JP3903780B2

JP3903780B2 - Manufacturing method of fine parts

Info

Publication number: JP3903780B2
Application number: JP2001365511A
Authority: JP
Inventors: 潤依田; 和也丸山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003165098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数ｍｍ程度以下の微細な部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の製造技術を応用して、マイクロマシン等に用いる極めて微細な部品を形成する微細加工技術の研究が、近年活発になってきている。この微細加工技術を用いて、基板上に形成された複数の微細部品を得ることが可能である。なお、微細部品の定義の一例としては、全長が５ｍｍ以下程度、厚さが１ｍｍ程度以下のものをいう。図３は従来の微細部品の形成方法を示す断面図である。図３を参照にして従来の微細部品の形成方法について説明する。
【０００３】
図３（ａ）にて基板準備工程を説明する。まず、導電性を有する基板１１を用意する。基板１１としては、金属基板、または表面に導電性薄膜を形成したＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮあるいはＡｌＮ等の絶縁性基板などが使用される。
【０００４】
図３（ｂ）にて樹脂パターン形成工程を説明する。上記工程で得られた基板１１上面に、製造する部品の形状に応じた微細な開口部１２を有し、部品の厚さに応じた樹脂パターン１３を形成する。形成方法としては、基板上面でリソグラフィーを行い樹脂パターンを形成しても良いし、あらかじめ用意された樹脂パターンを基板上面に貼り付けても良い。リソグラフィーとしては紫外線リソグラフィー、電子線リソグラフィーまたはＸ線リソグラフィー等の方法が使用される。あらかじめ用意された樹脂パターンは射出成形、ＲＩＭ（反応性射出成形）またはホットエンボス等の方法で作成される。
【０００５】
図３（ｃ）にて金属パターン成形工程を説明する。上記工程で得られた樹脂パターンの開口部１２を埋めるように、基板１１の導電部を給電部として電鋳を施し、金属層１４を形成する。
【０００６】
図３（ｄ）にて樹脂パターン除去工程を説明する。上記工程で得られた基板１１上に形成された樹脂パターン１３と樹脂パターンの開口部１２に埋められた金属層１４のうち樹脂パターン１３だけを除去することにより、基板１１上に形成された複数の微細部品１５として残すことができる。
【０００７】
この微細部品を基板上から分離する方法として、主に以下の３種類が従来知られている。
▲１▼接着テープを用いて基板から剥離する方法。
▲２▼基板をエッチング（バックエッチング）する方法。
▲３▼微細部品と基板の間に形成された犠牲層と呼ばれる薄膜層をエッチング（サイドエッチング）する方法。
【０００８】
図４から図６を参照にして、従来の微細部品の分離方法について説明する。
【０００９】
▲１▼接着テープを用いて基板から剥離する方法。
例として、特開平１１−４４７０８号公報に本方法が開示されている。図４は基板の表面に形成された微細部品を接着テープを用いて基板から剥離する方法の断面図を示す。まず図４（ａ）に示す基板１１の表面に形成された微細部品１５に図４（ｂ）に示す接着テープ２３を貼り付け、図４（ｃ）に示すように基板上方向へ引っ張って微細部品を基板から剥離する。この接着テープは基板と微細部品の接着力より大きい接着力を有することが必要である。次に図４（ｄ）に示すようにピンセットなどで微細部品を接着テープから剥離する。
【００１０】
▲２▼基板をエッチング（バックエッチング）する方法。
図５は基板の表面に形成された微細部品を基板エッチングすることで基板から剥離する方法の断面図を示す。図５（ａ）に示す基板１１上に形成された微細部品１５を、図５（ｂ）に示すように基板背面から基板を溶かして、図５（ｃ）に示すように微細部品を分離する（バックエッチング）。基板は数１００μｍから数ｍｍ程度の厚さを有する金属基板やシリコン基板などが用いられる。バックエッチングでは基板を溶解できる溶液（エッチャント）２５が使用され、溶解速度が速いウェットプロセスが用いられることが多い。
【００１１】
▲３▼犠牲層をエッチング（サイドエッチング）する方法。
図６は基板の表面に形成された微細部品を基板の犠牲層をサイドエッチングすることで基板から剥離する方法の断面図を示す。図６（ａ）に示す犠牲層２６を上面に有する基板１１上に成形された微細部品１５を、図６（ｂ）に示す犠牲層を溶解できるエッチャント２７を内包した容器２８内に浸けて犠牲層を溶かして、図６（ｃ）に示すように微細部品を分離する（サイドエッチング）。犠牲層は数μｍ以下の金属が用いられる。サイドエッチングでは溶解速度が速いウェットプロセスが用いられることが多い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
接着テープを用いて基板から剥離する方法では、基板から微細部品を分離した後に、接着テープから微細部品を一つずつピンセットなどで剥離する必要がありまた剥離する際に微細部品がバラバラになってしまう。また微細部品に接着剤残さが付着する問題が生じる場合があった。
【００１３】
基板をバックエッチングする方法では、エッチングに長時間を要するという問題があった。またエッチング終了時、微細部品は溶液中に分散してバラバラになってしまうため、エッチング前後で微細部品の相互の位置が変わる。このため、前記微細部品のうちで一部の微細部品に不良品が発生した場合、発生した不良品が基板表面上のどの位置にあったかを識別することは困難であった。また微細部品が溶液中で接触するため損傷が生じるという問題があった。
【００１４】
