WO2003101889A1 - Procede de production d'un microcomposant - Google Patents

Description

明 細 書 マイクロ部品の製造方法 技術分野

本発明は、 マイクロマシンを構成するマイクロ部品の製造方法に関する。 背景技術

マイクロマシンを構成するマイクロ部品は、 半導体製造技術を利用した L I G A (Lithographie Galvanoformung Abformung) プロセスによって製造されるのが、 一般的である。

L I G Aプロセスは、 X線リソグラフィー、 電気めつき、 モールディングを組 み合わせた技術であり、 通常の半導体製造プロセスに基づく方法では、 製造され る物の高さが数/ m〜数十 ju mに限られるのに対し、 L I G Aプロセスを用いた 場合には、 高さ数百/ m、 アスペクト比数十以上の三次元的の物を製造すること が可能となる。

L I G Aプロセスにおいては、 第 7図に示すように、 まず最初に平坦なサブス トレー卜 2 0の上に一面にレジスト 2 1を塗布する。 そして、 マスク 2 2の上方 から X線を照射し、 レンズ 2 3を介してレジスト 2 1に投射して感光させると、 マスク 2 2に形成されたマスクパターンが転写される。

次に、感光したレジスト 2 1を現像すると、感光して変質部分が取り除かれる。 こうして取り除かれた部分に例えばメツキによってニッケルを充填し、 残ってい るレジス卜 2 1及びサブス卜レート 2 0をエッチングによリ除去すると、 ニッケ ルによって転写された形状の部品が形成される。 また、 同様の方法により金型を 形成した場合は、 その金型を使用して微少な部品を製造することができる。

しかしながら L I G Aプロセスにおいては、 製造しょうとするマイクロ部品 の形状に対応させたマスクを個々に製造しなければならないと共に、 ステツパ、 エッチング装置等の種々のリソグラフィ一装置が必要であるため、 設備費等が高 額になり、 経済性に欠けるという問題がある。 また、 X線リソグラフィ一により 転写されたマスキングパターンは、 その側面が垂直面で構成されるため、 複雑な 形状に加工することは困難であるという問題もある。

このように、 マイクロ部品の製造においては、 経済性を向上させると共に、 複 雑な形状の部品の製造をも可能とすることに課題を有している。 発明の開示

本発明は、 溶剤を用いて溶解可能な樹脂基台を成形する樹脂基台成形工程と、 樹脂基台に物理的外力を作用させて製造しょうとするマイクロ部品の形状に相当 する形状の凹部を形成する凹部形成工程と、 凹部に金属を充填する金属充填工程 と、 余剰の金属を研磨して除去する金属除去工程と、 樹脂基台を溶剤を用いて溶 解させる基台溶解工程とから構成されるマイクロ部品の製造方法を提供する。 そしてこのマイクロ部品の製造方法は、物理的外力にはレーザー光線、超音波、 切削ブレード、 研磨砥石のいずれかを含むこと、 金属充填工程においては、 パッ タリングによって凹部に金属を散布し、 その後、 電解めつきによって凹部を充填 すること、 マイクロ部品は、 マイクロマシンを構成する部品または部品の製造に 用いる型枠であること、 金属はニッケルであり、 樹脂は A B S樹脂であり、 溶剤 はァセトンであることを付加的な要件とする。

このように構成されるマイクロ部品の製造方法によれば、物理的外力によって、 製造しょうとするマイクロ部品の形状の凹部を基台に形成し、 その凹部に金属を 充填した後に基台を除去するようにしたため、 従来のようにマスクの製造やリソ グラフィー技術によるマスクパターンの転写等が不要となる。

また、 物理的外力としてレーザー光線を用いた場合には、 側面が垂直面でない 形状のマイクロ部品も容易に製造することができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 基台成形工程により成形された基台を示す斜視図である。

第 2図は、 凹部形成工程により基台に凹部が形成された状態を示す斜視図であ る。

第 3図は、 金属充填工程により凹部に金属が充填された状態を示す斜視図であ る。

第 4図は、金属除去工程により余剰の金属を除去した状態を示す斜視図である。 第 5図は、 基台溶解工程により形成されたマイクロ部品を示す斜視図である。 第 6図は、 側面がテーパ面である凹部を形成する様子を示す断面図である。 第 7図は、 従来の方法におけるリソグラフィー技術を示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態として、 マイクロ部品として使用される歯車を製造する場 合を例に挙げて説明する。

第 1図に示すように、 まず最初に、 樹脂を用いて製造しょうとする歯車より厚 さのある樹脂基台 1を成形する （樹脂基台成型工程） 。 樹脂基台 1の成形に用い る樹脂は、 後に溶剤を用いて化学反応により溶解させることができるものである ことが必要であリ、 例えば A B S樹脂を使用することができる。

