用于制造多级钟表部件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过光刻和电沉积技术来制造金属部件的方法。这种类型的方法特别地用于多级三维微结构形式的金属部件的制造，特别是为了形成钟表机芯部件。
【背景技术】
[0002]2005年第104号DGC M i 11 e i I ungen提到使用LI GA技术(光刻电铸注塑(LIthographie Galvanik Abformung):德国卡尔斯鲁厄核研究中心的W.Ehrfeld设计的方法)，以用于高精度金属钟表部件的制造，例如用于擒纵叉或擒纵轮。这一方法包括通过同步加速器产生的高能X射线束的辐射来形成对X射线敏感的树脂制成的模具，其表现出重要的缺陷。
[0003]A.B.Frazier等人所著的1993年6月号微机电系统杂志第2，2页描述了通过在由聚酰亚胺基光致抗蚀剂制成的模具中电镀金属来制造金属结构，其通过使用被称为LIGA-UV的技术的方法制备，该技术与上文提到的LIGA技术类似，但是使用紫外线照射抗蚀剂来替代X射线辐射。
[0004]钟表部件的三维形状经常是复杂的，并且包括由非常不同的截面的叠加部分形成的不连续点。例如，图1示出了制轮爪I，其包括具有平坦上表面的下部2，第二部3在该平坦上表面上延伸。这种三维形状被称为“多级形状”，这是因为可以在下部2的上表面的平面中区分在特定的方向Z上具有非常不同的截面的两个叠加的部分2、3，它们在边界上形成不连续点。部分2、3各自包括穿过垂直于方向Z的平面的截面，该截面基本上是恒定的或连续变化的。如果具有多级形状的部件的部分是在LIGA方法的实施过程中通过分别的电沉积层产生的，则在分别的层之间的边界观察到所得到的部件的弱点，其可能导致层的意外分离。因此可取的是限定用于制造多级钟表部件的方法，能够使其承受大的机械应力，特别是垂直方向上的剪切应力和/或拉伸应力。
[0005]专利EP2405300描述了用于制造具有至少两级的金属部分的方法的多个示例性实施方式。根据一个具体的示例性实施方式，该方法包括以下连续步骤:
[0006]?将第一光致抗蚀剂层沉积到覆盖有导电层的基底上，该第一光致抗蚀剂层限定了第一级；
[0007].通过借助于掩模的光刻在第一抗蚀剂层中制造空腔以及随后的抗蚀剂的显影来获得第一模具；
[0008]?通过导电层发起的电沉积来将金属或合金沉积到第一模具中，以形成第一级金属层；
[0009].从第一层完全移除剩余的抗蚀剂，以便仅在基底上留下第一级金属层；
[0010].将第二抗蚀剂层沉积到基底上，例如，该第二抗蚀剂层具有比第一级金属层更大的厚度，然后，通过借助于掩模的光刻以及随后的抗蚀剂的显影来形成由导电层、第一级金属层的侧壁和第二抗蚀剂层的侧壁划界的中空空间。
[0011]该中空空间最终构成第二模具，在其中可以通过导电层发起的电沉积来沉积金属或合金并且(在抗蚀剂和基底移除之后)形成金属部件，其至少具有互相连结的两级。
[0012]总之，文献EP2405300因此公开了借助于LIGA方法得到的分离的层来制造多级部件，LIGA方法使得这些分离的层是互相连结的，这能够使它们保证彼此之间良好的连接，由此减小了它们意外分离的危险。然而，这一方法在生产时间方面是耗时的，并且使要被制造用于形成每一层的抗蚀剂层模具复杂化。
[0013]文献EP0851295描述了另一种方法，其基于通过连续的抗蚀剂沉积和照射来生产光致抗蚀剂微结构，但是被照射的抗蚀剂在单独的场合显影，以便得到与待加工部件相对应的复杂的三维模具。接下来，通过模具中的电沉积获得部件。该方法的优点是获得了整体式金属组件，不同级在单个步骤中被制得，因此能够被比作单一的层。这导致不同级的部分的更好的机械强度，这是因为在分离的层之间的边界上不再会观察到弱点。它的缺点是复杂性，特别是为了形成抗蚀剂模具的复杂性。该方法也不能获得所有期望的形状。
【发明内容】
[0014]因此，本发明的目标是改进上述状况并且对三维金属部件的加工提出改进的解决方案。特别地，特别是当三维金属部件是具有至少两级的形式时，该解决方案能够允许三维金属部件获得良好的机械强度。该解决方案也便于多级部件的特定几何形状的制造。
