JPH10109313A - 微細金型の製造方法及びそれを応用した樹脂系光導波路 - Google Patents
微細金型の製造方法及びそれを応用した樹脂系光導波路Info
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- JPH10109313A JPH10109313A JP8266936A JP26693696A JPH10109313A JP H10109313 A JPH10109313 A JP H10109313A JP 8266936 A JP8266936 A JP 8266936A JP 26693696 A JP26693696 A JP 26693696A JP H10109313 A JPH10109313 A JP H10109313A
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Landscapes
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで量産性に富み、工程数が少なくか
つ高い精度の超微細造形物を製造できる微細金型を得
る。 【解決手段】 外側に異方性エッチングにより斜め溝状
に形成した異方性エッチング穴４ａと、内側に貫通状形
成した部品型部用パターンの一部とを有する複数枚の加
工済みのＳｉウエハー７を形成した後、相対する異方性
エッチング穴４ａにより形成される溝部４ｂにそれぞれ
石英ガラスファイバーファイバー６を挟み込んで位置合
わせを行いながら複数枚の加工済みのＳｉウエハー７を
通常のＳｉウエハー基板上に積み重ね合わせ、積み重ね
合わせた加工済みのＳｉウエハーの内部に部品型部用パ
ターンの一部を集合させてめっきにより成型品が得られ
るような少なくとも１個の部品型部を構成する立体空間
を形成する。
つ高い精度の超微細造形物を製造できる微細金型を得
る。 【解決手段】 外側に異方性エッチングにより斜め溝状
に形成した異方性エッチング穴４ａと、内側に貫通状形
成した部品型部用パターンの一部とを有する複数枚の加
工済みのＳｉウエハー７を形成した後、相対する異方性
エッチング穴４ａにより形成される溝部４ｂにそれぞれ
石英ガラスファイバーファイバー６を挟み込んで位置合
わせを行いながら複数枚の加工済みのＳｉウエハー７を
通常のＳｉウエハー基板上に積み重ね合わせ、積み重ね
合わせた加工済みのＳｉウエハーの内部に部品型部用パ
ターンの一部を集合させてめっきにより成型品が得られ
るような少なくとも１個の部品型部を構成する立体空間
を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超微細物形成用の微
細金型の製造方法及びそれを応用した樹脂系光導波路に
関し、特に微細な形状を持つ例えば金属製金型、プラス
チックモールド用金型及び低融点金属用金型等を形成す
る超微細物形成用の微細金型の製造方法及びそれを応用
した樹脂系光導波路に関するものである。なお、上記の
微細金型という用語の内の金型は、従来のように金属製
の金型だけを意味するものではなく、非金属金型も意味
するものである。
細金型の製造方法及びそれを応用した樹脂系光導波路に
関し、特に微細な形状を持つ例えば金属製金型、プラス
チックモールド用金型及び低融点金属用金型等を形成す
る超微細物形成用の微細金型の製造方法及びそれを応用
した樹脂系光導波路に関するものである。なお、上記の
微細金型という用語の内の金型は、従来のように金属製
の金型だけを意味するものではなく、非金属金型も意味
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近来、１ｍｍ前後からそれ以下の小さい
微細な形状を持つプラスチックスや金属の形成には、Ｌ
ＳＩ製造用の微細加工技術を応用・駆使して、例えばＳ
ｉ基板を深さ１００μｍにも加工して超小型の３次元構
造体を作製するいわゆるマイクロマシーニングと呼ばれ
る技術がある。
微細な形状を持つプラスチックスや金属の形成には、Ｌ
ＳＩ製造用の微細加工技術を応用・駆使して、例えばＳ
ｉ基板を深さ１００μｍにも加工して超小型の３次元構
造体を作製するいわゆるマイクロマシーニングと呼ばれ
る技術がある。
【０００３】一例として、参考文献１の「江差正喜ら
著，マイクロマシーニングとマイクロメカトロニクス：
培風館 １９９２年６月発行，２８頁〜３０頁」によれ
ば、上記のマイクロマシーニング技術の進展により、１
００μ厚以上の有機レジスト膜をＸ線（この例では直線
加速器から電子蓄積リングを介して出力される放射光）
で露光・現像し、得られた深いレジストパターンの内部
にめっきを施して金属パターンを作製するＬＩＧＡプロ
セスによるめっき手段が開示されている。なお、ＬＩＧ
Ａは、上記参考文献１に見られるように、ドイツ語の
“ Lithographie Galvanoformung, Abformung ”の頭文
字で名付けた技術名称である。
著，マイクロマシーニングとマイクロメカトロニクス：
培風館 １９９２年６月発行，２８頁〜３０頁」によれ
ば、上記のマイクロマシーニング技術の進展により、１
００μ厚以上の有機レジスト膜をＸ線（この例では直線
加速器から電子蓄積リングを介して出力される放射光）
で露光・現像し、得られた深いレジストパターンの内部
にめっきを施して金属パターンを作製するＬＩＧＡプロ
セスによるめっき手段が開示されている。なお、ＬＩＧ
Ａは、上記参考文献１に見られるように、ドイツ語の
“ Lithographie Galvanoformung, Abformung ”の頭文
字で名付けた技術名称である。
【０００４】その他の技術としては、光感光性樹脂に部
分的に光を当て、段階的に樹脂を硬化させ、樹脂の立体
物を形作る光造形方法が実用化されている。また、参考
文献２の「応用物理学関係連合講演会，講演予稿集，１
９９４年春季，１０３０頁：30p-G-9 , 30P-G-10」に見
られるように、樹脂系パターン形成においては、基板上
にポリイミド等を塗布して加熱硬化させた後、ホトリソ
（ホトリソグラフイーの略称語）工程、エッチング工程
で所望のパターンを形成している。
分的に光を当て、段階的に樹脂を硬化させ、樹脂の立体
物を形作る光造形方法が実用化されている。また、参考
文献２の「応用物理学関係連合講演会，講演予稿集，１
９９４年春季，１０３０頁：30p-G-9 , 30P-G-10」に見
られるように、樹脂系パターン形成においては、基板上
にポリイミド等を塗布して加熱硬化させた後、ホトリソ
（ホトリソグラフイーの略称語）工程、エッチング工程
で所望のパターンを形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の技術では、まずＬＩＧＡプロセスは平行な
Ｘ線を放出する前述のような特殊の装置（直線加速器及
び電子蓄積リング）を必要とし、操作が面倒であるばか
りでなく、微細金型としては基板に垂直な断面構造を持
つパターンしか作製できない問題がある。
ような従来の技術では、まずＬＩＧＡプロセスは平行な
Ｘ線を放出する前述のような特殊の装置（直線加速器及
び電子蓄積リング）を必要とし、操作が面倒であるばか
りでなく、微細金型としては基板に垂直な断面構造を持
つパターンしか作製できない問題がある。
【０００６】また、光造形法は採用できる材質が感光性
樹脂に限定され、作製されるものについては始めから量
産は意図していない。さらに、平面上に厚膜樹脂を高パ
ターン精度で作製するためには、従来、多数の工程を持
つホトリソ、エッチングによる加工法を必要としてい
た。
樹脂に限定され、作製されるものについては始めから量
