate such as stainless steel or copper is used. Thereafter, as shown in FIG. 5B, the mask 7 is used to irradiate the surface of the resist film 2 with X-rays 3 (or ultraviolet rays), and the resist in the exposed portion 4 is removed by development. As shown in c), the recess 5 is formed.

次に、図6(a)に示すようにメッキを行ない、凹部5をニッケルやニッケル系合金等のメッキ金属層6で埋める。その後、酸素プラズマによるアッシング又は再照射後の現像等によって基板1上に残っていたレジスト膜2を除去すると、図6(b)に示す構造となる。最後に、水酸化カリウム(KOH)等によって基板1の部分を溶かしてメッキ金属層6の部分だけを取出すと、図6(c)に示すように微細ばねが得られる   Next, plating is performed as shown in FIG. 6A, and the recess 5 is filled with a plated metal layer 6 such as nickel or a nickel-based alloy. Thereafter, when the resist film 2 remaining on the substrate 1 is removed by ashing with oxygen plasma or development after re-irradiation, the structure shown in FIG. 6B is obtained. Finally, when the portion of the substrate 1 is melted with potassium hydroxide (KOH) or the like and only the portion of the plated metal layer 6 is taken out, a fine spring is obtained as shown in FIG.

このようなリソグラフィを用いる微細金属部材の製造方法においては、レジストパターンの凹部を金属層で埋めた後に、金属層の厚みを所望の厚さに揃えるために、通常、金属層上面の、研削または研磨(以下、研削を含めて単に研磨と言う。)が行われる(特許文献1、段落0022、図10)。そして、この研磨はレジストの除去前に行われる。すなわち、前記の例で説明すると、研磨をレジスト膜2の除去後、すなわち図6(b)の段階で行うと、メッキ金属層6の上部に研磨による横方向の突出部(いわゆるバリ)が生じる、メッキ金属層6が引倒される等の問題が生じるので、この研磨はレジスト膜2の除去前、すなわち図6(a)の段階で行う必要がある。   In such a manufacturing method of a fine metal member using lithography, after filling the concave portion of the resist pattern with the metal layer, in order to align the thickness of the metal layer with a desired thickness, the upper surface of the metal layer is usually ground or Polishing (hereinafter simply referred to as polishing including grinding) is performed (Patent Document 1, Paragraph 0022, FIG. 10). This polishing is performed before the resist is removed. That is, in the above example, when the polishing is performed after the resist film 2 is removed, that is, at the stage shown in FIG. 6B, a lateral protrusion (so-called burr) is generated on the plated metal layer 6 by polishing. Since the plated metal layer 6 is pulled down, this polishing needs to be performed before the resist film 2 is removed, that is, at the stage shown in FIG.

しかし、図6(a)の段階において、メッキ金属層6(及びレジスト2)上面の研磨を行うと、レジスト膜2が基板より引き剥がされるとの問題が発生しやすいことが見出された。レジスト膜2のみが基板より引き剥がされると、良好な研磨の達成が困難になるので、その解決が望まれる。
特開2002−202770号公報(段落0003〜0006)
However, it has been found that when the upper surface of the plated metal layer 6 (and the resist 2) is polished at the stage of FIG. 6A, the problem that the resist film 2 is peeled off from the substrate is likely to occur. If only the resist film 2 is peeled off from the substrate, it will be difficult to achieve good polishing.
JP 2002-202770 A (paragraphs 0003 to 0006)

本発明は、リソグラフィによって、基板上に所望のレジストパターンを形成し、このレジストパターンの凹部を金属層で埋めた後、基板及びレジスト膜を除去することによる微細金属部材の製造方法であって、金属層上面の研磨の際に、レジスト膜が基板より引き剥がされるとの問題が発生しない微細金属部材の製造方法を提供することを、その課題とする。   The present invention is a method for producing a fine metal member by forming a desired resist pattern on a substrate by lithography, filling a concave portion of the resist pattern with a metal layer, and then removing the substrate and the resist film, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a fine metal member that does not cause a problem that the resist film is peeled off from the substrate when the upper surface of the metal layer is polished.

