转印模具的制造方法、利用该方法制造的转印模具以及利用该转印模具制造的零件的制作方法
【专利摘要】提供一种转印模具、与利用该转印模具制造的零件，该转印模具用以借由电铸造来形成零件，富有耐久性且可取得纵横比。包括如下的步骤：于金属基板10上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有所期望的角度α；借由电铸造来将零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤；以及使上述转印模具离开金属基板，以制造母料模具20的步骤。
【专利说明】转印模具的制造方法、利用该方法制造的转印模具以及利用该转印模具制造的零件
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种转印模具的制造方法、利用该方法制造的转印模具以及利用该转印模具制造的零件，更详细而言，本发明是有关于一种用以借由电铸造(electroforming)来形成零件的转印模具的制造方法、利用该转印模具的制造方法制造的转印模具、以及利用该转印模具制造的零件，上述转印模具富有耐久性，可取得纵横比(aspect ratio)且利用电铸造。
【背景技术】
[0002]电铸造法受到面积限制的情形少，且可形成厚膜导体，因此，该电铸造法被广泛地使用于手表的显示文字或指针等的显示零件；小型的齿轮(gear)、弹簧、管(pipe)、线图(diagram)(压力感测器(sensor))等的机械零件；以及半导体装置的配线、线圈(coil)等的电子零件。
[0003]专利文献I中揭示有如下的内容:当制造空腔插入物(cavity insert)时，首先形成切削母料(cut master),该切削母料预先形成有微细图案(pattern),接着借由热压机(hot press),由切削母料形成转印母料(transfer master),然后使用电铸造法，由转印母料形成空腔插入物。
[0004]专利文献2中揭示有如下的内容，借由如下步骤来形成表文字板:于硅晶圆(silicon wafer)表面形成具有开口部的罩幕图案(mask pattern)的步骤、进行异向性蚀刻(etching)的步骤、形成 共用电极膜的步骤、形成由共用电极膜成长而成的电铸膜的步骤、对硅晶圆进行蚀刻的步骤、以及将电铸膜作为转印罩幕而形成具有凸部的树脂制的表文字板的步骤。
[0005]图6是由习知的转印模具所形成的零件构造图。于图6a中，为了形成零件95，于金属基板90上,借由光加工(photowork)而于光致抗蚀剂(photoresist) 30中形成零件形状的图案。将该形成有光致抗蚀剂图案(resist pattern)的金属基板90作为转印模具，借由电铸造(以下称为电铸)来电镀规定的金属(Ag、Cu、及Ni等)，而形成零件95。
[0006]于图6b中，将由电铸所转印形成的零件95经由接着剂85而移植至零件基板97。如此，借由电铸来形成与用途相对应的任意形状的零件，且将该零件移植至零件基板97来使用。
[0007]于上述情形时，为了易于将零件95予以剥离、接着进行移植，光致抗蚀剂30的侧壁的角度β设定为不足45°的缓和的角度。而且，当制作半导体基板上所形成的配线、线圈等的电子零件时，为了削减电阻，需要使线的厚度比线宽更大的纵横比，通常，光致抗蚀剂30需要10 μ m左右的厚度。
[0008]由于沿着10 μ m左右的光致抗蚀剂30的侧壁，借由电铸而以埋入的状态来形成零件95，因此，当配线图案或感应性线圈等的尺寸长时，彼此的侧壁的接触面积会增大，且移植时的剥离过程中的剥离阻力会增大。如此，当使用如下的转印模具时，会产生如下的问题，该问题是指为了移植至零件基板97，与上述增大的剥离阻力相抗衡的剥离力会增加，因此，密着于金属基板90的光致抗蚀剂30的光致抗蚀剂图案边缘容易剥落，使用2次~3次之后，光致抗蚀剂会产生剥离，导致转印模具无法使用，上述转印模具使用有已图案化的光致抗蚀剂。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本专利特开2004-1535号公报
[0012]专利文献2:日本专利特开2004-257861号公报
【发明内容】
[0013]发明所欲解决的课题
