JPH1161477A - 微細電鋳部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度で信頼性の高い微細電鋳部品の製造方
法を提供する。 【解決手段】 ガラス材料からなる透明基板上にＣｕか
らなる電極膜を微細電鋳部品の平面形状に形成する工程
と、該電極膜上に感光不溶性樹脂材料を成膜し、該感光
不溶性樹脂材料を前記透明基板側から前記電極膜を介し
て露光、現像することによって形状化する工程と、前記
電極膜上に電鋳法を用いて微細電鋳部品を構成する工程
と、前記電極膜をエッチング法によって溶解することに
よって前記微細電鋳部品から前記透明基板を除去する工
程とを有すること特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォトリソグラフィ
ー法と電鋳法とによって形成される微細電鋳部品の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、大量に寸法精度の良い部品を
製造する方法として、電解メッキ法の一種である電鋳法
が用いられている。この電鋳法は電鋳型と呼ばれる型を
使用し、その形状を転写することで部品を形成するた
め、高精度の電鋳型を用いれば非常に精度良い部品が形
成できる。

【０００３】従来の最も広く行われている電鋳部品の製
造方法としては、原型を樹脂モールドに転写して電鋳型
を形成し、電鋳型表面に金属膜を成膜した後、電鋳を行
う方法が挙げられる。この方法での電鋳部品の離型は、
電鋳部品を形成した後に電鋳型を溶解する事によってな
される。一方、原型は電鋳型を形成するために再度使用
される。そのため、原型には高い寸法精度が要求される
が、原型の加工には切削加工が用いられることが多く、
そこで得られる精度は数十μｍ程度の精度が一般的であ
る。

【０００４】そこで、より高精度な電鋳部品を形成でき
る製造方法として、フォトリソグラフィー法を用いた電
鋳部品の製造方法が特願Ｐ−２３３４０で提案されてい
る。この製造方法は、透明基板上に形成された導電性を
有する不透明膜と、その上部に構成される感光性樹脂と
で構成された電鋳型を利用する方法であり、感光性樹脂
がフォトリソグラフィー法によってパターニングされる
ために寸法精度は数ミクロンレベル精度まで達成するこ
とが可能であると言われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、あらゆる製品に
おいて小型化が進み、精度の高い微細部品の需要が高ま
っている。部品自体の大きさが微細になればなるほど、
その部品には高精度であるとともに高剛性であることが
要求される。こうした需要の中で、微細部品の加工法と
して電鋳法が注目されている。

【０００６】しかしながら、近年の部品の微細化傾向は
著しく、従来の機械加工で原型を形成するという電鋳法
では、その高い精度を満たすことが難しくなりつつあ
る。

【０００７】そこで、前述のようなフォトリソグラフィ
ー法をもちいて電鋳型を形成する電鋳法が提案されたわ
けである。我々もまた高精度化、微細化を達成するため
に、従来のフォトリソグラフィー法を用いた電鋳法の検
討を行ってきた。その検討の中で透明基板の材料とし
て、プラスチック基板とガラス基板についてそれぞれの
利点・欠点を調べてみた。

【０００８】プラスチック基板を用いた場合、電鋳工程
後の離型時に透明基板を溶解させることができるため、
離型時に電鋳部品を傷つける可能性が少なく、微細電鋳
部品に適している。しかしながら検討を進めるうちに、
製造過程における熱応力や電鋳時の応力の影響を多分に
うけることが判明し、板厚の薄い基板では反りが発生し
てしまうことがわかった。その対策として透明基板の板
厚を厚くすることが考えられるが、この方法は、離型時
に板厚の厚い透明基板を溶解させるために多くの時間を
必要とし製造効率が低下するという問題がある。

【０００９】一方、ガラス基板を用いた場合、剛性が高
いため、前述のような基板の反りは少ない。しかしなが
ら、離型に関しては、微細電鋳部品から透明基板を機械
的に剥離するか、もしくは透明基板を破壊して微細電鋳
部品から透明基板を除去しなくてはならない。この結
果、微細電鋳部品を傷つけたり、変形させたりするおそ
れがあり高精度が要求される微細電鋳部品の製造方法に
は適さない。

【００１０】本発明の目的は、微細電鋳部品を傷つけた
り変形させることなく、きれいに型から分離する事が可
能で、かつ高精度で信頼性の高い微細電鋳部品の製造方
法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明における微細電鋳部品の製造方法は、ガラス材
料からなる透明基板上に銅（Ｃｕ）からなる電極膜を微
細電鋳部品の平面形状に形成し、該電極膜上に感光不溶
性樹脂材料を成膜し、該感光不溶性樹脂材料を前記透明
基板側から前記電極膜を介して露光、現像することによ
って形状化し、前記電極膜上に電鋳法を用いて微細電鋳
部品を構成する工程と、前記電極膜をエッチング法によ
って溶解することによって前記微細電鋳部品から前記透
明基板を除去する工程とを有すること特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明による微細電鋳部品の製造方法の離
型前の状態を示した図である。ガラス材料からなる透明
基板１上に銅（Ｃｕ）からなる電極膜２が所望の平面形
状に形成されている。電極膜２上には感光性不溶性樹脂
材料であるレジスト３がフォトリソグラフィー法によっ
て形成されている。以上の透明基板１、電極膜２、レジ
スト３によって電鋳型は構成されており、電極膜２上に
微細電鋳部品４が形成されていく。

