KR20100103433A

KR20100103433A - 전기 주조를 위한 몰드 및 상기 몰드를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20100103433A
Application number: KR1020100022723A
Authority: KR
Inventors: 피에르 쿠신; 클레어 골피에르; 장-필러프 티에보드
Original assignee: 니바록스-파 에스.에이.
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2010-09-27
Also published as: JP5623763B2; RU2525004C2; EP2230206A1; TW201102459A; EP2230206B1; US20100230290A1; TWI448585B; CN101831673A; RU2010109439A; CN101831673B; JP2010216013A; HK1148560A1; US8563226B2

Abstract

본 발명은 몰드(39, 39')를 제조하는 방법(3)에 관한 것이며, 상기 방법은
a) 실리콘 기반 물질로 만들어진 웨이퍼(21)의 상부(20) 및 하부(22) 상에 전기 전도성 층을 증착하는 단계(9)와,
b) 접착 층을 이용하여, 상기 웨이퍼를 기판(23)에 고정하는 단계와,
c) 상기 전도성 층의 하나의 부분(26)을 상기 웨이퍼(21)의 상부에서 제거하는 단계(15)와,
d) 상기 웨이퍼를, 상기 전도성 층(22)으로부터 제거되는 상기 부분(26)의 형태로, 상기 웨이퍼의 하부 상의 전도성 층(22)까지 에칭하여, 상기 몰드 내에 하나 이상의 캐버티(cavity, 25)를 형성하는 단계(17)
를 포함한다.
본 발명은 마이크로기계 부품, 특히, 시계 무브먼트의 분야에 관련되어 있다.

Description

전기 주조를 위한 몰드 및 상기 몰드를 제조하는 방법{MOULD FOR GALVANOPLASTY AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 전기 주조법(galvanoplasty)을 이용하여 마이크로기계 부품을 제조하기 위한 몰드(mould) 및 상기 몰드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

오랜 기간 동안 전기 주조법이 알려지고 사용되어 왔다. 더 최근의 것으로는 LIGA형 방법(독일어 용어 “rontgenLIthographie, Galvanoformung & Abformung"의 잘 알려진 약자임)이 있다. 이는 감광성 수지(photosensitive resin)를 이용하는 포토리소그래피에 의해 몰드를 형성하는 단계와, 그 후 이뤄지는, 상기 몰드 내에 전기 주조법으로 니켈 등의 금속 증착물을 성장시키는 단계로 구성된다. LIGA 기법의 정교함은 예를 들어, 기계 가공에 의해 얻어지는 종래의 몰드의 정교함보다 훨씬 더 바람직하다. 따라서 이러한 정교함으로 인해서, 전에는 가능하지 않았던 마이크로기계 부품, 특히, 시계 무브먼트를 위한 마이크로기계 부품의 제조가 가능해질 수 있다.

그러나 이들 방법은 높은 세장비(slenderness ratio)를 갖는 마이크로기계 부품, 예를 들어, 12%의 인을 함유하는 니켈-인으로 만들어진 동축 이스케이프 휠(coaxial escape wheel)에 적합하지 않다. 도금 동안, 이러한 타입의 부품의 전기분해 증착물은, 도금된 니켈-인의 내부 응력 때문에, 박리되며, 이로 인해서, 상기 도금된 니켈-인은 기판과의 경계부에서 쪼개질 수 있다.

본 발명의 목적은, 동일하거나 그 이상의 제조 정확도를 제공하고, 복수 개의 레벨을 갖는 부품 및/또는 높은 세장비(high slenderness ratio)의 부품의 제조를 가능하게 하는 대안적 몰드를 제안함으로써, 앞서 언급된 단점을 모두, 또는 부분적으로 극복하는 것이다.

