JPH10245692A - フォトリソグラフィー法を用いた電鋳元型及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電鋳法による部品の形成では、形成さ
れる電鋳材料の厚みは、その製造工程の途中では確認す
ることができず、それまでの経験により、単位時間当た
りに形成される電鋳部材の厚みを予測し、電鋳を行う時
間によって、厚みをコントロールしていた。しかしなが
ら、電鋳される厚みは時間だけでは決まらず、電鋳液の
温度や成分、電鋳時に流す電流の大きさなど、多くの他
の要因によって、大きく変わってしまう。そのため電鋳
によって形成される部材の厚みを精度良く、絶えず安定
して形成することは非常に難しい。 【解決手段】 本発明では上記の課題を解決するため
に、元型の一部に厚みの異なるモニター用のパターン
（以降モニターパターンと称する。）を設け、電鋳工程
の途中でもモニターの覆われ具合により、電鋳部材の厚
みを一目で確認できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電鋳法による製造に
用いられる元型及びその形成方法に関し、特にフォトリ
ソグラフィー法をもちいた元型及びその形成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、微細部品の製造方法として電
鋳法と呼ばれる製造方法が一般に広く利用されてきた。
この電鋳法と呼ばれる製造方法は、形成しようとする部
材の形状を施した元型に、あらかじめ導電性の材料をコ
ーティングし、その元型を電鋳により形成される材料が
混入した電鋳液に浸し、電鋳液と元型の表面にコーティ
ングされている導電性材料との間に電流を流すことによ
り、導電性材料上に電鋳材料を形成していくという電解
メッキ法の一種である。

【０００３】電鋳法は元型の形状を忠実に複写できるた
め、元型を微細、高精度に形成すれば、その後、微細部
品を一括で大量に製造することができ、微細部品の製造
には非常に有効な手法といえる。ただし、電鋳の成長方
向の寸法（電鋳部材の厚み）に関していえば、その厚み
は電鋳工程に要する時間で決まり、それほど高精度のも
のは望めない。

【０００４】従来、電鋳部材の厚みは、経験により単位
時間当たりに形成される電鋳部材の厚み（以降、これを
電鋳部材の成長速度と称する。）を予測して、それによ
り電鋳工程に要する時間を決定し、コントロールしてい
た。しかし、電鋳部材の成長速度は、電鋳液の温度や成
分、または電鋳時に流す電流の大きさなど、多くの他の
要因によって、大きく変わるため、それらすべての条件
を考慮し、電鋳時間を決定しなければならない。以上の
ように、高精度の電鋳部材の厚みを得ることは非常に難
しく、そのためには電鋳作業の経験が最も重要視されて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電鋳法による部
品の形成では、形成される電鋳材料の厚みは、その製造
工程の途中では確認することができず、それまでの経験
により、単位時間当たりに形成される電鋳部材の厚みを
予測し、電鋳を行う時間によって、厚みをコントロール
していた。しかしながら、電鋳される厚みは時間だけで
は決まらず、電鋳液の温度や成分、電鋳時に流す電流の
大きさなど、多くの他の要因によって、大きく変わって
しまう。そのため電鋳によって形成される部材の厚みを
精度良く、絶えず安定して形成することは非常に難し
い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するために、元型の一部に厚みの異なるモニター用
のパターン（以降モニターパターンと称する。）を設
け、電鋳工程の途中でもモニターの覆われ具合により、
電鋳部材の厚みを一目で確認できるようにした。

【０００７】前記モニターパターンは、フォトリソグラ
フィー法をもちいて形成される。まず、導電性材料をコ
ーティングした基板上に厚膜の感光性材料（レジスト）
を数回に分けて、毎回、一定の厚みにコーティングす
る。一回コーティングするたびに、毎回異なるパターン
で基板の一部がパターニングされるように露光をおこな
う。何回かレジストをコーティングした後、積層された
レジストすべてを、本来必要とする形状に露光し、最後
に、先に露光したモニターパターンと所望の必要とする
パターンとを同時に現像する。すると、厚みの異なる数
種のモニターパターンと所望の電鋳形状に必要とするパ
ターンとをもつ元型が形成される。その元型を用いて電
鋳をおこなえば、電鋳が進むにつれ、モニターパターン
は少しずつ覆われてゆき、その覆われ具合によって電鋳
部材の厚みが確認できる。

