JP2005023380A

JP2005023380A - 電鋳品製造方法

Info

Publication number: JP2005023380A
Application number: JP2003190882A
Authority: JP
Inventors: Ichirou Ono; 五千郎小野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】液状タイプのネガレジストによって形成した厚膜レジスト層を用いたＬＩＧＡライクプロセスの際にレジスト層の剥離を不要にして、アスペクト比の高い母型パターンから電鋳品を容易に製造できる電鋳品製造方法を提供する。
【解決手段】フォトポリマを用いてアスペクト比の高いレジストパターンが転写された反転型４０を製造した後、このフォトポリマで形成された反転型４０を用いてニッケル電鋳品６０を製造するようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電鋳品製造方法に関し、特に厚膜レジストのパターンを使用した電鋳品製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＵＶ光で露光可能な厚膜レジスト層を用いてアスペクト比（パターンの高さと幅の比）の高い母型パターンとしてのレジストパターンを形成するＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ，Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ，Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）ライクプロセスが知られている。
【０００３】
厚膜レジスト層としては、一般的にネガタイプのフォトレジスト（以下ネガレジストという）が用いられる。ネガレジストには液状タイプとフィルムタイプとがある。
【０００４】
液状タイプのネガレジストはフィルムタイプのネガレジストと比較して以下の特長を有する。
【０００５】
１．肉厚を任意に変えることができる。
【０００６】
２．解像度に優れる。
【０００７】
３．矩形のレジスト壁が得られる。
【０００８】
【特許文献】
特許第３１３９７１８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液状タイプのネガレジストの原版から電鋳品を直接製造した場合、ネガレジストの露光された部分が三次元架橋して化学的に安定しているため、電鋳後のネガレジスト層の剥離が難くなる。
【００１０】
特に、いわゆるマイクロマシンやマイクロマシン用の部品等の小さく・薄い電鋳品ではめっき皮膜によって形成されるパターンが微細である（アスペクト比が高い）ため、パターン間のネガレジスト層の剥離は一層難しくなる。
【００１１】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は液状タイプのネガレジストによって形成した厚膜レジスト層を用いたＬＩＧＡライクプロセスの際のレジスト層の剥離を不要にして、アスペクト比の高い母型パターンから電鋳品を容易に製造できる電鋳品製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、フォトポリマを用いてアスペクト比の高い母型パターンが転写された反転型を製造する転写工程と、前記転写工程の後、前記反転型を用いて電鋳品を製造する電鋳工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電鋳品製造方法において、前記アスペクト比は１以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電鋳品製造方法において、前記アスペクト比は５以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の電鋳品製造方法において、前記母型パターンの高さは２０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の電鋳品製造方法において、前記母型パターンの高さは１００μｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の電鋳品製造方法において、前記転写工程の前に前記母型パターンの表面にニッケルスパッタ膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の電鋳品製造方法において、前記電鋳工程の前に前記転写工程によって形成された前記反転型の表面にニッケルスパッタ膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の一実施形態に係る電鋳品製造方法の転写工程を説明するための図である。
【００２１】
ＬＩＧＡライクプロセスにおける各工程を説明する。