따라서 본 발명은 몰드를 제조하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은

a) 실리콘 기반 물질로 구성된 웨이퍼의 상부 및 하부 상에 전기 전도성 층을 증착하는 단계와,

b) 접착 층을 이용하여, 상기 웨이퍼를 기판에 고정하는 단계와,

c) 웨이퍼의 상부에서, 상기 전도성 층의 하나의 부분을 제거하는 단계와,

d) 상기 웨이퍼를, 웨이퍼의 상부에서 상기 전도성 층에서 제거되는 상기 부분의 형태로, 상기 웨이퍼의 하부 상의 전도성 층까지 에칭하여, 상기 몰드 내에 하나 이상의 캐버티(cavity)를 형성하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 그 밖의 다른 바람직한 특징에 따르면,

- 상기 방법은, 단계 d) 후에, 상기 웨이퍼의 상부 전도성 층 상에, 상기 몰드에 제 2 레벨을 형성하기 위한 부분을 장착하는 단계 e)를 포함하고,

- 단계 e)는, 포토리소그래피에 의해 감광성 수지를 구축함으로써, 또는 실리콘 기반 물질로 구성된 선-에칭(pre-etch)된 부분을 고정시킴으로써 이뤄지며,

- 상기 방법은, 단계 d) 후에, 상기 하나 이상의 캐버티 내에 막대를 장착시켜서 상기 부품 내에 샤프트 홀을 형성하는 단계 f)를 포함하고,

- 상기 접착 층과, 상기 하부 상의 전도성 층은 반전되며,

- 상기 접착 층은 감광성 수지를 포함하고,

- 상기 기판은 실리콘 기반 물질을 포함하고,

- 상기 방법은, 상기 기판을 상부 전도성 층까지 에칭하여, 몰드 내에 하나 이상의 오목부를 형성하는 단계 d')를 포함하고,

- 상기 방법은, 단계 d') 후에, 기판의 상부 상에 증착된 전도성 층 상에 상기 몰드 내에 추가적인 레벨을 형성하기 위한 부분을 장착하는 단계 e')를 포함하며,

- 상기 방법은, 단계 d') 후에, 상기 하나 이상의 공동에 막대를 장착하여, 상기 부품 내에 샤프트 홀을 형성하는 단계 f')를 포함하고,

- 단계 d )는, 감광성 수지를 이용하는 포토리소그래피에 의해, 상부 전도성 층 중 제거되지 않는 부분 상에 보호 마스크를 구축하는 과정 g)과, 상기 보호 마스크에 의해 덮이지 않는 부분을 따라 웨이퍼의 이방성 에칭을 수행하는 과정 h)과, 상기 보호 마스크를 제거하는 과정 i)을 포함하며,

- 단계 d)는, 상부 전도성 층을 마스크로서 사용해 웨이퍼의 이방성 에칭을 수행하여, 상기 전도성 층에서 제거된 부분에 위치하는 웨이퍼를 에칭하는 과정 h')를 포함하고,

- 복수 개의 몰드가 하나의 동일한 기판 상에서 제조된다.

또한 본 발명은 전기 주조에 의해 마이크로기계 부품을 제조하는 방법에 관한 것이며, 이때, 상기 방법은

j) 앞서 언급된 변형예 중 하나의 방법에 따라, 몰드를 제조하는 단계와,

k) 전극을, 실리콘 기반 물질로 구성된 웨이퍼의 하부 상의 전도성 층에 연결시킴으로써 전기증착(electrodeposition)을 수행하여, 상기 몰드에 상기 부품을 형성하는 단계와,

l) 상기 몰드로부터 상기 부품을 분리하는 단계

를 포함한다.

마지막으로, 본 발명은, 전기 주조에 의한 마이크로기계 부품의 제조를 위한 몰드에 관한 것이며, 상기 몰드는 기판과,

실리콘 기반 물질로 구성되며, 상기 기판 상에 장착되고, 하나 이상의 캐버티(cavity)를 포함하는 제 1 부분

을 포함하며, 상기 하나 이상의 캐버티는 상기 기판의 전기 전도성 표면을 노출시키며, 이로 인해서, 상기 하나 이상의 캐버티 내에서 전기 분해 증착물이 성장된다.