産は意図していない。さらに、平面上に厚膜樹脂を高パ
ターン精度で作製するためには、従来、多数の工程を持
つホトリソ、エッチングによる加工法を必要としてい
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の微細
金型の製造方法は、面の外側域に異方性エッチングによ
り斜め溝状に形成した位置合わせパターンと面の内側域
に貫通状又は部分エッチング状に形成した部品型部用パ
ターンの一部とを有する複数枚の加工済みのＳｉウエハ
ーを形成した後、相対する位置合わせパターンにより形
成される溝空間にそれぞれ光ファイバーを挟み込んで位
置合わせを行いながら複数枚の加工済みのＳｉウエハー
を通常のＳｉウエハー基板上に積み重ね合わせ、この積
み重ね合わせた加工済みのＳｉウエハーの内部に部品型
部用パターンの一部を集合させてめっき又は注入により
成型品が得られるような少なくとも１個の部品型部を構
成する立体空間を形成するものである。
金型の製造方法は、面の外側域に異方性エッチングによ
り斜め溝状に形成した位置合わせパターンと面の内側域
に貫通状又は部分エッチング状に形成した部品型部用パ
ターンの一部とを有する複数枚の加工済みのＳｉウエハ
ーを形成した後、相対する位置合わせパターンにより形
成される溝空間にそれぞれ光ファイバーを挟み込んで位
置合わせを行いながら複数枚の加工済みのＳｉウエハー
を通常のＳｉウエハー基板上に積み重ね合わせ、この積
み重ね合わせた加工済みのＳｉウエハーの内部に部品型
部用パターンの一部を集合させてめっき又は注入により
成型品が得られるような少なくとも１個の部品型部を構
成する立体空間を形成するものである。
【０００８】この場合、通常のＳｉウエハー基板上の部
品型部下面側に電極膜を配設して、金属部材を形成する
電気めっき用の金型を形成することもできる。そして、
前述の通常のＳｉウエハー基板には、上方の部品型部の
中央に軸穴を有する部品を形成するための棒を立設した
ものが好適である。また、上述の製造方法を適用して形
成した微細金型を基にしてこれと同じ金属のレプリカを
形成し、プラスチックス部品形成用の金属製金型を形成
すること模できる。
品型部下面側に電極膜を配設して、金属部材を形成する
電気めっき用の金型を形成することもできる。そして、
前述の通常のＳｉウエハー基板には、上方の部品型部の
中央に軸穴を有する部品を形成するための棒を立設した
ものが好適である。また、上述の製造方法を適用して形
成した微細金型を基にしてこれと同じ金属のレプリカを
形成し、プラスチックス部品形成用の金属製金型を形成
すること模できる。
【０００９】また、本発明に係る第２の微細金型の製造
方法は、四角形の通常のＳｉウエハーの表面端部及び裏
面の端部を含む中央面をエッチング面の各面に対する角
度が一定になるように異方性エッチングし、このエッチ
ング溝が順次はめ込みできるようにエッチング溝の大き
さを変えた複数枚の加工済みＳｉウエハーを形成した
後、部品型部用パターンの一部となる微細パターンを形
成することにより、周辺は通常の厚みを有する複数枚の
加工済みＳｉウエハーを積み重ね合わせるようにするも
のである。
方法は、四角形の通常のＳｉウエハーの表面端部及び裏
面の端部を含む中央面をエッチング面の各面に対する角
度が一定になるように異方性エッチングし、このエッチ
ング溝が順次はめ込みできるようにエッチング溝の大き
さを変えた複数枚の加工済みＳｉウエハーを形成した
後、部品型部用パターンの一部となる微細パターンを形
成することにより、周辺は通常の厚みを有する複数枚の
加工済みＳｉウエハーを積み重ね合わせるようにするも
のである。
【００１０】さらに、本発明に係る微細金型の製造方法
を適用して形成した樹脂系光導波路は、通常のホトリソ
グラフィー及び上述の製造方法を適用して形成した光導
波路の反転パターン及び樹脂注入口を有するＳｉウエハ
ーとこのＳｉウエハーとは異なる別のＳｉウエハー上に
樹脂層が形成されたＳｉ基板とを使用して形成され、こ
のＳｉ基板上に形成された樹脂層側を光導波路の反転パ
ターンに押しつけた後、樹脂注入口から前述の樹脂層の
樹脂とは屈折率の異なる樹脂を注入して樹脂層上に形成
された樹脂パターンを光導波路として有するものであ
る。
を適用して形成した樹脂系光導波路は、通常のホトリソ
グラフィー及び上述の製造方法を適用して形成した光導
波路の反転パターン及び樹脂注入口を有するＳｉウエハ
ーとこのＳｉウエハーとは異なる別のＳｉウエハー上に
樹脂層が形成されたＳｉ基板とを使用して形成され、こ
のＳｉ基板上に形成された樹脂層側を光導波路の反転パ
ターンに押しつけた後、樹脂注入口から前述の樹脂層の
樹脂とは屈折率の異なる樹脂を注入して樹脂層上に形成
された樹脂パターンを光導波路として有するものであ
る。
【００１１】上述のように本発明においては、厚さが数
十から数百μのＳｉウエハーを加工し、Ｓｉの異方性エ
ッチングを利用して、ウエハーの一部に高精度でパター
ンを形成し、上下のウエハー同志の重ね合わせを高精度
で可能としたから、数枚から数十枚の加工済みＳｉウエ
ハーを重ね合わせていくことで微細な空洞の立体形状が
形成できる。そして、樹脂や金属等を流し込んだり、部
分的にめっきをし、立体物形成をするようにすること
で、金属製金型を作製したり、そのものをプラスチック
用金型として使用することができる。
十から数百μのＳｉウエハーを加工し、Ｓｉの異方性エ
ッチングを利用して、ウエハーの一部に高精度でパター
ンを形成し、上下のウエハー同志の重ね合わせを高精度
で可能としたから、数枚から数十枚の加工済みＳｉウエ
ハーを重ね合わせていくことで微細な空洞の立体形状が
形成できる。そして、樹脂や金属等を流し込んだり、部
分的にめっきをし、立体物形成をするようにすること
で、金属製金型を作製したり、そのものをプラスチック
用金型として使用することができる。
【００１２】また、基板上に樹脂パターンを形成するた
めにパターンの反転形状を持つＳｉウエハーを基板上に
精度良く設置して押さえ、樹脂を流し込むようにしたか
ら、いずれも、精度良いパターンの立体成形物を量産で
きるようになる。
めにパターンの反転形状を持つＳｉウエハーを基板上に
精度良く設置して押さえ、樹脂を流し込むようにしたか
ら、いずれも、精度良いパターンの立体成形物を量産で
きるようになる。
【００１３】
［第１の実施の形態］本実施の形態では、厚さ０．５ｍ
ｍ、直径上部１００μ（ミクロン）、直径下部５０μの
縦断面が逆台形状のマイクロマシン用の微細金属歯車の
製造方法を説明する。これは、一例として、穴加工を施
した厚さ５０μのＳｉウエハーを１２枚精度良く重ね合
わせて歯車を作る場合の製造方法である。図１は本発明
による第１の実施の形態を各要部断面図（１）〜（９）
によって示す工程説明図である。なお、図１の各図
（１）〜（９）は、上平面図を示す図２のＡ−Ａ線に沿
う断面図に対応するもので、以下、工程図順にその手順
を説明する。
ｍ、直径上部１００μ（ミクロン）、直径下部５０μの
縦断面が逆台形状のマイクロマシン用の微細金属歯車の
製造方法を説明する。これは、一例として、穴加工を施
した厚さ５０μのＳｉウエハーを１２枚精度良く重ね合
わせて歯車を作る場合の製造方法である。図１は本発明
による第１の実施の形態を各要部断面図（１）〜（９）
によって示す工程説明図である。なお、図１の各図
（１）〜（９）は、上平面図を示す図２のＡ−Ａ線に沿
う断面図に対応するもので、以下、工程図順にその手順
を説明する。
【００１４】（１）：（１００）結晶面を表面に持つ厚
さ５０μのＳｉウエハー１を準備する。 （２）：Ｓｉウエハー１を１１００℃、水蒸気及び酸素
