WO2013072953A1 - 転写金型の製造方法、それによって作製された転写金型、及びその転写金型によって作製された部品 - Google Patents

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佐野 孝史
常徳 寺田
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    • C25D1/20Separation of the formed objects from the electrodes with no destruction of said electrodes
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    • C25D1/20Separation of the formed objects from the electrodes with no destruction of said electrodes
    • C25D1/22Separating compounds

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a transfer mold, a transfer mold manufactured thereby, and a component manufactured by the transfer mold, and more particularly, to durability for forming a component by electroforming
  • the present invention relates to a method of manufacturing a transfer mold by electroforming which can obtain a rich and aspect ratio, a transfer mold thereby, and parts thereof.
  • the electric casting method is less subject to area limitations and can form thick film conductors, display parts such as display letters and needles of watches, mechanical parts such as small gears, springs, pipes and diagrams (pressure sensors) They are widely used in electronic components such as wiring of semiconductor devices and coils.
  • Patent Document 1 when manufacturing a insert, first, a cutting master on which a fine pattern is formed in advance is formed, and then a transfer master is formed from the cutting master by hot pressing, and then, a transfer master using electroforming method. There is a statement to the effect of forming a nest.
  • Patent Document 2 a process of forming a mask pattern having an opening on a silicon wafer surface, a process of performing anisotropic etching, a process of forming a common electrode film, and an electroformed film grown from the common electrode film are described.
  • the timepiece dial is formed by the steps of forming, etching the silicon wafer, and forming a resin dial having a convex portion using the electroformed film as a transfer mask.
  • FIG. 6 is a structural view of a part formed by a conventional transfer mold.
  • the component shape is patterned on the photoresist 30 on the metal substrate 90 by photowork.
  • a predetermined metal (Ag, Cu, Ni or the like) is electrodeposited by electroforming (hereinafter referred to as electroforming) using the metal substrate 90 on which the resist pattern is formed as a transfer mold, and a component 95 is formed.
  • the electroformed component 95 is transferred to the component substrate 97 via the adhesive 85.
  • components of any shape according to the application have been formed by electroforming and used by being transplanted to the component substrate 97.
  • the angle ⁇ of the side wall of the photoresist 30 is set to a gentle angle less than 45 ° in order to facilitate peeling of the component 95 and implant.
  • the photoresist 30 is A thickness of about 10 ⁇ m is required.
  • the component 95 is formed along the side wall of the photoresist 30 of about 10 ⁇ m in a state of being embedded by electroforming, so when the wiring pattern, inductive coil, etc. are long, the contact area between the side walls is It will increase and the exfoliation resistance during explantation will increase.
  • a transfer mold using a photoresist patterned in this manner in order to implant on the component substrate 97, the peeling force against this increased peeling resistance is applied, and therefore, it adheres to the metal substrate 90.
  • the resist pattern edge of the photoresist 30 tends to peel off, and peeling of the resist occurs in 2 to 3 times of use, causing a problem that the transfer mold can not be used.
  • JP 2004-1535 A Japanese Patent Application Publication No. 2004-257861
  • the present invention has been made to solve such problems, and it is made of a highly durable, aspect ratio transfer mold for forming parts by electroforming, and the transfer mold of the invention.
  • the purpose is to provide different parts.
  • transfer dies There are four types of transfer dies: master dies, mother dies, sun dies, and transfer dies.
  • the master mold is a mold that is the basis of part production and is not usually used directly for part production.
  • the mother mold is a mold produced by reversing the unevenness of the master mold using the master mold. This mother mold is also not used directly for part production.
  • the sun mold is a mold produced by reversing the unevenness of the mother mold using the mother mold. Accordingly, the sun mold has the same shape as the master mold.
  • this sun mold is treated with insulating layer treatment, peeling layer processing, etc. to make a transfer mold, and parts are manufactured using this, and when the transfer mold is worn out, the master mold is again used as a mother mold, A new transfer mold is produced through the sun mold.
  • the method for producing a transfer mold of the present invention comprises the steps of: forming a resist pattern of a component shape having a desired aspect ratio and having a desired angle ⁇ on the side wall of the metal substrate; And filling the pattern by electroforming to a predetermined thickness to produce a transfer mold, and separating the transfer mold from the metal substrate to produce a master mold. .