犠牲層をサイドエッチングする方法では、エッチング終了時、微細部品は溶液中に分散してしまうため、エッチング前後で微細部品の相互の位置が変わる。このため、前記微細部品のうちで不良品が発生した場合に不良品の発生箇所をつきとめることは困難であった。また微細部品が溶液中で接触するため損傷が生じるという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は微細部品に接着剤残さが付着する問題がなく、不良品が発生した場合に不良品発生箇所を容易につきとめることができ、微細部品の接触による損傷のない、微細部品の製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に基づく微細構造の製造方法では、基板の表面に互いに一定の配置で形成された複数の微細部品を、互いに固定する固定手段により、前記微細部品の配置を固定する固定工程と、前記基板と前記固定手段とを相対的に異なる方向に移動することにより前記基板から前記微細部品を剥離する工程を含む。
【００１７】
この構成は、微細部品の相互の位置を変えずに基板の表面から微細部品を分離できるので、前記微細部品のうちで一部の微細部品に不良品が発生した場合、発生した不良品が基板表面上のどの位置にあったかを識別することが可能である。またエッチング溶液を使用しないプロセスなので、微細部品が溶液中で接触するために生じる損傷を回避することができる。
【００１８】
固定工程は、基板表面上の微細部品全体を樹脂モールドで覆うことが好ましい。
【００１９】
この構成は、微細部品の相互の位置を変えずに基板の表面から微細部品を分離できるので、前記微細部品のうちで一部の微細部品に不良品が発生した場合、発生した不良品が基板表面上のどの位置にあったかを識別することが可能である。またエッチング溶液を使用しないプロセスなので、微細部品が溶液中で接触するために生じる損傷を回避することができる。
【００２０】
樹脂モールドは、熱可塑型樹脂の射出成型によって形成され、かつ該射出成型時の温度が該熱可塑型樹脂の融点以上３００℃以下であることが好ましい。射出成型時の温度を３００℃以下にすることにより、射出成型温度からの冷却時に生じる、微細部品と樹脂の界面での剥離の問題を回避できる。
【００２１】
樹脂モールドは、軟化点以上に加熱した熱可塑型樹脂を、前記基板表面上の微細部品に対向させて、押しつけることにより形成されることが好ましい。この構成を採用することにより、射出成型による樹脂注入と比べ、樹脂流動による微細部品の倒し込みをより少なくすることができる。
【００２２】
樹脂モールドは、常温で流動性を有する樹脂を前記基板表面上の微細部品の隙間部分に注入した後に硬化させることにより形成することが好ましい。樹脂は、熱硬化型樹脂、二液混合型硬化樹脂、光硬化型樹脂などの各種硬化型樹脂を用いることが可能である。この構成を採用することにより、熱可塑型樹脂を用いる方法に比べ、樹脂軟化点以上の加熱が不要となる。なかでも光硬化型樹脂はより短時間で硬化できる点で好ましい。
【００２３】
樹脂モールドに用いる樹脂には、離型剤を０．０１ｐｈｒ以上含むことが好ましい。この構成を採用することにより、基板と樹脂モールドとを相対的に異なる方向に移動することにより基板から微細部品を剥離する工程において、微細部品の剥離が容易である。また離型剤を１０ｐｈｒ以下含むことが好ましい。この構成を採用することにより、十分な樹脂硬化が得られないという離型剤による反応阻害効果の問題を回避できる。
【００２４】
基板の表面に互いに一定の配置で形成された複数の微細部品全体を樹脂モールドで覆うことにより、前記微細部品の配置を固定し、前記基板と前記樹脂モールドとを相対的に異なる方向に移動することにより前記基板から前記微細部品を剥離することにより、前記基板から剥離された前記樹脂モールド表面には前記微細部品が埋まっている。前記樹脂モールドから前記微細部品を微細部品の相互の位置を変えずに取り出す方法として、前記樹脂モールドを、酸素プラズマによるアッシングによって除去する工程を含むことが好ましい。酸素プラズマによるアッシングは樹脂モールドだけを除去し、微細部品にはなんら力が加えられないので、微細部品を損傷することなく樹脂が除去され、微細部品の相互の位置は変わらずに微細部品を樹脂モールドから分離することができる。また、この構成は接着テープを用いないので、微細部品に接着剤残さが付着する問題を回避できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、微細部品を製造する方法を、図１および図２を参照しながら以下に説明する。図１は本発明に従う微細部品の製造方法を示す断面図である。図２は本発明に従うホットエンボスによる樹脂注入を用いた、微細部品の製造方法を示す断面図である。
【００２６】
図１（ａ）にて基板準備工程を説明する。まず、導電性を有する基板１１を用意する。基板１１としては、金属基板、または表面に導電性薄膜を形成したＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮあるいはＡｌＮ等の絶縁性基板などが使用される。また必要に応じて金属基板上面に上記金属基板とは異なる金属の導電性薄膜を形成したものとしても良い。異なる金属の導電性薄膜を形成することで、金属表面に不動態層ができるので微細部品と基板あるいは基板上に形成された導電性薄膜との密着力を任意に選定することができる。導電性薄膜を形成する方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、鍍金あるいはＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の一般に知られている方法を用いることが可能である。
【００２７】
図１（ｂ）にて樹脂パターン形成工程を説明する。上記工程で得られた基板１１上面に、微細な開口部１２を有した樹脂パターン１３を形成する。例えば樹脂にはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、樹脂厚さは約１ｍｍ厚程度の場合が多い。形成方法としては、基板上面でリソグラフィーを行い樹脂パターンを形成しても良いし、あらかじめ用意された樹脂パターンを基板上面に貼り付けても良い。リソグラフィーとしては紫外線リソグラフィー、電子線リソグラフィーまたはＸ線リソグラフィー等の方法が使用される。あらかじめ用意された樹脂パターンは射出成形、ＲＩＭ（反応性射出成形）またはホットエンボス等の方法で作成される。