본 발명의 그 밖의 다른 바람직한 특징에 따라,

- 상기 몰드는, 상기 제 1 부분 상에 장착되며 하나 이상의 오목부를 포함하는 제 2 부분을 가지며, 상기 하나 이상의 오목부는 전기 전도성 표면과, 상기 제 1 부분의 하나 이상의 캐버티를 노출시키며, 이로 인해서, 상기 하나 이상의 캐버티가 충전된 후 상기 하나 이상의 오목부에서 전기 분해 증착이 계속되며,

- 상기 기판은 실리콘 기반 물질로 형성되고, 하나 이상의 공동(hollow)을 포함하며, 상기 공동은 상기 기판의 전기 전도성 표면을 노출시켜서, 상기 하나 이상의 공동에서 전기 분해 증착물이 성장되게 하고,

- 상기 몰드는 기판 상에 장착되고, 하나 이상의 오목부를 포함하는 추가적인 부분을 포함하며, 상기 하나 이상의 오목부는 전기 전도성 표면과, 상기 기판의 하나 이상의 공동을 노출시켜서, 상기 하나 이상의 공동이 충전된 후, 상기 하나 이상의 오목부에서 전기 분해 증착이 계속될 수 있다.

그 밖의 다른 특징 및 이점들이, 도면을 참조하여, 제한받지 않는 예를 제공하는 다음의 기재로부터 더 명료하게 이해될 것이다.
도 1 내지 7은 본 발명에 따르는 마이크로기계 부품을 제조하는 방법의 연속적인 단계들의 도면이다.
도 8은 본 발명에 따르는 마이크로기계 부품을 제조하는 방법의 순서도이다.
도 9 내지 13은 본 발명에 따르는 마이크로기계 부품을 제조하는 방법의 최종적인 연속 단계들의 도면이다.

도 8에서 도시되는 바와 같이, 본 발명은 전기 주조법(galvanoplasty)에 의해 마이크로기계 부품(41, 41')을 제조하는 방법(1)에 관한 것이다. 방법(1)은 몰드(39, 39')를 제조하는 방법(3) 및 이에 뒤따른 전기 주조 단계(5) 및 상기 몰드로부터 부품(41, 41')을 분리하는 단계(7)를 포함하는 것이 바람직하다.

몰드 제조 방법(3)은, 실리콘 기반 물질로 만들어진 하나 이상의 부품(21)을 포함하는 몰드(39, 39')를 제조하는 일련의 단계를 포함한다. 상기 방법(3)의 첫 번째 단계(9)에서, 실리콘 기반 물질로 만들어진 웨이퍼(21)의 상부와 하부 상에 전기 전도성 층(각각, 도 1에서 20 및 22로 표시됨)이 코팅된다. 예를 들어, 전도성 층(20, 22)은 금, 또는 구리를 포함할 수 있다.

두 번째 단계(11)에서, 기판(23)은 또한 실리콘 기반일 수 있으며, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 상기 기판의 상부는 접착 물질의 층(24)으로 코팅된다. 예를 들어, 이 접착 물질은 비활성 감광성 수지이거나, 보다 일반적으로, 쉽게 제거가능한 감광성 수지일 수 있다. 세 번째 단계(13)에서, 도 3에서 도시되는 바와 같이, 접착 층(24)은, 기판(23)에 코팅되어, 웨이퍼(21)를 적어도 일시적으로 고정하도록 사용될 수 있다.

본 발명의 하나의 대안예에 따르면, 이하에서 설명되겠지만, 상기 접착 층(24)과 하부 전도성 층(22)은 반전된다.

네 번째 단계(15)에서, 웨이퍼(21)의 상부의 전도성 층(20)의 하나의 부분(26)이 제거되어, 웨이퍼(21)의 일부분을 노출시킬 수 있다(도 3 참조). 다섯 번째 단계(17)에서, 하부 전도성 층(22)이 노출될 때까지, 웨이퍼(21)가 에칭된다. 본 발명에 따르면, 에칭 단계(17)는, 단계(15)에서 전도성 층(20)에서 제거되었던 부분(26)과 동일한 패턴으로 이뤄지는 것이 바람직하다.

에칭 단계(17)는 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 타입의 이방성 건식 충격을 포함하는 것이 바람직하다.