本発明者は、鋭意検討の結果、レジスト膜が基板より引き剥がされる原因は、レジスト膜と基板との密着力の不足にあるのではなく(実際、レジスト膜と基板との密着力と金属層と基板との密着力は、通常同等である。)、レジスト膜の硬度が低いことにより研磨材の材質の一部をレジスト膜が噛み込むことによること、そしてレジスト膜の硬度を上げることにより、前記の問題が解決されることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。   As a result of intensive studies, the inventor did not cause the resist film to be peeled off from the substrate due to insufficient adhesion between the resist film and the substrate (actually, the adhesion between the resist film and the substrate and the metal layer). The adhesive strength between the resist film and the substrate is usually equivalent.), Because the resist film has a low hardness, the resist film bites part of the abrasive material, and the resist film has a high hardness. The present inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention based on this finding.

すなわち、本発明は、基板上に形成されたレジスト膜を放射線露光した後、現像により所望のレジストパターンを前記基板上に形成するパターニング工程、前記レジストパターンの凹部を充填する金属層を前記基板上に形成する工程、前記レジストパターン及び前記金属層の表層部を研削又は研磨する研磨工程、並びに研磨工程後に前記基板及び前記レジストパターンを除去する工程、を有する微細金属部材の製造方法であって、パターニング工程後、研磨工程前に、前記レジストパターンのビッカース硬度を15以上とするためのポストキュア工程をさらに有することを特徴とする微細金属部材の製造方法を提供するものである(請求項1)。   That is, the present invention relates to a patterning step in which a resist film formed on a substrate is exposed to radiation and then a desired resist pattern is formed on the substrate by development, and a metal layer filling the concave portions of the resist pattern is formed on the substrate. A method of manufacturing a fine metal member, comprising: a step of forming a surface layer portion of the resist pattern and the metal layer, and a step of removing the substrate and the resist pattern after the polishing step. The present invention provides a method for producing a fine metal member, further comprising a post-cure step for setting the Vickers hardness of the resist pattern to 15 or more after the patterning step and before the polishing step. .

前記レジストパターンの凹部を充填する金属層を前記基板上に形成する方法としては、電気メッキ、蒸着等が挙げられるが、レジストパターンの凹部のアスペクト比が大きい場合でも、この凹部を容易にかつ確実に金属層で充填できる点で、電気メッキが好ましく用いられる。ただし、基板上に電気メッキを行う場合は、基板表面が導電性を有する必要がある。従って、Si基板等の非導電性の基板の場合は、その表面にチタン等の金属の層をスパッタリング等により形成して表面に導電性を付与する必要がある。   Examples of the method for forming the metal layer filling the recesses of the resist pattern on the substrate include electroplating and vapor deposition. Even when the aspect ratio of the recesses of the resist pattern is large, the recesses can be easily and reliably formed. Electroplating is preferably used because it can be filled with a metal layer. However, when electroplating is performed on the substrate, the surface of the substrate needs to have conductivity. Therefore, in the case of a nonconductive substrate such as a Si substrate, it is necessary to form a metal layer such as titanium on the surface thereof by sputtering or the like to impart conductivity to the surface.

本発明の請求項2は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の微細金属部材の製造方法であって、さらに、前記基板の表面が導電性を有し、前記金属層が、電気メッキにより形成されることを特徴とする微細金属部材の製造方法を提供するものである。   Claim 2 of the present invention corresponds to this preferred embodiment, and is a method of manufacturing the fine metal member, wherein the surface of the substrate is conductive, and the metal layer is electroplated. The manufacturing method of the fine metal member characterized by being formed by these is provided.

パターニング工程において、露光に用いられる放射線としては、X線、電子線等も挙げることができるが、装置が比較的安価である、操作が比較的容易である、パターニング工程における生産性が高い、用いられるレジストの種類が多い等の観点から、紫外線又は可視光線が好ましく用いられる。   Examples of radiation used for exposure in the patterning process include X-rays and electron beams, but the apparatus is relatively inexpensive, the operation is relatively easy, and the productivity in the patterning process is high. From the viewpoint of many types of resists to be used, ultraviolet rays or visible rays are preferably used.