【００２８】
図１（ｃ）にて金属パターン成形工程を説明する。上記工程で得られた樹脂パターンの開口部１２を埋めるように、基板１１の導電部を給電部として電鋳を施し、金属層１４を形成する。電鋳材料として銅、ニッケル、コバルト、マンガン、ニッケルーコバルト合金、ニッケルーマンガン合金などが使用可能であるが、必要とする部品ごとに適した材料が選択可能である。また必要に応じて、開口部１２内に形成された金属層１４の上面を樹脂パターンごと研磨することができ、金属層の厚さの均一性および金属層上面の平坦性を向上できる。
【００２９】
図１（ｄ）にて樹脂パターン除去工程を説明する。上記工程で得られた基板１１の表面に形成された樹脂パターン１３と樹脂パターンの開口部１２に埋められた金属層１４のうち、樹脂パターン１３だけを酸素プラズマアッシングで除去することにより、基板１１上に形成された複数の微細部品１５のみを残すことができる。
【００３０】
図１（ｅ）、図１（ｆ）にて基板表面上の微細部品全体を樹脂モールドで覆う工程と剥離の工程を説明する。上記工程で得られた、基板１１の表面に形成された微細部品１５の隙間部分にあらたな樹脂をモールドし、硬化させる。樹脂をモールドする方法は、射出成型、ホットエンボス及び溶液流し込みが可能である。硬化方法は、樹脂の種類に応じて、冷却硬化、熱硬化、二液混合硬化、光硬化が使用可能である。これにより微細部品１５と基板１１との接触面を除いて微細部品１５を包み込むように樹脂型１６を形成することができる。次に、前記基板１１を固定し、前期微細部品１５を把持した樹脂型１６を引っ張って、基板１１から剥離することで、微細部品１５を基板１１から分離できる。樹脂型１６を引っ張る方向は、前記基板１１と前記微細部品１５の接触面に対して水平方向でも垂直方向でも良い。
樹脂厚は、剥離するのに適切な厚さを決めればよく、好ましくは１０ｍｍ程度以上５０ｍｍ程度以下である。１０ｍｍ程度以下では剥離操作がやりづらく、５０ｍｍ程度以上では使用する樹脂量が多くコストアップとなる。射出成形に用いる樹脂としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）の他にポリエチレンやポリプロピレンといった融点を有する熱可塑型樹脂、ポリスチレンやＡＢＳ樹脂といった融点を有さない熱可塑型樹脂も使用可能である。
【００３１】
図１（ｅ）、図１（ｆ）にて説明した基板表面上の微細部品全体を樹脂モールドで覆う工程と剥離の工程に相当する、特にホットエンボスによる樹脂モールドで覆う工程と剥離の工程を図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）にて説明する。ホットエンボスは、熱可塑型樹脂１６を軟化点以上に加熱し、前記基板上１１の表面に形成された微細部品１５と対向させ、押しつけてモールド後、冷却して樹脂を硬化させる方法である。
【００３２】
剥離する前に、微細部品１５を把持した樹脂型１６と基板１１の密着力を低下させることにより、より少ない剥離力で剥離することが好ましい。剥離力をより少なくするすることで、より損傷の少ない微細部品の分離ができる。微細部品１５を把持した樹脂型１６と基板１１の密着力を低下させるには、離型剤を用いる。
【００３３】
離型剤は、基板１１上に噴霧して塗布する方法と上記樹脂にあらかじめ定められた離型剤を添加する方法が可能である。離型剤を樹脂に添加する後者の方法は、離型剤の分布の均一性がより良いので好ましい。離型剤の添加量が多くなると、樹脂硬化に長時間を要するという反応阻害要因が生じ、またコストアップになるため、適量の離型剤を添加することが好ましい。
【００３４】
また上記いずれの方法も、離型剤としては、有機酸エステル系離型剤、有機酸系離型剤および高級アルコール系離型剤が反応阻害要因が小さいのでより好ましい。
【００３５】
また分離後は、必要に応じて、微細部品１５を把持した樹脂型１６の基板１１と接触していた面だけを研磨処理、表面鍍金処理または薬品処理等でき、微細部品１５の厚み均一性および表面平坦性を向上できる。
【００３６】
図１（ｇ）にて樹脂モールド除去工程を説明する。まず微細部品１５を把持した樹脂型１６をプラズマ装置内のプレート１８上に置く。次にプラズマ１７を用いてアッシング処理し、微細部品１５を把持した樹脂を除去することで、微細部品１５は樹脂型１６から解放され、プレート１８上で個別に取り扱うことができる。プラズマアッシングは液相ではなく気相を用いた除去方法なので、微細部品が溶液中に分散することなく、微細部品の相互の位置は変わらない。
【００３７】
【実施例】
表１に実施例を示す。実施例１〜３はポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）の熱可塑型樹脂を、厚さ約５ｍｍ厚のステンレス基板上に形成された底面積１０００μｍ^２、高さ１００μｍの円柱構造を有した微細部品に射出成型で注入した例である。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１に示すように、各熱可塑性樹脂を、各設定温度で、成型圧力約１〜６ＭＰａで射出成型した。射出成型後冷却して樹脂を硬化させ、離型力約０．１〜２ＭＰａで剥離し、分離性と倒れ及び移動について顕微鏡で観察し評価した。
【００４０】
評価基準は、微細部品の分離性については、全微細部品に対する分離できなかった微細部品の割合が１％未満を○、１％以上５％未満を△、５％以上を×として評価した。微細部品の倒れ及び移動については、全微細部品に対する倒れ及び移動が生じた微細部品の割合が１％未満を○、１％以上５％未満を△、５％以上を×として評価した。
【００４１】
結果、射出成型時の温度が高くなると、微細部品の分離性が悪化することがわかった。これは樹脂と金属の膨張係数は２桁程度異なるため、射出成型温度からの冷却時に微細部品と樹脂モールドの界面で剥離が生じ、樹脂モールドと微細部品との密着力が低下するため、樹脂モールドを基板から剥離する工程において、微細部品を基板から剥離できないことが要因であると推定している。
【００４２】