【０００８】また、前記モニターパターンの確認を容易
にするため、モニターパターンの厚みに応じて平面形状
を異なるものにした。特に、より認識しやすくするため
に、モニターパターンの厚み寸法を平面形状に表すよう
にした。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明のフォトリソグラフ
ィー法を用いた電鋳元型の形成方法を示した図である。
まず、それ自身が導電性を有するか、もしくは導電性を
有する材料が表面にコーティングされている基板４０上
に感光性樹脂材料（以下レジスト１２と称する。）を任
意の厚さでコーティングする。コーティング方法は塗布
法、ローラー法、スピンコート法等どのような方法でも
かまわない。ただし、あらかじめコーティング条件を設
定し、レジスト１２の厚さを把握しておく必要がある。

【００１０】レジスト１２がコーティングされた後、所
望のパターン形状が施された第１のマスク３１を用い、
第１の露光を行う（図１（ａ））。第１のマスク３１に
施されたパターン形状は、本来、電鋳部材の元型形状と
して必要とされるパターンではないので、基板４０の一
部に配置されているだけでかまわない。

【００１１】図１では露光された部分が現像後残るタイ
プのネガレジストタイプで表示されているが、露光され
た部分が現像されるポジレジストタイプでも本発明には
何ら支障はない（ただし、ポジレジストタイプを使用し
た場合にはマスクのパターンは図１とは異なる。）。

【００１２】次に、図１（ｂ）に示すように、すでに第
１の露光工程で所望のパターンに露光されている一層目
のレジスト１２上に、新しく同様にレジスト１２をコー
ティングし、第１の露光工程で使用したものとは別の形
状が施された第２のマスク３２によって、第２の露光を
行う。

【００１３】第２の露光工程で使用される第２のマスク
３２には本来電鋳部材の形状として必要とされる形状が
描画されている。

【００１４】最後に、図１（ｃ）に示すように、一層
目、二層目のレジスト１２を同時に現像を行い、階段状
のモニターパターン１０と電鋳元型形状として使用され
る本パターン１１とが形成される。

【００１５】図２は本発明による電鋳用元型の一例を示
す図である。図２では図１で説明した第２の露光工程の
後に、さらに第３の露光工程を付け加え、その後現像し
ている。そのため、基板４０上に形成されたモニターパ
ターン１０は３段階の厚さに形成されている。なお、本
パターン１１の露光は第３の露光工程（最後の露光工
程）の時に行っている。このように露光工程を増やすこ
とによってモニターパターン１１の段差は任意に増やす
ことが可能である。

【００１６】図３は本発明の元型を用いた電鋳過程を示
した断面図である。導電性を有する基板４０上に図１で
示した方法によって、階段状のモニターパターン１０及
び本パターン１１が形成されている。図３では本発明の
内容をよりわかりやすく説明するため、モニターパター
ン１０のそれぞれの段差を１０μｍ、３層で３０μｍの
厚みに形成されているものとする。

【００１７】レジストで形成されたモニターパターン１
０及び本パターン１１は非導電性であるため、まず導電
性を有する基板４０上から電鋳部材２０の成長が始まる
（図３の過程１の状態）。時間が経つにつれ、電鋳部材
２０は厚みを増してゆき、電鋳部材２０の厚さが１０μ
ｍを越えるとモニターパターン１０の最も低い部分を覆
い隠すように電鋳部材２０は成長していく（図３の過程
２の状態）。

【００１８】さらに電鋳時間を長くすると、図３の過程
３の状態に示されるように、モニターパターン１０の中
段（高さ２０μｍの段）をも覆い隠してしまう。

【００１９】このように、電鋳部材２０の厚さが変わる
につれ、モニターパターン１０の覆われかたに違いが生
じ、過程１では電鋳部材２０の厚みは０〜１０μｍ、過
程２では１０〜２０μｍ、過程３では２０〜３０μｍの
厚みであることが平面上で確認できるのである。

【００２０】図３ではモニターパターン１０のそれぞれ
の段差を１０μｍに設定したが、この段差をより細かく
設定することによって、より高精度に電鋳部材２０の厚
みをコントロールすることができる。