本発明の請求項3は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の微細金属部材の製造方法であって、さらに、パターニング工程において、露光に用いられる放射線が、紫外線又は可視光線であることを特徴とする微細金属部材の製造方法を提供するものである。用いられる紫外線又は可視光線には、F2エキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー等の遠紫外線、I線、G線等の近紫外線や可視光線等が含まれる。   Claim 3 of the present invention corresponds to this preferred embodiment, and is the method for producing a fine metal member, wherein the radiation used for exposure in the patterning step is ultraviolet light or visible light. The manufacturing method of the fine metal member characterized by these is provided. The ultraviolet rays or visible rays used include far ultraviolet rays such as F2 excimer laser, ArF excimer laser, and KrF excimer laser, near ultraviolet rays such as I rays and G rays, visible rays, and the like.

レジストとしては、パターニング工程に用いられる放射線の種類に応じて、選択され、ポジ型、ネガ型いずれも用いることができる。露光に用いられる放射線が紫外線又は可視光線である場合においても、ポジ型、ネガ型いずれも用いることができるが、ポジ型の場合は、ポストキュア工程において熱や放射線照射により硬化し硬度を向上させるための硬化剤の添加が必要になる等の問題があるのに対し、ネガ型の場合、露光に用いられる紫外線又は可視光線と同種の紫外線又は可視光線を用いて、後述するポストキュアを容易に行うことができるので、好ましい。   The resist is selected according to the type of radiation used in the patterning step, and both positive and negative types can be used. Even when the radiation used for exposure is ultraviolet light or visible light, either a positive type or a negative type can be used, but in the case of a positive type, it is cured by heat or radiation irradiation in the post-cure process to improve the hardness. In the case of the negative type, the post-cure described later is easily performed using ultraviolet rays or visible rays of the same type as the ultraviolet rays or visible rays used for exposure. This is preferable because it can be performed.

本発明の請求項4は、この好ましい態様に該当するものであり、露光に紫外線又は可視光線を用いる前記の微細金属部材の製造方法であって、さらに、レジストパターンの形成に、ネガ型フォトレジストを使用することを特徴とする請求項3に記載の微細金属部材の製造方法を提供するものである。   Claim 4 of the present invention corresponds to this preferred embodiment, and is a method for producing the fine metal member using ultraviolet light or visible light for exposure, and further for forming a resist pattern, a negative photoresist. The method for producing a fine metal member according to claim 3 is provided.

通常のレジスト、特に露光に紫外線又は可視光線を用いる場合に使用されるレジストにより形成されるレジストパターンの、ビッカース硬度は5〜10程度である。本発明の微細金属部材の製造方法は、このビッカース硬度を、研磨工程前に15以上とするためのポストキュア工程をさらに有することを特徴とする。ここで、ビッカース硬度とは、ダイヤモンドピラミッド硬度計を用いて、頂角136°の四角錐状の圧子を試験片の表面に押し込み、加えた加重を、生成したくぼみのピラミッド状をした部分の面積で割って得られる値である。   A Vickers hardness of a resist pattern formed by a normal resist, particularly a resist used when ultraviolet rays or visible rays are used for exposure is about 5 to 10. The method for producing a fine metal member according to the present invention further includes a post-cure process for setting the Vickers hardness to 15 or more before the polishing process. Here, the Vickers hardness is an area of a pyramid-shaped portion of the indentation generated by pushing a square pyramid-shaped indenter with an apex angle of 136 ° into the surface of a test piece using a diamond pyramid hardness meter. The value obtained by dividing by.

ビッカース硬度を、研磨工程前に15以上とすることにより、研磨工程においてレジスト膜が基板より引き剥がされる問題を防ぐことができる。一方、15未満の場合は、この問題を充分に防ぐことができない。ビッカース硬度を、15以上とする方法としては、レジストパターンの加熱や、レジストパターンへの放射線の照射等が挙げられる。   By setting the Vickers hardness to 15 or more before the polishing step, it is possible to prevent a problem that the resist film is peeled off from the substrate in the polishing step. On the other hand, if it is less than 15, this problem cannot be prevented sufficiently. Examples of the method for setting the Vickers hardness to 15 or more include heating the resist pattern and irradiating the resist pattern with radiation.