  • the method for producing a transfer mold of the present invention comprises the steps of: forming a resist pattern of a component shape having a desired aspect ratio and having a desired angle ⁇ on the side wall of the metal substrate; Filling the pattern to a predetermined thickness by electroforming to produce a transfer mold, pulling the transfer mold away from the metal substrate to produce a master mold, and forming a master mold from a master mold Through the steps of transferring and producing a sun mold, peeling layer processing for facilitating peeling of parts formed by electroforming to the sun mold, and insulating layer processing for forming an insulating layer in parts other than part formation. And making a transfer mold.
  • the method for producing a transfer mold of the present invention is characterized by first including the step of forming a roughened layer on the surface of a metal substrate.
  • the method for manufacturing a transfer mold of the present invention comprises the steps of: forming a resist pattern of a part shape having a desired aspect ratio and having an angle of the side wall of about 90 ° on a metal substrate; Filling the resist pattern to a predetermined thickness by electroforming to produce a transfer mold; separating the transfer mold from the metal substrate; and transferring the part part on the separated transfer mold.
  • Carrying out a photoresist work so that the resist pattern layer remains in the portion excluding the above, and using the resist pattern layer as a protective layer so that the side wall of the part shape has an arbitrary angle of approximately 90 ° to less than 90 °.
  • beam processing to produce a master mold.
  • the method of manufacturing a transfer mold of the present invention comprises the steps of: forming a resist pattern of a part shape having a desired aspect ratio and having a side wall angle of about 90 ° on a metal substrate; Filling the resist pattern to a predetermined thickness by electroforming to produce a transfer mold; separating the transfer mold from the metal substrate; and transferring the part part on the separated transfer mold. Carrying out a photoresist work so that the resist pattern layer remains in the portion excluding the above, and using the resist pattern layer as a protective layer so that the side wall of the part shape has an arbitrary angle of approximately 90 ° to less than 90 °.
  • Beam processing to produce a master mold, transfer from a master mold to a mother mold, transfer and manufacture a sun mold, and electric work to a sun mold Forming a transfer mold by performing peeling layer processing for facilitating peeling of parts formed by manufacturing, and insulating layer processing for forming insulating layers on parts other than part formation.
  • the method for producing a transfer mold of the present invention is characterized by first including the step of forming a roughened layer on the surface of a metal substrate.
  • the master mold of the present invention is manufactured by the above-described method of manufacturing a transfer mold, and is characterized in that the cross section has a desired aspect ratio and the angle of the side wall is 45 ° to 88 °.
  • the transfer mold of the present invention is characterized in that the sun mold manufactured using the above-mentioned master mold is subjected only to the insulating layer processing or the insulating layer processing and the peeling layer processing. .
  • a component produced by electroforming in the present invention characterized in that it is produced by electroforming using the above-mentioned transfer mold.
  • the manufacturing-process figure of the master mold by electric casting of this invention The manufacturing-process figure of the master mold by beam processing of this invention.
  • FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a master mold by electric casting according to the present invention.
  • the upper surface of the metal substrate 10 has a roughened layer 15 for roughening the contact surface of the master mold formed by electroforming.
  • the roughened layer 15 may be formed by directly roughening the surface of the metal substrate 10 by hydrochloric acid treatment or the like, or a photowork may be used to form a photo suitable for roughening such as stripe or lattice.
  • the pattern layer may be formed as the roughened layer 15.
  • the roughened layer 15 may be omitted if there is no problem in the mutual adhesion strength.
  • the shape of the part has the desired aspect ratio, and the shape of the part is obtained in order to obtain the shape of the part whose side wall has the desired angle ⁇ .
  • the photoresist 30 for patterning is applied in a thickness of 10 .mu.m in order to obtain a thickness of 10 .mu.m for a line width of, for example, 5 .mu.m in the case of wiring of a semiconductor electronic component or a coil, for example.
  • exposure is performed from the direction of the arrow through the photomask 40 having a desired part pattern.
