JPH09279366A - 微細構造部品の製造方法 - Google Patents

微細構造部品の製造方法

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JPH09279366A
JPH09279366A JP9291396A JP9291396A JPH09279366A JP H09279366 A JPH09279366 A JP H09279366A JP 9291396 A JP9291396 A JP 9291396A JP 9291396 A JP9291396 A JP 9291396A JP H09279366 A JPH09279366 A JP H09279366A
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metal layer
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metal
metallic
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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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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
部の底部にベースメタル層の金属と同一の金属からなる
金属被膜15をめっきにより形成し、金属被膜を形成し
た開口部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。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被膜と金属層ととも
に剥離し、更にベースメタル層及び金属被膜を除去して
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の
製造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の製造方法を提供す
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の底部にベースメタル層11の金属と
同一の金属からなる金属被膜15をめっきにより形成す
る工程と、金属被膜15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を金属被膜1
5と金属層14とともに剥離する工程と、ベースメタル
層11及び金属被膜15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】この微細構造部品の製造法では、エッチン
グによって直接的に微細構造部品を形成するのではな
く、マスクされていない部分にめっき処理によって微細
構造部品を形成する。高アスペクト比の微細構造部品を
製造しようとして、フォトレジストの解像度が極端に低
下し、図2(a)に示すように露光・現像後にフォトレ
ジスト層12に形成される開口部12aの底部が所望の
形状にならない場合にも、図1(d)及び図2(b)に
示すように、金属被膜16をベースメタル層11上に形
成することにより、残存するフォトレジスト層12の浸
食部分を金属被膜16が補う。図1(h),(i)及び
図2(c),(d)に示すようにこの金属被膜16は最
終的にベースメタル層11とともに除去される。これに
より、断面形状が不所望なテーパ状となったり、異形に
なるのを防止して、ほぼ矩形状で高アスペクト比の好ま
しい断面形状の微細構造部品を製造することができる。
また平坦かつ平滑な支持用金属板10の上にベースメタ
ル層11等をめっき等した後にベースメタル層11等を
支持用金属板10から分離するので、微細構造部品の端
面は平坦かつ平滑である。更に、めっき処理等の一般的
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。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
である金属被膜15を形成する電解めっき工程と、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、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がよく、更にPd等
を含ませることもある。またNiの代わりにNi合金、
コバルト又はその合金、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、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をコーティングにより
形成し(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
クを施す(図1(c)参照)。
【0008】電解めっき工程は、レジストマスクされて
いない部分に現れている銅層11の表面、即ちレジスト
層12の開口部12aから臨む銅層11の表面に、まず
ベースメタル層と同一のCuを電解めっきにより形成す
る(図1(d)及び図2(b)参照)。このめっきの付
着量は最終的な平歯車の歯の断面形状を高アスペクト
比、即ち歯の歯幅の歯厚に対する比を大きくするため
に、極力少ないことが望ましい。従って金属被膜15の
厚さは、図2(b)に示すように開口部12aの異形の
底部を平坦にし得る最少量である。次いでこの金属被膜
15上にNiを電解めっきにより付着成長させて形成す
る(図1(e)参照)。Niめっきの終了後は、レジス
ト層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は開口部1
2aの底部が異形であっても金属被膜15により整形さ
れる。このNi層14は平歯車に供されるものである。
【0009】剥離工程は、銅層11とNi層14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10から引き剥がして分離する(図1(g)
参照)。除去工程は、金属被膜15と銅層11をNi層
14からウエットエッチングで除去する。金属被膜15
及び銅層11は極薄であるので、選択比の高い、例えば
CuCl2−NH4Cl−NH4OH系のエッチング液を
用いれば、Ni層14を損なうことなく、金属被膜15
及び銅層11が除去される(図1(h),(i)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てもよい。これに
より微小な平歯車の運搬、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。上記フィルムの平歯車に対する被着力はベース
メタル層のステンレス板に対する被着力より強いことを
要し、フィルムとしてはポリイミド樹脂等が用いられ
る。
【0010】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。
【0011】
【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、開口部の底部に金属被膜をめっきにより形成した後
に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
タル層を金属被膜と金属層とともに剥離し、更にベース
メタル層及び金属被膜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) 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) 15 金属被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/306 H01L 21/306 Z

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)の底部に前記ベースメタル層(11)の金
    属と同一の金属からなる金属被膜(15)をめっきにより形
    成する工程と、 前記金属被膜(15)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
    記金属被膜(15)と前記金属層(14)とともに剥離する工程
    と、 前記ベースメタル層(11)及び前記金属被膜(15)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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