[0015]为了这一目的，本发明涉及一种用于制造多层钟表部件的方法，其中该方法包括以下步骤:
[0016]-在基底的上表面上制造钟表部件的至少一个第一金属层；
[0017]-从前述步骤中得到的结构中分离基底，以便获得薄片;随后
[0018]-在基底的分离之后，在薄片的上表面和/或下表面上生产钟表部件的至少一个另外的金属层和/或执行用于加工金属层的操作。
[0019]本发明更具体地由权利要求限定。
【附图说明】
[0020]本发明的这些主题、特征、优点将在下文给出的具体的非限制性的【具体实施方式】中结合附图详细描述，其中:
[0021]图1示出了钟表机芯的制轮爪的立体图；
[0022]图2-8示出了用于制造金属部件的方法的连续的步骤，这些步骤能够在本发明的实施方式中全部或部分的被实施；
[0023]图9-12示出了用于制造制轮爪的制造方法的实施例；
[0024]图13-18示出了根据本发明的一个实施方式的、用于制造金属部件的方法的连续的步骤。
【具体实施方式】
[0025]参照图13-18，将描述用于制造金属部件的方法，其特别适于制造多级微结构，特别是用于制造钟表部件。为了简便，术语“金属”和“金属的”在之后将被用来表示金属材料或金属合金。
[0026]制造方法的第一步骤El包括在基底10上制造具有第一级NI的第一模具。基底10可以包括金属晶片，其特别是由合金制成，例如不锈钢、硅、玻璃或陶瓷晶片。该基底优选是实心的，但是也可以包括由微细加工产生的结构。基底按照本领域技术人员已知的标准被制备，特别是用于基底的脱脂、清洗、选择性钝化和/或活化的标准。该基底优选是平坦的。作为变型，根据现有技术的教导，基底可以包括图案，特别是已加工的图案，和/或空腔和/或其他结构。特别地，基底可以包括用于放置一个或多个插件的壳体，该插件用于以不可移动和不可拆卸的方式陷入或埋入另外的沉积金属层，以便最终成为金属部件的部分。在所示的示例性的实施方式中，基底1由导电材料制成，例如由不锈钢制成。作为变型，也可以使用由非导电材料制成的基底，例如硅制成的基底。
[0027]可选地，例如，导电层11通过蒸发被沉积在基底10上。该导电层11特别地用于作为激发随后的电沉积或电镀的阴极。以一种已知的方式，该导电激发层11可以包括铬、镍或钛的下层，其覆盖有金层或铜层(因此其具有多层结构)。
[0028]导电层11覆盖有预期高度的起始光致抗蚀剂层。该高度优选地大于O并且小于或等于1.5_。该抗蚀剂是光致抗蚀剂，适于光刻。该抗蚀剂可以是负性的或正性的。在第一种情况下，抗蚀剂被设计为在辐射作用下变得不可被显影剂溶解，或者难以被显影剂溶解，而在第二种情况下，其被设计为在辐射作用下变得可以被显影剂溶解，同时未暴露在辐射下的部分仍然保持不可溶解或难以溶解。在描述的具体示例中，使用的抗蚀剂是“SU-8”类型，其是一种在紫外线福射作用下聚合的负性光致抗蚀剂，例如来自Microchem的SU-8-100抗蚀剂。该起始抗蚀剂层限定第一级NI。
[0029]执行起始抗蚀剂层的光刻步骤，其包括通过具有开口和不透明区域的掩模将起始抗蚀剂层暴露到光辐射下，或者使其曝光。该掩模限定了用于待加工部件的第一级的生产的复制图案。用于照射或曝光抗蚀剂的光辐射在这里是由紫外线光源发出的紫外辐射。然而，可以设想基于所使用的抗蚀剂而使用X射线、电子束(其随后被称为是电子束光刻)或任意其他类型的辐射。该辐射垂直于掩模延伸的平面，以便仅照射位于制成在掩模中的开口处的抗蚀剂区域。在这里描述的具体的示例性实施方式中，曝光的抗蚀剂区域变得对于大多数显影液体不敏感或者不能溶解到其中。
[0030]之前的暴露到光辐射(或者到电子束)下的步骤可选地跟随着交联热处理步骤，然后是显影步骤。显影步骤包括根据适于所使用的抗蚀剂的方法移除未曝光的抗蚀剂区域，例如通过化学物或等离子方法溶解。在溶解之后，导电层11出现在抗蚀剂被移除的位置。在正性光致抗蚀剂的情况下，例如，曝光区域将会通过化学方法被移除，同时非曝光区域将会保留在基底上。
[0031]起始层的抗蚀剂的保留部分形成了具有第一级NI的第一抗蚀剂模具12。该模具的底部被导电层11分隔开。因此在显影步骤的最后获得