微細部品の倒れ及び移動は、射出成型時の粘度が主要因である。粘度が大きくなると樹脂の射出成型時に、基板上に自立している微細部品を倒したり、樹脂に押し流されて移動してしまう。実施例１〜３より、５０００Ｐａ・ｓ以下の粘度で射出成型すれば微細部品の倒れ及び移動が特に少ないことがわかった。
【００４３】
表２に示す実施例４〜７では射出成型以外の注入方法として、ホットエンボス及び溶液流し込みについて試験した。実施例６で用いた樹脂はスコッチキャスト（住友スリーエム製）、実施例７で用いた樹脂はサンラッドＶＸＣ２０１（三洋化成製）である。樹脂注入、硬化及び剥離の実施結果を表２に示す。評価基準は、微細部品の分離性については、全微細部品に対する分離できなかった微細部品の割合が１％未満を○、１％以上５％未満を△、５％以上を×として評価した。微細部品の倒れ及び移動については、全微細部品に対する倒れ及び移動が生じた微細部品の割合が１％未満を○、１％以上５％未満を△、５％以上を×として評価した。
【００４４】
【表２】

【００４５】
実施例４のホットエンボスによる樹脂注入方法では、樹脂注入後、冷却して樹脂を硬化させ、離型力約０．１〜２ＭＰａで剥離し、分離性と倒れ及び移動について顕微鏡で観察し評価した。結果、射出成型のように高粘度樹脂は流動がないので、微細部品の倒し込みがより少なく、剥離性も良好であった。
【００４６】
実施例５〜７の溶液流し込みによる樹脂注入方法では、熱硬化型樹脂、二液混合型硬化樹脂、光硬化型樹脂を用い、表２に示す条件で硬化させ、離型力約０．１〜２（ＭＰａ）で剥離し分離性と倒れ及び移動について顕微鏡で観察し評価した。
【００４７】
これらの硬化型樹脂を用いる方法は、熱可塑性樹脂を用いる方法に比べ、樹脂軟化点以上の加熱が不必要あった。光硬化型樹脂はより短時間で硬化できる点で好ましい。
【００４８】
試験の結果、実施例５〜７のいずれも、分離性と倒れ及び移動について良好な結果を得た。これらの中では、熱硬化ＰＭＭＡが最も分離性が良好であった。
【００４９】
次に、離型剤を樹脂に添加し、微細部品の分離性と樹脂硬化性について試験した（実施例８〜１０及び比較例１，２）。樹脂には熱硬化ＰＭＭＡを、添加剤には有機酸系離型剤を用いて、試験条件は実施例５と同条件で実施した。
樹脂硬化後、離型力約０．１〜２ＭＰａで剥離し分離性と硬化性について評価した。結果を表３に示す。評価基準は、微細部品の分離性については、全微細部品に対する分離できなかった微細部品の割合が１％未満を○、１％以上５％未満を△、５％以上を×として評価した。樹脂硬化性については、硬化時間が１０未満を○１０分以上を×として評価した。
【００５０】
【表３】

【００５１】
試験の結果、離型剤配合量が０（ＰＨＲ）では、微細部品の分離性と樹脂硬化性はいずれも良好であった。基板と樹脂型との分離性は、樹脂型の一部が基板に残っていた。離型剤配合量が１２（ＰＨＲ）では、反応効果阻害が生じ十分な樹脂硬化が得られず、分離性の試験はできなかった。離型剤配合量が０．０１、５，１０（ＰＨＲ）では、微細部品の分離性と樹脂硬化性はいずれも良好であった。基板と樹脂型との分離性は、樹脂型が完全に基板からできた。
【００５２】
次にプラズマアッシングを用いて、樹脂モールドの除去試験をした（実施例９）。条件を以下に示す。
ガス（Ｏ_２／ＣＦ_４）比：２／１
ガス圧：０．３（Ｔｏｒｒ）
アッシングパワー：１００（Ｗ）
アッシング時間：１時間
【００５３】
試験の結果、微細部品の相互の位置は変わらず、かつ微細部品の損傷もなく、樹脂型から分離できたことを確認した。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は微細部品に接着剤残さが付着する問題がなく、微細部品の相互の位置が変わらず、微細部品の接触による損傷のない、微細部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う微細部品の製造方法を示す断面図
【図２】本発明に従うホットエンボスによる樹脂注入を用いた微細部品の製造方法を示す断面図
【図３】従来の微細部品の形成方法を示す断面図
【図４】従来の微細部品の分離方法（接着テープを用いて基板から剥離する方法）を示す断面図
【図５】従来の微細部品の分離方法（基板をエッチングする方法）を示す断面図
【図６】従来の微細部品の分離方法（犠牲層をエッチングする方法）を示す断面図
【符号の説明】
１１基板
１２開口部
１３樹脂パターン
１４金属層
１５微細部品
１６樹脂型
１７プラズマ
１８プレート
２３接着テープ
２４接着剤残さ
２５、２７エッチャント
２６犠牲層
２８容器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a fine component of about several mm or less.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research on microfabrication technology for forming extremely fine parts used in micromachines and the like by applying manufacturing technology of semiconductor integrated circuit devices has become active. Using this microfabrication technique, it is possible to obtain a plurality of fine parts formed on a substrate. In addition, as an example of the definition of a fine part, the total length is about 5 mm or less and the thickness is about 1 mm or less. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional method for forming a fine part. A conventional method for forming fine parts will be described with reference to FIG.