[0014]本发明是为了解决如上所述的问题而成的发明，本发明的目的在于:提供如下的转印模具以及利用该转印模具制造的零件，该转印模具用以借由电铸来形成零件，富有耐久性且可取得纵横比。再者，转印模具有:母料模具(master mold)、母模具(mother mold)、子模具以及转印模具该4个种类。母料模具是作为零件制造的基础的模具，且通常并不直接用于制造零件。母模具是使用母料模具，使母料模具的凹凸反转而制造的模具。该母模具亦并不直接用于制造零件。子模具是使用母模具，使母模具的凹凸反转而制造的模具。因此，子模具的形状与母料模具的形状相同。通常对上述子模具进行绝缘层处理、剥离层处理等而制造转印模具，接着使用该转印模具来制造零件，于转印模具磨损的情形时，由母料模具再次经由母模具、子模具而制造新的转印模具。
[0015]解决课题的技术手段
[0016]本发明的转印模具的制造方法的特征在于包括:于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有所期望的角度α ;借由电铸造来将零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤；以及使转印模具离开金属基板，以制造母料模具的步骤。
[0017]本发明的转印模具的制造方法的特征在于包括:于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有所期望的角度α ;借由电铸造来将零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤；使转印模具离开金属基板，以制造母料模具的步骤；自母料模具经由母模具，而转印制造子模具的步骤；以及对子模具进行剥离层处理与绝缘层处理，以制造转印模具的步骤，上述剥离层处理使电铸造所形成的零件易于剥离，上述绝缘层处理于零件的形成部分以外的部分形成绝缘层。
[0018]本发明的转印模具的制造方法的特征在于包含:最初在金属基板的表面形成粗糙面化层的步骤。
[0019]本发明的转印模具的制造方法的特征在于包括:于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有大致为90°的角度；借由电铸造来将零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤；使转印模具离开金属基板的步骤；进行光致抗蚀剂加工的步骤，使得光致抗蚀剂图案层残留于:已离开的转印模具上的除了经转印的零件部分之外的部分；以及以使零件形状的侧壁的角度为大致90°至不足90°的任意的角度的方式，来将光致抗蚀剂图案层作为保护层、且进行射束(beam)加工，以制造母料模具的步骤。
[0020]本申请案发明的转印模具的制造方法的特征在于包括:于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有大致为90°的角度；借由电铸造来将零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤；使转印模具离开金属基板的步骤；进行光致抗蚀剂加工的步骤，使得光致抗蚀剂图案层残留于:已离开的转印模具上的除了经转印的零件部分之外的部分；以使零件形状的侧壁的角度为大致90°至不足90°的任意的角度的方式，来将光致抗蚀剂图案层作为保护层、且进行射束加工，以制造母料模具的步骤；自母料模具经由母模具，而转印制造子模具的步骤；以及对子模具进行剥离层处理与绝缘层处理，以制造转印模具的步骤，上述剥离层处理使电铸造所形成的零件易于剥离，上述绝缘层处理于零件的形成部分以外的部分形成绝缘层。
[0021]本发明的转印模具的制造方法的特征在于包含:最初在金属基板的表面形成粗糙面化层的步骤。
[0022]本发明的母料模具的特征在于:借由上述转印模具的制造方法来制造，上述母料模具的剖面具有所期望的纵横比，且上述母料模具的侧壁的角度为45°~88°。
[0023]本发明的转印模具的特征在于:对使用上述母料模具制造的子模具仅进行绝缘层处理；或者，进行绝缘层处理与剥离层处理，从而制造该转印模具。
[0024]本发明中的借 由电铸造来制造的零件，其特征在于:使用上述转印模具，借由电铸造来转印制造的零件。
[0025]发明的效果