【００１３】図２に本発明の製造方法を示す。まずガラ
ス材料からなる透明基板１上にＣｕからなる電極膜２を
パターニングする（図２（ａ））。

【００１４】本発明の実施の形態では、Ｃｕからなる電
極膜２を、真空成膜法の一つであるスパッタリング法を
用いて成膜した。本実施の形態では、トッキ社製スッパ
ッタリング装置ＳＰＶ−４０３を用い、１×１０^-2ｔｏ
ｒｒのＡｒガス雰囲気中で、ＲＦパワー４５０Ｗの出力
にて、４分間成膜した。膜厚は０．１５μｍであった。
なお、透明基板１には厚さ０．４ｍｍの硼珪酸ガラスを
使用した。本透明基板１は、波長３５０ｎｍの紫外線を
９９％以上透過させる透過率をもっている。

【００１５】電極膜２は成膜後、フォトリソグラフィー
法とウェットエッチング法を用いて所望の形状にパター
ニングした。フォトリソグラフィー法とウェットエッチ
ング法によるパターニング方法は、近年では多くの分野
で広く行われている方法であるので、ここでは詳しい説
明は省略する。

【００１６】次に、電極膜２上に感光性不溶性樹脂材料
からなるレジスト３を成膜・露光・現像する。図２
（ｂ）は露光工程時の状態を示した図である。

【００１７】まず、電極膜２上に液体状のレジスト３を
スピンコート法で成膜した。レジスト３には、日本合成
ゴム社製ＴＨＢ−３０（商品名）を使用した。本実施の
形態におけるスピンコート条件は１０００ｒｐｍで１０
秒間とし、この条件でＴＨＢ−３０は５０μｍの厚みで
成膜がなされた。

【００１８】次に、図２（ｂ）に示すように、透明基板
１側から電極膜２を介してレジスト３を露光する。する
と、電極膜２が露光マスクの役目をし、レジスト３が所
望の形状に部分的に露光される。本実施の形態では、４
００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光を行った。

【００１９】その後、部分的に露光されたレジスト３を
３５℃に温められた専用現像液で５分間現像を行った。
レジスト３は感光不溶性であるので露光された部分が現
像後に残るタイプのレジストである。

【００２０】次に、図２（ｃ）に示すように、透明基板
１上にパターニングされた電極膜２及びレジスト３を電
鋳型として電鋳法によりＮｉからなる微細電鋳部品４を
形成した。本実施形態では、微細電鋳部品４を５０μｍ
の厚さで形成した。なお本工程において、電極膜２はそ
の名称の通り電鋳時の電極の役目を担っている。電極膜
２に用いられるＣｕは多くの金属材料の中でも抵抗率が
低い材料であり、電極として適している。

【００２１】最後に、電極膜２をウェットエッチング法
により溶解することによって、微細電鋳部品４から透明
基板１を除去する（図２（ｄ））。

【００２２】Ｃｕは酸に非常に弱い材料であり、微少な
隙間からでも容易にエッチングが可能である。本実施の
形態では硝酸系のエッチャントを用い、常温で１時間の
ウェットエッチングで完全にエッチングが終了してい
た。このＣｕのエッチング時に微細電鋳部品が侵される
ことはあってはいけない。本実施形態で用いたＮｉから
なる微細電鋳部品ではＣｕのエッチングの用いられるよ
うな弱酸性のエッチャントではほとんど侵されることは
ない。微細電鋳部品の材料としては、他にＴｉ、Ａｕな
どが考えられる。

【００２３】レジスト３は一般的に酸には強い性質のも
のが多く、Ｃｕのエッチングでは侵されにくい。しかし
ながら、レジスト３と透明基板１との密着力はそれほど
大きくないためＣｕのエッチングが終了した時点では、
容易に透明基板１と分離が可能である。本実施の形態で
は最後にレジスト３を専用剥離液で微細電鋳部品４から
剥離させ除去した。

【００２４】以上の方法で微細電鋳部品を製造した結
果、微細電鋳部品における透明基板との密着面は鏡面状
態に仕上がっており、従来微細電鋳部品から透明基板を
除去する時に多発していた損傷が一切無かった。

【００２５】次に本発明により製造した微細電鋳部品を
一例に挙げ、より詳しく本発明の利点を説明する。ここ
では、厚みｔ＝５０μｍ、幅ｂ＝３０μｍ、長さｌ＝２
ｍｍの串歯形状が施された微細電鋳部品について、本発
明の製造法と従来のフォトリソグラフィーを用いた製造
法とで比較を試みた。図３は本発明の製造方法により製
造した微細電鋳部品と従来の製造方法により製造した微
細電鋳部品とを比較した図である。