この基台に、 従来のようなレジストの塗布及び X線リソグラフィ一による現像 による方法ではなく、 レジストを塗布せずに、 樹脂基台 1に対して物理的外力を 加えること、 例えばレーザー光線 2を照射することによって、 第 2図に示すよう に、 製造しょうとする歯車と同一形状のキヤビティである凹部 3を形成する （凹 部形成工程） 。 物理的外力としては、 レーザー光線のほかに、 超音波、 切削ブレ —ド等を用いることができる。 また、 製造しょうとするマイクロ部品の形状によ つては研磨砥石を用いることもできる。 第 2図の例のようにレーザー光線 2を用いる場合は、 製造しょうとする歯車の 形状に合わせて照射部 4若しくは樹脂基台 1を移動させながらレーザー光線を照 射することによって、 歯車の形状の凹部 3を形成することができる。

上記のようにして所望の形状の凹部 3が形成された後は、第 3図に示すように、 その凹部 3にマイクロ部品の材料となる金属 5を充填する （金属充填工程） 。 金 属の充填は、 例えばスパッタリングによって金属を散布し、 その後、 電解めつき を施す方法によって行うことができる。金属としては、ニッケル、銅等を用いる。 凹部 3に金属を充填した後は、 樹脂基台 1の上に余剰の金属が堆積するため、 その余剰の金属を研磨により除去する （金属除去工程） 。 研磨は研磨砥石を用い て行うこともできるし、 C M P技術を利用して行うこともできる。 研磨により余 剰の金属を除去すると、 第 4図に示すように、 凹部 3に充填され、 凹部 3の形状 となった金属 6が露出すると共に、 金属 6の露出面が平坦化される。

最後に、 溶剤を用いて樹脂基台 1を構成する樹脂を溶解させることにより、 第 5図に示すマイクロ部品である歯車 7が形成される （基台溶解工程） 。 ここで、 樹脂基台 1が A B S樹脂によって形成されている場合には、 溶剤としてァセトン を用いる。

このようにしてマイクロ部品を形成すると、 ステツパ等の高価なリソグラフィ 一装置が不要であり、形状の異なる部品ごとにマスクを製造する必要もないため、 製造コス卜を大幅に低減することができる。

第 1図〜第 5図に示した例においては、 側面が垂直面となっている歯車を製造 する場合について説明したが、 レーザ一光線を照射する角度を調整することによ リ、 側面が垂直面ではなく傾斜している場合等、 複雑な形状の部品も製造するこ とができる。

例えば、 第 6図に示すように、 側面がテーパ状に形成されるマイクロ部品の場 合には、 図示のようにレーザー光線 8を斜めに照射することによってテーパ面 9 を有する凹部 1 0を形成することができる。 そして、 この凹部 1 0に金属を充填 すれば、 テーパ面 9に対応した側面を有するマイクロ部品が形成される。 このよ うに、 リソグラフィ一技術によリ従来の方法では製造することができない形状の マイクロ部品も製造することができる。

また、 本発明によれば、 マイクロマシンを構成するマイクロ部品そのものだけ でなく、 マイクロ部品を成形するための金型等の型枠を製造することもできる。 産業上の利用可能性

以上説明したように、 本発明に係るマイクロ部品の製造方法によれば、 物理的 外力によって製造しょうとするマイクロ部品の形状の凹部を基台に形成し、 その 凹部に金属を充填した後に基台を除去するようにしたため、 従来のようにマスク の製造ゃリソグラフィー技術によるマスクパターンの転写等が不要となる。 従つ て、設備費を大幅に低減することができ、製造コス卜の低減を図ることができる。 また、 物理的外力としてレーザー光線を用いた場合には、 側面が垂直面でない 形状のマイクロ部品も容易に製造することができるため、 従来製造が困難であつ た複雑な形状のマイクロ部品も容易かつ安価に製造することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 溶剤を用いて溶解可能な樹脂基台を成形する樹脂基台成形工程と、

該樹脂基台に物理的外力を作用させて、 製造しょうとするマイクロ部品の形状 に相当する形状の凹部を形成する H部形成工程と、

該凹部に金属を充填する金属充填工程と、

余剰の金属を研磨して除去する金属除去工程と、

該樹脂基台を溶剤を用いて溶解させる基台溶解工程と

から構成されるマイク口部品の製造方法。

2 . 物理的外力には、 レーザー光線、 超音波、 切削ブレード、 研磨砥石のいずれ かを含む請求の範囲第 1項に記載のマイクロ部品の製造方法。

3 . 金属充填工程においては、

スパッタリングによって凹部に金属を散布し、

その後、 電解めつきによって該凹部を充填する請求の範囲第 1項に記載のマイ クロ部品の製造方法。

4 . マイクロ部品は、 マイクロマシンを構成する部品または該部品の製造に用い る型枠である請求の範囲第 1項に記載のマイクロ部品の製造方法。

5 . 金属はニッケルであり、 樹脂は A B S樹脂であり、 溶剤はアセトンである請 求の範囲第 1項、第 2項、第 3項または第 4項に記載のマイク口部品の製造方法。