  • FIG. 1c shows a resist pattern formed by developing the pattern of the part exposed in FIG. 1b.
  • the angle ⁇ of both side walls of the resist pattern of the part can be arbitrarily determined by the material of the photoresist 30 applied in FIG. 1b, the film thickness, and the exposure conditions irradiated through the photomask 40. .
  • the irradiation intensity of both side walls of the resist pattern may be changed by a 3D lens. Also, the irradiation intensity of both side walls may be changed using a gray mask.
  • a desired metal for example Ni
  • a desired metal for example Ni
  • electrodeposited to a predetermined thickness to cover the resist pattern 30 of FIG. 1c by electroforming, to form a master die 20.
  • the master mold 20 electroformed in FIG. 1 d is pulled away from the metal substrate 10.
  • the rough surface shape of the roughened layer 15 is transferred to the master mold rough surface layer 17.
  • the angle ⁇ of the side walls is conserved at the angle ⁇ shown in FIG.
  • the master mold rough surface layer 17 is finally transferred to the sun mold 60 described in FIG. 3 to be used as a transfer mold, and the purpose is to increase the adhesion strength of the insulating layer formed thereon. It does not have to be necessarily. Further, by setting the angle ⁇ to a steep angle of 45 ° to 88 °, the pattern density of the desired device can be improved. Further, the thickness 10 ⁇ m of the photoresist 30 in FIG. 1 c is stored by being transferred to the inverted master die 20.
  • FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a master mold by beam irradiation according to a second embodiment of the present invention.
  • the angle ⁇ is approximately 90 ° in the master mold 20 manufactured by the method described in FIG.
  • a photoresist 30 for patterning a reverse pattern of the shape of the part is applied to a predetermined thickness, and exposure is performed from the direction of the arrow through a photomask 40 having the reverse pattern of the part. Therefore, in this case, the resist on the part of the part is developed and removed, and the photoresist 30 remains only on the flat master mold rough surface layer 17.
  • the side surface of the pattern of the component is processed by beam irradiation, using the resist pattern formed in FIG. 2b as a protective film, adjusting the irradiation beam so that the angle ⁇ becomes a predetermined angle.
  • Arrows indicate the direction of the beam.
  • the processed master mold 20 in FIG. 2 d has the same shape as the master mold 20 in FIG. 1 d and has similar functions and features.
  • the irradiation beam may be an electron beam, an ion beam, or an FIB (Focused Ion Bean) whose irradiation intensity can be changed by further narrowing the beam.
  • FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a sun mold according to the present invention.
  • a desired metal such as Ni is electrodeposited to a predetermined thickness by electroforming on the pattern surface of the part of the master mold 20 manufactured in FIG. 1 or 2 to form a mother mold 50. Be separated.
  • a desired metal such as Ni is electrodeposited on the component pattern surface of the mother die 50 by electroforming to a predetermined thickness, and similarly, a sun die 60 is formed.
  • the sun mold 60 electroformed in FIG. 3 c is pulled away from the mother mold 50.
  • the sun mold 60 is further transferred and manufactured from the mother mold 50 transferred from the master mold 20, the same functions and features as the master mold 20 are taken over as they are. Further, since the sun mold 60 is integrally formed of the same metal material, a desired aspect ratio can be obtained by performing a desired peeling layer process and an insulating layer process on the sun mold rough surface layer 19 described below. It is possible to obtain a mass-producible transfer mold having an angle .alpha. And an angle .alpha. And which will not be damaged even after repeated use.
  • FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the transfer mold of the present invention.
  • FIG. 4a shows the sun mold 60 created in FIG. 3c.
  • the sun mold 60 of FIG. 4b is heat treated under predetermined conditions to peel off the parts to be produced and facilitate grafting, and is subjected to peeling layer treatment to form a NiOx film 70 having a predetermined thickness on the surface. It will be. Since the NiOx film 70 has conductivity, it does not prevent the electrodeposition by electroforming, and the adhesion to the part to be electroformed is also weak, thereby facilitating peeling.
  • an insulating layer is formed so that electrodeposition does not occur other than the surface on which the component is formed.
