JPH09279365A - 微細構造部品を製造する方法 - Google Patents

微細構造部品を製造する方法

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JPH09279365A
JPH09279365A JP8929596A JP8929596A JPH09279365A JP H09279365 A JPH09279365 A JP H09279365A JP 8929596 A JP8929596 A JP 8929596A JP 8929596 A JP8929596 A JP 8929596A JP H09279365 A JPH09279365 A JP H09279365A
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JP
Japan
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layer
metal layer
base metal
photoresist layer
etching
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JP8929596A
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English (en)
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Akira Nakabayashi
明 中林
Takashi Kimura
高志 木村
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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  • Micromachines (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】断面形状が高アスペクト比を有する微細構造部
品であっても、良好な加工精度を得ることができ、かつ
生産性を向上できる。 【解決手段】ベースメタル層11を支持用金属板10上
に形成し、ベースメタル層上にフォトレジスト層12を
形成する。フォトレジスト層に所定のパターンのマスク
13を施して露光し、露光したフォトレジスト層を現像
することにより微細構造部品となる部分を除去して残存
するフォトレジスト層に開口部12aを形成する。開口
部の底部に臨むベースメタル層の表層を所定の厚さだけ
均一に除去して凹部11aを形成し、この凹部を形成し
た開口部に金属層14をめっきにより形成する。残存す
るフォトレジスト層を除去し、支持用金属板からベース
メタル層を金属層とともに剥離し、更にベースメタル層
を除去して金属層からなる微細構造部品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1mm未満の部品
で構成されるマイクロマシンや、1〜10mmの部品で
構成されるミリマシン等の微細構造を有する構成部品を
製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の微細構造部品、例えば歯
先円直径が1mm未満の平歯車を製造するには、酸やア
ルカリ溶液のような液体中に浸漬し化学反応によりエッ
チングを行うウエットエッチングや、エッチング性のガ
スに放電を起こさせてプラズマ状態にしこの中でエッチ
ングを行うドライエッチング等による方法が知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のウ
エットエッチングにより断面が高アスペクト比の微細構
造部品を製造しようとすると、このウエットエッチング
はエッチングの深さ方向に対して直交する方向にもエッ
チングが進行する等方性エッチングであるため、エッチ
ングで形成される凹部の側壁部がエッチングされてしま
うことがあった。この場合には、テーパエッチの発生等
によりパターンを忠実に転写できなかった。このため、
ウエットエッチングでは、良好な加工精度が得られず、
所望の断面形状を有する微細構造部品を製作することが
できない不具合があった。また上記従来のドライエッチ
ングにより同様に断面が高アスペクト比の微細構造部品
を製造しようとすると、このドライエッチングはエッチ
ングの深さ方向に対して直交する方向へのエッチングが
進行しない異方性エッチングであるため、パターンを忠
実に転写でき、比較的良好な加工精度を得ることができ
るけれども、生産性が悪過ぎる問題点があった。更に上
記従来のドライエッチングによる微細構造部品の製造方
法において、シリコン等の異方性材料を用いると、この
異方性材料のへき開面に沿ってエッチングされる傾向が
強くなり、複雑な断面形状を有する微細構造部品を作製
できず、また材料が限定される問題点があった。本発明
の目的は、断面形状が高アスペクト比を有する微細構造
部品であっても、良好な加工精度を得ることができ、か
つ生産性を向上できる、微細構造部品を製造する方法を
提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
図1に示すように、微細構造部品となる金属層14と結
合可能なベースメタル層11をこのベースメタル層11
に対して剥離性のある平坦かつ平滑な支持用金属板10
上にめっきにより形成する工程と、ベースメタル層11
上にフォトレジスト層12を形成する工程と、フォトレ