【００２６】図３（ａ）に示すように、本発明の製造方
法を用いて製造した微細電鋳部品４ａでは、串歯形状が
秩序良く並んでおり、寸法精度も０．５μｍ以下に抑え
ることができた。しかしながら、図３（ｂ）に示す従来
の製造方法を用いて製造した微細電鋳部品４ｂでは、部
品の寸法精度は、ほぼ設計通りであったが、串歯部分に
破断や曲がりが多数生じ、所望の串歯形状を形成するこ
とはできなかった。串歯部分の破断や曲がりは、微細電
鋳部品を基板から機械的に分離するときに発生したもの
である。

【００２７】さらに串歯形状の幅ｂの寸法を変更して、
上記と同様の比較実験を行ったところ、従来のフォトリ
ソグラフィー法を用いた製造方法では、厚みｔ＝５０μ
ｍ、長さｌ＝２ｍｍの串歯形状の場合において、幅ｂ＝
１００μｍ以上でなくては、破断や曲がりを抑えること
ができないことが確認された。

【００２８】上記の結果からもわかるように、従来の製
造方法では１００μｍ幅の串歯形状が限界であったが、
本発明の製造方法を用いることで３０μｍ幅の串歯形状
まで形成できる。このように本発明の製造方法によれ
ば、電鋳型の一部を分離可能な透明基板で構成すること
によって、従来不可能であった微細部品の製造が可能に
なる。

【００２９】図４は本発明による微細電鋳部品の製造方
法での別の一例を示した図である。図４に示すように、
本発明の別の一例では、ガラス材料からなる透明基板１
上に積層構造をなした電極膜２１及び電極膜２２が構成
されている。レジスト３は図２に示した方法によりパタ
ーニングされ、透明基板１、電極膜２１、電極膜２２、
レジスト３で電鋳型が構成される。前記電鋳型を用い
て、電極膜２２上に微細電鋳部品４が形成されていく。
最後に、電極膜２２をウェットエッチング法により溶解
させ、除去することによって、微細電鋳部品から透明基
板１が分離、除去される。

【００３０】本構成では、電極膜を積層構造にしたとこ
ろが特徴であり、下層の電極膜２１には、Ｃｕに比べて
エッチングされにくい金属材料で構成される。特にＡ
ｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ等が適している。一方、上層の電
極２２はＣｕで構成される。

【００３１】電極２１と電極２２のパターニングの方法
としては、電極２１をフォトリソグラフィー法によって
パターニングした後に、電極２２を電極２１上にメッキ
処理する方法が最も簡便であり適しているものと思われ
る。

【００３２】本構成を用いることによって、微細電鋳部
品４の分離後、透明基板１上には電極膜２１のみが存在
している。透明基板１上に電極膜２１がすでに形成され
ているので、電極膜２１上に電極膜２２をメッキ処理す
ることによって、透明基板１及び電極膜２１は再利用可
能となる。

【００３３】その結果、その後は電極膜２１のパターニ
ング工程を省くことができ、全工程の簡略化がはかれ
る。また、透明基板など部材の節約にもつながる。この
ような理由から微細電鋳部品の低コスト化が可能とな
る。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では電極膜を
エッチング法で除却することにより、電鋳型の一部が分
離可能な透明基板で構成されるため、微細電鋳部品に損
傷を与えること無く分離が可能である。その結果、信頼
性が高く、且つ微細な電鋳部品が得られる。

【００３５】また、電鋳法に用いる電極膜を、フォトリ
ソグラフィー法のマスクとして共用し、それにより電鋳
型を形成するため、非常に寸法精度の高い電鋳型を形成
することが可能である。その結果、高精度の微細電鋳部
品を得ることができる。

【００３６】また、電極膜を積層構造にし、上層の電極
膜のみをエッチングさせることによって、微細電鋳部品
の分離後に透明基板、下層の電極膜を再利用できるた
め、工程の簡略化、部材の節約がはかれ、その結果、低
コスト化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による微細電鋳部品の製造方法の離型前
の状態を示した図である。

【図２】本発明による微細電鋳部品の製造方法を説明す
る図である。

【図３】本発明の製造方法により製造した微細電鋳部品
と従来の製造方法により製造した微細電鋳部品とを比較
した図である。

【図４】本発明による微細電鋳部品の製造方法での別の
一例を示した図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 電極膜 ３ レジスト ４ 微細電鋳部品 ４ａ 微細電鋳部品 ４ｂ 微細電鋳部品 ２１ 電極膜 ２２ 電極膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性を有する基板上に成膜された感光
   性樹脂材料をフォトリソグラフィー法によって形状化
   し、前記基板上に電鋳部品を形成する微細電鋳部品の製
   造方法であって、 ガラス材料からなる透明基板上に銅（Ｃｕ）からなる電
   極膜を微細電鋳部品の平面形状に形成する工程と、該電
   極膜上に感光不溶性樹脂材料を成膜し、該感光不溶性樹
   脂材料を前記透明基板側から前記電極膜を介して露光、
   現像することによって形状化する工程と、前記電極膜上
   に電鋳法を用いて微細電鋳部品を構成する工程と、前記
   電極膜をエッチング法によって溶解することによって前
   記微細電鋳部品から前記透明基板を除去する工程とを有
   すること特徴とする微細電鋳部品の製造方法。