JPH06204126A - 微小パターン成形体の製造方法 - Google Patents

微小パターン成形体の製造方法

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JPH06204126A
JPH06204126A JP5171515A JP17151593A JPH06204126A JP H06204126 A JPH06204126 A JP H06204126A JP 5171515 A JP5171515 A JP 5171515A JP 17151593 A JP17151593 A JP 17151593A JP H06204126 A JPH06204126 A JP H06204126A
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several
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micro
carrier
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Peter Hoessel
ペーター、ヘセル
Gerhard Dr Hoffmann
ゲールハルト、ホフマン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来法におけるよう限定されずに任意の重合
体と担体との結合をもたらし、しかもこの結合を、少な
くとも数時間内、場合により分のオーダの時間で正確か
つ再現可能にもたらす方法を提供すること。 【構成】 重合体にＸ線を放射し、重合体の画像形成露
出部分を除去することにより、数μｍからｍｍ範囲に至
るパターン深さを有する微小パターン成形体の製造方法
において、画像形成露出前の重合体を加圧下溶融により
数μｍからｍｍ範囲に至る層厚さで導電性担体上に装着
し、固着させることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は重合体にＸ線を放射し、重合体の
画像形成露出部分を除去することにより、数μｍからｍ
ｍ範囲に至るパターン深さを有する微小パターン成形体
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】マイクロエレクトロニクス技術の発展によ
り、徹底した微細化と集積化が行われ、対応する技術と
共にほとんど展望し得ないほどの多種多様な新規製品が
開発されて来た。ここ数年間、マイクロエレクトロニク
スは、他の産業部門に対し微細化において圧倒的な優位
を獲得した。また将来他の微小技術も大きな進展をと
げ、ことにマイクロメカニックおよび集積光学技術が注
目を集めることになると考えられている。これら諸技術
はマイクロエレクトロニクスと結びついて、思いも及ば
ぬ多数の、新規の電気的、光学的、生物学的、機械的機
能素子を開発するものと期待される。
【０００３】マイクロエレクトロニクスの非電気的素
子、システム構成素子、サブシステムの大量生産によ
り、当然のことながら、著しく効率的な半導体技術的製
造方法が、極めて大規模に利用される。同時に、従来の
シリコンプレート技術の狭い領域を離れ、多種多様な形
態、材料で構成されるべき新規技術形成の可能性を開拓
可能ならしめるために、マイクロメカニック用微細材料
技術の古典的方法を洗練させ、これに対応して改変され
る半導体大量生産技術と融合させるための研究が行われ
ねばならない。この必要性は、例えばいわゆるＬＩＧＡ
法で大いに充足される。このＬＩＧＡ法は、次の工程、
すなわちリトグラフィー（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉ
ｅ）、電気的成形（Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ）お
よびモールド成形（Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）から成り、ケ
ルンフォルシュングスツェントルム、カルルスルーエ
（ＫｆＫ）（Ｋｅｒｎｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓｚｅｎｔｒ
ｕｍ Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）で開発されたものである。
【０００４】関心が寄せられている微細パターン製品
は、加速、流動ないし循環、超音波、湿分ないし湿度な
どのセンサ、マイクロモータ、微小空気力学的構成素
子、マイクロエレクトロニクス用コネクタ、マイクロ光
学素子、ファイバーオプティクス、マイクロエレクトロ
ード、紡糸ノズル、マイクロフィルタ、マイクロベアリ
ング、薄膜などである。
【０００５】ＬＩＧＡ法の本質的処理工程は、使用され
る重合体の精密な放射線露出である。ＬＩＧＡ法の原則
的な実施可能性は、特別に製造されたポリメチルメタク
リレート（以下ＰＭＭＡと略称する）による微小パター
ン成形体に依存することが実証されている。
【０００６】数μｍからｍｍ領域のパターン深さを有す
る複雑な三次元構造体を形成するには上述したＬＩＧＡ