雰囲気中で３０分で熱処理して酸化し、表面をＳｉＯ2
２で覆う。 （３）：図２に示した位置合わせ用溝４を形成するため
に、Ｓｉウエハー１の表面及び裏面に有機レジスト３を
塗布する。 （４）：通常のホトリソ工程でレジストパターン３ａ
（溝となる部分のパターン幅は２４２μ）を形成する。
これにより不要なＳｉＯ2 ５が露出する。 （５）：不要なＳｉＯ2 ５の部分をＨＦ（フッ化水素）
１０％水溶液にてエッチング除去する。
さ５０μのＳｉウエハー１を準備する。 （２）：Ｓｉウエハー１を１１００℃、水蒸気及び酸素
雰囲気中で３０分で熱処理して酸化し、表面をＳｉＯ2
２で覆う。 （３）：図２に示した位置合わせ用溝４を形成するため
に、Ｓｉウエハー１の表面及び裏面に有機レジスト３を
塗布する。 （４）：通常のホトリソ工程でレジストパターン３ａ
（溝となる部分のパターン幅は２４２μ）を形成する。
これにより不要なＳｉＯ2 ５が露出する。 （５）：不要なＳｉＯ2 ５の部分をＨＦ（フッ化水素）
１０％水溶液にてエッチング除去する。
【００１５】（６）：有機レジスト３をアセトンで溶解
して剥離し、ＫＯＨ（水酸化カリウム）５００ｇ／ｌの
水溶液８０℃に６０分浸漬する。このウエットエッチン
グ工程におけるＳｉ特有の異方性エッチングにより、位
置合わせ用溝４の壁は（１１１）結晶面が露呈する。そ
して、表面に対して５６゜の角度でエッチングは殆ど停
止し、図示のような斜め溝で貫通状態の異方性エッチン
グ穴４ａが形成される。 （７）：表面のＳｉＯ2 ５をＨＦ５％水溶液にてエッチ
ング除去して、穴加工を施したＳｉウエハー７を得る。 （８）：このように穴加工を施したＳｉウエハー７を１
工程当たり１２枚用意（図示は３枚の場合）して、位置
合わせを行う。 （９）：上下の異方性エッチング穴４ａが形成する溝部
４ｂに石英ガラスファイバー６を設置し、各Ｓｉウエハ
ー７を重ねていく。その模式図を図３に示した。 このような方法による各Ｓｉウエハー７間の重ね合わせ
精度は、±２μであった。
して剥離し、ＫＯＨ（水酸化カリウム）５００ｇ／ｌの
水溶液８０℃に６０分浸漬する。このウエットエッチン
グ工程におけるＳｉ特有の異方性エッチングにより、位
置合わせ用溝４の壁は（１１１）結晶面が露呈する。そ
して、表面に対して５６゜の角度でエッチングは殆ど停
止し、図示のような斜め溝で貫通状態の異方性エッチン
グ穴４ａが形成される。 （７）：表面のＳｉＯ2 ５をＨＦ５％水溶液にてエッチ
ング除去して、穴加工を施したＳｉウエハー７を得る。 （８）：このように穴加工を施したＳｉウエハー７を１
工程当たり１２枚用意（図示は３枚の場合）して、位置
合わせを行う。 （９）：上下の異方性エッチング穴４ａが形成する溝部
４ｂに石英ガラスファイバー６を設置し、各Ｓｉウエハ
ー７を重ねていく。その模式図を図３に示した。 このような方法による各Ｓｉウエハー７間の重ね合わせ
精度は、±２μであった。
【００１６】次に、図４は重ね合わせ用のＳｉウエハー
７に目的のパターン、すなわちマイクロマシン用の微細
金属歯車をめっきによって形成するための穴パターン
（成型品用立体空間）を形成する工程を示す工程図（１
ａ）〜（８ａ）である。
７に目的のパターン、すなわちマイクロマシン用の微細
金属歯車をめっきによって形成するための穴パターン
（成型品用立体空間）を形成する工程を示す工程図（１
ａ）〜（８ａ）である。
【００１７】（１ａ）：重ね合わせ用のＳｉウエハー７
を準備する。 （２ａ）：Ｓｉウエハー７を１１００℃、水蒸気及び酸
素雰囲気中で３０分で熱処理して酸化し、表面をＳｉＯ
2 ８で覆う。 （３ａ）：表面にＮｉを真空蒸着し、５００ｎｍ厚のＮ
ｉ層９を形成する。
を準備する。 （２ａ）：Ｓｉウエハー７を１１００℃、水蒸気及び酸
素雰囲気中で３０分で熱処理して酸化し、表面をＳｉＯ
2 ８で覆う。 （３ａ）：表面にＮｉを真空蒸着し、５００ｎｍ厚のＮ
ｉ層９を形成する。
【００１８】（４ａ）：Ｎｉ層９上に有機レジスト１０
を塗布し、通常のホトリソ工程で歯車用のパターンを形
成する。 （５ａ）：始めに、Ｎｉ層９を硝酸、硫酸、酢酸を５：
３：１に混合した水溶液でエッチングし、次いで、Ｓｉ
Ｏ2 ８をプラズマエッチングする。プラズマエッチング
の使用ガスはＣＨＦ3 で、ガス量は４０ＳＣＣＭ、圧力
１０Ｐａ、パワーは１００Ｗである。
を塗布し、通常のホトリソ工程で歯車用のパターンを形
成する。 （５ａ）：始めに、Ｎｉ層９を硝酸、硫酸、酢酸を５：
３：１に混合した水溶液でエッチングし、次いで、Ｓｉ
Ｏ2 ８をプラズマエッチングする。プラズマエッチング
の使用ガスはＣＨＦ3 で、ガス量は４０ＳＣＣＭ、圧力
１０Ｐａ、パワーは１００Ｗである。
【００１９】（６ａ）：パターン部分のＳｉ１１をＳＦ
6 ガスによるプラズマエッチングを行って垂直にエッチ
ングする。この場合、ガス量は８０ＳＣＣＭ、圧力は１
０Ｐａ、パワーは１００Ｗとし、基板温度は−１００℃
である。 （７ａ）：全体のＳｉＯ2 ８をＨＦ５％水溶液にてエッ
チング除去し、同時に全体のＮｉ層９を除去する。これ
により、本実施の形態の微細金型に適用可能な成型品用
立体空間（パターン穴７ｂ）の一部となる穴加工済みの
Ｓｉウエハー７ａが得られる。以上でこの工程は終了す
る。 （８ａ，８ａａ）：なお、前記の（６ａ）工程における
パターンの形成では、この補足的な工程図に示すよう
に、レーザービームによるレーザー加工や、微細放電加
工等を適用して行うこともできる。
6 ガスによるプラズマエッチングを行って垂直にエッチ
ングする。この場合、ガス量は８０ＳＣＣＭ、圧力は１
０Ｐａ、パワーは１００Ｗとし、基板温度は−１００℃
である。 （７ａ）：全体のＳｉＯ2 ８をＨＦ５％水溶液にてエッ
チング除去し、同時に全体のＮｉ層９を除去する。これ
により、本実施の形態の微細金型に適用可能な成型品用
立体空間（パターン穴７ｂ）の一部となる穴加工済みの
Ｓｉウエハー７ａが得られる。以上でこの工程は終了す
る。 （８ａ，８ａａ）：なお、前記の（６ａ）工程における
パターンの形成では、この補足的な工程図に示すよう
に、レーザービームによるレーザー加工や、微細放電加
工等を適用して行うこともできる。
【００２０】図５はＣｕ層１２が１μ蒸着され、部品型
部１３ｂの中央に角状の棒１３ａが立設されたＳｉウエ
ハー１３（このウエハーの形成方法については図１０に
よって後述する）の上部に、上記構成の微細金型（加工
した各Ｓｉウエハーを重ね合わせたもの：通常の金型に
相当するもの）５０を組み立てた状態を示したものであ
る。この図では、部品１個（例えば後述の図９に示すよ
うなＮｉ歯車）を電気めっきにより作る場合の金型を示
している。なお、Ｃｕ層１２は電気めっきの際の電極と
して使用するためのものである。そして、棒１３ａは得
られる歯車の軸穴形成用に使用される。
部１３ｂの中央に角状の棒１３ａが立設されたＳｉウエ
ハー１３（このウエハーの形成方法については図１０に
よって後述する）の上部に、上記構成の微細金型（加工
した各Ｓｉウエハーを重ね合わせたもの：通常の金型に
相当するもの）５０を組み立てた状態を示したものであ
る。この図では、部品１個（例えば後述の図９に示すよ
うなＮｉ歯車）を電気めっきにより作る場合の金型を示
している。なお、Ｃｕ層１２は電気めっきの際の電極と
して使用するためのものである。そして、棒１３ａは得
られる歯車の軸穴形成用に使用される。
【００２１】そして、図６は部品の多面取りの場合のウ
エハーの平面図を示している。この場合のＳｉウエハー
１４には、８本の角状の棒１３ａが立設されていて、各
棒１３ａの周りに部品（歯車）パターン１５がそれぞれ
１個宛形成されていて、同じ型部が８個形成されるよう