[0003]
The substrate preparation process will be described with reference to FIG. First, a conductive substrate 11 is prepared. As the substrate 11, a metal substrate or an insulating substrate such as Si, SiC, SiN or AlN having a conductive thin film formed on the surface thereof is used.
[0004]
The resin pattern forming process will be described with reference to FIG. A fine opening 12 corresponding to the shape of the component to be manufactured is provided on the upper surface of the substrate 11 obtained in the above process, and a resin pattern 13 corresponding to the thickness of the component is formed. As a forming method, lithography may be performed on the upper surface of the substrate to form a resin pattern, or a resin pattern prepared in advance may be attached to the upper surface of the substrate. As lithography, methods such as ultraviolet lithography, electron beam lithography, and X-ray lithography are used. The resin pattern prepared in advance is created by a method such as injection molding, RIM (reactive injection molding) or hot embossing.
[0005]
The metal pattern forming process will be described with reference to FIG. The metal layer 14 is formed by electroforming the conductive portion of the substrate 11 as a power feeding portion so as to fill the opening 12 of the resin pattern obtained in the above process.
[0006]
The resin pattern removal process will be described with reference to FIG. By removing only the resin pattern 13 from the resin pattern 13 formed on the substrate 11 obtained in the above process and the metal layer 14 buried in the opening 12 of the resin pattern, a plurality of the patterns formed on the substrate 11 are obtained. It can be left as a fine part 15.
[0007]
As a method for separating the fine parts from the substrate, the following three types are conventionally known.
(1) A method of peeling from a substrate using an adhesive tape.
(2) A method of etching (back etching) the substrate.
(3) A method of etching (side etching) a thin film layer called a sacrificial layer formed between a fine component and a substrate.
[0008]
A conventional method for separating fine parts will be described with reference to FIGS.
[0009]
(1) A method of peeling from a substrate using an adhesive tape.
As an example, this method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-44708. FIG. 4 shows a cross-sectional view of a method for peeling a fine component formed on the surface of the substrate from the substrate using an adhesive tape. First, the adhesive tape 23 shown in FIG. 4B is applied to the fine component 15 formed on the surface of the substrate 11 shown in FIG. 4A, and the substrate is pulled finely as shown in FIG. 4C. The component is peeled off from the substrate. This adhesive tape needs to have an adhesive force larger than the adhesive force between the substrate and the fine component. Next, as shown in FIG. 4D, the fine parts are peeled off from the adhesive tape with tweezers.
[0010]
(2) A method of etching (back etching) the substrate.
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a method of peeling a fine component formed on the surface of the substrate from the substrate by etching the substrate. The fine component 15 formed on the substrate 11 shown in FIG. 5A is melted from the back of the substrate as shown in FIG. 5B, and the fine components are separated as shown in FIG. 5C. (Back etching). As the substrate, a metal substrate or a silicon substrate having a thickness of about several hundred μm to several mm is used. In the back etching, a solution (etchant) 25 that can dissolve the substrate is used, and a wet process having a high dissolution rate is often used.
[0011]
(3) A method of etching (side etching) the sacrificial layer.
FIG. 6 shows a cross-sectional view of a method of peeling a fine component formed on the surface of the substrate from the substrate by side-etching the sacrificial layer of the substrate. 6A is immersed in a container 28 containing an etchant 27 capable of dissolving the sacrificial layer shown in FIG. 6B and sacrificed. The layer is melted to separate the fine parts as shown in FIG. 6C (side etching). For the sacrificial layer, a metal of several μm or less is used. In the side etching, a wet process having a high dissolution rate is often used.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of peeling from the substrate using the adhesive tape, it is necessary to separate the fine components from the substrate one by one with tweezers after separating the fine components from each other. End up. Moreover, the problem that the adhesive residue adheres to a fine part may arise.
[0013]
The method of back-etching the substrate has a problem that it takes a long time for etching. At the end of etching, the fine parts are dispersed in the solution and fall apart, so the positions of the fine parts change before and after the etching. For this reason, when defective products are generated in some of the fine components, it is difficult to identify the position on the substrate surface where the generated defective products are present. In addition, there is a problem that damage occurs because the fine parts come into contact with each other in the solution.
[0014]
In the method of side-etching the sacrificial layer, the fine parts are dispersed in the solution at the end of the etching, so that the mutual positions of the fine parts change before and after the etching. For this reason, when a defective product occurs among the fine parts, it is difficult to locate the defective product. In addition, there is a problem that damage occurs because the fine parts come into contact with each other in the solution.