[0026]根据本发明，可提供如下的利用电铸的零件，该零件在利用电铸的显示零件、机械零件、以及电子零件的制造过程中，富有耐久性且可取得纵横比。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明的利用电铸造的母料模具的制造步骤图。
[0028]图2是本发明的利用射束加工的母料模具的制造步骤图。
[0029]图3是本发明的子模具的制造步骤图。
[0030]图4是本发明的转印模具的制造步骤图。
[0031]图5是本发明的零件的制造步骤图。
[0032]图6是由习知的转印模具所形成的零件构造图。
【具体实施方式】
[0033]实施例
[0034]用图示来对本发明的第I实施例的形态进行说明。图1是本发明的利用电铸造的母料模具的制造步骤图。于图1a中，金属基板10的上部表面具有粗糙面化层15，该粗糙面化层15用以使电铸所形成的母料模具的接触面成为粗糙面。可借由盐酸处理等来直接使金属基板10的表面成为粗糙面，从而形成上述粗糙面化层15。另外，亦可借由光加工来形成条(stripe)状、格子状等的适合于粗糙面化的光图案层来作为粗糙面化层15。又，当于图3中的后述的子模具60上形成绝缘层等时，若彼此的密着强度无问题，则亦可将粗糙面化层15予以省略。
[0035]于图1b中，为了使零件形状具有所期望的纵横比，且为了获得侧壁具有所期望的角度α的零件形状，以规定的厚度，将用以使上述零件形状图案化(patterning)的光致抗蚀剂30涂布在金属基板10的粗糙面化层15上。例如，于半导体电子零件的配线或线圈的情形时，为了相对于例如5 μ m的线宽而获得10 μ m的厚度，则以10 μ m的厚度，将上述光致抗蚀剂30涂布在金属基板10的粗糙面化层15上。接着，隔着具有所期望的零件的图案的光罩(photo mask)40,自箭头方向进行曝光。图1c表示如下的光致抗蚀剂图案,该光致抗蚀剂图案是图1b中的经曝光的零件的图案显影而形成的图案。可根据图1b中所涂布的光致抗蚀剂30的材料、膜厚、以及隔着光罩40来进行照射时的曝光条件，任意地决定零件的光致抗蚀剂图案的两侧壁的角度α。于使用雷射光的情形时，亦可借由3D透镜(lens)来改变光致抗蚀剂图案的两侧壁的照射强度。又，亦可使用灰阶光罩(gray mask)来改变两侧壁的照射强度。
[0036]于图1d中，以将图1c的光致抗蚀剂图案30予以覆盖的方式，借由电铸而只以规定的厚度来电镀所期望的金属例如Ni，以形成母料模具20。于图1e中，使图1d中所电铸形成的母料模具20离开金属基板10。粗糙面化层15的粗糙面形状会转印至母料模具粗糙面层17。又,两侧壁的角度α保持为图1d所示的角度α。
[0037]母料模 具粗糙面层17转印至最终被用作转印模具的图3中所说明的子模具60，用以使该子模具60上所形成的绝缘层的密着强度提高，且亦可无该母料模具粗糙面层17。又，使角度α成为45°~88°的陡峭的角度，借此，可使所期望的元件(device)的图案密度提高。又，图1c中的光致抗蚀剂30的10 μ m的厚度，借由转印至经反转的母料模具20而被保持。
[0038]图2是作为本发明的第2实施例的利用射束照射的母料模具的制造步骤图。于图2a中，利用图1中所说明的方法而制造的母料模具20的角度α大致为90°。于图2b中，以规定的厚度涂布有光致抗蚀剂30，该光致抗蚀剂30用以将零件形状的反转图案予以图案化。隔着具有零件的反转图案的光罩40，自箭头方向进行曝光。因此，于上述情形时，零件部分的光致抗蚀剂经显影而被除去，光致抗蚀剂30仅残留于平坦的母料模具粗糙面层17。
[0039]于图2c中，将图2b中所形成的光致抗蚀剂图案作为保护膜，以使角度α达到规定的角度的方式来对照射射束进行调整，且对零件的图案的两侧壁进行加工。箭头表示射束的方向。图2d中的经加工的母料模具20具有:与图1d中的母料模具20相同的形状，且具有相同的功能、特征。照射射束可为电子束、离子束(ion beam)、或借由透镜来使射束收缩而改变照射强度的聚焦离子束(Focused 1n Bean, FIB)。
[0040]图3是本发明的子模具的制造步骤图。于图3a中，在图1或图2中所制造的母料模具20的零件图案面上，借由电铸而只以规定的厚度来电镀所期望的金属例如Ni，以形成母模具50，且接着将该母模具50予以分离。于图3b中，在母模具50的零件图案面上，借由电铸而只以规定的厚度来电镀所期望的金属例如Ni，同样地形成子模具60。使图3c中所电铸形成的子模具60从母模具50离开。
