JPH0792687A - 予備成形フォトレジストシートを使用した超小型構造の製造 - Google Patents

予備成形フォトレジストシートを使用した超小型構造の製造

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JPH0792687A
JPH0792687A JP30678493A JP30678493A JPH0792687A JP H0792687 A JPH0792687 A JP H0792687A JP 30678493 A JP30678493 A JP 30678493A JP 30678493 A JP30678493 A JP 30678493A JP H0792687 A JPH0792687 A JP H0792687A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属で作成されるような超小型構造体の製造
法並びにそこにおいて使用するフォトレジストを提供す
る。 【構成】 (a) 放射線で露光することにより現像剤に対
して感受性とすることのできるフォトレジスト材料の予
備成形シートを作成する工程、(b) 該フォトレジストシ
ートの現像剤に対する感受性を変化する放射線によっ
て、あるパターンで該フォトレジストシートを露光する
工程、(c) 該フォトレジストシート材料を機械的に除去
して、該シートの厚みを所定の厚みまで低下させる工
程、および(d)該露光したフォトレジストに現像剤を適
用して、該現像剤に対して感受性のフォトレジスト部分
を除去する工程を含む超小型構造の形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には半導体およ
びマイクロメカニカルデバイス並びにその加工技術に関
連し、より詳細には金属で作成されるような超小型構造
体の製造において使用するフォトレジストに関するもの
である。
【０００２】
【技術的背景】ディープ(Deep)X-線リトグラフィーは厚
い、典型的には厚み数百ミクロンのマスクを介してX-線
で露光されるフォトレジストで覆われた基板を含む。X-
線フォトンは光学的フォトンよりも一層高いエネルギー
をもつものであり、これは厚いフォトレジストフィルム
の完全な露光を実施並びに実行可能とする。更に、X-線
フォトンは短波長粒子であるので、デバイスの寸法を典
型的に露光放射線の２〜３波長に制限する回折効果は、
0.1 μを越える寸法のマスクについては見られない。こ
のことと共に、X-線フォトンが原子過程により吸収され
るという事実を考慮した場合には、光学的手段による厚
いフォトレジストの露光をかなり制限する未解決の波長
に係わる問題がX-線露光については問題とはならない。
X-線源としてシンクロトロンを使用すると、数ワット/c
m2程度の光束密度と良好な視準とが得られ、結果として
水平方向の逃げなしに厚いフォトレジストの露光をもた
らす。従って、局所的に露光したパターンは、露光され
たおよび未露光のフォトレジスト間の極めて高い選択性
をもつ現像系が利用できる場合には垂直なフォトレジス
ト壁を生成するはずである。この要件は該X-線フォトレ
ジストとしてのポリメチルメタクリレート(PMMA)および
水性現像系を使用することにより満たされている。H.グ
ッケル(Guckel)等の「マイクロメカニックスのためのデ
ィープX-線およびUVリトグラフィー(Deep X-ray and UV
Lithographies for Micromechanics),テクニカルダイ
ジェスト(Technical Digest), ソリッドステートセンサ
ー＆アクチュエータワークショップ(Solid State Senso
r and Actuator Workshop)、ヒルトンヘッド(Hilton He
ad), S.C.,６月４〜７日、1990, pp. 118-122 を参照の
こと。
【０００３】ディープX-線リトグラフィーを電気メッキ
法と組み合わせて、高アスペクト比の構造体を形成でき
る。そのためには、フォトレジストを適用する前に該基
板に適当なメッキ基材を供給する必要がある。通常、こ
の適用されたメッキ基材は接着性金属、例えばクロムま
たはチタンのスパッタフィルムを含み、引き続きメッキ
すべき該金属を電気メッキするのに適した金属の薄層が
適用される。適当な場合においては、接着性金属の初期
層の使用は不要である。この電気メッキ後に、適当なマ
スクを介する露光および現像を行う。この方法は、清浄
化後に極めて高いアスペクト比をもつ十分に接着された