中でも、放射線の照射によるポストキュアによれば、パターニング工程で用いた放射線と同種の放射線を照射することにより、ビッカース硬度を15以上とすることが可能であるのでが好ましく採用される。
本発明の請求項5は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の微細金属部材の製造方法であって、さらに、前記ポストキュア工程が、放射線を前記レジストパターンへ照射して行われることを特徴とする微細金属部材の製造方法を提供するものである。
Among these, post-curing by radiation irradiation is preferably employed because it can make the Vickers hardness 15 or more by irradiating the same type of radiation as that used in the patterning step.
Claim 5 of the present invention corresponds to this preferred embodiment, and is the method for producing a fine metal member, wherein the post-cure step is performed by irradiating the resist pattern with radiation. The manufacturing method of the fine metal member characterized by these is provided.

放射線の照射によるポストキュアに用いられる放射線としては、パターニングに用いられる放射線と同じ理由により、すなわちコスト等の観点から紫外線又は可視光線が好ましい。
本発明の請求項6は、この好ましい態様に該当するものであり、前記請求項5の微細金属部材の製造方法であって、さらに、前記放射線として紫外線又は可視光線を用いることを特徴とする微細金属部材の製造方法を提供するものである。
The radiation used for post-cure by irradiation with radiation is preferably ultraviolet rays or visible rays for the same reason as the radiation used for patterning, that is, from the viewpoint of cost and the like.
Claim 6 of the present invention corresponds to this preferred embodiment, and is the method for producing a fine metal member according to claim 5, further comprising using ultraviolet rays or visible rays as the radiation. The manufacturing method of a metal member is provided.

なお、ネガ型フォトレジストを用いた場合、ポストキュア工程における放射線露光量は、好ましくは、パターニング工程における放射線露光量の1.5〜6倍量である。1.5倍量未満の場合、硬度の上昇が不十分でビッカース硬度15以上が達成されない場合がある。一方、6倍量を越えるとレジストパターンのプロファイルが不良になる、すなわち、レジストパターンの凸部の壁が基板から垂直に立ち上がった形状にはならず、凸部の裾が広がった形状になりやすい場合がある。ここで露光量とは、露光部分の単位面積あたりの光エネルギー量を言い、通常mJ/cmの単位で示される。 When a negative photoresist is used, the radiation exposure amount in the post cure process is preferably 1.5 to 6 times the radiation exposure amount in the patterning process. If the amount is less than 1.5 times, the increase in hardness may be insufficient and a Vickers hardness of 15 or more may not be achieved. On the other hand, if the amount exceeds 6 times, the resist pattern profile becomes poor, that is, the convex pattern wall of the resist pattern does not have a shape rising vertically from the substrate, but tends to have a shape in which the convex skirt is widened. There is a case. Here, the exposure amount refers to the amount of light energy per unit area of the exposed portion, and is usually expressed in units of mJ / cm 2 .

本発明の請求項7は、この好ましい態様に該当するものであり、ネガ型フォトレジストを用いる前記の微細金属部材の製造方法であって、さらに、前記ポストキュア工程が、前記パターニング工程における放射線露光量の1.5〜6倍の露光量の放射線を、前記レジストパターンへ照射して行われることを特徴とする微細金属部材の製造方法を提供するものである。   Claim 7 of the present invention corresponds to this preferred embodiment, and is the method for producing a fine metal member using a negative photoresist, wherein the post-cure process is a radiation exposure in the patterning process. The present invention provides a method for producing a fine metal member, which is performed by irradiating the resist pattern with radiation having an exposure amount 1.5 to 6 times the amount.