단계(17)의 첫 번째 변형예에 따르면, 웨이퍼(21)의 상부 상의 전도성 층(20)의 물질은, 보호 마스크로서 기능하도록 선택된다. 따라서 마스크(20)-웨이퍼(21)의 조립체가 이방성 에칭의 대상이 될 때, 웨이퍼의 보호되지 않는 부분(26)만 에칭된다. 따라서 단계(17)의 종료 시점에서, 웨이퍼(21)에 하나 이상의 캐버티(cavity, 25)가 얻어지고, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 캐버티의 바닥에서 하부 전도성 층(22)이 부분적으로 노출된다.

단계(17)의 두 번째 변형예에 따르며, 먼저, 포토리소그래피 방법을 통해 제거되는 부분(26)과 동일한 형태로, 감광성 수지를 이용하여, 보호 마스크가 웨이퍼(21) 상에 코팅된다. 그 후, 마스크-웨이퍼 조립체가 이방성 에칭의 대상이 될 때, 웨이퍼의 보호되지 않는 부분만 에칭된다. 마지막으로, 보호 마스크가 제거된다. 단계(17)의 종료 시점에서, 따라서 하나 이상의 캐버티(25)가 웨이퍼(21)에서 얻어지며, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 캐버티의 바닥에서, 하부 전도성 층(22)이 부분적으로 노출된다.

접착 층(24)과 하부 전도성 층(22)이 반전되는 앞서 언급된 대안예의 경우(도 8에서 3중선으로 나타내어짐), 단계(18)에서 더 이상, 상기 하부 전도성 층(22)이 노출되도록 상기 캐버티(25)를 접착 층(24) 내부로 계속되게 할 필요가 없다. 그런 경우, 이 대안예에서 사용되는 물질은, 캐버티(25)를 계속되게 하기 위해 복사선에 노출되는 감광성 수지인 것이 바람직하다.

단계(17) 후에, 본 발명은 2개의 실시예를 제공한다. 도 8의 단선으로 나타내어지는 첫 번째 실시예에서, 단계(17) 후에, 몰드 제조 방법(3)이 완료되고, 바로, 전기 주조 단계(5)와 상기 몰드로부터 부품을 분리하는 단계(7)를 포함하는 마이크로기계 부품 제조 방법(1)이 계속된다. 증착 전극(deposition electrode)을 웨이퍼(21)의 하부 전도성 층(22)으로 연결하여, 상기 몰드의 캐버티(25) 내에 전기 분해 증착물을 성장시킴으로써 전기 주조 단계(5)가 달성되고, 그 후, 단계(7)에서 캐버티(25) 내에서 형성된 부품이 상기 몰드로부터 분리된다.

이러한 첫 번째 실시예에 따르면, 획득된 마이크로기계 부품은, 전체 두께에 걸쳐 동일한 형태를 갖는 단일 레벨을 가짐이 명확하다.

도 8에서 2중선으로 도시된 본 발명의 두 번째 실시예에 따르면, 단계(17) 후에, 몰드(39)에 하나 이상의 제 2 레벨을 형성하는 단계(19)가 뒤따른다. 따라서 상기 제 2 레벨은, 상부 전도성 층(20)의 하나의 부분 상에, 단계(15)에서 제거되지 않았던 부분(27)을 장착함으로써, 얻어진다.

부분(27)은, 전도성 층(20) 상에서, 예를 들어, 감광성 수지를 이용하는 포토리소그래피 방법을 통해 제거된 부분(26)보다 더 큰 구획의 오목부(28)에서, 형성되는 것이 바람직하다.

덧붙이자면, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 단계(19)에서 막대(29)가 장착되어, 전기 주조 동안 마이크로기계 부품(41)이 일직선으로 위치하기 위한 샤프트 홀(shaft hole, 42)을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 건기 주조가 종료된 후 부품(41)이 기계-가공될 필요가 없다는 것을 의미할 뿐 아니라, 홀(42)의 전체 높이에 걸쳐 균일하거나 불균일하거나에 관계없이, 임의의 형태의 내부 구획이 형성될 수 있다는 것을 의미한다. 막대(29)는, 단계(19)에서, 예를 들어, 감광성 수지를 이용하는 포토리소그래피 방법을 통해, 부분(27)과 동시에 얻어지는 것이 바람직하다.