【００２１】また、前記でも記述したように、図３では
モニターパターン１０の段差を３段に設定したが、別に
この段数に限られるわけでなく、必要に応じ段数を多く
したり、少なくしてもかまわない。

【００２２】図４はコントロールしたい電鋳部材の厚さ
近傍にのみ段差を設けたモニターパターンの断面図であ
る。レジストを、一層目を厚く、二層目及び三層目を薄
くコーティングすることにより、図４に示すようなモニ
ターパターン１０が形成される。図４のようなモニター
パターンは、たとえば２００μｍの厚みで精度が±５μ
ｍのような、電鋳部材の厚さを厚く、かつ高精度にコン
トロールしたい場合に非常に有効である。なお、図４で
は本説明をわかりやすくするために各部の寸法を誇張し
て表している。

【００２３】図５はモニターパターンの表示をわかりや
すくした一例を示した図である。図１から図４ではモニ
ターマスクを階段状に形成したものを示してきたが、別
に一つのパターンにまとめる必要はなく、厚みの違う別
々のモニターパターンを用意してもかまわない。その場
合においても、モニターパターンの形成方法は図１に示
した方法と基本的に何ら変わることはなく、マスクを変
更するだけでよい。

【００２４】図５ではモニターパターンを平面上で確認
しやすくするために、モニターパターン１０の厚みに応
じて平面形状を変えている。特に図５では厚み寸法を平
面形状として表示するようにしている。このようにする
ことによって、電鋳部材の厚みがモニターパターン１０
の厚みを越えるにしたがい、モニターパターン１０で表
示される数値が消えてゆき、電鋳部材の厚みが即座に確
認できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明では、電鋳用の元型として、フォ
トリソグラフィー法を用いて電鋳部材の成長方向に数種
類の厚みをもつモニターパターンを設けている。電鋳が
進むにつれ、電鋳部材の厚みは徐々に厚くなる。そし
て、モニターパターンの厚みを越えるとモニターパター
ンを覆い隠しモニターパターンを見えなくしてしまう。
モニターパターンには前記で述べたように数種類の厚み
のものを設けており、電鋳部材の厚みが厚くなるごとに
モニターパターンが一つづつ隠れていく。このようにす
ることにより、電鋳工程の途中であっても、電鋳部材の
厚さが確認でき、厚さのコントロールが容易となる。ま
た、これまでは厚みの管理には経験が重要視されていた
が、本発明によれば、誰でもが同じように厚みを管理す
ることができる。

【００２６】また、本発明によれば、モニターパターン
の厚みの違いを微少に設定することにより、これまでの
ように電鋳時間で厚み管理をしていた場合よりも、より
高精度に電鋳部材の厚みを管理することができる。その
ため、微細部品の形成に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォトリソグラフィー法を用いた電鋳
元型の形成方法を示した図である。

【図２】本発明による電鋳用元型の一例を示す図であ
る。

【図３】本発明の元型を用いた電鋳過程を示した断面図
である。

【図４】本発明を用い、コントロールしたい電鋳部材の
厚さ近傍にのみ段差を設けたモニターパターンの断面図
である。

【図５】本発明を用い、モニターパターンの表示をわか
りやすくした一例を示した図である。

【符号の説明】

１０ モニターパターン １１ 本パターン １２ レジスト ２０ 電鋳部材 ３１ 第１のマスク ３２ 第２のマスク ４０ 基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に導電性を有する基板上に感光性樹
   脂をパターン化した電鋳用の元型において、 元型の一部に感光性樹脂からなる厚みの異なるパターン
   を有していることを特徴とする電鋳元型。
2. 【請求項２】 表面に導電性を有する基板上に感光性樹
   脂をパターン化した電鋳用の元型の形成方法において、 前記基板上に感光性樹脂をコーティングし、所望のパタ
   ーンに露光を行う第１の露光工程と、 第１の露光工程で所望のパターンに露光された感光性樹
   脂上に、感光性樹脂をコーティングし、第１の露光工程
   とは別のパターンに露光を行う第２の露光工程と、 最後に前記感光性樹脂を現像し、感光性樹脂をパターン
   化する工程とを含む電鋳元型の形成方法。
3. 【請求項３】 厚みの寸法を平面形状で示したパターン
   を有していることを特徴とする請求項１記載の電鋳元
   型。