法により、ＰＭＭＡを導電性担体板上に装着しなければ
ならない。これまでは特殊なモールド成形法により、メ
チルメタクリレートに溶解させたＰＭＭＡを材料として
使用し、特別の重合開始剤、触媒および接着剤を添加し
た流動体を導電性担体板上に注下し、光もしくは熱の影
響下に重合させていた。
【０００７】しかしながら、このようなモールド成形樹
脂の処理は以下のような問題があった。すなわち、 （ａ）成形樹脂の担体板上における重合によりもたらさ
れる重合収縮が、重層体に張力を生起させる。
【０００８】（ｂ）この張力を解消するためには、２４
時間にも及ぶ、重合に際しての長い加熱処理時間および
冷却時間を必要とする。
【０００９】（ｃ）重合体の選択性が制約される。すな
わちモールド成形樹脂としての重合体もしくはその重層
処理重合可能単量体のみが使用され得るに止まる。
【００１０】（ｄ）任意の固体形態、例えば顆粒もしく
は粉末状の、市販されているいかなるサーモプラストも
使用できない。
【００１１】（ｅ）これまでのところＬＩＧＡ法による
上述した処理によるＰＭＭＡのみが使用し得るに過ぎな
い。
【００１２】数μｍからｍｍ領域のパターン深さを有す
る複雑な三次元パターンを上述ＬＩＧＡ法により形成す
る際に、ＰＭＭＡは高コストの放射線放射量を必要とす
ることが明らかになった。
【００１３】さらに放射線に露出された重合体部分を適
当な現像剤で現像する際に、非露出重合体部分が膨潤
し、微小パターンが傷害を受ける可能性があった。さら
に重合体の膨潤部分を乾燥するに際して張力による亀裂
が生じ、これは電気的成形処理の際に使用可能の微小パ
ターンをもたらすことになる。これはＰＭＭＡの溶媒な
いし現像剤に対する高感度が原因である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的と
するところは、上述した種々の問題の解決を可能ならし
めることである。本発明による新規方法によれば、例え
ば西独特許出願公開１４７０６６２号、４１０７８５１
号、４１４１３５２号各公報に記載されているような任
意の重合体を、担体との永続的な結合をもたらすように
処理することができる。さらに本発明の目的とするとこ
ろは、このような重合体／担体結合をできるだけ短時間
で、すなわち数時間内で、場合により分のオーダで正確
かつ再現可能にもたらし得る方法を提供することであ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】しかるに上述の目的は、
重合体層の容積を規制する枠部材を使用する方法により
達成され得る。本発明方法の対象は、画像形成露出前の
重合体を加圧下溶融により数μｍからｍｍ範囲に至る層
厚さで導電性担体上に装着し、固着させることを特徴と
する方法である。
【００１６】本発明方法に使用されるべき重合体として
は、プレス処理の間に溶融されるべき、無定形サーモプ
ラストならびに部分的結晶性サーモプラストが挙げられ
る。
【００１７】また画像形成に使用されるべきＸ線として
はシンクロトロン放射線が好ましい。
【００１８】本発明方法は、ことにパターン深さが３μ
ｍから２０００μｍ、横方向寸法が１０μｍ以下の微小
パターン成形体の製造にことに適する。
【００１９】また本発明方法の好ましい実施態様では、
重合体の放射線露出前に、枠部材内の重合体が圧力下溶
融により担体上に重層される。
【００２０】加圧処理用治具としては、横方向寸法にお
いて望ましいレジスト面を与え、高さ（上下方向寸法）
においてほぼレジスト厚さをもたらす枠部材を使用する
のが好ましい。この枠部材用材料としては、例えば鋼鉄
を使用するのが好ましい。層厚さとしては、一般的に３
から２０００μｍが必要であり、ことに４０から６５０
μｍの層厚さが好ましい。
【００２１】枠部材は担体板上に単に載置されるか、も
しくは保持具により担体板上に固着され、あるいは加圧
処理の間だけ担体板上にねじ止めされるのが好ましい。
加圧処理の間、枠部材と担体板の間の重合体の滲透を阻
止するため、枠部材の下方を研磨しあるいはラップ処理
して表面粗さを２００ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００２２】枠部材はまた追加的に側方の導溝を具備
し、加圧処理に際し過剰量の重合体材料が、これにより
排出されるようにすることができる。またレジスト面を
与える枠部材内寸法は必要に応じて選定され得るが、例
えば２０×５０ｍｍ2 から１２５×１２５ｍｍ2 とする
ことができる。
【００２３】また導電性担体としては、例えば７０ない
し１５０×５０から１５０×２ないし１５ｍｍ3 、こと
に１００ないし１２５×７０から１２５×８ｍｍ3 の、
銅、アルミニウム、鋼鉄から成る板体が使用され得る。
ことに層厚さが１から１０μｍ、ことに３．５から６μ
ｍの、それぞれの場合の使用される重合体に特に適合す
る導電性接着層を有する銅板体を使用するのが好まし
い。表面が酸化されたチタンからなる導電性接着層が特
に有利である。
【００２４】重合体としては、原則的に公知の無定形な
いし部分的結晶性のサーモプラスト、すなわち熱可塑性
樹脂のすべてが使用されるが、ことにガラス転移点が５
０から２００℃の無定形もしくは部分的結晶性サーモプ