  • insulating layer processing is applied to the surface to form the SiO 2 film 80 chemically or physically by sputtering or by applying polysilazane and heat treating it to form the SiO 2 film 80.
  • a photoresist 30 for patterning in a predetermined shape is applied on the SiO 2 film 80 to a predetermined thickness, and the component A photoresist work to be exposed from the direction of the arrow is performed through a photomask 40 having a reverse pattern.
  • FIG. 4d using the patterned photoresist 30 as a mask, the beam is irradiated from the direction of the arrow to physically remove the SiO 2 film 80 or chemically with hydrofluoric acid or the like.
  • both the side walls and the bottom portion are removed together to complete the transfer mold.
  • polysilazane after the NiOx film 70 is formed in FIG. 4B in the same process as screen printing, subsequently, polysilazane is printed on the surface of the NiOx film 70 excluding the pattern of the component forming the component. By heat treatment, the same shape as that shown in FIG. 4f can be obtained.
  • the release layer process is a metal mold (AlOx, TiOx, etc.), nitride, or organic substance (AlOx, TiOx, etc.) having a thickness of 1 .ANG. (Resist) is applied.
  • the insulating layer treatment may be performed using an insulator such as a resist instead of SiO 2 . Note that the treatment process may be reversed between the peeling layer treatment and the insulating layer treatment.
  • FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a part by the transfer mold of the present invention.
  • a desired metal Al, Cu, Ni, etc.
  • the electroformed component 95 is implanted to the component substrate 97 through the adhesive 85 or implanted with a green sheet 98 as in the case of FIG. 98 is heat treated and cured.
  • the adhesive 85 is not necessary because the component 95 is soft enough to be embedded before curing. In this way, a component 95 having a desired aspect ratio and an angle ⁇ of any shape is formed by electroforming and repeatedly implanted into the device substrate 97 or green sheet 98 for use in each application. Can.
  • display parts such as display letters and needles of a watch by electroforming, small gears, mechanical parts such as springs, pipes, diagrams (pressure sensors), wiring of semiconductor devices, coils, etc.
  • mechanical parts such as springs, pipes, diagrams (pressure sensors), wiring of semiconductor devices, coils, etc.