[0041]如此，自母模具50进一步经转印而制造子模具60，上述母模具50是自母料模具20经转印所得的模具，因此，上述子模具60直接继承了与母料模具20相同的功能、特征。又，由于借由相同的金属材料来一体地形成子模具60，因此，于接下来所说明的子模具粗糙面层19上进行所期望的剥离层处理、绝缘层处理，借此，可获得如下的转印模具，该转印模具具有所期望的纵横比与角度α，且即便反复使用亦不会破损，而且富有量产性。
[0042]图4是本发明的转印模具的制造步骤图。图4a表示图3c中所制作的子模具60。图4b的子模具60是:为了易于将制造的零件予以剥离且进行移植，进行了剥离层处理，SP:以规定的条件进行热处理，于表面产生具有规定的膜厚的NiOx膜70。该NiOx膜70具有导电性，因此，不会妨碍电铸的电镀，且由于该NiOx膜70与经电铸的零件之间的接着力亦弱，因此易于剥离。
[0043]接着，形成绝缘层，使得不会于形成有零件的表面以外的表面上进行电镀。因此，进行绝缘层处理，即:于上述表面上，借由化学气相沈积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)而化学性地生成SiO2膜80，或借由溅镀法(sputter)而物理性地生成SiO2膜80，或者涂布聚娃氮烧(polysilazane)、且接着进行热处理,从而生成SiO2膜80。于图4c中，为了将零件的图案上所生成的SiO2膜80予以除去，而进行光致抗蚀剂加工，即:以规定的厚度，将光致抗蚀剂30涂布于SiO2膜80上，隔着具有零件的反转图案的光罩40，自箭头方向进行曝光，上述光致抗蚀剂30用以图案化为规定的形状。于图4d中，将经图案化的光致抗蚀剂30作为罩幕，自箭头方向照射射束，而物理性地将SiO2膜80予以除去，或借由氢氟酸等而化学性地将SiO2膜80予以除去。
[0044]根据经图案化的光致抗蚀剂30的形状、以及SiO2膜80的除去条件，如图4e所示，保留SiO2膜80的两侧壁，仅 将底部的部分予以除去，或如图4f所示，将SiO2膜80的两侧壁以及底部的部分均予以除去，从而完成转印模具。又，于使用聚硅氮烷的情形时，利用与网版(screen)印刷相同的步骤，生成图4b中的NiOx膜70之后，接着，将聚硅氮烷印刷至除了形成零件的零件图案以外的NiOx膜70的表面，且进行热处理，借此，可获得与图4f相同的形状。
[0045]如图4b所示，将可相对于厚度面而维持导电性的厚度为I A~1000A的金属氧化物(A10X、Ti0X等)、氮化物、或有机物(光致抗蚀剂)覆盖于子模具60，借此来进行剥离层处理。于绝缘层处理中，亦可使用光致抗蚀剂等的绝缘物来代替Si02。再者，剥离层处理与绝缘层处理的处理步骤亦可相反。
[0046]接着，对使用本发明的转印模具制造的利用电铸的零件进行说明。图5是由本发明的转印模具而制造的零件的制造步骤图。于图5a中，借由电铸而将所期望的金属(Ag、Cu、Ni等)电镀于转印模具60，以形成零件95。于图5b中，与图6b的情形同样地，将由电铸所转印形成的零件95经由接着剂85而移植至零件基板97，或者借由生胚片(greensheet) 98来进行移植，且对生胚片98进行热处理而使该生胚片硬化。于利用生胚片98来进行移植的情形时，由于在硬化之前，该生胚片98已软至可将零件95予以埋入的程度，因此，无需接着剂85。如此，借由电铸来形成任意形状的具有所期望的纵横比与角度α的零件95，将该零件95反复地移植至元件(device)基板97或生胚片98，从而可用于各个用途。
[0047]如以上的说明所述，根据本发明，可提供如下的零件，该零件在利用电铸的手表的显示文字或指针等的显示零件；小型的齿轮、弹簧、管、线图(压力感测器)等的机械零件；以及半导体装置的配线、线圈等的电子零件的制造过程中，富有耐久性且可取得纵横比。
[0048]符号说明:
[0049]10:金属基板
[0050]15:粗糙面化层
[0051]17:母料模具粗糙面层
[0052]18:母模具粗糙面层
[0053]19:子模具粗糙面层
[0054]20:母料模具
[0055]30:光致抗蚀剂
[0056]40:光罩