ジスト層12に所定のパターンのマスク13を施して露
光する工程と、露光したフォトレジスト層12を現像す
ることにより微細構造部品となる部分を除去して残存す
るフォトレジスト層12に開口部12aを形成する工程
と、開口部12aの底部に臨むベースメタル層11の表
層を所定の厚さだけ均一に除去して凹部11aを形成す
る工程と、凹部11aを形成した開口部12aに微細構
造部品となる金属層14をめっきにより形成する工程
と、残存するフォトレジスト層12を除去する工程と、
支持用金属板10からベースメタル層11を金属層14
とともに剥離する工程と、ベースメタル層11を除去し
て金属層14からなる微細構造部品を得る工程とを含む
微細構造部品の製造方法である。
【0005】この発明の製造方法では、図2(a)に示
すようにフォトレジスト層12をフォトレジストの解像
度が極端に低下しない程度に形成し、換言すればフォト
レジスト層12をあまり厚く形成しない。これにより露
光・現像後にフォトレジスト層12に形成される開口部
12aの底部は所望の形状になる。その一方でベースメ
タル層11を比較的厚く形成しておき、この開口部12
aの底部を臨むベースメタル層11の表層を所定の厚さ
だけ均一に除去して凹部11aを形成すると、図2
(b)及び(c)に示すように金属層14が形成される
部分の深さtは開口部12aの深さt1と凹部11aの
深さt2が加わって大きくなる。図1(i),(j)及
び図2(d)に示すようにベースメタル層11は最終的
に除去される。この結果、断面形状が高アスペクト比で
あってしかも矩形である微細構造部品が得られる。また
支持用金属板上のベースメタル層の一部の表層をエッチ
ング処理により均一に除去して金属層を形成するので、
微細構造部品のベースメタル層に接する面は平滑であ
る。更に、エッチング処理等の一般的な工程だけで製造
できるので、微細構造部品の製造効率も良い。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1に、微細構造部
品である歯先円直径が1mm未満の平歯車における歯の
部分の各工程における断面模式図を示し、図3にその平
歯車14の正面図を示し、更に図4にその平歯車14が
用いられかつ血管等に埋め込まれるペースメーカ16の
要部断面構成図を示す。なお、この実施の形態では、微
細構造部品として歯先円直径が1mm未満の平歯車を挙
げたが、ミリマシンやマイクロマシンの部品、即ち1〜
10mmの部品又は1mm未満の部品であれば、その他
の歯車、マイクロ振動子、光ファイバのコネクタ部品等
でもよい。上記平歯車14の製造工程は、主に、ベース
メタル層11の形成工程と、めっき処理の最初の工程で
あるレジストパターンの形成工程と、めっき処理の中間
工程であるベースメタル層11の表層の一部をエッチン
グする工程と、めっき処理の最終工程である金属層14
を形成する電解めっき工程と、フィルム15の被着工程
と、分離工程の前半部である剥離工程と、分離工程の後
半部である除去工程とからなる。なお、平歯車の材質
は、強度や靭性の観点からNiがよい。更に、Pd等を
含ませることもある。或いはNiに代えてNi合金、C
o又はその合金、貴金属又はその合金を用いてもよい。
【0007】以下、各工程を図1及び図2に基づいてこ
の順に説明する。ベースメタル層の形成工程は、支持用
金属板としてのステンレス板10の上に、ベースメタル
層としての銅層11を薄く電解めっきで形成する。ベー
スメタル層に銅を用いるのは、Ni製の平歯車14等と
の被着性に優れること、ステンレス板10に対する被着
力がNi製の平歯車14等に対するフィルム15の被着
力よりも弱いこと、良い電導体であることからである。
銅はステンレスよりも導電性に優れるので、電解めっき
が素早く且つ均一に行われる。なお、ステンレス板10
は、鏡面仕上げされて、その表面は平坦であり、しかも
平滑である。レジストパターンの形成工程は、銅層11
の上にフォトレジスト層12をコーティングし(図1
(a)参照)、これにマスク13を介して露光する(図
1(b)参照)。これにより、マスク13に対応するパ
ターンをレジスト層12に転写する。更に、これを現像
してマスク13に対応するパターンのレジスト層12を
形成して、銅層11の上にレジストマスクを施こす(図
1(c)参照)。
【0008】銅層の表層の一部をエッチングする工程
は、レジストマスクされていない部分に現れている銅層
11の表層を、HCl−FeCl3系のエッチング液を
用いたウエットエッチングにより、所定の深さだけ均一
に除去して凹部11aを形成する(図1(d)の拡大図
及び図2(b)参照)。この深さt2は銅層11の6〜
40%である。例えば銅層の厚さが20〜50μmであ
れば、この深さt2は2〜20μmである。この深さt2
は最終的なピンの断面形状を高アスペクト比にするため
に、極力大きいことが望ましい。次いでNiをこの凹部
11aに電解めっきにより付着し、更に開口部12a内
に成長させてNi層14を形成する(図1(e)参
照)。Niめっきの終了後は、レジスト12を除去する
(図1(f)及び図2(c)参照)。このようにして形
成されたNi層14は平歯車に供される。なお、銅層の
表層の一部をエッチングするためにHCl−FeCl3
系のエッチング液を用いたが、これに限らずHCl−C
uCl2系、(NH4228系、Na228系のエッ
チング液を用いてもよい。
【0009】フィルムの被着工程は、単一のポリイミド
のフィルム15を同時に多数形成された上述のNi層1