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Abstract

 電気鋳造により部品を形成するための、耐久性に富み、アスペクト比の取れる転写金型と、それにより作製される部品を提供する。金属基板10上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁が所望の角度αを有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、この転写金型を金属基板から引き離して、マスタ金型20を作製するステップとを含む。

Description

転写金型の製造方法、それによって作製された転写金型、及びその転写金型によって作製された部品
 本発明は、転写金型の製造方法、それによって作製された転写金型、及びその転写金型によって作製された部品に係り、より詳しくは、電気鋳造により部品を形成するための、耐久性に富み、アスペクト比の取れる電気鋳造による転写金型の製造方法、それによる転写金型、及びその部品に関する。
 電気鋳造法は、面積の制限を受けることが少なく、厚膜導体を形成できることから、腕時計の表示文字や針などの表示部品、小型のギア、バネ、パイプ、ダイヤグラム(圧力センサ)などの機械部品、半導体装置の配線、コイルなどの電子部品に、幅広く用いられている。
 特許文献1には、入れ子を製造する際、先ず予め微細パターンが形成された切削マスタを形成し、続いて熱プレスにより切削マスタから転写マスタを形成し、続いて電気鋳造法を用いて転写マスタから入れ子を形成する、旨の記載がある。
 特許文献2には、シリコンウェハ表面に開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、異方性エッチングをする工程と、共通電極膜を形成する工程と、共通電極膜から成長する電鋳膜を形成する工程と、シリコンウェハをエッチングする工程と、電鋳膜を転写マスクとして凸部を有する樹脂製の時計文字板を形成する工程により時計文字板を形成する、旨の記載がある。
 図6は、従来の転写金型で形成された部品構造図である。図6aにおいて、部品95を形成するため、金属基板90上に、フォトワークによりフォトレジスト30に部品形状をパターン形成する。このレジストパターンが形成された金属基板90を転写金型として、電気鋳造(以下電鋳と呼ぶ)により所定の金属(Ag、Cu、Ni等)が電着され、部品95が形成される。
 図6bにおいて、電鋳により転写形成された部品95は、接着剤85を介して部品基板97に移植される。このようにして、用途に応じた任意の形状の部品が、電鋳により形成され部品基板97に移植されて用いられていた。
 この場合、フォトレジスト30の側壁の角度βは、部品95の剥離を容易にして移植するため、45°未満の緩やかな角度に設定されている。ところで、半導体基板上に形成される配線、コイルなどの電子部品を作成する場合、電気抵抗の削減のため、線幅に対し線の厚みがより大きいアスペクト比が要求され、通常、フォトレジスト30は、10μm程度の厚みが要求される。
 部品95は、10μm程度のフォトレジスト30の側壁に沿って、電鋳により埋め込まれる状態で形成されるため、配線パターンや誘導性コイルなどが長尺であった場合、互いの側壁の接触面積が増大し、移植する際の剥離における剥離抵抗が増大することになる。このようにパターン化されたフォトレジストを用いた転写金型を使用する場合、部品基板97に移植するには、この増大した剥離抵抗に対抗した剥離力が加えられるため、金属基板90に密着したフォトレジスト30のレジストパターンエッジが剥がれ易くなり、2~3回の使用でレジスト剥離を生じ、転写金型が使用でき無くなるという問題を生じる。
特開2004-1535号公報 特開2004-257861号公報
 本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電鋳により部品を形成するための、耐久性に富み、アスペクト比の取れる転写金型、及びその転写金型によって作製された部品を提供することを目的とする。なお、転写金型には、マスタ金型、マザー金型、サン金型及び転写金型の4種類がある。マスタ金型は、部品製造の基本となる金型であって、通常は部品製造に直接使用されることはない。マザー金型は、マスタ金型を用いて、マスタ金型の凹凸を反転させて作製される金型である。このマザー金型も部品製造に直接使用されることはない。サン金型は、マザー金型を用いて、マザー金型の凹凸を反転させて作製される金型である。従って、サン金型はマスタ金型と同一の形状となる。通常はこのサン金型に絶縁層処理、剥離層処理等を行い転写金型を作製し、これを用いて部品製造を行い、転写金型が磨耗した場合、マスタ金型から再度マザー金型、サン金型を経て新しい転写金型が作製される。
 本発明の転写金型の製造方法は、金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁が所望の角度αを有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、転写金型を金属基板から引き離してマスタ金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする。