두 번째 실시예에서, 몰드(39) 조립 방법(3)은 단계(19) 후에 종료되고, 전기 주조 단계(5)와 상기 몰드로부터 부품을 분리하는 단계(7)를 포함하는 마이크로기계 부품 제조 방법(1)이 계속된다.

증착 전극을 웨이퍼(21)의 하부 상의 전도성 층(22)에 연결하여, 우선 상기 몰드의 캐버티(25) 내에 전기 분해 증착물을 성장시키고, 그 후, 두 번째 과정에서 독점적으로, 오목부(28) 내에 전기 분해 증착물을 성장시킴으로써, 전기 주조 단계(5)는 달성된다(도 6 참조).

실제로, 본 발명에 따르면 바람직하게도, 전기 분해 증착물이 캐버티(25)의 상부 부분과 동일한 높이일 때, 전기 전도성 층(20)을 전기적으로 연결하여, 오목부(28) 전체에 걸쳐 증착물이 계속 성장하도록 한다. 바람직하게도, 본 발명에 의해, 예를 들어 12%의 인을 함유하는 니켈-인 물질을 이용하는 경우에서도, 박리 문제를 피하면서, 높은 세장비를 갖는, 즉, 캐버티(25)의 구획이 오목부(28)의 것보다 훨씬 더 작은 부품의 제조가 가능해진다.

전도성 층(20) 아래에서 실리콘을 사용함으로써, 경계부에서의 박리 현상이 감소되며, 이로 인해, 전기증착된 물질의 내부 응력으로 인해 초래되는 쪼개짐 현상이 피해진다.

두 번째 실시예에 따르면, 제조 방법(1)이 단계(7)에서 종료되며, 부품(41)이 캐버티(25) 내에서 형성되고, 그 후, 오목부(28)에서, 상기 부품(41)이 몰드(39)로부터 분리된다. 분리 단계(7)는, 예를 들어, 층(24)을 박리함으로써, 또는 기판(23) 및 웨이퍼(21)를 에칭함으로써, 얻어질 수 있다. 이 두 번째 실시예에 따르면, 도 7에서 도시된 바와 같이, 획득된 마이크로기계 부품(41)이, 각각 서로 다른 형태와 완벽히 독립적인 두께를 갖는 2개의 레벨(43, 45)을 가짐이 명확히 알 수 있다.

이 마이크로기계 부품(41)은, 예를 들어, 동축 이스케이프 휠(coaxial escape wheel), 또는 마이크로미터 수준의 기하학적 정교함과 이상적인 기준을 갖는, 즉, 상기 레벨 간에 완벽한 포지셔닝을 갖는 이스케이프 휠(43)-피니언(45) 조립체일 수 있다.

도 1-5 및 8-13에서 2중 점선으로 나타난 방법(1)의 두 번째 변형예에 따르면, 하나 이상의 제 3 레벨을 몰드(39)에 추가하는 것이 가능하다. 상기 두 번째 변형예는, 사용되는 대안예, 또는 변형예에 따라서, 단계(17, 18, 또는 19)까지 앞서 기재된 방법(1)과 동일하게 유지된다. 도 9 내지 13에서 도시된 예시에서, 도 8에서 2중선으로 나타낸 두 번째 실시예를 시작점으로 취할 것이다.

바람직하게도, 이 두 번째 변형예에 따르면, 기판(23)이 실리콘 기반 물질로부터 형성되고, 에칭되어 몰드(39') 내에 공동(35)을 형성할 수 있다.

도 5와 도 9 사이에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 방법(1)의 두 번째 변형예의 단계들을 기계적으로 견디기 위한 목적으로, 증착(33)이 제 1 캐비티(25)의 하나의 부분에서 수행되어, 층(22) 홀로인 경우보다 더 두꺼운 전도성 층을 제공할 수 있다. 이러한 증착은, 단계(5)를 시작하여 지정된 두께까지, 수행되는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 증착은 여러 다른 방법에 따라 수행될 수 있다.