金属構造体を与える。かかる構造体は西独カールスルー
エ(Karlsruhe) のザインスティチュートフォーヌクレア
ーフィジックス(the Institute for Nuclear Physics)
(KFK)のW.エーアフェルド(Ehrfeld) およびその共同研
究者等により報告されている。エーアフェルドは、リト
グラフィーおよび電気メッキに関するドイツ語の最初の
手紙に基づいて、この方法を「LIGA」と命名した。この
LIGA法の一般的な説明はW.エーアフェルド等の文献、
「LIGA法：X-線リトグラフィーによるセンサー構築技術
(LIGA Process: SensorConstruction Techniques Via X
-ray Lithography)」、テクニカルダイジェスト(Techni
cal Digest), IEEEソリッドステートセンサー＆アクチ
ュエータワークショップ(IEEE Solid State Sensor and
Actuator Workshop), 1988, PP. 1-4に与えられてい
る。
【０００４】超小型デバイス、例えば該LIGA法により作
成されたデバイスの製造における一つの決定的な因子は
利用されるフォトレジストである。既に述べた如く、PM
MAがLIGA構造体を形成するためのフォトレジストとして
首尾よく利用されている。このPMMAフィルムは液状MMA
を直接基板上で注型することにより製造され、該フィル
ムは注型ジグによって所定の厚み、一般的には200-300
μ以下に減じられる。次いで、この注型フィルムを、典
型的には硬化の際に架橋を生ずる該注型溶液中に重合剤
または開始剤と架橋剤とを使用して固化される。このよ
うにして形成されたPMMAフィルムには幾つかの欠点並び
に制限がある。この注型法は特殊な機器および取付け具
を必要とし、これらは該方法の所要時間を増大し、かつ
該方法をコスト高とする。殆ど全ての注型操作に見られ
るように、該固化したフィルムを生成するのにヒートサ
イクルが必要である。典型的には、110 °Ｃまでのアニ
ールサイクルが必要とされる。これらのヒートサイクル
は、該PMMAフォトレジストと該基板との間の熱膨脹係数
における大きな差異により、該フィルム内に歪を発生さ
せる。このフォトレジスト中の内部歪は、同様に硬化中
の該フィルムの収縮によっても生じ、これは該フィルム
の注型されたままの状態から20% までの該フィルムの収
縮をもたらすことが観測されている。結果として、該注
型フィルムはその硬化後に、しばしば該基板に対する貧
弱な接着性を呈し、しかも該基板を座屈させる可能性が
ある。該基板に対する接着性が維持されている場合にお
いてさえ、該フィルム内に生じる内部歪は、該フォトレ
ジストのパターン化後にX-線露光および現像により該フ
ィルム内に形成される壁の変形を生ずる恐れがある。
【０００５】PMMAフォトレジストフィルムを、典型的に
は該注型溶液に架橋剤を添加することにより架橋して、
該フィルムのクレージングを最小化する。この架橋のた
めに、追加のX-線露光工程、該フォトレジストフィルム
全体のブランケット露光および該レジストの使用が完了
した場合に引き続き行われる該レジストを除去するため
の該フィルムの現像工程を含む必要がある。架橋剤を使
用した場合でさえ、首尾よく注型し、露光し、かつ現像
されたレジストの最大の厚みは約300 μの範囲にあっ
た。200 μを越える厚みを有するPMMAフォトレジストフ
ィルムの多くの試料は許容し得ない程度のクレージング
および接着性の喪失を示す。典型的には、この注型した
PMMAフィルムは、該LIGA法の電気メッキ工程中に該フィ
ルム中のパターン化された開口内に金属をマイクロプレ
ーティング(microplating)した後に該フィルムが著しい
クレージングを呈することから、かつて一時的に使用さ
れたに過ぎない。マイクロメカニカル加工で利用される
フォトレジストの厚みは、典型的には数百ミクロン以下
であり、これは典型的な予備成形されたフォトレジスト
シートの厚みよりも小さい。エーアフェルドおよびその
共同研究者等は、予備成形したPMMAフォトレジストシー
トを基板に接着する試みを報告し、そこでは該フォトレ
ジストを該基板に接着する前にカレンダー掛けすること
により、該LIGA法を実施するのに望ましい厚みにまで該
シートの厚みを減じている。しかし、見掛け上該カレン
ダー掛けしたフォトレジスト内の歪場が過度であったこ
とから、このような試みは不都合であることが報告され
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一般