なお、レジストパターンの形成後、加熱や放射線照射を行うポストキュア(ポストベーク)は、リソグラフィにおいて一般的に行われており、例えば、特開2002−241615号公報は、レジストパターンの耐酸性向上のためのポストベークを開示している(段落0005)。しかし、従来のポストキュアは、放射線照射の場合であっても、露光量はパターニング工程の露光量以下で行われている。パターニング工程の露光量については、高アスペクト比で高精度のパターン形状を形成するために最適な光エネルギーが定まっている。しかし、レジストパターンの硬度を上昇させるためには高い光エネルギーを要し、パターニング工程についての最適な光エネルギー以下の露光量でポストキュアを行っても、レジストパターンの硬度を上昇させることはできない。従って、従来のポストキュアは、本発明の場合のようなレジストパターンの高い硬度を得るものではない。   Note that post-cure (post-bake) in which heating and radiation irradiation are performed after the formation of the resist pattern is generally performed in lithography. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-241615 discloses an improvement in acid resistance of a resist pattern. Post bake for the purpose is disclosed (paragraph 0005). However, the conventional post-cure is performed with an exposure amount equal to or less than the exposure amount in the patterning step even in the case of radiation irradiation. With respect to the exposure amount in the patterning step, the optimum light energy is determined in order to form a highly accurate pattern shape with a high aspect ratio. However, in order to increase the hardness of the resist pattern, high light energy is required, and the hardness of the resist pattern cannot be increased even if post-cure is performed with an exposure amount equal to or less than the optimal light energy for the patterning process. Therefore, the conventional post-cure does not obtain the high hardness of the resist pattern as in the present invention.

ポストキュア工程における放射線の照射は、基板上に電気メッキ等により金属層が形成された後に行ってもよい。しかし、金属層の形成によりレジストパターンの上表面がメッキされた金属により覆われ、この金属により放射線の照射が遮られる場合があり、この場合はレジストパターンの放射線の照射が不十分となる。そこで、ポストキュア工程における放射線の照射は、基板上に電気メッキ等により金属層が形成される前に行うことが好ましい。   The irradiation of the radiation in the post cure process may be performed after the metal layer is formed on the substrate by electroplating or the like. However, there are cases where the upper surface of the resist pattern is covered with a plated metal due to the formation of the metal layer, and radiation of radiation is blocked by this metal. In this case, radiation of the resist pattern is insufficient. Therefore, it is preferable to perform radiation irradiation in the post-cure process before the metal layer is formed on the substrate by electroplating or the like.

本発明の請求項8は、この好ましい態様に該当するものであり、前記請求項7の微細金属部材の製造方法であって、さらに、前記ポストキュア工程における放射線の照射が、前記基板上に金属層を形成する工程前に行われることを特徴とする微細金属部材の製造方法を提供するものである。   An eighth aspect of the present invention corresponds to this preferred embodiment, and is the method for manufacturing a fine metal member according to the seventh aspect, wherein the irradiation with radiation in the post-cure process is performed on a metal on the substrate. The present invention provides a method for producing a fine metal member, which is performed before the step of forming a layer.

本発明の微細金属部材の製造方法では、ポストキュアによりレジストパターンの硬度が向上するため、レジストパターンの凹部を金属層で埋めた後に行う金属層上面の研磨の際において、レジスト膜が基板より引き剥がされるとの問題が発生せず、その結果微細な金属部材を所望の形状に確実に製造することができる。   In the method for producing a fine metal member of the present invention, the hardness of the resist pattern is improved by post-cure. The problem of being peeled off does not occur, and as a result, a fine metal member can be reliably manufactured in a desired shape.

さらに、本発明の微細金属部材の製造方法によれば、レジストパターンの硬度が向上する効果、レジストパターンと金属層との硬度の差違が小さくなり、研磨時におけるレジストパターン上面と金属層上面の高さのバラツキが減少し、レジストパターンと金属層の厚さの分布が均一になるとの効果も得られる。   Furthermore, according to the method for producing a fine metal member of the present invention, the effect of improving the hardness of the resist pattern, the difference in hardness between the resist pattern and the metal layer is reduced, and the height of the resist pattern upper surface and the metal layer upper surface during polishing is reduced. There is also an effect that the variation in thickness is reduced and the thickness distribution of the resist pattern and the metal layer becomes uniform.

次に、本発明の好ましい一実施形態(微細ばねの製造)の工程を、図1〜図4を用いて説明する。   Next, the process of preferable one Embodiment (manufacture of a fine spring) of this invention is demonstrated using FIGS. 1-4.

先ず図1(a)に示すように、導電性の基板11の表面にレジスト膜12を形成する。レジスト膜12の形成は、レジスト液を基板11上に塗布し、加熱(プリべーク)等により乾燥して行われる。基板11とレジスト膜12の密着性の向上のためにさらに加熱(プリべーク)を行ってもよい。   First, as shown in FIG. 1A, a resist film 12 is formed on the surface of a conductive substrate 11. The resist film 12 is formed by applying a resist solution on the substrate 11 and drying it by heating (prebaking) or the like. In order to improve the adhesion between the substrate 11 and the resist film 12, heating (pre-bake) may be performed.