【００２２】
（１）厚膜レジスト工程
レジストパターンは以下の順序で得られる。
【００２３】
（ａ）レジスト塗布
厚膜レジストには必要とする厚さを確保できる液状タイプのネガレジスト（以下レジストという）が使用される。このレジストは高コントラストのエポキシ樹脂ベースのフォトレジストである。
【００２４】
基板１１としては、例えば３インチシリコンウエハが使用される。
【００２５】
レジストを所定量（３ｇ）だけシリコンウエハ基板１１上に滴下し、スピナを所定条件（１０００ｒｐｍ）で回転させ、シリコンウエハ基板１１上に均一な厚さのレジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは５０μｍである。
【００２６】
（ｂ）ソフトベーク
レジスト膜が形成されたシリコンウエハ基板１１を６０℃に設定されたホットプレート（図示せず）上で５分間ベークした後、９０℃に設定されたホットプレート上で１０分間ベークする。
【００２７】
（ｃ）露光
マスクアライナー（図示せず）を用いてレジスト膜を露光する。露光には近紫外線（好ましくはｉ線）を使用する。露光エネルギーは約４００ｍＪ／ｃｍ^２である。マスクアライナーに形成されているパターンの幅は１０μｍである。したがって、レジスト膜で構成されるパターンのアスペクト比は５となる。
【００２８】
（ｄ）露光後ベーク
レジスト膜が形成されたシリコンウエハ基板１１を６０℃に設定されたホットプレート（図示せず）上で５分間ベークした後、９０℃に設定されたホットプレート上で１０分間ベークする。その後、このレジスト膜が形成されたシリコンウエハ基板１１は室温まで徐々に冷される。その結果、レジスト膜の露光された部分が三次元架橋し、化学的に安定する。
【００２９】
（ｅ）現像
専用の現像液に約１０分間浸漬して現像（露光されなかった部分を溶解）する。その結果、アスペクト比が５であり、矩形の厚膜レジスト１２で構成されるレジストパターン（母型パターン）１０が得られる。
【００３０】
この厚膜レジスト工程の後、転写工程が行なわれる。
【００３１】
（２）転写工程
転写工程は以下の順序で行なわれる。
【００３２】
（ａ）剥離膜成膜
レジストパターン１０上に剥離膜としてのニッケルスパッタ膜２０を成膜させる。ニッケルスパッタ膜２０の厚さは３００Åである（図１（Ａ）参照）。
【００３３】
（ｂ）シラン処理
（１）γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（シランカップリング剤）２０ｇをビーカー（図示せず）に入れて秤量した後、スターラで攪拌しながら０．０１規定塩酸４．５７ｇを徐々に添加して加水分解を行なった。加水分解を終了した後、５℃に設定された恒温槽内に２４時間保管し、加水分解物を得た。加水分解物１ｇをエタノール３０ｇで希釈する。
【００３４】
（２）スピナを所定条件で回転させ、透明なガラス基板３０の表面に（１）で得られた希釈した加水分解物を均一な厚さに塗布する。加水分解物を塗布した後、ガラス基板３０を１００℃に設定されたクリーンオーブン（図示せず）内に３０分間入れてガラス基板３０の表面とシランカップリング剤の加水分解物とを反応させる。なお、ガラス基板３０の直径及び厚さはそれぞれ１００ｍｍ及び２ｍｍである。
【００３５】
（ｃ）フォトポリマ塗布
（１）必要とされる膜厚に相当する重量のフォトポリマ４０ａを秤量し、このフォトポリマ４０ａをニッケルスパッタ膜２０が成膜されたレジストパターン１０の表面に滴下する。
【００３６】
（２）シラン処理されたガラス基板３０の表面をフォトポリマ４０ａに押し付け、フォトポリマ４０ａを薄く・均一に伸ばす。このとき、真空脱泡等によって泡を除去する。
【００３７】
この結果、ガラス基板３０とフォトポリマ４０ａとの接着性又は密着性が高まり、ガラス基板３０とフォトポリマ４０ａとの剥離が生じないようになる。
【００３８】
（ｄ）露光
ガラス基板３０の裏面から（矢印に示す方向から）フォトポリマ４０ａを露光する（図１（Ｂ）参照）。露光にはＵＶ光を使用した。露光エネルギーは１０００ｍＪ／ｃｍ^２である。
【００３９】
（ｅ）離型
露光後、くさび状治具（図示せず）を用いてフォトポリマ４０ａが成膜されたガラス基板３０をレジストパターン１０から剥離する。その結果、レジストパターン１０の反転型４０が製造される（図１（Ｃ）参照）。
【００４０】
（ｆ）導電膜成膜
反転型４０上に電鋳用の電極としてのニッケルスパッタ膜５０を成膜させる。（図１（Ｄ）参照）。
【００４１】
この転写工程の後、電鋳工程が行なわれる。
【００４２】
（３）電鋳工程
図２（Ａ）〜（Ｂ）はこの発明の一実施形態に係る電鋳品製造方法の電鋳工程を説明するための図である。
【００４３】
電鋳工程は以下の順序で行なわれる。
【００４４】
（ａ）電鋳