的には新規な半導体およびマイクロメカニカルデバイス
並びにその加工技術を提供することにあり、より詳細に
は金属で作成されるような超小型構造体の製造法並びに
そこにおいて使用するフォトレジストを提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、フォト
レジスト内に本質的に零もしくは極めて小さな歪のみが
生成されるように、更に加工する前に基板に接着するこ
とのできる予備成形したシートを含むフォトレジストを
使用することにより、超小型構造体の製造が簡単化され
る。該予備成形したシートは、これが該基板に接着され
た場合に該シートを有利に取り扱うことを可能とする公
知の厚みを有するものであり、該シートの厚みは、マイ
クロミルによる研磨等によって該シートの一部を機械的
除去し、かくして超小型構造体の形成に望ましい厚みに
まで減じられる。好ましいフォトレジストシートは実質
的に架橋されていない線状ポリメチルメタクリレートか
ら生成され、該線状ポリマーは極めて高い平均分子量を
有し、かつ本質的に歪をもたないものである。該フォト
レジストシートを所定の厚みにまで減じる前またはその
後の何れかにおいて、該フォトレジストをマスクを介し
て放射線で露光することによりパターン化して、該露光
されたフォトレジスト材料を現像剤に対して感受性のも
のとすることができる。使用したフォトレジストに依存
して、該放射線はX-放射線、例えばシンクロトロンから
のX-線、あるいは適当な場合にはディープUV光であり得
る。該フォトレジストの該露光された部分（またはフォ
トレジストの型に応じて、未露光部分）を、次いで適当
な現像剤で除去することができる。
【０００８】本発明を利用して、電気メッキした超小型
構造体の形成を実施するためには、該フォトレジストを
適用する前に基板にメッキ基材(plating base)を適用す
る。未露光のフォトレジストを、次に該メッキ基材に接
着し、次いで該フォトレジストを露光する。次に、該露
光された部分を現像剤を使用して除去し、次いで該露出
したメッキ基材上に金属を電気メッキして、該フォトレ
ジスト中の空隙により画成される領域を満たす。次に、
残留するフォトレジストを除去することができる。該フ
ォトレジストが架橋されていないPMMAから形成されてい
る場合には、その除去は該架橋されていないPMMAを溶解
する溶媒を使用して実施できる。架橋したPMMAシートを
使用した場合には、該フォトレジストを除去する前に、
シンクロトロンからのX-線による追加のブランケット露
光が必要とされる。好ましい架橋されていないPMMAフォ
トレジストシートを使用することにより、この追加の露
光工程を排除でき、これによりブランケット露光を必要
とする手順に比して大幅な時間および経費の節減が可能
となる。基板上に形成された既存の構造上に該フォトレ
ジストを適用する場合、比較的薄い公知のフォトレジス
ト、例えばPMMAの被膜を該基板上にスピン塗布して、該
構造体を被覆することができる。次いで、このフォトレ
ジストシートを該スピン塗布したフォトレジストの上部
に配置し、これら両者間の界面をモノマーで湿潤させ
る。例えば、該フォトレジストシート材料として高分子
量のPMMAを使用した場合には、溶媒に溶解した低分子量
のPMMAを該基板上にスピン塗布して、該メカニカル構造
体を被覆し、該モノマー即ち液状メチルメタクリレート
を次にこれら両者間の界面に適用して、該界面において
該材料を溶媒により結合する。該予備成形したフォトレ
ジストシートは、一般的に該スピン塗布したフォトレジ
ストよりもかなり厚く、該厚みは該既存の構造体を被覆
するのに十分な厚みであることのみが要求され、典型的
には高さ数ミクロンまたは数十ミクロンである。
【０００９】予備成形したフォトレジスト層と該基板と
の接着および所定の厚みにまで該フォトレジストシート
を機械的に研磨する工程は、該機械的研磨工程の利用に
より正確に制御できる任意の所定の厚みのフォトレジス
トを与える。該フォトレジストシートと該基板との良好
な接着が達成され、しかも該フォトレジストの内部歪は
極めて低い。結局、公知のフォトレジスト材料を使用し
て、該フォトレジストの露光工程および現像剤による該
露光されたレジストの除去工程中における該フォトレジ
ストの壁の実質的な変形を生ずることなしに、従来可能
であったよりもかなり厚いフォトレジスト構造体を形成
できる。公知の注型PMMAフォトレジスト層において観測
されるよりも、かなり低いクレージングおよび他の欠陥
を呈する限りにおいて、本発明のフォトレジストは１以