になっている。なお、形成される部品パターン１５は必
ずしも同じサイズのものである必要はないし、その数も
８個に限定されるものでないことは言うまでもない。
エハーの平面図を示している。この場合のＳｉウエハー
１４には、８本の角状の棒１３ａが立設されていて、各
棒１３ａの周りに部品（歯車）パターン１５がそれぞれ
１個宛形成されていて、同じ型部が８個形成されるよう
になっている。なお、形成される部品パターン１５は必
ずしも同じサイズのものである必要はないし、その数も
８個に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００２２】図７は上述の微細金型５０を用いてＮｉめ
っきを行い、Ｎｉ歯車１６の形成が進行中の状態を示す
模式図である。Ｎｉめっき液５１が入っためっき槽５２
の中に微細金型５０と対向電極５３を相対して設置し、
Ｃｕ層１２と対向電極５３との間に電圧を印加すると、
電流が流れて部品型部１３ｂの中にＮｉめっきが成長
し、めっき中のＮｉ歯車１６ａが形成されつつあるる有
様が見られる。
っきを行い、Ｎｉ歯車１６の形成が進行中の状態を示す
模式図である。Ｎｉめっき液５１が入っためっき槽５２
の中に微細金型５０と対向電極５３を相対して設置し、
Ｃｕ層１２と対向電極５３との間に電圧を印加すると、
電流が流れて部品型部１３ｂの中にＮｉめっきが成長
し、めっき中のＮｉ歯車１６ａが形成されつつあるる有
様が見られる。
【００２３】図８は、めっき終了時点の様子を示す微細
金型５０の状態であり、部品型部１３ｂの中にＮｉめっ
きが完成し、Ｎｉ歯車１６が形成されている。
金型５０の状態であり、部品型部１３ｂの中にＮｉめっ
きが完成し、Ｎｉ歯車１６が形成されている。
【００２４】図９は取り出したＮｉ歯車１６のＣｕ層１
２を希硝酸を用いて除去し、完成した角状の軸穴１７ａ
を有するＮｉ歯車１７を形成した所を示している。な
お、この場合、ＮｉとＳｉとは互いに親和力が小さいか
ら、図８の状態からＮｉ歯車１７を取り出すことは容易
である。
２を希硝酸を用いて除去し、完成した角状の軸穴１７ａ
を有するＮｉ歯車１７を形成した所を示している。な
お、この場合、ＮｉとＳｉとは互いに親和力が小さいか
ら、図８の状態からＮｉ歯車１７を取り出すことは容易
である。
【００２５】次に、これまでの工程で形成したような中
央に軸穴１７ａを必要とする歯車を形成する場合に使用
する棒１３ａを有するＳｉウエハー１３の形成方法を、
図１０に示した工程図（１ｂ）〜（４ｂ）によって説明
する。なお、図１０の上図はこのＳｉウエハー１３の斜
視説明図である。
央に軸穴１７ａを必要とする歯車を形成する場合に使用
する棒１３ａを有するＳｉウエハー１３の形成方法を、
図１０に示した工程図（１ｂ）〜（４ｂ）によって説明
する。なお、図１０の上図はこのＳｉウエハー１３の斜
視説明図である。
【００２６】（１ｂ）：厚さ７００μの（１１０）結晶
面を持つＳｉウエハー１８を準備する。 （２ｂ）：Ｓｉウエハー１８を１１００℃、水蒸気及び
酸素雰囲気中で３０分熱処理して酸化し、全表面をＳｉ
Ｏ2 １９で覆う。 （３ｂ）：ウエハー上面の角棒となる位置のＳｉＯ2 ２
０及びその他の面のＳｉＯ2 １９を残す。この工程で
は、（２ｂ）の状態で上面及び下面に有機レジスト（図
示しない）を塗布し、通常のホトリソ工程でレジストパ
ターンを形成し、不要なＳｉＯ2 ５の部分をＨＦ１０％
水溶液にてエッチング除去する。 （４ｂ）：有機レジストをアセトンで溶解して剥離し、
ＫＯＨ５００ｇ／ｌの水溶液８０℃に６０分浸漬する。
Ｓｉ特有の異方性エッチングにより、表面に対して垂直
な角状の棒１３ａが立設されたＳｉウエハー１３が形成
される。
面を持つＳｉウエハー１８を準備する。 （２ｂ）：Ｓｉウエハー１８を１１００℃、水蒸気及び
酸素雰囲気中で３０分熱処理して酸化し、全表面をＳｉ
Ｏ2 １９で覆う。 （３ｂ）：ウエハー上面の角棒となる位置のＳｉＯ2 ２
０及びその他の面のＳｉＯ2 １９を残す。この工程で
は、（２ｂ）の状態で上面及び下面に有機レジスト（図
示しない）を塗布し、通常のホトリソ工程でレジストパ
ターンを形成し、不要なＳｉＯ2 ５の部分をＨＦ１０％
水溶液にてエッチング除去する。 （４ｂ）：有機レジストをアセトンで溶解して剥離し、
ＫＯＨ５００ｇ／ｌの水溶液８０℃に６０分浸漬する。
Ｓｉ特有の異方性エッチングにより、表面に対して垂直
な角状の棒１３ａが立設されたＳｉウエハー１３が形成
される。
【００２７】上記のような微細金型の製造方法では、５
０μ厚Ｓｉウエハーをその異方性エッチング特性を利用
して位置合わせ用のＶ溝を形成し、光ファイバーの直径
が１００±１μであることを利用して、光ファイバーを
Ｖ溝にはめ込み、複数枚のＳｉウエハーを精度良く積み
重ね、各Ｓｉウエハーに形成された部材形成用のパター
ンを立体的に積層して立体空洞を形成し、微細金型とし
たものである。なお、この場合の金型は全金属製の金型
を意味するものではなく、電気めっきによっていま述べ
た立体空洞にめっき物を局部的に堆積し、後加工するこ
となく一挙に所望の形状の部材を形成するものである。
０μ厚Ｓｉウエハーをその異方性エッチング特性を利用
して位置合わせ用のＶ溝を形成し、光ファイバーの直径
が１００±１μであることを利用して、光ファイバーを
Ｖ溝にはめ込み、複数枚のＳｉウエハーを精度良く積み
重ね、各Ｓｉウエハーに形成された部材形成用のパター
ンを立体的に積層して立体空洞を形成し、微細金型とし
たものである。なお、この場合の金型は全金属製の金型
を意味するものではなく、電気めっきによっていま述べ
た立体空洞にめっき物を局部的に堆積し、後加工するこ
となく一挙に所望の形状の部材を形成するものである。
【００２８】なお、上述のＳｉ製の微細金型は、それ自
体金型として使用できる特徴を有するが、これを原型と
して金属製の金型を作製することはさほど困難なことで
はない。つまり本実施の形態の例えば微細金型５０を用
いてその金属レプリカを作れば、容易に金属製金型とす
ることができ、例えばプラスチック部品等の大量生産に
対応できるばかりでなく、どちらかというと壊れ易いＳ
ｉ製金型の保守上にも安全性が増大する。
体金型として使用できる特徴を有するが、これを原型と
して金属製の金型を作製することはさほど困難なことで
はない。つまり本実施の形態の例えば微細金型５０を用
いてその金属レプリカを作れば、容易に金属製金型とす
ることができ、例えばプラスチック部品等の大量生産に
対応できるばかりでなく、どちらかというと壊れ易いＳ
ｉ製金型の保守上にも安全性が増大する。
【００２９】すなわち、前述の第１の実施の形態の図１
又は図４で説明した穴加工済みのそれぞれＳｉウエハー
７又はＳｉウエハー７ａの複数個を、図１０に示した角
状の棒１３ａを有するＳｉウエハー（図示しない）上に
重ね合わせた後、５００℃で真空加熱処理し、Ｓｉウエ
ハー同志を接着させる。そうすると、これらは集合され
た一塊の金型（図５のような微細金型）として使用でき
る。従って、これをプラスチック類の射出成型用金型と
して使用することもできるようになる。
又は図４で説明した穴加工済みのそれぞれＳｉウエハー
７又はＳｉウエハー７ａの複数個を、図１０に示した角
状の棒１３ａを有するＳｉウエハー（図示しない）上に
重ね合わせた後、５００℃で真空加熱処理し、Ｓｉウエ
ハー同志を接着させる。そうすると、これらは集合され
た一塊の金型（図５のような微細金型）として使用でき
る。従って、これをプラスチック類の射出成型用金型と
して使用することもできるようになる。
【００３０】このようにして、Ｓｉウエハー７又はＳｉ
ウエハー７ａに厚さのより薄いウエハーを用いることに