フォトポリマパターンの表面にニッケルスパッタ膜５０を成膜したガラス基板３０に水洗や脱脂等のめっき前処理を行なった後、スルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケルめっき液浴（図示せず）中に入れ、ニッケル電鋳を行う。電鋳条件であるｐＨ（ペーハー）、温度、電流密度及び時間はそれぞれ４．１、５０℃、４Ａ／ｄｍ^２及び６０ｈｒである。その結果、ガラス基板３０の表面に厚さ約３ｍｍのニッケル電鋳品６０が得られた（図２（Ａ）参照）。
【００４５】
（ｂ）離型
電鋳後、くさび状治具（図示せず）を用いて反転型４０が形成されたガラス基板３０からニッケル電鋳品６０を剥離する。
【００４６】
その結果、図１（Ａ）に示すレジストパターン１０と同じパターンを有するニッケル電鋳品６０が得られた（図２（Ｂ）参照）。
【００４７】
この実施形態によれば、厚膜レジスト１２で構成されるレジストパターン１０を原版としてニッケル電鋳品６０を直接製造しないので、レジスト層の剥離が不要になり、アスペクト比の高いレジストパターン１０からニッケル電鋳品６０を容易に製造することができる。
【００４８】
そのため、マイクロマシンやマイクロマシン用の部品等の小さく・薄い電鋳品も容易に製造することができる。
【００４９】
また、レジストパターン１０を原版として使用し、フォトポリマ４０ａを用いて何度でもレジストパターン１０の反転型４０を製造することができるので、レジストパターン１０の製造のコストを削減することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態では厚膜レジスト１２の厚さを５０μｍとしたが、厚さはこれに限られるものではなく、例えば厚膜レジスト１２の厚さは１００μｍであってもよい。
【００５１】
厚膜レジスト１２の厚さを１００μｍとするとき、厚膜レジスト工程が以下のように変わる。上記実施形態と共通する部分を省略して厚膜レジスト工程を説明する。
【００５２】
レジストを所定量（３ｇ）だけシリコンウエハ基板１１上に滴下し、スピナを所定条件（１００〜１５０ｒｐｍ）で回転させ、シリコンウエハ基板１１上の全面に行き渡らせる。その後、５００ｒｐｍで６０秒間スピナを回転させ、均一な厚さのレジスト膜にする。このとき、レジスト膜の厚さは９０〜１００μｍであった。
【００５３】
ソフトベークの後、レジスト膜を露光する。露光には近紫外線（好ましくはｉ線）を使用した。露光エネルギーは約７５０ｍＪ／ｃｍ^２である。マスクに形成されているパターンの幅は１０μｍである。したがって、レジスト膜で構成されるパターンのアスペクト比は約１０となる。
【００５４】
露光後ベークを行なった後、専用の現像液に約２０分間浸漬して現像し、アセトンで仕上げる。
【００５５】
その結果、アスペクト比が１０であり、矩形の厚膜レジスト１２で構成されるレジストパターン（母型パターン）１０が得られる。
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明によれば、液状タイプのネガレジストによって形成した厚膜レジスト層を用いたＬＩＧＡライクプロセスの際にレジスト層の剥離を不要にして、アスペクト比の高い母型パターンから電鋳品を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の一実施形態に係る電鋳品製造方法の転写工程を説明するための図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｂ）はこの発明の一実施形態に係る電鋳品製造方法の電鋳工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１０レジストパターン（母型パターン）
２０，５０ニッケルスパッタ膜
４０反転型
４０ａフォトポリマ
６０ニッケル電鋳品

Claims

フォトポリマを用いてアスペクト比の高い母型パターンが転写された反転型を製造する転写工程と、
前記転写工程の後、前記反転型を用いて電鋳品を製造する電鋳工程と
を含むことを特徴とする電鋳品製造方法。
前記アスペクト比は１以上であることを特徴とする請求項１記載の電鋳品製造方法。
前記アスペクト比は５以上であることを特徴とする請求項１記載の電鋳品製造方法。
前記母型パターンの高さは２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電鋳品製造方法。
前記母型パターンの高さは１００μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電鋳品製造方法。
前記転写工程の前に前記母型パターンの表面にニッケルスパッタ膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の電鋳品製造方法。
前記電鋳工程の前に前記転写工程によって形成された前記反転型の表面にニッケルスパッタ膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の電鋳品製造方法。