[0057]50:母模具
[0058]60:子模具
[0059]70:Ni0x
[0060]75:剥离处理层
[0061]80:Si02/聚硅氮烷
[0062]85:粘接剂
[0063]90:金属基板
[0064]95:零件
[0065]97:零件基板
[0066]98:生胚片
[0067]α:侧壁的角度
[0068]β:侧壁的角度
【权利要求】
1.一种转印模具的制造方法，其特征在于包括: 于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有所期望的角度α ；借由电铸造来将上述零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤；以及 使上述转印模具离开上述金属基板，以制造母料模具的步骤。
2.—种转印模具的制造方法，其特征在于包括: 于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有所期望的角度α ；借由电铸造来将上述零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤； 使上述转印模具离开上述金属基板，以制造母料模具的步骤； 自上述母料模具经由母模具，而转印制造子模具的步骤；以及 对上述子模具进行剥离层处理与绝缘层处理，以制造转印模具的步骤，上述剥离层处理使上述电铸造所形成的上述零件易于剥离，上述绝缘层处理于上述零件的形成部分以外的部分形成绝缘层。
3.根据权利要求1或2所述的转印模具的制造方法，其特征在于包含: 最初在上述金属基板的表面形成粗糙面化层的步骤。
4.一种转印模具的制造方法，其特征在于包括: 于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有大致为90°的角度； 借由电铸造来将上述零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤； 使上述转印模具离开上述金属基板的步骤； 进行光致抗蚀剂加工的步骤，使得光致抗蚀剂图案层残留于:已离开的上述转印模具上的除了经转印的零件部分之外的部分；以及 以使上述零件形状的侧壁的角度为大致90°至不足90°的任意的角度的方式，来将上述光致抗蚀剂图案层作为保护层、且进行射束加工，以制造母料模具的步骤。
5.一种转印模具的制造方法，其特征在于包括: 于金属基板上形成零件形状的光致抗蚀剂图案的步骤，上述零件形状的光致抗蚀剂图案具有所期望的纵横比，且上述零件形状的光致抗蚀剂图案的侧壁具有大致为90°的角度； 借由电铸造来将上述零件形状的光致抗蚀剂图案完全填埋、直至达到规定的厚度为止，以制造转印模具的步骤； 使上述转印模具离开上述金属基板的步骤； 进行光致抗蚀剂加工的步骤，使得光致抗蚀剂图案层残留于:已离开的上述转印模具上的除了经转印的零件部分之外的部分； 以使上述零件形状的侧壁的角度为大致90°至不足90°的任意的角度的方式，来将上述光致抗蚀剂图案层作为保护层、且进行射束加工，以制造母料模具的步骤； 自上述母料模具经由母模具，而转印制造子模具的步骤；以及 对上述子模具进行剥离层处理与绝缘层处理，以制造转印模具的步骤，上述剥离层处理使上述电铸造所形成的上述零件易于剥离，上述绝缘层处理于上述零件的形成部分以外的部分形成绝缘层。
6.根据权利要求4或5所述的转印模具的制造方法，其特征在于包含: 最初在上述金属基板的表面形成粗糙面化层的步骤。
7.—种母料模具，其特征在于: 借由根据权利要求1、3、4、6中任一所述的转印模具的制造方法来制造， 上述母料模具的剖面具有所期望的纵横比，且上述母料模具的侧壁的角度为45°~88。。
8.—种转印模具，其特征在于: 借由根据权利要求2、3、5、6中任一所述的转印模具的制造方法来制造。
9.一种零件，借由电铸造来制造，其特征在于: 使用根据权利要求8所 述的转印模具，借由上述电铸造来转印制造。
【文档编号】B29C33/38GK104024487SQ201180074858
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2011年11月15日 优先权日:2011年11月15日
【发明者】佐野孝史, 寺田常徳 申请人:株式会社Ｌｅａｐ