より、表面精度のより良いプラスチックの微細部材を大
量に形成（生産）できるようになる。
ウエハー７ａに厚さのより薄いウエハーを用いることに
より、表面精度のより良いプラスチックの微細部材を大
量に形成（生産）できるようになる。
【００３１】以上のように第１の実施の形態によれば、
この微細金型によって、垂直方向に段差や傾斜面のある
微細な３次元物体を作製することができ、また、この金
型を使って複製した金属製金型を作製することができ
る。従って、これらの金型を使用して、量産性に優れた
低コストの製品が提供できる効果が得られる。
この微細金型によって、垂直方向に段差や傾斜面のある
微細な３次元物体を作製することができ、また、この金
型を使って複製した金属製金型を作製することができ
る。従って、これらの金型を使用して、量産性に優れた
低コストの製品が提供できる効果が得られる。
【００３２】［第２の実施の形態］本実施の形態では、
セルフアライン的に数枚のＳｉウエハーを精度良く設置
（組み合わせる）できるようにして、微細な金属やブラ
スチックの成形物を形成する金型を得る第２の実施の形
態について説明する。図１１の工程図（１ｃ）〜（１１
ｃ）によってその形成手順を説明する。
セルフアライン的に数枚のＳｉウエハーを精度良く設置
（組み合わせる）できるようにして、微細な金属やブラ
スチックの成形物を形成する金型を得る第２の実施の形
態について説明する。図１１の工程図（１ｃ）〜（１１
ｃ）によってその形成手順を説明する。
【００３３】（１ｃ）：正方形又は長方形で辺の結晶方
位がそれぞれ［１１０］で、且つ（１００）面を表面に
持つ厚さ５２５μのＳｉウエハー２２を準備する。 （２ｃ）：Ｓｉウエハー２２を１１００℃、水蒸気及び
酸素雰囲気中で３０分熱処理して酸化し、全表面をＳｉ
Ｏ2 ２３で覆う。 （３ｃ）：Ｓｉウエハー２２上面及び下面に有機レジス
ト２４を塗布する。 （４ｃ）：通常のホトリソ工程でレジストパターンを形
成し、有機レジスト２４を除去して不要なＳｉＯ2 ２５
を露出させる。
位がそれぞれ［１１０］で、且つ（１００）面を表面に
持つ厚さ５２５μのＳｉウエハー２２を準備する。 （２ｃ）：Ｓｉウエハー２２を１１００℃、水蒸気及び
酸素雰囲気中で３０分熱処理して酸化し、全表面をＳｉ
Ｏ2 ２３で覆う。 （３ｃ）：Ｓｉウエハー２２上面及び下面に有機レジス
ト２４を塗布する。 （４ｃ）：通常のホトリソ工程でレジストパターンを形
成し、有機レジスト２４を除去して不要なＳｉＯ2 ２５
を露出させる。
【００３４】（５ｃ）：不要なＳｉＯ2 ２５の部分をＨ
Ｆ１０％水溶液にてエッチング除去する。 （６ｃ）：有機レジストをアセトンで溶解して剥離し、
ＫＯＨ５００ｇ／ｌの水溶液８０℃に４８０分浸漬す
る。Ｓｉ特有の異方性エッチングにより、エッチング部
は（１１１）結晶面が露呈する。そして、表面に対して
５６゜の角度でエッチングは殆ど停止し、傾斜面のある
溝２２ｃが形成される。この場合、背面（図では下面）
のエッチング深さは４７５μである。 （７ｃ）：上面にＮｉを真空蒸着し、厚さ５００ｎｍの
Ｎｉ層２６を形成した後、有機レジスト２７を塗布形成
して、所望のパターン２７ａを形成する。 （８ｃ）：その後、Ｎｉ層２６を硝酸、硫酸、酢酸の水
溶液でエッチングし、次いで、ＳｉＯ2 ２３をプラズマ
エッチングする。エッチングガスはＣＨＦ3 、ガス量は
４０ＳＣＣＭ、圧力１０Ｐａ、パワーは１００Ｗであ
る。
Ｆ１０％水溶液にてエッチング除去する。 （６ｃ）：有機レジストをアセトンで溶解して剥離し、
ＫＯＨ５００ｇ／ｌの水溶液８０℃に４８０分浸漬す
る。Ｓｉ特有の異方性エッチングにより、エッチング部
は（１１１）結晶面が露呈する。そして、表面に対して
５６゜の角度でエッチングは殆ど停止し、傾斜面のある
溝２２ｃが形成される。この場合、背面（図では下面）
のエッチング深さは４７５μである。 （７ｃ）：上面にＮｉを真空蒸着し、厚さ５００ｎｍの
Ｎｉ層２６を形成した後、有機レジスト２７を塗布形成
して、所望のパターン２７ａを形成する。 （８ｃ）：その後、Ｎｉ層２６を硝酸、硫酸、酢酸の水
溶液でエッチングし、次いで、ＳｉＯ2 ２３をプラズマ
エッチングする。エッチングガスはＣＨＦ3 、ガス量は
４０ＳＣＣＭ、圧力１０Ｐａ、パワーは１００Ｗであ
る。
【００３５】（９ｃ）：ＳＦ6 ガスによるプラズマエッ
チングでＳｉウエハー２２を垂直にエッチングして、ウ
エハーの中央にエッチング穴２２ｂを形成する。この場
合、ガス量は４０ＳＣＣＭ、圧力５Ｐａ、パワーは１０
０Ｗで、基板温度は−１００℃である。その後、（110
6）工程の場合と同様にして有機レジスト２７を除去し
た後、残りのＮｉ層２６を除去する。 （１０ｃ）：さらに残りのＳｉＯ2 ２３を除去して、Ｓ
ｉ単体のみのエッチング穴２２ｂと傾斜面のある溝２２
ｃを有する加工済みのＳｉウエハー２２ａを得る。 （１１ｃ）：そして、同様にして溝２２ｃの大きさの異
なる複数個のＳｉウエハー２２ａを形成する。この場
合、作製するＳｉウエハーのエッチング部分の溝２２ｃ
を順次はめ込みできるようにしてやれば、図示のよう
に、精度良く複数のＳｉウエハー２２ａを重ね合わせる
ことができる。
チングでＳｉウエハー２２を垂直にエッチングして、ウ
エハーの中央にエッチング穴２２ｂを形成する。この場
合、ガス量は４０ＳＣＣＭ、圧力５Ｐａ、パワーは１０
０Ｗで、基板温度は−１００℃である。その後、（110
6）工程の場合と同様にして有機レジスト２７を除去し
た後、残りのＮｉ層２６を除去する。 （１０ｃ）：さらに残りのＳｉＯ2 ２３を除去して、Ｓ
ｉ単体のみのエッチング穴２２ｂと傾斜面のある溝２２
ｃを有する加工済みのＳｉウエハー２２ａを得る。 （１１ｃ）：そして、同様にして溝２２ｃの大きさの異
なる複数個のＳｉウエハー２２ａを形成する。この場
合、作製するＳｉウエハーのエッチング部分の溝２２ｃ
を順次はめ込みできるようにしてやれば、図示のよう
に、精度良く複数のＳｉウエハー２２ａを重ね合わせる
ことができる。
【００３６】以下詳細説明は省略するが、第１の実施の
形態で説明した工程と同様に処理して、微細金型（図示
しない）を作製する。以上のように第２の実施の形態の
製造方法は、次のような特徴を持つものと言える。すな
わち、通常の四角形のＳｉウエハー２２の表裏面端部を
異方性エッチングし、エッチング面の各面に対する角度
が一定になることを利用して、複数枚の貫通パターンを
持つＳｉウエハー２２ａを、丁度帽子を積み重ねるよう
にして精度良く積層して立体空間を作りだし、そのまま
微細金型として使用するものである。そして、場合によ
っては、これを基にして金属レプリカを作り、プラスチ
ックス成型用の金属金型を得ることができるものとなっ
ている。
形態で説明した工程と同様に処理して、微細金型（図示
しない）を作製する。以上のように第２の実施の形態の
製造方法は、次のような特徴を持つものと言える。すな
わち、通常の四角形のＳｉウエハー２２の表裏面端部を
異方性エッチングし、エッチング面の各面に対する角度
が一定になることを利用して、複数枚の貫通パターンを
持つＳｉウエハー２２ａを、丁度帽子を積み重ねるよう
にして精度良く積層して立体空間を作りだし、そのまま
微細金型として使用するものである。そして、場合によ
っては、これを基にして金属レプリカを作り、プラスチ
ックス成型用の金属金型を得ることができるものとなっ
ている。
【００３７】以上のように第２の実施の形態によれば、
通常の四角形のＳｉウエハー２２の表面端部及び裏面の
端部を含む中央面を異方性エッチングし、エッチング面
の各面に対する角度が一定になるようにし、微細パター
ンを有し周辺は通常の厚みを持たせた複数枚のＳｉウエ