レジスト液を基板11上に塗布する方法は、特に限定されないが、本実施形態では、均一な塗膜の形成が容易なスピンコート法により行われている。塗膜の厚みは、製造目的の部材の大きさ(厚み)により変動し、通常、乾燥後の厚みとして約30〜100μmの範囲内であるが、本実施形態の場合は、約70μmである。   A method for applying the resist solution onto the substrate 11 is not particularly limited, but in the present embodiment, the resist solution is formed by a spin coating method that facilitates the formation of a uniform coating film. The thickness of the coating film varies depending on the size (thickness) of the member to be manufactured, and is usually in the range of about 30 to 100 μm as the thickness after drying. In the present embodiment, it is about 70 μm.

レジスト液としては、ポリマー、モノマー及び光重合開始剤を含有するネガ型フォトレジストが用いられている。このようなネガ型フォトレジストに使用されるポリマーとしては、PMAやPMMA等のアクリル系ポリマーやこれらの共重合体が例示され、モノマーとしてはMA等のアクリル酸エステルやMMA等のメタクリル酸エステルが例示されるが、これらに限定されない。   As the resist solution, a negative photoresist containing a polymer, a monomer, and a photopolymerization initiator is used. Examples of the polymer used in such a negative photoresist include acrylic polymers such as PMA and PMMA, and copolymers thereof, and monomers include acrylic esters such as MA and methacrylic esters such as MMA. Although illustrated, it is not limited to these.

基板11としては、SUS、銅、アルミニウム等の金属基板、Si基板、ガラス基板等が使用可能である。ただし、金属層の形成を、電気メッキで行う場合は、基板11の表面を導電性とする必要があるので、Si基板、ガラス基板等の非導電性の基板の場合は、予め上面に、チタン、アルミニウム、銅またはこれらを組合せた金属の下地導電層を、スパッタリング等により形成したものが用いられる。   As the substrate 11, a metal substrate such as SUS, copper, or aluminum, a Si substrate, a glass substrate, or the like can be used. However, when the metal layer is formed by electroplating, it is necessary to make the surface of the substrate 11 conductive. Therefore, in the case of a nonconductive substrate such as a Si substrate or a glass substrate, titanium is previously formed on the upper surface. A base conductive layer made of aluminum, copper or a combination of these is formed by sputtering or the like.

導電性の基板11の表面にレジスト膜12が形成された後は、図1(b)に示すように、マスク20を通して、レジスト膜12の表面に紫外線31が照射される。マスク20としては、ガラス上に、クロムにより、形成される部材の形状に対応した形状に遮光部分が形成されたもの等が用いられる。ポリマー、モノマー及び光重合開始剤を含有するレジストに、紫外線等が照射されると、光重合開始剤の作用によりモノマーが重合し、溶剤に対して溶解しにくくなる。そこで、前記溶剤に照射後のレジスト膜が浸されると、光が照射されていない部分は溶解され、光が照射された部分(露光部分14)は溶解されずに残り、レジストパターンが形成される(現像)。   After the resist film 12 is formed on the surface of the conductive substrate 11, the surface of the resist film 12 is irradiated with ultraviolet rays 31 through a mask 20, as shown in FIG. As the mask 20, a glass having a light shielding portion formed in a shape corresponding to the shape of a member to be formed by using chromium is used. When a resist containing a polymer, a monomer, and a photopolymerization initiator is irradiated with ultraviolet rays or the like, the monomer is polymerized by the action of the photopolymerization initiator and becomes difficult to dissolve in the solvent. Therefore, when the resist film after irradiation is immersed in the solvent, the portion not irradiated with light is dissolved, and the portion irradiated with light (exposed portion 14) remains undissolved, and a resist pattern is formed. (Development).