[0015]
Therefore, the present invention does not have a problem of adhesive residue adhering to a fine part, and when a defective product occurs, it is possible to easily identify a defective product occurrence location and to produce a fine component that is not damaged by contact of the fine component. It aims to provide a method.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the method for manufacturing a microstructure according to the present invention, the fine parts are arranged by fixing means for fixing a plurality of fine parts formed on the surface of the substrate to each other in a fixed arrangement. A fixing step of fixing, and a step of peeling the fine component from the substrate by moving the substrate and the fixing means in relatively different directions.
[0017]
In this configuration, the fine components can be separated from the surface of the substrate without changing the mutual positions of the fine components. Therefore, when a defective product occurs in some of the fine components, the generated defective product is the substrate. It is possible to identify where it was on the surface. Further, since the etching solution is not used, damage caused by contact of fine parts in the solution can be avoided.
[0018]
In the fixing step, it is preferable to cover the entire fine component on the substrate surface with a resin mold.
[0019]
In this configuration, the fine components can be separated from the surface of the substrate without changing the mutual positions of the fine components. Therefore, when a defective product occurs in some of the fine components, the generated defective product is the substrate. It is possible to identify where it was on the surface. Further, since the etching solution is not used, damage caused by contact of fine parts in the solution can be avoided.
[0020]
The resin mold is preferably formed by injection molding of a thermoplastic resin, and the temperature during the injection molding is preferably not lower than the melting point of the thermoplastic resin and not higher than 300 ° C. By setting the temperature at the time of injection molding to 300 ° C. or less, it is possible to avoid the problem of peeling at the interface between the fine part and the resin that occurs at the time of cooling from the injection molding temperature.
[0021]
The resin mold is preferably formed by pressing a thermoplastic resin heated to a softening point or more against a fine component on the substrate surface. By adopting this configuration, it is possible to reduce the collapse of fine parts due to resin flow compared to resin injection by injection molding.
[0022]
The resin mold is preferably formed by injecting a resin having fluidity at room temperature into a gap between fine parts on the substrate surface and then curing the resin. As the resin, various curable resins such as a thermosetting resin, a two-component mixed curable resin, and a photocurable resin can be used. By adopting this configuration, heating above the resin softening point becomes unnecessary as compared with a method using a thermoplastic resin. Among these, a photocurable resin is preferable in that it can be cured in a shorter time.
[0023]
The resin used for the resin mold preferably contains 0.01 phr or more of a release agent. By adopting this configuration, the fine component can be easily peeled in the step of peeling the fine component from the substrate by moving the substrate and the resin mold in relatively different directions. Moreover, it is preferable that 10 phr or less of mold release agents are included. By adopting this configuration, it is possible to avoid the problem of the reaction inhibition effect due to the release agent that sufficient resin curing cannot be obtained.
[0024]
By covering a plurality of fine parts formed on the surface of the substrate in a constant arrangement with a resin mold, the arrangement of the fine parts is fixed, and the substrate and the resin mold are moved in relatively different directions. Thus, by peeling off the fine component from the substrate, the fine component is buried in the surface of the resin mold peeled off from the substrate. As a method of taking out the fine parts from the resin mold without changing the mutual positions of the fine parts, it is preferable to include a step of removing the resin mold by ashing with oxygen plasma. Ashing with oxygen plasma removes only the resin mold, and no force is applied to the fine parts, so the resin is removed without damaging the fine parts, and the mutual positions of the fine parts remain unchanged. It can be separated from the mold. Moreover, since this structure does not use an adhesive tape, it is possible to avoid the problem of adhesive residue adhering to fine parts.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a fine part will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a fine part according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a fine part using resin injection by hot embossing according to the present invention.
[0026]
The substrate preparation process will be described with reference to FIG. First, a conductive substrate 11 is prepared. As the substrate 11, a metal substrate or an insulating substrate such as Si, SiC, SiN or AlN having a conductive thin film formed on the surface thereof is used. Moreover, it is good also as what formed the electroconductive thin film of the metal different from the said metal substrate on the metal substrate upper surface as needed. By forming a conductive thin film of a different metal, a passive layer is formed on the metal surface, so that the adhesion between the fine component and the substrate or the conductive thin film formed on the substrate can be arbitrarily selected. As a method for forming the conductive thin film, a generally known method such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, a plating method, or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method can be used.
[0027]
The resin pattern forming process will be described with reference to FIG. A resin pattern 13 having fine openings 12 is formed on the upper surface of the substrate 11 obtained in the above process. For example, the resin is often polymethyl methacrylate (PMMA), and the resin thickness is often about 1 mm. As a forming method, lithography may be performed on the upper surface of the substrate to form a resin pattern, or a resin pattern prepared in advance may be attached to the upper surface of the substrate. As lithography, methods such as ultraviolet lithography, electron beam lithography, and X-ray lithography are used. The resin pattern prepared in advance is created by a method such as injection molding, RIM (reactive injection molding) or hot embossing.
[0028]
The metal pattern forming process will be described with reference to FIG. The metal layer 14 is formed by electroforming the conductive portion of the substrate 11 as a power feeding portion so as to fill the opening 12 of the resin pattern obtained in the above process. Copper, nickel, cobalt, manganese, nickel-cobalt alloy, nickel-manganese alloy, and the like can be used as the electroforming material, but a material suitable for each required component can be selected. If necessary, the upper surface of the metal layer 14 formed in the opening 12 can be polished together with the resin pattern, and the uniformity of the thickness of the metal layer and the flatness of the upper surface of the metal layer can be improved.