 本発明の転写金型の製造方法は、金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁が所望の角度αを有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、転写金型を金属基板から引き離してマスタ金型を作製するステップと、マスタ金型からマザー金型を経て、サン金型を転写作製するステップと、サン金型に、電気鋳造により形成される部品の剥離を容易にする剥離層処理と、部品形成以外の部分に絶縁層を形成する絶縁層処理とを行い転写金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする。
 本発明の転写金型の製造方法は、金属基板の表面に粗面化層を形成するステップを最初に含むことを特徴とする。
 本発明の転写金型の製造方法は、金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁の角度が概略90°を有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、転写金型を金属基板から引き離すステップと、引き離された転写金型上の転写される部品部分を除いた部分にレジストパターン層が残るようにフォトレジストワークを行うステップと、部品形状の側壁の角度が概略90°から90°未満の任意の角度となるよう、レジストパターン層を保護層として、ビーム加工し、マスタ金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする。
 本願発明の転写金型の製造方法は、金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁の角度が概略90°を有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、転写金型を金属基板から引き離すステップと、引き離された転写金型上の転写される部品部分を除いた部分にレジストパターン層が残るようにフォトレジストワークを行うステップと、部品形状の側壁の角度が概略90°から90°未満の任意の角度となるよう、レジストパターン層を保護層として、ビーム加工し、マスタ金型を作製するステップと、マスタ金型からマザー金型を経て、サン金型を転写作製するステップと、サン金型に、電気鋳造により形成される部品の剥離を容易にする剥離層処理と、部品形成以外の部分に絶縁層を形成する絶縁層処理とを行い、転写金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする。
 本発明の転写金型の製造方法は、金属基板の表面に粗面化層を形成するステップを最初に含むことを特徴とする。
 本発明のマスタ金型は、上記転写金型の製造方法により製造され、断面が所望のアスペクト比を有し、側壁の角度が45°~88°を有することを特徴とする。
 本発明の転写金型は、上記のマスタ金型を用いて作製されたサン金型に、絶縁層処理のみ、又は、絶縁層処理と剥離層処理とを行い、作製されたことを特徴とする。
 本発明における電気鋳造により作製される部品であって、上記の転写金型を用いて、電気鋳造により転写製造されたことを特徴とする。
 本発明によれば、電鋳による表示部品、機械部品、および電子部品の製造において、耐久性に富み、アスペクト比の取れる電鋳による部品を提供することができる。
本発明の電気鋳造によるマスタ金型の製造工程図。 本発明のビーム加工によるマスタ金型の製造工程図。 本発明によるサン金型の製造工程図。 本発明による転写金型の製造工程図。 本発明による部品の製造工程図。 従来の転写金型で形成された部品構造図。
 本発明の第1の実施例の形態について、図を用いて説明する。図1は、本発明の電気鋳造によるマスタ金型の製造工程図である。図1aにおいて、金属基板10の上部表面は、電鋳により形成されるマスタ金型の接触面を粗面にするための粗面化層15を有している。この粗面化層15は、金属基板10の表面を塩酸処理等により直接粗面化して形成しても良いし、また、フォトワークにより、ストライプ状、格子状等の粗面化に適したフォトパターン層を、粗面化層15として形成しても良い。また、図3において後述するサン金型60上に絶縁層等を形成する場合、互いの密着強度に問題なければ、粗面化層15を省略しても良い。
 図1bにおいて、金属基板10の粗面化層15上に、部品の形状が所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁が所望の角度αを有する部品の形状を得るため、当該部品の形状をパターニングするためのフォトレジスト30が所定の厚さ、例えば半導体電子部品の配線、またはコイルの場合、例えば5μmの線幅に対し、10μmの厚みを得るため、厚さ10μmで塗布される。次に、所望の部品のパターンを有するフォトマスク40を介して、矢印方向から露光が行われる。図1cは、図1bにおいて露光された部品のパターンが、現像されて形成されたレジストパターンを示す。部品のレジストパターンの両側壁の角度αは、図1bにおいて塗布されたフォトレジスト30の材料、膜厚と、フォトマスク40を介して照射される露光条件により、任意に決定することが可能である。レーザ光を用いる場合は、3Dレンズによりレジストパターンの両側壁の照射強度を変えても良い。また、グレーマスクを用いて、両側壁の照射強度を変えても良い。
 図1dにおいて、電鋳により図1cのレジストパターン30を覆うように所望の金属、例えばNiが所定の厚さだけ電着され、マスタ金型20が形成される。図1eにおいて、図1dで電鋳形成されたマスタ金型20が、金属基板10から引き離される。粗面化層15の粗面形状は、マスタ金型粗面層17に転写されている。また、両側壁の角度αは、図1dに示される角度αにおいて保存されている。