図2(a)は、前記のようにして形成されたレジストパターンの断面図である。本実施形態では、レジストパターンの凸部間の間隔は約10μmである(この間隔は、製造される部材の太さに対応する)。このレジストパターンのレジスト膜12には、図2(b)に示すように、紫外線32の照射が行われ、その結果レジスト膜12の硬度がビッカース硬度で15以上に上昇する(ポストキュア)。紫外線32の光量は、紫外線31の1.5〜6倍の範囲である。なお、紫外線31と紫外線32は異種の紫外線、例えば紫外線31が近紫外線であり、紫外線32が遠紫外線であってもよい。そして、レジスト内の感光性物質、例えば光重合開始剤として、近紫外線に感光するものと、遠紫外線に感光するものの2種類以上を用いることもできる。   FIG. 2A is a cross-sectional view of the resist pattern formed as described above. In this embodiment, the interval between the convex portions of the resist pattern is about 10 μm (this interval corresponds to the thickness of the member to be manufactured). As shown in FIG. 2B, the resist film 12 of this resist pattern is irradiated with ultraviolet rays 32. As a result, the hardness of the resist film 12 increases to 15 or more in terms of Vickers hardness (post-cure). The amount of the ultraviolet light 32 is in the range of 1.5 to 6 times that of the ultraviolet light 31. The ultraviolet rays 31 and 32 may be different types of ultraviolet rays, for example, the ultraviolet rays 31 may be near ultraviolet rays, and the ultraviolet rays 32 may be far ultraviolet rays. And as a photosensitive substance in a resist, for example, a photopolymerization initiator, two or more kinds of those sensitive to near ultraviolet rays and those sensitive to far ultraviolet rays can be used.

ポストキュアの後、図3(a)に示すように、基板11上に電気メッキにより金属層16が形成され、レジストパターンの凹部15が金属層16で埋められる。メッキする金属としては、ニッケル、ニッケル系合金、コバルト、ニッケル−コバルト合金、銅等が使用可能であるが、これらに限定されない。メッキにより形成される金属層16は凹部15を埋めてさらに上側に台座を形成するまで成長させる。その結果、図3(a)に示すように、上部が平滑でない金属層16、レジスト膜12からなる層が形成される。又、電気メッキにおいては電流密度のバラツキが発生し、メッキの厚みが不均一になる。   After the post cure, as shown in FIG. 3A, the metal layer 16 is formed on the substrate 11 by electroplating, and the recess 15 of the resist pattern is filled with the metal layer 16. As a metal to be plated, nickel, a nickel-based alloy, cobalt, a nickel-cobalt alloy, copper, or the like can be used, but is not limited thereto. The metal layer 16 formed by plating is grown until the recess 15 is filled and a pedestal is formed on the upper side. As a result, as shown in FIG. 3A, a layer composed of the metal layer 16 and the resist film 12 whose upper part is not smooth is formed. In electroplating, variations in current density occur, resulting in uneven plating thickness.

そこで、金属層16、レジスト膜12の表面を平滑化する研磨が行われる。図3(b)は、研磨後の金属層16、レジスト膜12の断面図を示す。研磨の方法は、金属層16、レジスト膜12の表面を平滑にするものであれば特に限定されないが、本実施形態では、研磨面にダイヤ粒子を有する研磨板を用い、金属層16、レジスト膜12の厚みが約50μm(製造する部材の高さに対応する。)になるまで行われる。   Therefore, polishing for smoothing the surfaces of the metal layer 16 and the resist film 12 is performed. FIG. 3B shows a cross-sectional view of the metal layer 16 and the resist film 12 after polishing. The polishing method is not particularly limited as long as the surfaces of the metal layer 16 and the resist film 12 are smoothed. In this embodiment, a polishing plate having diamond particles on the polishing surface is used, and the metal layer 16 and the resist film are used. This is performed until the thickness of 12 reaches about 50 μm (corresponding to the height of the member to be manufactured).