[0029]
The resin pattern removal process will be described with reference to FIG. Of the resin pattern 13 formed on the surface of the substrate 11 obtained in the above process and the metal layer 14 buried in the opening 12 of the resin pattern, only the resin pattern 13 is removed by oxygen plasma ashing to thereby remove the substrate 11. Only the plurality of fine parts 15 formed thereon can be left.
[0030]
1E and 1F, the process of covering the entire fine part on the substrate surface with a resin mold and the process of peeling will be described. A new resin is molded and cured in the gap portion of the fine component 15 formed on the surface of the substrate 11 obtained in the above step. The method of molding the resin can be injection molding, hot embossing, and solution pouring. As the curing method, cooling curing, thermal curing, two-component mixed curing, or photocuring can be used depending on the type of resin. As a result, the resin mold 16 can be formed so as to enclose the fine component 15 except for the contact surface between the fine component 15 and the substrate 11. Next, the fine component 15 can be separated from the substrate 11 by fixing the substrate 11, pulling the resin mold 16 holding the fine component 15 in the previous period, and peeling it from the substrate 11. The direction in which the resin mold 16 is pulled may be horizontal or vertical with respect to the contact surface between the substrate 11 and the fine component 15.
The resin thickness may be determined to an appropriate thickness for peeling, and is preferably about 10 mm or more and 50 mm or less. If it is about 10 mm or less, it is difficult to perform the peeling operation. Resins used for injection molding include polyacetal (POM), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), thermoplastic resins having a melting point such as polyethylene and polypropylene, and heat having no melting point such as polystyrene and ABS resin. Plastic type resins can also be used.
[0031]
1E and FIG. 1F correspond to the process of covering the entire fine component on the substrate surface with a resin mold and the process of peeling, particularly the process of covering with a resin mold by hot embossing and the process of peeling. This will be described with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c). Hot embossing is a method in which the thermoplastic resin 16 is heated to a softening point or higher, and is opposed to the fine component 15 formed on the surface of the substrate 11, pressed, molded, and then cooled to cure the resin.
[0032]
Before peeling, it is preferable to peel with less peeling force by reducing the adhesion between the resin mold 16 holding the fine component 15 and the substrate 11. By reducing the peeling force, fine parts with less damage can be separated. In order to reduce the adhesion between the resin mold 16 holding the fine component 15 and the substrate 11, a release agent is used.
[0033]
The release agent can be sprayed on the substrate 11 and applied, or a predetermined release agent can be added to the resin. The latter method of adding the release agent to the resin is preferable because the uniformity of the release agent distribution is better. When the amount of the release agent added increases, a reaction inhibiting factor that takes a long time to cure the resin occurs and the cost increases. Therefore, it is preferable to add an appropriate amount of the release agent.
[0034]
In any of the above methods, as the release agent, an organic acid ester release agent, an organic acid release agent, and a higher alcohol release agent are more preferable because the reaction inhibition factor is small.
[0035]
After separation, if necessary, only the surface of the resin mold 16 that holds the fine component 15 that has been in contact with the substrate 11 can be subjected to polishing, surface plating, chemical treatment, or the like. Surface flatness can be improved.
[0036]
The resin mold removing process will be described with reference to FIG. First, the resin mold 16 holding the fine component 15 is placed on the plate 18 in the plasma apparatus. Next, the plasma 17 is used for ashing to remove the resin that holds the fine component 15, so that the fine component 15 is released from the resin mold 16 and can be handled individually on the plate 18. Since the plasma ashing is a removal method using a gas phase instead of a liquid phase, the micro parts are not dispersed in the solution, and the mutual positions of the micro parts do not change.
[0037]
【Example】
Table 1 shows examples. In Examples 1 to 3, a thermoplastic resin of polyacetal (POM), polymethyl methacrylate (PMMA), and polycarbonate (PC) is formed on a stainless steel substrate having a thickness of about 5 mm and a bottom area of 1000 μm ² and a height of 100 μm. This is an example of injection by injection molding into a fine part having a cylindrical structure.
[0038]
[Table 1]

[0039]
As shown in Table 1, each thermoplastic resin was injection molded at a set pressure and a molding pressure of about 1 to 6 MPa. The resin was cured by cooling after injection molding, and was peeled off with a release force of about 0.1 to 2 MPa, and the separation property, collapse and movement were observed and evaluated with a microscope.
[0040]
As the evaluation criteria, the separation ratio of the fine parts was evaluated by evaluating the ratio of fine parts that could not be separated from all the fine parts as less than 1%, ◯, 1% or more but less than 5%, and 5% or more as x. Regarding the collapse and movement of the fine parts, the ratio of the fine parts that fell and moved with respect to all the fine parts was evaluated as ◯ when less than 1%, Δ between 1% and 5% and Δ as 5% or more.
[0041]
As a result, it was found that when the temperature at the time of injection molding increases, the separability of fine parts deteriorates. This is because the expansion coefficient of resin and metal differs by about two orders of magnitude, so that peeling occurs at the interface between the fine component and the resin mold during cooling from the injection molding temperature, and the adhesion between the resin mold and the fine component is reduced. In the process of peeling off the substrate from the substrate, it is estimated that the cause is that the fine component cannot be peeled off from the substrate.