 マスタ金型粗面層17は、最終的に転写金型として使用される図3において説明するサン金型60に転写されて、その上に形成される絶縁層の密着強度を高めることを目的としたものであり、必ずしも無くても良い。また、角度αは、45°~88°の急峻な角度にすることにより、所望のデバイスのパターン密度を向上させることができる。また、図1cにおけるフォトレジスト30の厚さ10μmは、反転されたマスタ金型20に転写されることにより保存されている。
 図2は、本発明の第2の実施例であるビーム照射によるマスタ金型の製造工程図である。図2aには、図1で説明した方法で作製されたマスタ金型20で、角度αは概略90°となっている。図2bにおいて、部品の形状の反転パターンをパターニングするためのフォトレジスト30が所定の厚さ塗布され、部品の反転パターンを有するフォトマスク40を介して、矢印方向から露光が行われる。したがってこの場合は、部品の部分のレジストが現像されて除去され、平坦なマスタ金型粗面層17にのみフォトレジスト30が残る。
 図2cは、ビーム照射により、図2bにおいて形成されたレジストパターンを保護膜とし、角度αが所定の角度になるよう照射ビームが調整されて、部品のパターンの両側壁が加工される。矢印は、ビームの方向を示す。図2dにおける加工されたマスタ金型20は、図1dにおけるマスタ金型20と同様の形状を有し、且つ、同様の機能、特徴を有している。照射ビームは、電子ビーム、イオンビーム、またはレンズをよりビームを絞って照射強度が変えられるFIB(Focused Ion Bean)であっても良い。
 図3は、本発明によるサン金型の製造工程図である。図3aにおいて、図1又は図2において製造されたマスタ金型20の部品のパターン面に、電鋳により所望の金属、例えばNiが所定の厚さだけ電着され、マザー金型50が形成されて、分離される。図3bにおいて、マザー金型50の部品パターン面に、電鋳により所望の金属、例えばNiが所定の厚さだけ電着され、同様に、サン金型60が形成される。図3cで電鋳形成されたサン金型60が、マザー金型50から引き離される。
 このように、サン金型60は、マスタ金型20から転写されたマザー金型50から、さらに転写されて製造されているため、マスタ金型20と同様の機能、特徴をそのまま引き継いでいる。また、サン金型60は、同一金属材料により一体形成されているため、次に説明するサン金型粗面層19上に所望の剥離層処理、絶縁層処理を行うことにより、所望のアスペクト比と角度αとを有し、且つ、繰り返し使用しても破損することのない、量産性に富んだ転写金型を得ることが可能となる。
 図4は、本発明の転写金型の製造工程図である。図4aは、図3cで作成されたサン金型60を示している。図4bのサン金型60は、作製される部品を剥離させ移植を容易にするため、所定の条件で熱処理され、表面に、所定の膜厚を有するNiOx膜70を生成する剥離層処理が行われる。このNiOx膜70は導電性を有するため電鋳による電着を妨げることなく、電鋳される部品との接着力も弱いため剥離を容易にする。
 続いて、部品が形成される表面以外に電着がおこらないように絶縁層を形成する。そのために、その表面に、CVDにより化学的に、又はスッパタにより物理的にSiO膜80を生成するか、又は、ポリシラザンを塗布し、熱処理してSiO膜80を生成する、絶縁層処理を行う。図4cにおいて、部品のパターン上に生成されたSiO膜80を除去するため、SiO膜80上に、所定の形状にパターニングするためのフォトレジスト30を所定の厚さに塗布し、部品の反転パターンを有するフォトマスク40を介して、矢印方向から露光する、フォトレジストワークが行なわれる。図4dにおいて、パターニングされたフォトレジスト30をマスクとして、矢印方向から、ビームを照射し物理的に、又は、フッ酸などにより化学的にSiO膜80を除去する。
 パターニングされたフォトレジスト30の形状、及び、SiO膜80の除去条件から、SiO膜80は、図4eに示すように、両側壁を残し、底の部分のみが除去されるか、図4fに示すように、両側壁、及び、底の部分が共に除去されて転写金型が完成する。また、ポリシラザンを用いる場合は、スクリーン印刷と同様の工程で、図4bにおいてNiOx膜70が生成された後、続いて、部品を形成する部品のパターンを除くNiOx膜70の表面にポリシラザンを印刷し、熱処理することにより図4fと同様の形状を得ることができる。
 剥離層処理は、図4bに示すようにサン金型60に、厚さ面に対し導電性を維持できる1Å~1000Åの厚さの金属酸化物(AlOx,TiOx等)、窒化物、又は有機物(レジスト)を被着することにより行われる。絶縁層処理はSiOに替えてレジスト等の絶縁物を使用しても良い。なお、剥離層処理と絶縁層処理とはその処理工程が逆であっても良い。
 次に、本発明の転写金型を使用して作製される電鋳による部品について説明する。図5は、本発明の転写金型による部品の製造工程図である。図5aにおいて、転写金型60に電鋳により所望の金属(Ag、Cu、Ni等)が電着され、部品95が形成される。図5bにおいて、電鋳により転写形成された部品95は、図6bの場合と同様に、接着剤85を介して部品基板97に移植されるか、または、グリンシート98により移植され、グリ-ンシート98は熱処理されて硬化される。グリ-ンシート98による移植の場合は、硬化前は部品95が埋め込まれる程度に柔らかいため、接着剤85を必要としない。このようにして、任意の形状の所望のアスペクト比と角度αとを有する部品95が、電鋳により形成されデバイス基板97、又はグリ-ンシート98に、繰り返し移植されて、それぞれの用途に用いることができる。