ラスト、例えば１２０℃以上の軟化温度を有する無定形
サーモプラストもしくは１２０℃以上の溶融点を有する
部分的結晶性サーモプラストが好ましい。
【００２５】例えば西独特許４１０７６６２号、４１０
７８５１号、４１４１３５２号明細書に記載されている
ような、溶融点１４０から２４０℃の、ポリオキシメチ
レン、ポリアルケンスルホン、脂肪族ポリエステルのよ
うな部分的結晶性重合体ならびに平均分子量１００００
０から４０００００のポリメチレンメタクリレート顆粒
がことに適当である。
【００２６】本発明方法において加圧処理は、１００か
ら３５０℃、ことに１８０から２４０℃の範囲の温度で
行われる。
【００２７】圧力作用を及ぼす前に、担体板上に在る枠
部材中に固体状重合体が充満される。重合体は過剰量使
用するのが好ましく、この過剰量は枠部材の幾何学的形
状ならびに使用される重合体の種類により相違する。
【００２８】約１から１０分の保持時間が経過した後、
約１分から１０分の間、２０から４００バールの圧力が
重合体ないし枠部材に掛けられる。保持時間および圧力
は、使用される重合体の種類により相違する。２０から
３０℃に冷却する時間は、一般的に１０から４０分であ
る。
【００２９】上述の方法によりもたらされる重合体（レ
ジスト）は、２０００μｍまでの、好ましくは、４０か
ら６５０μｍの層厚さを有する。表面粗さは２００ｎｍ
以下である。微小フライス盤で重合体層を加工して、全
レジスト面にわたる層厚さ全体の偏差を１５μｍ以下に
する。
【００３０】特殊なＸ線マスクを経てシンクロトロン放
射線による露出および本発明による重合体の現像で形成
される重合体／担体結合体を製造して、所望の精密度の
微小パターンが得られる。
【００３１】導電性担体上に重合体が載置されているの
で、次いでＬＩＧＡ法による慣用の事後処理、すなわち
電気的成形およびモールド成形の各処理が行われ得る。
【００３２】
【実施例】８ｍｍ厚さの銅板上に、過酸化水素で酸化さ
れた表面を有する約６μｍのチタン層を施した。このよ
うに予備処理された担体板上に、内面積８０．００×３
０．００ｍｍ2 、高さ０．３５０ｍｍの枠部材を装着し
た。この枠部材内に平均分子量（Ｍｗ）が３０００００
の重合体１．２６０ｇを注下し、次いで１２０℃におい
て予備加熱プレス処理した。
【００３３】１から４分の保持後、２１０℃の温度、１
００バールの圧力で重合体ないし枠部材をプレスし、次
いで３０分間で２５℃に冷却した。
【００３４】離型後、重合体層厚さは１５０±５０μ
ｍ、微小フライス盤による加工後の厚さは３５０±１５
μｍである。表面粗さは０．２μｍ以下とする。
【００３５】特殊なＸ線マスクを経てシンクロトロン放
射線による露出および適合する現像剤（ＧＧ現像剤、西
独特許出願公開３０３９１１０号公報参照）による現像
により、チタンから成る導電性層上における、直径４５
μｍを有する、ポリメチルメタクリレートの微小パター
ンを有する円盤体が得られる。次いでＬＩＧＡ法による
慣用の電気的成形およびモールド成形が行われる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重合体にＸ線を放射し、重合体の画像形
    成露出部分を除去することにより、数μｍからｍｍ範囲
    に至るパターン深さを有する微小パターン成形体の製造
    方法において、画像形成露出前の重合体を加圧下溶融に
    より数μｍからｍｍ範囲に至る層厚さで導電性担体上に
    装着し、固着させることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 重合体として無定形もしくは部分結晶性
    のサーモプラストを使用し、加圧押圧処理の間にこれを
    溶融させることを特徴とする請求項（１）による方法。
  3. 【請求項３】 導電性担体上に装着された枠部材により
    重合体を包囲することを特徴とする請求項（１）による
    方法。
  4. 【請求項４】 パターン深さ３μｍから２０００μｍで
    あり、横方向寸法が１０μｍ以下である微小パターン成
    形体を製造する請求項（１）による方法。
JP5171515A 1992-07-21 1993-07-12 微小パターン成形体の製造方法 Withdrawn JPH06204126A (ja)

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DE4223888.9 1992-07-21
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EP (1) EP0580052A2 (ja)
JP (1) JPH06204126A (ja)
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DE (1) DE4223888A1 (ja)

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EP0580052A2 (de) 1994-01-26
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