上の電着工程中に利用することができる。本発明は、更
に該基板から剥離し得るフォトレジスト構造体を形成す
るのに使用できる。架橋されたもしくは架橋されていな
い、この歪をもたないフォトレジストシート、例えばPM
MAシートを基板上の剥離層上に接着する。このフォトレ
ジストシートをパターン化した後、該剥離層をリムーバ
により除去することができ、該リムーバは残りのフォト
レジストに実質的に影響を与えることなしに、該剥離層
をエッチングまたは溶解する。このフォトレジストシー
トは歪をもたないので、該基板から剥離される該フォト
レジスト部分は寸法安定性をもち、かつ変形したり、カ
ールしたりすることはない。
【００１０】本発明はまた、パターン化したフォトレジ
ストの多重層を構築することを可能とし、この多重層は
基板に適用することができ、あるいは独立した製品とし
て利用することを可能とする。このような多層構造体
は、三次元全てにおいて変えられる種々の形状をもつこ
とのできる金属構造体の電着による形成を可能とする。
例えば、該金属構造体はより幅の広い、あるいは下方部
分から上方に伸びた、かつ該構造体の上部から底部への
幾何における幾つかの変化を示すような上部部分を有す
るように形成できる。かかる多層フォトレジスト構造体
は本発明に従って種々の方法で形成できる。例示的な多
層形成法においては、フォトレジストの第二層を、第一
のフォトレジスト層を露光した後において、かつこれを
現像する前に、該第一層の上部表面に結合する。次い
で、該第二層を所定の厚みまで研磨し、該第二層のX-線
による露光を行う。次に、この露光したフォトレジスト
を現像（除去）し、該露光されたフォトレジストにより
空にされた空隙中に金属構造を電着することができる。
２層以上を含む構造体はこのようにして作成できる。一
般的に、この方法を利用する場合には、該第二の層（ま
たはそれ以下の層）の露光部は該第一層（または下部の
全ての層）中の該露光された領域内にあるか、あるいは
該入射X-線がフォトレジストの全層に完全に侵入し、か
つ露光するのに十分な強度である必要がある。
【００１１】もう一つの例示的な多層形成法において
は、基板に接着されない予備成形したフォトレジスト
（例えば、線状または架橋されたPMMA）の層の一方の側
を露光する。このフォトレジストシートはかなり厚い、
例えば１mm〜３mmの厚みのものであり得、この場合該入
射X-線は、該フォトレジストシートをその全体に渡る完
全な露光を可能とするように、全露光領域の該フォトレ
ジストの十分な露光を生ずるものである必要はない。次
いで、該露光したフォトレジストを現像剤で現像して、
これを除去し、更に該予備成形シートを基板の露光され
かつ現像された側に結合することができる。該フォトレ
ジストの自由な側を、次に所定の厚みまで研磨する。該
所定の厚みはX-線で露光した領域全てが、該フォトレジ
ストによって完全に除去され、その中に空隙のパターン
を残すのに十分に露出されるレベルよりも小さい。これ
は、初期単一構造を与え、該構造は先ず基板にフォトレ
ジストを結合し、次いで所定の厚みまで研磨し、更にX-
線で露光し、該露光したフォトレジストを現像すること
により形成される構造と等価である。しかしながら、多
重フォトレジスト層は、フォトレジストの自由なシート
（即ち、基板に結合されていないシート）をこのように
処理することにより形成でき、該初期層はこのようにし
て形成されるか、あるいは該基板に接着された後に形成
される。例えば、フォトレジストの第二のシートの一方
の側を所定のパターンのX-線で露光し、該露光したフォ
トレジストを現像して、これを除去し、次いで露出され
た該フォトレジストの表面を該第一層の自由表面に結合
することができ、該第二の層の自由表面は研磨され、該
第二層の厚みが所定のレベル以下に減じられる。該所定
の厚みは、該露光されたフォトレジストが現像され、か
つ十分に除去されて、空隙のパターンを残した際のレベ
ルである。第三のおよび追加の層を同様な方法で形成で
きる。
【００１２】また、この予備成形したフォトレジストシ
ートの一方の側、および基板（あるいは前に塗布された
フォトレジスト層）に結合された第一の層の、X-線で露
光しかつ該露光したフォトレジストを現像してない表面
を露光することができる。次いで、このシートを研磨し
て、該露光したフォトレジストが該現像剤により十分に
除去されるであろうレベル以下にまで厚みを薄くする。
次に、このフォトレジストを即座に除去することができ
る。しかしながら、必ずしもこの即座の除去を実施する
必要はなく、第二の予備成形したフォトレジストシート