ハー２２ａを積み重ねるようにしたので、第１の実施の
形態では必要であった位置合わせ用の溝となる異方性エ
ッチング穴４ａが不要となるにも拘わらず、精度の良い
目的部材用の立体空間を製造できる。従って、量産性に
優れた低コストの微細製品を供給することができる。
通常の四角形のＳｉウエハー２２の表面端部及び裏面の
端部を含む中央面を異方性エッチングし、エッチング面
の各面に対する角度が一定になるようにし、微細パター
ンを有し周辺は通常の厚みを持たせた複数枚のＳｉウエ
ハー２２ａを積み重ねるようにしたので、第１の実施の
形態では必要であった位置合わせ用の溝となる異方性エ
ッチング穴４ａが不要となるにも拘わらず、精度の良い
目的部材用の立体空間を製造できる。従って、量産性に
優れた低コストの微細製品を供給することができる。
【００３８】そして、このような微細金型の利用形態と
して、超微細金属金型の低廉な製造を可能にすることが
挙げられる。また、この金型を使用して、例えばマイク
ロマシン用微細３次元部品の低コスト供給が可能であ
る。
して、超微細金属金型の低廉な製造を可能にすることが
挙げられる。また、この金型を使用して、例えばマイク
ロマシン用微細３次元部品の低コスト供給が可能であ
る。
【００３９】［第３の実施の形態］本実施の形態では、
樹脂による埋め込み型光導波路の形成方法に本発明を適
用した例について説明する。図１２の工程図（１ｄ）〜
（１０ｄ）によってその形成手順を説明する。
樹脂による埋め込み型光導波路の形成方法に本発明を適
用した例について説明する。図１２の工程図（１ｄ）〜
（１０ｄ）によってその形成手順を説明する。
【００４０】（１ｄ）：後工程で樹脂導入のために使用
する導入溝２８ａを有するＳｉウエハー２８上に厚さ３
０μのパイレックスガラス２９を陽極接合法で張り合わ
せた加工済みの基板を準備する。 （２ｄ）：このＳｉウエハー２８上のパイレックスガラ
ス２９表面にＮｉを真空蒸着し厚さ５００ｎｍのＮｉ層
３０を形成し、さらにその上に有機レジスト３１を塗布
する。 （３ｄ）：有機レジスト３１を用いて、通常のホトリソ
工程でパターンを形成し、後工程で使用する領域のＮｉ
層３０を硝酸、硫酸、酢酸を５：３：１に混合した水溶
液でエッチング除去する。 （４ｄ）：ドライエッチング装置を用いて、パイレック
スガラス２９をプラズマエッチングする。エッチングガ
スはＣＨＦ3 で、ガス量は４０ＳＣＣＭ、圧力１０Ｐ
ａ、パワーは１００Ｗである。
する導入溝２８ａを有するＳｉウエハー２８上に厚さ３
０μのパイレックスガラス２９を陽極接合法で張り合わ
せた加工済みの基板を準備する。 （２ｄ）：このＳｉウエハー２８上のパイレックスガラ
ス２９表面にＮｉを真空蒸着し厚さ５００ｎｍのＮｉ層
３０を形成し、さらにその上に有機レジスト３１を塗布
する。 （３ｄ）：有機レジスト３１を用いて、通常のホトリソ
工程でパターンを形成し、後工程で使用する領域のＮｉ
層３０を硝酸、硫酸、酢酸を５：３：１に混合した水溶
液でエッチング除去する。 （４ｄ）：ドライエッチング装置を用いて、パイレック
スガラス２９をプラズマエッチングする。エッチングガ
スはＣＨＦ3 で、ガス量は４０ＳＣＣＭ、圧力１０Ｐ
ａ、パワーは１００Ｗである。
【００４１】（５ｄ）：ＳＦ6 ガスによるプラズマエッ
チングでＳｉウエハー２８のエッチング領域を垂直に８
μの深さにエッチングする。この場合、ガス量は８０Ｓ
ＣＣＭ、圧力５Ｐａ、パワーは１００Ｗで、基板温度は
−１００℃である。 （６ｄ）：ウエハー周辺部をレジスト（図示せず）で覆
い、内側のパイレックスガラス２９をＨＦ水溶液によっ
て溶解除去し、同時にその上部のＮｉ層３０も前記の方
法で除去する。内側面に、図示のような凹凸のあるＳｉ
面が露出した反転パターンを有するＳｉウエハー２８ｂ
が得られる。
チングでＳｉウエハー２８のエッチング領域を垂直に８
μの深さにエッチングする。この場合、ガス量は８０Ｓ
ＣＣＭ、圧力５Ｐａ、パワーは１００Ｗで、基板温度は
−１００℃である。 （６ｄ）：ウエハー周辺部をレジスト（図示せず）で覆
い、内側のパイレックスガラス２９をＨＦ水溶液によっ
て溶解除去し、同時にその上部のＮｉ層３０も前記の方
法で除去する。内側面に、図示のような凹凸のあるＳｉ
面が露出した反転パターンを有するＳｉウエハー２８ｂ
が得られる。
【００４２】（７ｄ）：ここで別途に、作製しようとす
る光導波路の基板として使用するＳｉウエハー３２上に
例えばポリイミドの樹脂３３を厚さ３０μ塗布し、熱処
理した平板状の基板３４を準備する。これは前工程の図
に示したＳｉウエハー２８ａの内側部に形成された凹部
２８ｃにつき当て（嵌着）できる大きさのものであるこ
とが必要である。 （８ｄ）：図示のように、基板３４をＳｉウエハー２８
の凹部２８ｃにつき当て、屈折率が樹脂３３より０．５
％大きいポリイミド樹脂を導入溝２８ａから注入し、２
５０℃に加熱して、樹脂層３６を形成する。 （９ｄ）：その後、常温に戻して樹脂層３６が固化した
ところで、基板３４を剥がす。このようにして基板３４
の樹脂３３の層の上に光導波路となる樹脂層３６が形成
される。 （１０ｄ）：樹脂層３６を覆うように上部に前記の樹脂
３３と同じ屈折率の樹脂３５を塗布し、さらに、２００
℃の熱処理を行い、本埋め込み型光導波路の形成の工程
が終了する。
る光導波路の基板として使用するＳｉウエハー３２上に
例えばポリイミドの樹脂３３を厚さ３０μ塗布し、熱処
理した平板状の基板３４を準備する。これは前工程の図
に示したＳｉウエハー２８ａの内側部に形成された凹部
２８ｃにつき当て（嵌着）できる大きさのものであるこ
とが必要である。 （８ｄ）：図示のように、基板３４をＳｉウエハー２８
の凹部２８ｃにつき当て、屈折率が樹脂３３より０．５
％大きいポリイミド樹脂を導入溝２８ａから注入し、２
５０℃に加熱して、樹脂層３６を形成する。 （９ｄ）：その後、常温に戻して樹脂層３６が固化した
ところで、基板３４を剥がす。このようにして基板３４
の樹脂３３の層の上に光導波路となる樹脂層３６が形成
される。 （１０ｄ）：樹脂層３６を覆うように上部に前記の樹脂
３３と同じ屈折率の樹脂３５を塗布し、さらに、２００
℃の熱処理を行い、本埋め込み型光導波路の形成の工程
が終了する。
【００４３】以上のような樹脂埋め込み型光導波路の形
成方法においては、基板３２上の樹脂層３６が光導波路
として機能する厚膜パターンを精度良く形成するため
に、Ｓｉウエハー２２に高精度な微細パターンの反転パ
ターンを形成しておき、これに前記の基板３２を押しつ
け、できた立体空間に樹脂を射出して成形した後硬化さ
せ、ガラス等の基板３２上に、プラスチックパターンに
よる例えば光導波路を作製することが可能である。
成方法においては、基板３２上の樹脂層３６が光導波路
として機能する厚膜パターンを精度良く形成するため
に、Ｓｉウエハー２２に高精度な微細パターンの反転パ
ターンを形成しておき、これに前記の基板３２を押しつ
け、できた立体空間に樹脂を射出して成形した後硬化さ
せ、ガラス等の基板３２上に、プラスチックパターンに
よる例えば光導波路を作製することが可能である。
【００４４】以上のように第３の実施の形態によれば、
Ｓｉ加工薄膜板はＳｉウエハー２８ｂに見られるように
高精度で加工できるため、反転用の型として使用した場
合、樹脂の金型への埋め込みによって高精度の樹脂パタ
ーン（樹脂層３６）が簡便に形成できる利点がある。従
って、製造工程の大幅低減が可能となり、低コスト化が
できる大きな効果を生むので、樹脂系光導波路ばかりで
なく、光学用のプラスチック製のグレーチング（回折格
子）等の製作に利用できる効果がある。
Ｓｉ加工薄膜板はＳｉウエハー２８ｂに見られるように