도 8에서 2중 점선으로 도시된 바와 같이, 방법(1)의 두 번째 변형예는 방법(3)의 마지막의 단계(17, 18 및/또는 19)를 기판(23)에 적용한다. 따라서 새로운 단계(17)에서, 기판(23)은 전도성 층(22)이 노출될 때까지 에칭된다. 에칭 단계(17)는 DRIE(Deep Reactive Ion Etching)를 포함하는 것이 바람직하다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 먼저, 가령, 감광성 수지를 이용하는 포토리소그래피 방법을 통해 관통 부분(pierced part, 36)을 포함하는 보호 마스크(30)가 기판(23) 상에 코팅되는 것이 바람직하다. 그 후, 상기 마스크(30)-기판(23) 조립체가 이방성 에칭의 대상이 되며, 이때, 기판의 보호되지 않는 부분만 에칭된다.

그 후, 보호 마스크(30)가 제거된다. 따라서 하나 이상의 공동(35)이 기판(23)에서 획득되고, 도 10에서 도시된 바와 같이, 상기 공동(35)의 바닥에서 접착 층(24)이 부분적으로 노출된다. 마지막으로, 공동(35)은 층(24) 내부로 확장되고, 또한 층(22) 내부로도 확장될 수도 있다. 접착 층(24)을 위해 사용되는 물질은 복사선에 노출되어 공동(35)을 계속되게 할 수 있는 감광성 수지인 것이 바람직하다. 따라서 단계(17)의 종료 시점에서, 하나 이상의 공동(35)이 기판(23)에서 획득되며, 상기 공동(35)의 바닥에서, 전도성 층(22), 또는 가능하다면 증착물(33)이 부분적으로 노출된다.

물론, 광구조화된 수지 마스크(photostructured resin mask, 30)를 대신하여, 전도성 층이 기판(23) 상에 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로 증착될 수 있으며, 상기 전도성 층의 물질은, 상기 전도성 층이 보호 마스크로서 기능할 수 있도록, 선택된다.

마찬가지로, 접착 층(24)과 하부 전도성 층(22)이 반전된 앞서 언급된 대안예의 경우, 전도성 층(22), 또는 가능하다면 증착물을 노출시키기 위해, 상기 공동(35)을 접착 층(24) 내부로 계속되게 할 필요가 더 이상 없다.

방법(1)의 두 번째 변형예의 단계(17) 후에, 또한 본 발명은 기판(23) 상에 하나 이상의 추가적인 레벨을 형성하기 위해, 앞서 언급된 2가지 실시예, 즉, 전기 주조 단계(5) 및 분리 단계(7)로 계속되는 실시예, 또는 단계(19)로 계속되는 실시예를 제공할 수 있다. 도면을 단순하게 하기 위해, 도 11 내지 13이 첫 번째 실시예로부터 분리된다.

도 11에서 도시되는 바와 같이, 어느 실시예가 선택되더라도, 전기 주조 동안 바로 마이크로기계 부품(41')을 위한 개구부(42')를 형성하도록, 막대(37)가 장착되는 것이 바람직하다. 캐버티(25) 및 공동(35) 내에 각각 막대(29 및 37)가 형성되는 경우, 상기 막대들은 정렬된다. 예를 들어, 감광성 수지를 이용하는 포토리소그래피 방법을 통해, 막대(37)가 획득된다.

새로운 단계(17 또는 19) 후에, 전기 주조 단계(5)는, 증착 전극을 전도성 층(22)에 연결하여, 공동(35) 내에서 전기 분해 증착물을 성장시키고, 캐버티(25) 내에서 증착물(33)의 성장까지 계속되게 하며, 그 후, 도 12에서 도시되는 바와 같이, 두 번째 과정에서 독점적으로 오목부(28) 내에서 증착물을 성장시킴으로써, 수행된다. 제조 방법(1)은 단계(7)에서 종료되고, 여기서, 앞서 설명된 바와 같이, 부품(41')이 몰드(39')로부터 분리된다.

이 두 번째 변형예에 따르면, 도 13에서 도시되는 바와 같이, 획득되는 마이크로기계 부품(41')은, 단일 샤프트 홀(42')과 함께, 3개 이상의 레벨(43', 45' 및 47')을 가지며, 이들 각각은 서로 다른 형태를 갖고, 완벽하게 독립적인 두께를 갖는다.