を同様にして処理し、部分的にX-線で一方の側を露光
し、該露光した側を該前の層と結合し、次いで該第二の
層を研磨して、X-線で露光した該フォトレジストの全領
域が十分に露出して、十分に現像されるであろうような
厚みにまでその厚みを減ずることができる。所定の数の
層を作成したら、該積層構造体全体を液状フォトレジス
ト現像剤で現像して、該露光されたフォトレジスト全て
を除去することができる。この方法においては、該現像
剤が該露光されたフォトレジスト全てを除去すべく該層
全体に渡り作用し得るように、各層における該フォトレ
ジストの露光された領域が相互に重なりあっていること
が必要とされる。また、該露光領域は該積層体の側端部
において該現像剤が到達可能である必要がある。
【００１３】上記方法の何れにおいても、該基板は金属
基板である必要はない。例えば、該基板は厚いフォトレ
ジストシート、あるいは種々の他の材料例えば半導体ウ
エハ（その上に電子回路があってもなくてもよい）等を
含むことができる。また、この厚い初期フォトレジスト
シートを予め加工して、現像された構造または未現像の
X-線露光領域を含むようにしてもよい。次いで、付随的
なフォトレジスト層を該第一の層に結合し、引き続き研
磨して積層体を形成し、該種々の層はこれらを一緒に結
合した後またはその前に現像される。基板として機能す
る該厚い初期フォトレジストシートを、次いでその露光
された側において研磨して、該シート中の該現像された
フォトレジストまたは完全に現像された構造体を露出す
るような所定の厚みにまで減じる。次に、この多層積層
体全体を電着用の金属基板に結合でき、あるいは該積層
体自体を構造要素として使用できる。例えば、該未現像
のフォトレジスト構造体は所定の三次元形状で形成し、
これを種々の目的、例えば鋳型または構造要素として利
用できる。多層積層体は、例えば液体またはガス用の導
管または電導路として使用できる多数のチャンネルを含
むことができる。このフォトレジストシートまたは積層
体を超小型回路を担持する半導体（例えば、単結晶シリ
コン）基板に応用する場合、該シートまたは積層体は該
基板に接着する前に、上記の如く十分に露光し、かつ必
要ならば現像することができる。このように、該基板上
の超小型回路を損傷する恐れのある基板上にフォトレジ
ストが存在する場合には、該フォトレジストには放射線
を照射すべきではない。本発明の他の目的、特徴並びに
利点は、添付図を参照しつつ以下の記載を勘案すること
により明らかとなろう。
【００１４】本発明は、LIGA法およびその拡張法におい
て実施されているような超小型構造体の製造において利
用できる。マイクロメカニカル金属構造体の製造を実施
するための方法の例は、犠牲金属層を使用した多重レベ
ルディープX-線リトグラフィーによる超小型構造体の形
成(Formation of Microstructures by Multiple Level
Deep X-ray Lithography With Sacrificial Metal Laye
rs) と題する米国特許第5,190,637 号に記載されてい
る。本発明は、またパターン化されたフォトレジストの
形成のためにも利用でき、該パターン化されたフォトレ
ジストは他の用途、例えば該フォトレジストが金属の電
着のための鋳型を与えることとは無関係の目的に直接利
用されるような場合に使用できる。この方法は基板に接
着した後に内部歪を実質的に示さず、該基板に良好に接
着され、かつ一般的に実質上追加の加工を実施すること
なく該基板から容易に除去できる、厚いフォトレジスト
構造の形成を可能とし、1,000 μまでの厚みのフォトレ
ジストが容易に形成できる。フィルムを基板上で直接注
型でき、その際の厚みは、該フィルムの保全性を損な
い、該基板に対する接着性の低下の可能性を高め、かつ
該フィルムのクレージングに導く不可避的な内部歪を生
ずる厚みに匹敵する。本発明は、また以下に記載するよ
うに多層構造体の一部としてスピン塗布したフィルム製
の比較的薄い層および２種以上の予備成形フォトレジス
トシートから作成した多層構造体においても利用でき
る。該スピン塗布したフィルムの厚みは、典型的には５
μｍ以下である。
【００１５】本発明においては、予備成形フォトレジス
トシート、好ましくは線状の（架橋されていない）、高
分子量（>2,000,000）をもつポリメチルメタクリレート
(PMMA)から形成したシートを基板に接着することがで
き、該接着は該予備成形シートを該基板に内部歪を導入
することなしに該基板に堅固に結合するようにパターン