高精度で加工できるため、反転用の型として使用した場
合、樹脂の金型への埋め込みによって高精度の樹脂パタ
ーン（樹脂層３６）が簡便に形成できる利点がある。従
って、製造工程の大幅低減が可能となり、低コスト化が
できる大きな効果を生むので、樹脂系光導波路ばかりで
なく、光学用のプラスチック製のグレーチング（回折格
子）等の製作に利用できる効果がある。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、厚さが数
十から数百μのＳｉウエハーを加工し、Ｓｉの異方性エ
ッチングを利用して、ウエハーの一部に高精度でパター
ンを形成し、上下のウエハー同志の重ね合わせを高精度
で可能としたから、数枚から数十枚の加工済みＳｉウエ
ハーを重ね合わせていくことで微細な空洞状の立体空間
が形成できる利点が得られる。そして、樹脂や金属等を
流し込んだり、部分的にめっきをし、立体物形成をする
ようにすることで、金属製金型を作製したり、そのもの
をプラスチック用金型として使用することができる。こ
のようにして、低コストで、量産性に富み、かつ工程数
が少なくしかも高精度の超微細造形物を提供できる微細
金型が容易に製造できる効果がある。
十から数百μのＳｉウエハーを加工し、Ｓｉの異方性エ
ッチングを利用して、ウエハーの一部に高精度でパター
ンを形成し、上下のウエハー同志の重ね合わせを高精度
で可能としたから、数枚から数十枚の加工済みＳｉウエ
ハーを重ね合わせていくことで微細な空洞状の立体空間
が形成できる利点が得られる。そして、樹脂や金属等を
流し込んだり、部分的にめっきをし、立体物形成をする
ようにすることで、金属製金型を作製したり、そのもの
をプラスチック用金型として使用することができる。こ
のようにして、低コストで、量産性に富み、かつ工程数
が少なくしかも高精度の超微細造形物を提供できる微細
金型が容易に製造できる効果がある。
【００４６】また、基板上に樹脂パターンを形成するた
めにパターンの反転形状を持つＳｉウエハーを基板上に
精度良く設置して押さえ、樹脂を流し込むようにしたか
ら、光導波路や回折格子等のように精度を必要とする良
質のパターンの立体成形物を量産できるようになる効果
が得られる。
めにパターンの反転形状を持つＳｉウエハーを基板上に
精度良く設置して押さえ、樹脂を流し込むようにしたか
ら、光導波路や回折格子等のように精度を必要とする良
質のパターンの立体成形物を量産できるようになる効果
が得られる。
【図１】本発明による第１の実施の形態を要部断面図に
よって示す工程説明図である。
よって示す工程説明図である。
【図２】図１の（６）工程に示したＳｉウエハーの位置
合わせ溝形成状態を示す上面図である。
合わせ溝形成状態を示す上面図である。
【図３】図２の位置合わせ用溝に石英ガラスファイバー
をはめ込む工程状態を示す説明図である。
をはめ込む工程状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における微細金属歯
車をめっきによって形成するための穴パターンを形成す
る工程を示す工程図である。
車をめっきによって形成するための穴パターンを形成す
る工程を示す工程図である。
【図５】中央に角状の棒が立設されたＳｉウエハーの上
部に、図４の加工済みＳｉウエハーを重ね合わせて微細
金型を組み立てた状態を示した断面図である。
部に、図４の加工済みＳｉウエハーを重ね合わせて微細
金型を組み立てた状態を示した断面図である。
【図６】本発明による多面取り用のＳｉウエハーの平面
図である。
図である。
【図７】図５の微細金型を用いてＮｉ歯車形成のＮｉめ
っきを行っている状態を示す断面説明図である。
っきを行っている状態を示す断面説明図である。
【図８】Ｎｉ歯車が部品型部内にめっき形成された状態
を示す断面説明図である。
を示す断面説明図である。
【図９】図８で形成されたＮｉ歯車の斜視説明図であ
る。
る。
【図１０】図５のＳｉウエハーの基板に目的部材の軸穴
を形成するための場合に用いる棒の形成工程を示す説明
図である。
を形成するための場合に用いる棒の形成工程を示す説明
図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す微細な成形
物を形成する金型を形成する工程の形成手順図である。
物を形成する金型を形成する工程の形成手順図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す樹脂埋め込
み型光導波路の形成方法の工程手順である。
み型光導波路の形成方法の工程手順である。
１，７，７ａ，１３，１４，１８，２２，２２ａ，２
８，２８ｂ，３２ Ｓｉウエハー ２，２３ ＳｉＯ2 ３，１０，２４，２７，３１ 有機レジスト ３ａ レジストパターン ４ 位置合わせ用溝 ４ａ 異方性エッチング穴 ４ｂ 溝部 ５ 不要なＳｉＯ2 ６ 石英ガラスファイバー ７ｂ パターン穴 ８，１９ ＳｉＯ2 ９，２６，３０ Ｎｉ層 １１ パターン部分のＳｉ １２ Ｃｕ層 １３ａ 棒 １３ｂ 部品型部 １５ 歯車パターン １６，１７ Ｎｉ歯車 １６ａ めっき中のＮｉ歯車 １７ａ 角状の軸穴 ２０ 角棒となる位置のＳｉＯ2 ２２ｂ エッチング穴 ２２ｃ 傾斜面のある溝 ２５ 不要なＳｉＯ2 ２７ａ パターン ２８ａ 導入溝 ２８ｃ 凹部 ２９ パイレックスガラス ３３ 樹脂 ３４ 基板 ３５，３６ 樹脂層 ５０ 微細金型 ５１ Ｎｉめっき液 ５２ めっき槽 ５３ 対向電極
８，２８ｂ，３２ Ｓｉウエハー ２，２３ ＳｉＯ2 ３，１０，２４，２７，３１ 有機レジスト ３ａ レジストパターン ４ 位置合わせ用溝 ４ａ 異方性エッチング穴 ４ｂ 溝部 ５ 不要なＳｉＯ2 ６ 石英ガラスファイバー ７ｂ パターン穴 ８，１９ ＳｉＯ2 ９，２６，３０ Ｎｉ層 １１ パターン部分のＳｉ １２ Ｃｕ層 １３ａ 棒 １３ｂ 部品型部 １５ 歯車パターン １６，１７ Ｎｉ歯車 １６ａ めっき中のＮｉ歯車 １７ａ 角状の軸穴 ２０ 角棒となる位置のＳｉＯ2 ２２ｂ エッチング穴 ２２ｃ 傾斜面のある溝 ２５ 不要なＳｉＯ2 ２７ａ パターン ２８ａ 導入溝 ２８ｃ 凹部 ２９ パイレックスガラス ３３ 樹脂 ３４ 基板 ３５，３６ 樹脂層 ５０ 微細金型 ５１ Ｎｉめっき液 ５２ めっき槽 ５３ 対向電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｆ 7/20 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｍ
Claims (6)
- 【請求項１】 面の外側域に異方性エッチングにより斜
め溝状に形成した位置合わせパターンと面の内側域に貫
通状又は部分エッチング状に形成した部品型部用パター
ンの一部とを有する複数枚の加工済みのＳｉウエハーを
形成した後、 相対する前記位置合わせパターンにより形成される溝空
間にそれぞれ光ファイバーを挟み込んで位置合わせを行
いながら複数枚の前記加工済みのＳｉウエハーを通常の
Ｓｉウエハー基板上に積み重ね合わせ、 この積み重ね合わせた加工済みのＳｉウエハーの内部に
前記部品型部用パターンの一部を集合させてめっき又は
注入により成型品が得られるような少なくとも１個の前
記部品型部を構成する立体空間を形成することを特徴と
する微細金型の製造方法。 - 【請求項２】 通常のＳｉウエハー基板上の部品型部下
面側に電極膜を配設して、金属部材を形成する電気めっ
き用の金型を形成することを特徴とする請求項１記載の
微細金型の製造方法。 - 【請求項３】 通常のＳｉウエハー基板上の部品型部の
中央に軸穴を有する部品を形成するための棒を立設した