이 마이크로기계 부품(41')은, 예를 들어, 마이크로미터 수준의 기하학적 정교함뿐 아니라 이상적인 기준(referencing)까지 갖는, 즉, 상기 레벨들 간의 완벽한 포지셔닝을 갖는, 피니언(47')을 지니는 동축 이스케이프 휠(43', 45'), 또는 3가지 레벨의 톱니(43', 45', 47')를 갖는 휠 세트일 수 있다.

물론, 본 발명은 설명된 예에 국한되지 않으며, 다양한 대안예 및 변경예 대해 열려 있다. 이러한 대안예 및 변경예는 해당업계 종사자에게 자명할 것이다. 특히, 부품(27)은 프리-에칭(pre-etch)된 실리콘 기반 물질을 포함하고, 그 후, 전도성 층(20)에 고정될 수 있다.

덧붙이자면, 복수 개의 모듈(39, 39')이 하나의 동일한 기판(23)으로부터 제조되어, 마이크로기계 부품(41, 41')가 일련적으로 제조되는 것이 달성될 수 있으며, 여기서 상기 마이크로기계 부품(41, 41')은 서로 반드시 동일할 필요는 없다.

마찬가지로, 첫 번째 실시예인 단일 레벨 실시예의 범위 내에서도, 캐버티(25) 내에 막대(29)가 형성되어, 미래의 부품(41)을 위한 샤프트 홀(42)을 형성할 수 있다. 결정화 알루미나, 또는 결정화 실리카(또는 실리콘 카바이드)에 대해 실리콘 기반 물질을 변경하는 것이 또한 가능할 수 있다.

마지막으로, 또한, 단계(9)에서 형성되고 단계(15)에서 부분적으로 관통되는 층(20)이, 하나의 단일 단계인 선택적 증착 단계(15)를 통해 얻어질 수 있다. 그렇다면, 이 단계(15)는, 전도성 층(20)을 증착하기 전에, 먼저, 부분(26)과 동일한 형태의 희생층을 증착하는 과정을 포함할 수 있다. 그 후, 전도성 층(20)이 상기 조립체의 상부에 증착된다. 마지막으로, 세 번째 과정으로, 상기 희생 층이 제거되고, 이에 동반되어, 그 위에 증착된 전도성 층도 제거되며, 이로 인해서, 도 3에서 관찰되는 것과 동일한 층(20)이 제공된다. 이 단계(15)는 “리프트-오프(lift-off)”라고 알려진다.