化する前またはその後に実施される。この予備成形シー
トは市販品として入手でき、一般的にはその自由な形状
において内部歪を殆どまたは全くもたない。本明細書で
使用するような歪をもたない予備成形フォトレジスト
は、該フォトレジストの一部が露光され、かつ除去され
た後、あるいは残留するフォトレジストを該基板から剥
離する際に、機械的に歪を受けることは実質上ない。こ
の予備成形シートを、適当な接着剤を使用して、該選択
された基板表面上に接着する。本発明においては、予備
成形したPMMAシートと共に使用する好ましい接着剤層
は、比較的薄いスピン塗布したPMMAフィルムであり、該
フィルムは公知の様式で該基板に適用され、かつ硬化さ
れて、該基板に対する強力な結合を形成する。PMMAの該
初期スピン塗布フィルムは比較的薄い（１μｍ〜５μｍ
またはそれ以下）ので、該初期スピン塗布フィルムは接
着の問題、内部歪の問題および一般的にはLIGA法におい
て利用されているより厚い（25μｍ〜200 μｍ）フィル
ムに関連する問題であるクレージングの問題を生じな
い。該初期PMMAフィルム層は該予備成形PMMAシートによ
り覆われ、かつ比較的薄いであろうから、該初期PMMA層
は電着工程中にクレージングの問題を生じず、かつこれ
に架橋剤を添加して該フィルムの保全性を維持する必要
がない。結局、高分子量PMMAの架橋されていない予備成
形PMMAシートを使用することにより、パターン化および
金属の堆積を実施した後に、該フォトレジストフィルム
を形成した基板全表面をX-線またはUVでブランケット露
光する必要性なしに、適当な溶媒を使用することによ
り、該フォトレジスト全体を容易に除去することができ
る。
【００１６】これにより、従来LIGA加工において必須の
工程であった時間の掛かるかつ比較的経費のかさむ最終
工程を排除することができる。該予備成形したPMMAシー
トと該初期PMMA層との間の接着は、メチルメタクリレー
ト(MMA) モノマー液体を該予備成形シートと該初期層と
の間に塗布することにより容易に達成できる。該モノマ
ーは毛管作用により該２種の層間の界面を介して吸上さ
れ、該予備成形シートと該初期層との間に結合を形成
し、十分な時間の経過後に該予備成形シートを介する拡
散により放出される。該基板に接着された該予備成形シ
ートを、研磨等、例えば市販品として入手可能なマイク
ロミル装置を使用して機械的に加工して、該層を厚みを
該基板表面上での正確な高さにまで減ずる。このフォト
レジストを適用し、かつ所定の厚みまで研磨した後、こ
れを公知の方法、例えばシンクロトロンからのX-線とX-
線マスクとを使用してパターン化して、現像液による該
フォトレジスト領域の除去を容易にすることができる。
高分子量の線状PMMAは公知の現像剤に対して良好な選択
性を示すので、該未露光のPMMAは実質上該現像剤による
影響を受けず、一方で放射線で露光することにより分子
鎖が切断された結果として実質的に短い長さをもつPMMA
分子からなる該露光されたPMMAは該現像剤に容易に溶解
する。
【００１７】この方法は、更に比較的薄い超小型構造が
既に形成されている基板上に追加の超小型構造を形成す
るように拡張できる。この基本的方法および該拡張され
た方法は、何れも図１〜図９との関連で説明できる。図
１を参照すると、基板11、例えば単結晶シリコン、ガラ
ス、石英等は、その上に予め形成された超小型構造12を
もつことができる。これらの超小型構造は、典型的には
厚さ数μｍ（例えば、2.5 μm)の範囲内にある。典型的
なLIGA加工法においては、金属メッキ基材13を該基板11
の上部表面上に形成して、該構造12に対するベースを与
え、該構造12は該メッキ基材13上に電気メッキにより堆
積する。図２に示されたように、次工程では液状の線状
PMMA、例えば分子量496KのPMMAの層をスピン塗布して、
該基板11の表面上（メッキ基材13上）および該超小型構
造12上の層15として形成する。図３に示した如く、線状
PMMAの予備成形したフォトレジストシート17をPMMAのス
ピン塗布した該層15の上部に配置する。該層15と該予備
成形シート17との間の露出した界面を次にモノマー（こ
の場合にはMMA)で湿潤させ、かつ該シート17を適当な方
法、例えばアルミニウム箔20の片、スチールウールの層
21および荷重22を使用して該層15に押し付けて、制御さ
れ均等に分配された圧力を該予備成形したシート17に印
加する。適当な期間の経過後、重り21および22並びに該
箔20を取り除き、該モノマーを該予備成形したシート17
全体に拡散させる。その後、該基板をマイクロミルに入