研磨後、図4(a)に示すように、レジスト膜12が除去される。除去の方法としては、酸素プラズマアッシング、溶剤による剥離等が挙げられる。その後、基板11を剥離する、基板11をエッチングして除去する等の方法により、図4(b)にその断面図が示される微細ばねが得られる。エッチングとしては、ウエットエッチングも採用できるが、溶剤等の表面張力でばね同士がくっついて破損するという問題があるので、このような問題のないドライエッチングが好ましく採用される。   After polishing, the resist film 12 is removed as shown in FIG. Examples of the removal method include oxygen plasma ashing and peeling with a solvent. Thereafter, a fine spring whose sectional view is shown in FIG. 4B is obtained by peeling the substrate 11 or removing the substrate 11 by etching. As the etching, wet etching can also be adopted, but there is a problem that the springs stick to each other due to surface tension of a solvent or the like, and therefore, dry etching without such a problem is preferably employed.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲とその均等の範囲内でのすべての変更を含むものである。   In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention includes all modifications within the scope of the claims and their equivalents.

本発明の一実施形態の工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of one Embodiment of this invention. 従来技術の工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of a prior art. 従来技術の工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1、11 基板
2、12 レジスト膜
3 X線
31、32 紫外線
4、14 露光部分
5、15 凹部
6、16 金属層
7、20 マスク

1, 11 Substrate 2, 12 Resist film 3 X-ray 31, 32 Ultraviolet ray 4, 14 Exposed part 5, 15 Recess 6, 16, Metal layer 7, 20 Mask

Claims (8)

基板上に形成されたレジスト膜を放射線露光した後、現像により所望のレジストパターンを前記基板上に形成するパターニング工程、前記レジストパターンの凹部を充填する金属層を前記基板上に形成する工程、前記レジストパターン及び前記金属層の表層部を研削又は研磨する研磨工程、並びに研磨工程後に前記基板及び前記レジストパターンを除去する工程、を有する微細金属部材の製造方法であって、パターニング工程後、研磨工程前に、前記レジストパターンのビッカース硬度を15以上とするためのポストキュア工程をさらに有することを特徴とする微細金属部材の製造方法。   A patterning step of forming a desired resist pattern on the substrate by development after radiation exposure of the resist film formed on the substrate, a step of forming a metal layer on the substrate to fill the recesses of the resist pattern, A method for manufacturing a fine metal member, comprising: a polishing step for grinding or polishing a resist pattern and a surface layer portion of the metal layer; and a step for removing the substrate and the resist pattern after the polishing step. Before, the manufacturing method of the fine metal member characterized by further having the post-cure process for making the Vickers hardness of the said resist pattern 15 or more. 前記基板の表面が導電性を有し、前記金属層が、電気メッキにより形成されることを特徴とする請求項1に記載の微細金属部材の製造方法。   The method for producing a fine metal member according to claim 1, wherein a surface of the substrate has conductivity, and the metal layer is formed by electroplating. パターニング工程において、露光に用いられる放射線が、紫外線又は可視光線であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の微細金属部材の製造方法。   The method for producing a fine metal member according to claim 1 or 2, wherein the radiation used for exposure in the patterning step is ultraviolet light or visible light. レジストパターンの形成に、ネガ型フォトレジストを使用することを特徴とする請求項3に記載の微細金属部材の製造方法。   The method for producing a fine metal member according to claim 3, wherein a negative photoresist is used for forming the resist pattern. 前記ポストキュア工程が、放射線を前記レジストパターンへ照射して行われることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の微細金属部材の製造方法。   The method for producing a fine metal member according to any one of claims 1 to 4, wherein the post-cure process is performed by irradiating the resist pattern with radiation. 前記放射線として紫外線又は可視光線を用いることを特徴とする請求項5に記載の微細金属部材の製造方法。   The method for producing a fine metal member according to claim 5, wherein ultraviolet rays or visible rays are used as the radiation. 前記ポストキュア工程が、前記パターニング工程における放射線露光量の1.5〜6倍の露光量の放射線を、前記レジストパターンへ照射して行われることを特徴とする請求項4に記載の微細金属部材の製造方法。   5. The fine metal member according to claim 4, wherein the post-cure process is performed by irradiating the resist pattern with radiation having an exposure amount of 1.5 to 6 times the radiation exposure amount in the patterning step. Manufacturing method. 前記ポストキュア工程における放射線の照射が、前記基板上に金属層を形成する工程前に行われることを特徴とする請求項7に記載の微細金属部材の製造方法。

The method for producing a fine metal member according to claim 7, wherein the radiation irradiation in the post-cure process is performed before the process of forming a metal layer on the substrate.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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