ことを特徴とする請求項１記載の微細金型の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１の製造方法を適用して形成した
微細金型を基にしてこれと同じ金属のレプリカを形成
し、プラスチックス部品形成用の金属製金型を形成する
ことを特徴とする微細金型の製造方法。 - 【請求項５】 四角形の通常のＳｉウエハーの表面端部
及び裏面の端部を含む中央面をエッチング面の各面に対
する角度が一定になるように異方性エッチングし、この
エッチング溝が順次はめ込みできるように前記エッチン
グ溝の大きさを変えた複数枚の加工済みＳｉウエハーを
形成した後、 部品型部用パターンの一部となる微細パターンを形成す
ることにより、周辺は通常の厚みを有する複数枚の加工
済みＳｉウエハーを積み重ね合わせることを特徴とする
微細金型の製造方法。 - 【請求項６】 通常のホトリソグラフィー及び請求項１
の製造方法を適用して形成した光導波路の反転パターン
及び樹脂注入口を有する前記ＳｉウエハーとこのＳｉウ
エハーとは異なる別のＳｉウエハー上に樹脂層が形成さ
れたＳｉ基板とを使用して形成され、前記Ｓｉ基板上に
形成された樹脂層側を前記光導波路の反転パターンに押
しつけた後、前記樹脂注入口から前記樹脂層の樹脂とは
屈折率の異なる樹脂を注入して前記樹脂層上に形成され
た樹脂パターンを前記光導波路として有することを特徴
とする樹脂系光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8266936A JPH10109313A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 微細金型の製造方法及びそれを応用した樹脂系光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8266936A JPH10109313A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 微細金型の製造方法及びそれを応用した樹脂系光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10109313A true JPH10109313A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17437751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8266936A Pending JPH10109313A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 微細金型の製造方法及びそれを応用した樹脂系光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10109313A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168081A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Sony Corp | エッチング方法および構造体の製造方法 |
| JP2001272565A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Sony Corp | 光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法 |
| JP2008001077A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | カーボン金型、およびその製造方法 |
| EP1404501A4 (en) * | 2001-06-05 | 2009-05-13 | Mikro Systems Inc | METHODS OF MAKING THREE DIMENSIONAL DEVICES, AND DEVICES CREATED THEREFROM |
| JP2010077528A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-04-08 | Seiko Instruments Inc | 機械部品、機械部品の製造方法および時計 |
| US9315663B2 (en) | 2008-09-26 | 2016-04-19 | Mikro Systems, Inc. | Systems, devices, and/or methods for manufacturing castings |
| JP2021038419A (ja) * | 2019-08-30 | 2021-03-11 | シチズンファインデバイス株式会社 | 電鋳金型製造方法 |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP8266936A patent/JPH10109313A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168081A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Sony Corp | エッチング方法および構造体の製造方法 |
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| EP1404501A4 (en) * | 2001-06-05 | 2009-05-13 | Mikro Systems Inc | METHODS OF MAKING THREE DIMENSIONAL DEVICES, AND DEVICES CREATED THEREFROM |
| US8062023B2 (en) | 2001-06-05 | 2011-11-22 | Mikro Systems, Inc. | Methods for manufacturing three-dimensional devices and devices created thereby |
| US8940210B2 (en) | 2001-06-05 | 2015-01-27 | Mikro Systems, Inc. | Methods for manufacturing three-dimensional devices and devices created thereby |
| US9208916B2 (en) | 2001-06-05 | 2015-12-08 | Mikro Systems, Inc. | Methods for manufacturing three-dimensional devices and devices created thereby |
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| US10207315B2 (en) | 2008-09-26 | 2019-02-19 | United Technologies Corporation | Systems, devices, and/or methods for manufacturing castings |
| JP2021038419A (ja) * | 2019-08-30 | 2021-03-11 | シチズンファインデバイス株式会社 | 電鋳金型製造方法 |
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