れ、該層17を研磨して、その厚みを該基板11の上部表面
上の選択された高さの所定の厚みにまで減じる。
【００１８】図６を参照すると、該シート17および該層
15が、所定のパターンをもつX-線吸収剤26を上部に有す
るX-線マスク25を介してX-線24により或るパターンに露
光される。X-線または適当な場合にはUV輻射線は、該マ
スクを通過して該フォトレジスト層17および下層15内の
領域27に入射する。これらの領域27では、その中の該高
分子量物質の鎖の切断が生じ、かくして該領域は現像剤
で除去することが可能となる。かくして得られる構造を
図７に示したが、ここで該露光領域は現像剤で除去さ
れ、該層17中には開口29が残され、該開口の幾つかは該
基板11の表面上の該メッキ基材13まで貫通しており、ま
た該開口の他のものは該基板上に形成されたもとの超小
型構造12の全部または一部を露出している。図８に示し
た如く、次に金属を公知の方法で該開口29中に電気メッ
キして、該元の金属構造12に加えて該基板上に金属構造
30を形成する。最終工程は残留するフォトレジストの全
て、即ち該初期PMMA層15並びに該予備成形シート17の残
部両者を除去して、該基板11の表面上に自由状態の金属
構造12および30を残す。この自由状態の構造30は非常に
高いものであり得る。というのは、これらは該研磨した
フォトレジストシート17の厚みと同程度の高さであって
もかまわないからである。例示的構造は高さ200 μｍ〜
300 μｍもしくはそれ以上として形成でき、即ち公知の
LIGA加工技術では容易に達成し得なかった厚みで構造を
形成することができる。
【００１９】50μｍ〜1000μｍまたはそれ以上のX-線感
受性予備成形フォトレジスト層を様様な基板上に調製で
きる。本発明は一旦該レジストが付着されてしまえば、
加熱サイクルを全く必要としないので、該厚いレジスト
層と該基板との間の熱膨脹に関連する不適合の問題を無
視できる。かくして得られたレジスト層は極めて良好な
接着性と、極めて低い内部歪とを有する。本発明による
例示的な加工手順を以下に説明する。これらの手順は以
下の物質、即ちブリューワーサイエンス社(Brewer Scie
nce, Inc.)(P.O. ボックスGG, ローラ(Rolla), MO 6540
1)から入手できる接着促進剤APX-K1、オリンハント(OLI
NHUNT)/OCG,３ギャレットマウンテンプラザ(Garret Mou
ntain Plaza),ウエストパターソン、NJ 07424から入手
可能な、クロロベンゼンに溶解した（９重量％）分子量
496,000 をもつポリメチルメタクリレートを含有する液
状フォトレジスト、即ち496KPNMAフォトレジスト、スー
ト(Suite) 140, 301リンデンウッドドライブ(Lindenwoo
d Drive)、マルバーン(Malvern), PA 19355-1758のグッ
ドフェロー社(Goodfellow)から入手可能であり、2,000,
000 を越える重量平均分子量(Mw/Mn=約２〜３）をも
ち、殆ど架橋されていないポリメチルメタクリレートを
含有する予備成形ポリメチルメタクリレートシート、お
よび1001ウエストセントポールアベニュ(West Saint Pa
ul Avenue)、ミルウォーキー(Milwaukee), WI 53233 の
アルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Company In
c.) から入手可能なメチルメタクリレートモノマーを使
用する。
【００２０】
【実施例】平滑な金属化表面上に厚いPMMAレジスト層を形成するた
めの手順 最初の工程は、マイクロメカニカル構造を形成するため
の基板の調製を包含する。典型的な基板は約１μｍのSi
O2で被覆されたSiウエハである。次に、金属メッキ基材
を適用した。典型的な基材はDCスパッタリングによるTi
の厚さ200 Åの第一層とDCスパッタリングによるNiの厚
さ200 Åの第二層とを含む。該基板を、次いで該スパッ
タリング装置から取り出し、上記接着促進剤APX-K1を30
00 rpmにて30分間スピン塗布し、次いで145 °Ｃでの30
秒間のホットプレート焼付けを行った。該接着促進剤の
使用は任意であり、多くの用途においては省略すること
ができる。次いで、496KPMMA(9重量%)の層を2000 rpmに
て60秒間スピン塗布した。該ウエハを、次に焼付け／ア
ニールサイクル、即ち60°C/時なる速度で180 °Ｃまで
昇温し、180 °Ｃにて１時間維持し、次いで60°C/時に