 以上説明したように本発明によれば、電鋳による腕時計の表示文字や針などの表示部品、小型のギア、バネ、パイプ、ダイヤグラム(圧力センサー)などの機械部品、半導体装置の配線、コイルなどの電子部品の製造において、耐久性に富み、アスペクト比の取れる部品を提供することができる。
    10 金属基板
    15 マスタ金型粗面化層
    17 マスタ金型粗面層
    18 マザー金型粗面層
    19 サン金型粗面層
    20 マスタ金型
    30 フォトレジスト
    40 フォトマスク
    50 マザー金型
    60 サン金型
    70 NiOx
    75 剥離処理層
    80 SiO/ポリシラザン
    85 接着剤
    90 金属基板
    95 部品
    97 部品基板
    98 グリ-ンシート
     α 側壁の角度
     β 側壁の角度

Claims (9)

  1.  金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁が所望の角度αを有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、
     前記部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、
     前記転写金型を前記金属基板から引き離してマスタ金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする転写金型の製造方法。
  2.  金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁が所望の角度αを有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、
     前記部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、
     前記転写金型を前記金属基板から引き離してマスタ金型を作製するステップと、
     前記マスタ金型からマザー金型を経て、サン金型を転写作製するステップと、
     前記サン金型に、前記電気鋳造により形成される前記部品の剥離を容易にする剥離層処理と、前記部品形成以外の部分に絶縁層を形成する絶縁層処理とを行ない転写金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする転写金型の製造方法。
  3.  前記金属基板の表面に粗面化層を形成するステップを最初に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の転写金型の製造方法。
  4.  金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁の角度が概略90°を有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、
     前記部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、
     前記転写金型を前記金属基板から引き離すステップと、
     引き離された前記転写金型上の転写される部品部分を除いた部分にレジストパターン層が残るようにフォトレジストワークを行うステップと、
     前記部品形状の側壁の角度が概略90°から90°未満の任意の角度となるよう、前記レジストパターン層を保護層として、ビーム加工し、マスタ金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする転写金型の製造方法。
  5.  金属基板上に、所望のアスペクト比を有し、且つ、その側壁の角度が概略90°を有する部品形状のレジストパターンを形成するステップと、
     前記部品形状のレジストパターンを、電気鋳造により所定の厚さに達するまで埋め尽くして転写金型を作製するステップと、
     前記転写金型を前記金属基板から引き離すステップと、
     引き離された前記転写金型上の転写される部品部分を除いた部分にレジストパターン層が残るようにフォトレジストワークを行うステップと、
     前記部品形状の側壁の角度が概略90°から90°未満の任意の角度となるよう、前記レジストパターン層を保護層として、ビーム加工し、マスタ金型を作製するステップと、
     前記マスタ金型からマザー金型を経て、サン金型を転写作製するステップと、
     前記サン金型に、前記電気鋳造により形成される前記部品の剥離を容易にする剥離層処理と、前記部品形成以外の部分に絶縁層を形成する絶縁層処理とを行い、転写金型を作製するステップと、を含むことを特徴とする転写金型の製造方法。
  6.  前記金属基板の表面に粗面化層を形成するステップを最初に含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の転写金型の製造方法。
  7.  請求項1、3、4、6のいずれかに記載の転写金型の製造方法により製造され、断面が所望のアスペクト比を有し、側壁の角度が45°~88°を有することを特徴とするマスタ金型。
  8.  請求項2、3、5、6のいずれかに記載の転写金型の製造方法により製造されたことを特徴とする転写金型。
  9.  電気鋳造により作製される部品であって、
     請求項8に記載の転写金型を用いて、前記電気鋳造により転写製造された部品。
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