[0042]
The main cause of the collapse and movement of the fine parts is the viscosity at the time of injection molding. If the viscosity is increased, the fine parts that are self-supporting on the substrate may be brought down or moved by being washed away by the resin during the injection molding of the resin. From Examples 1 to 3, it was found that if the injection molding was performed at a viscosity of 5000 Pa · s or less, the collapse and movement of the fine parts were particularly small.
[0043]
In Examples 4 to 7 shown in Table 2, hot embossing and solution pouring were tested as injection methods other than injection molding. The resin used in Example 6 is Scotch Cast (manufactured by Sumitomo 3M), and the resin used in Example 7 is Sunrad VXC201 (manufactured by Sanyo Kasei). Table 2 shows the results of resin injection, curing, and peeling. As the evaluation criteria, the separation ratio of the fine parts was evaluated by evaluating the ratio of fine parts that could not be separated from all the fine parts as less than 1%, ◯, 1% or more but less than 5%, and 5% or more as x. Regarding the collapse and movement of the fine parts, the ratio of the fine parts that fell and moved with respect to all the fine parts was evaluated as ◯ when less than 1%, Δ between 1% and 5% and Δ as 5% or more.
[0044]
[Table 2]

[0045]
In the resin injection method by hot embossing in Example 4, after resin injection, the resin was cooled to harden the resin, peeled off with a release force of about 0.1 to 2 MPa, and separated and fallen and moved were observed and evaluated with a microscope. . As a result, since the high-viscosity resin did not flow as in the case of injection molding, the collapse of the fine parts was less and the peelability was good.
[0046]
In the resin injecting method by solution pouring of Examples 5 to 7, a thermosetting resin, a two-component mixed curable resin, and a photocurable resin were used and cured under the conditions shown in Table 2, with a release force of about 0.1 to 0.1. It peeled at 2 (MPa), and it was observed and evaluated with a microscope about separability, a fall, and a movement.
[0047]
Compared with the method using a thermoplastic resin, the method using these curable resins did not require heating above the resin softening point. The photocurable resin is preferable in that it can be cured in a shorter time.
[0048]
As a result of the test, all of Examples 5 to 7 obtained good results with respect to separability, collapse, and movement. Among these, thermosetting PMMA showed the best separation.
[0049]
Next, a mold release agent was added to the resin, and the separation of fine parts and resin curability were tested (Examples 8 to 10 and Comparative Examples 1 and 2). Thermosetting PMMA was used for the resin, and an organic acid release agent was used for the additive, and the test conditions were the same as in Example 5.
After the resin was cured, it was peeled off with a release force of about 0.1 to 2 MPa and evaluated for separability and curability. The results are shown in Table 3. As the evaluation criteria, regarding the separation of fine parts, the ratio of fine parts that could not be separated with respect to all fine parts was evaluated as ○ when less than 1%, Δ when 1% or more and less than 5%, and × when 5% or more. For resin curability, the curing time of less than 10 was evaluated as x for 10 minutes or more.
[0050]
[Table 3]

[0051]
As a result of the test, when the compounding amount of the release agent was 0 (PHR), the separability of fine parts and the resin curability were both good. With respect to the separation between the substrate and the resin mold, a part of the resin mold remained on the substrate. When the compounding amount of the release agent was 12 (PHR), the reaction effect was inhibited and sufficient resin curing could not be obtained, and the separability test could not be performed. When the compounding amount of the release agent was 0.01, 5, 10 (PHR), the separability of fine parts and the resin curability were both good. The separability between the substrate and the resin mold was such that the resin mold was completely made of the substrate.
[0052]
Next, a resin mold removal test was performed using plasma ashing (Example 9). The conditions are shown below.
Gas (O ₂ / CF ₄ ) ratio: 2/1
Gas pressure: 0.3 (Torr)
Ashing power: 100 (W)
Ashing time: 1 hour [0053]
As a result of the test, it was confirmed that the mutual positions of the fine parts were not changed and could be separated from the resin mold without any damage of the fine parts.
[0054]
【The invention's effect】
The present invention can provide a method of manufacturing a fine part that does not have a problem of adhesive residue adhering to the fine part, does not change the mutual position of the fine part, and is not damaged by the contact of the fine part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a fine part according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a fine part using resin injection by hot embossing according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional method for separating fine parts (a method for peeling from a substrate using an adhesive tape). FIG. 5 is a conventional method for separating fine parts (a method for etching a substrate). FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional separation method of fine parts (method of etching a sacrificial layer).
11 Substrate 12 Opening 13 Resin Pattern 14 Metal Layer 15 Fine Component 16 Resin Mold 17 Plasma 18 Plate 23 Adhesive Tape 24

Adhesive Residue

25, 27 Etchant 26 Sacrificial Layer 28 Container

Claims

A fixing step of fixing the arrangement of the fine components by a fixing means for fixing a plurality of fine components formed on the surface of the substrate to each other in a fixed arrangement, and a direction in which the substrate and the fixing means are relatively different from each other. the look including the step of separating the fine component from the substrate by moving the said fixing step, the whole fine components on the substrate surface covered with a resin mold, resin used for the resin mold, a release agent 0 A method for producing a fine part, comprising 0.01 phr to 10 phr.

A step of fixing the arrangement of the fine components by covering the whole of a plurality of fine components formed on the surface of the substrate with a fixed arrangement with a resin mold, and the substrate and the resin mold in relatively different directions A method of manufacturing a fine component, comprising: a step of peeling the fine component from the substrate by movement; and a step of removing the resin mold by ashing using oxygen plasma.