Claims

몰드(39, 39')를 제조하는 방법(3)에 있어서, 상기 방법(3)은
a) 실리콘 기반 물질로 구성된 웨이퍼(21)의 상부(20) 및 하부(22) 상에 전기 전도성 층을 증착하는 단계(9)와,
b) 접착 층을 이용하여, 상기 웨이퍼를 기판(23)에 고정하는 단계(13)와,
c) 웨이퍼(21)의 상부에서, 상기 전도성 층의 하나의 부분(26)을 제거하는 단계(15)와,
d) 상기 웨이퍼를, 웨이퍼(21)의 상부에서 상기 전도성 층(22)에서 제거되는 상기 부분(26)의 형태로, 상기 웨이퍼의 하부 상의 전도성 층(22)까지 에칭하여, 상기 몰드 내에 하나 이상의 캐버티(cavity, 25)를 형성하는 단계(17)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 단계 d) 후에,
e) 상기 웨이퍼의 상부 상의 전도성 층(20) 상에, 상기 몰드 내에 제 2 레벨을 형성하기 위한 부분(27)을 장착하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 단계 e)는 포토리소그래피에 의해 감광성 수지를 구축함으로써 이뤄지는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 단계 e)는 프리-에칭(pre-etch)된 실리콘 기반 물질로 구성된 부분(27)을 고정시킴으로써 이뤄지는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은, 단계 d) 후에,
f) 포토리소그래피에 의해, 상기 하나 이상의 캐버티(25) 내에 막대(29)를 형성하여, 상기 부분에서 샤프트 홀(shaft hole, 42)을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 접착 층(24)과 하부 전도성 층(22)이 반전되는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 접착 층(24)은 감광성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기판(23)은 실리콘 기반 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 8 항에 있어서,
d') 기판(23)을, 하부 전도성 층(22)까지 에칭하여, 몰드(39') 내에 하나 이상의 공동(35)을 형성하는 단계(17)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 단계 d') 후에,
e') 기판(23)의 하부 상에 증착된 전도성 층 상에, 몰드(39') 내에 추가적인 레벨을 형성하기 위한 부분을 장착하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 방법은, 단계(d') 후에,
f') 부품(41')에서 샤프트 홀(42')을 형성하기 위한 막대(37)를 상기 하나 이상의 공동(35) 내에 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 단계 d)는,
g) 감광성 수지를 이용하는 포토리소그래피를 이용하여, 상부 전도성 층의 제거되지 않는 부분 상에 보호 마스크를 구축하는 단계와,
h) 상기 보호 마스크가 덮지 않는 웨이퍼 부분에 대해 이방성 에칭을 수행하는 단계와,
i) 상기 보호 마스크를 제거하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 d)는
h') 상부 전도성 층을 마스크로서 이용하여 웨이퍼의 이방성 에칭을 수행하여, 상기 전도성 층으로부터 제거된 부분에서 웨이퍼를 에칭하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 하나의 동일 기판(23)으로부터 복수 개의 몰드(39, 39')가 제조되는 것을 특징으로 하는 몰드를 제조하는 방법.
전기 주조(galvanoplasty)를 이용하여 마이크로기계 부품(41, 41')을 제조하는 방법(1)에 있어서, 상기 방법은
j) 청구항 제1항에 따르는 방법(3)에 따라, 몰드(39, 39')를 제조하는 단계와,
k) 전극을, 실리콘 기반 물질로 구성된 웨이퍼(21)의 하부 상의 전도성 층(22)에 연결시킴으로써 전기증착(electrodeposition)을 수행하여, 상기 몰드에 상기 부품을 형성하는 단계(5)와,
l) 상기 몰드로부터 상기 부품(41, 41')을 분리하는 단계(7)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 주조를 이용하여 마이크로기계 부품을 제조하는 방법.
전기 주조에 의해 마이크로기계 부품(41, 41')을 제조하기 위한 몰드(39, 39')에 있어서, 상기 몰드는
기판(23)과,
실리콘 기반 물질로 구성되며, 상기 기판 상에 장착되고, 하나 이상의 캐버티(cavity, 25)를 포함하는 제 1 부분(21)
을 포함하며, 상기 하나 이상의 캐버티(25)는 상기 기판의 전기 전도성 표면(22)을 노출시키며, 이로 인해서, 상기 하나 이상의 캐버티 내에서 전기 분해 증착물이 성장되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제 16 항에 있어서, 상기 몰드는
상기 제 1 부분(21) 상에 장착되며, 하나 이상의 오목부(28)를 포함하는 제 2 부분(27)
을 포함하며, 상기 하나 이상의 오목부(28)는 전기 절연성 표면(20)과, 상기 제 1 부분의 하나 이상의 캐버티(25)를 노출시켜서, 상기 하나 이상의 캐버티가 충전된 후, 상기 하나 이상의 오목부에서 상기 전기 분해 증착이 계속되게 하는 것을 특징으로 하는 몰드.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 기판(23)은 실리콘 기반 물질로 형성되고 하나 이상의 공동(hollow, 35)을 가지며, 상기 하나 이상의 공동(35)은 상기 기판의 전기 전도성 표면(22)을 노출시키며, 이로 인해 상기 하나 이상의 공동에서 전기 분해 증착물이 성장되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제 18 항에 있어서, 상기 몰드는
상기 기판(23) 상에 장착되며 하나 이상의 오목부를 포함하는 추가적인 부분
을 포함하며, 상기 하나 이상의 오목부는 전기 전도성 표면과, 상기 기판의 하나 이상의 공동(35)을 노출시키며, 이로 인해서, 상기 하나 이상의 공동이 충전된 후 상기 하나 이상의 오목부에서 전기 분해 증착이 계속되는 것을 특징으로 하는 몰드.