4の上に被着する。具体的には、接着剤(接着用プラス
チック)15aを挟んでフィルム15の上方から平坦な
押圧面の治具で熱圧着する(図1(g)参照)。これに
より、プラスチック側が平歯車14に合わせて一部変形
するので、Ni層14の上面に存在する微少な凹凸や厚
さのむらが吸収される。また多数の平歯車14が単一の
フィルム15に接着されるので、微小な平歯車14の運
搬、管理等の取扱いが容易となり、必要なときにフィル
ムから剥がして使用することができる。剥離工程は、銅
層11とNi層14とフィルム15とからなる部分を、
ステンレス板10と銅層11との間で、ステンレス板1
0から引き剥がして分離する。ベースメタル層の形成工
程の説明で説明したようにステンレス板10に対応する
被着力がNi製の平歯車14等に対応するフィルム15
の被着力よりも弱いことから、フィルム15等を損なう
ことなく、これらは容易に分離する(図1(h)参
照)。
【0010】除去工程は、銅層11をNi層14からウ
エットエッチングで除去する。銅層11は極薄であるの
で、選択比の高い、例えばCuCl2−NH4Cl−NH
4OH系のエッチング液を用いれば、Ni層14を損な
うことなく、銅層11が除去される(図1(i),
(j)及び図2(d)参照)。なお、平歯車となる金属
層をめっきにより形成してフォトレジスト層を除去した
後に、金属層上にフィルムを接着剤を介して被着した
が、上記平歯車の運搬、管理等の取扱いにおいて上記フ
ィルムがなくても支障がないときには、フィルムを用い
なくてもよい。
【0011】このように製造された図3及び図4に示す
平歯車14は、その歯の断面形状が高アスペクト比を有
し、比較的複雑な形状でしかも高精度を要求される部品
であるけれども、断面形状に不所望なテーパ状や異形を
発生させずに、その精度を十分に満たすことができる。
また平歯車14はめっき処理、ウエットエッチング等の
一般的な工程だけで製造できるので、その製造効率が良
くなり、生産性を向上できる。なお、本発明の製造方法
では、上記アスペクト比が最大100までの平歯車14
の製作が可能である。
【0012】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、支
持用金属板上のベースメタル層上にフォトレジスト層を
形成し、所定のパターンのマスクを施して露光したフォ
トレジスト層を現像しフォトレジスト層に開口部を形成
し、開口部の底部のベースメタル層に凹部を形成し、こ
の凹部を形成した開口部に金属層をめっきにより形成
し、残存するフォトレジスト層を除去した後に支持用金
属板からベースメタル層を金属層とともに剥離し、更に
ベースメタル層を除去して金属層からなる微細構造部品
を得たので、テーパエッチの発生等によりパターンを忠
実に転写できず、良好な加工精度が得られなかった、従
来のウエットエッチングによる断面が高アスペクト比の
微細構造部品の製造方法と比較して、本発明の製造方法
では、断面形状が高アスペクト比の微細構造部品を、断
面形状に不所望なテーパ状や異形を発生させずに、精度
の良い微細構造部品を製造できる。また生産性の悪い、
従来のドライエッチングによる断面が高アスペクト比の
微細構造部品の製造方法と比較して、本発明の製造方法
ではめっき処理等の一般的な工程だけで製造できるの
で、断面が高アスペクト比の微細構造部品の製造効率が
良くなり、生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態の微細構造部品である平歯車の
図3のA−A線断面における歯の部分の製造工程を工程
順に示す断面図。
【図2】その要部の工程を示す断面図。
【図3】その平歯車の正面図。
【図4】その平歯車を含むペースメーカの要部断面図。
【符号の説明】
10 ステンレス板(支持用金属板) 11 銅層(ベースメタル層) 11a 凹部 12 フォトレジスト層 12a 開口部 13 マスク 14 Ni層(金属層)、平歯車(微細構造部品)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微細構造部品となる金属層(14)と結合可
    能なベースメタル層(11)をこのベースメタル層(11)に対
    して剥離性のある平坦かつ平滑な支持用金属板(10)上に
    めっきにより形成する工程と、 前記ベースメタル層(11)上にフォトレジスト層(12)を形
    成する工程と、 前記フォトレジスト層(12)に所定のパターンのマスク(1
    3)を施して露光する工程と、 前記露光したフォトレジスト層(12)を現像することによ
    り微細構造部品となる部分を除去して前記残存するフォ
    トレジスト層(12)に開口部(12a)を形成する工程と、 前記開口部(12a)の底部に臨む前記ベースメタル層(11)
    の表層を所定の厚さだけ均一に除去して凹部(11a)を形
    成する工程と、 前記凹部(11a)を形成した開口部(12a)に前記微細構造部
    品となる金属層(14)をめっきにより形成する工程と、 前記残存するフォトレジスト層(12)を除去する工程と、 前記支持用金属板(10)から前記ベースメタル層(11)を前
    記金属層(14)とともに剥離する工程と、 前記ベースメタル層(11)を除去して金属層(14)からなる
    微細構造部品を得る工程とを含む微細構造部品の製造方
    法。
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