て室温まで温度をさげることからなる焼付け／アニール
サイクルに付した。この予備成形したPMMAシート（例え
ば、1.27cm(1/2インチ）×1.91cm(3/4インチ))を、次に
基板の中心部近傍に配置した。マイクロピペットを使用
して、10μｌのメチルメタクリレートを接着すべき該シ
ートの端部に導入した。毛管作用の結果として、該界面
は該メチルメタクリレートで湿潤した。
【００２１】次に、この試料をアルミニウム箔で覆い、
1.27cm(1/2インチ）の厚さのスチールウール（アルミニ
ウム箔で包まれた）と１kgの重りを使用して軽く荷重を
加えた。この試料は少なくとも１時間覆ったままに維持
すべきであり、その後該重りおよびアルミニウム箔を取
り外し、該試料を通気したウエハボックス（好ましくは
N2でパージングした）内に保存した。研磨中またはその
後の短期間の間に該フィルムが亀裂を形成するのを防止
するために、最低８時間該フィルムから上記モノマーを
拡散かつ蒸発させるべきである。この８時間の乾燥期間
の経過後、該試料を所定の厚みにまで研磨することがで
きた。上記のようにして形成された該PMMAフォトレジス
トはディープUVおよびX-線両者に対して感受性であり、
公知のLIGA法の残りの諸工程に対して相容性であった。
この厚いレジスト層は、塩化メチレン中に浸漬すること
により除去することができた。
【００２２】平坦でない基板上での厚いPMMAレジスト層
の調製手順 既存の構造を上部に有する基板に対する例示的方法は以
下の通りであった。典型的な基板として、段差約2.5 μ
ｍの金属構造を有する7.62cm(3インチ）のSiウエハを使
用した。先ず、必要により接着促進剤APX-K1を、例えば
3000 rpmにて30秒間スピン塗布し、次いで145 °Ｃにて
30秒間ホットプレートにより焼付けた。次に、496KPMMA
(9重量%)を、スピン塗布前に10秒間の遅延時間を置い
て、2000 rpmにて30秒間スピン塗布した。次に、焼付け
／アニールサイクル、即ち60°C/時にて180 °Ｃまで昇
温し、180 °Ｃにて１時間維持し、次いで60°C/時にて
室温まで温度をさげることからなる焼付け／アニールサ
イクルに付した。もう一つの496KPMMA(9重量%)層を、ス
ピン塗布前に10秒間の遅延時間を置いて、2000 rpmにて
30秒間スピン塗布した。次いで、上記のような焼付け／
アニールサイクルに付した。
【００２３】次に、この予備成形したフォトレジストシ
ートを上記の如く496KPMMA層に接着した。１mmの厚さの
予備成形フォトレジストシートが市販品として入手で
き、容易に取り扱うことができる。上記の如く基板に接
着した後、ダイヤモンドまたはCBN(立方晶形窒化ホウ
素）工具を備えたフライカッターを使用して、±0.1 μ
ｍ未満の仕上げ表面を有する所定の厚み（±2.5 μm)に
まで、該予備成形層を研磨することができた。適当な研
磨機の１例はユング／ライヒェルトポリカットＥウルト
ラミラー(Jung/Reichert polycut E ultramiller) であ
る。かくして得られたレジスト層は極めて良好な接着性
をもち、かつ極めて低い内部歪をもつものと思われる。
この厚いレジストの除去はブランケット露光を必要とし
なかった。このレジストは線状ポリメチルメタクリレー
トから作成されているので、その除去は適当な溶媒に溶
解することにより達成できた。隣接する繊細な金属構造
に損傷を与える可能性のある該レジストの過度の膨潤並
びに亀裂形成を防止するために、一般的には該溶媒とし
て塩化メチレンの使用が適当である。200 μｍ〜300 μ
ｍのレジストを鮮明化するために、該試料を200 mlのCH
2Cl2に20〜30分間浸漬し、次いで更に100 mlのCH2Cl2で
清浄化した。最終的な清浄化のために酸素プラズマを使
用することも可能である。
【００２４】剥離型フォトレジスト構造の調製手順 フォトレジスト、例えばPMMAで作成した自由構造体も本
発明に従って製造できる。このような構造体の製造方法
を図10〜図14に関連して説明する。先ず、図10に示した
ように、この方法を基板41上に薄い犠牲層40を適用する
ことから始めた。この基板は、典型的には平坦な表面を
もち、その上に該犠牲層40が形成され、該犠牲層は種々
の材料、例えばシリコンウエハ、ガラス、金属または種
々のプラスチック材料から作ることができた。この犠牲
層用の材料はフォトレジスト用の現像剤の攻撃に対して
耐性の任意の様々な材料であり得る。例えば、該フォト
レジストがPMMAである場合、該材料でできた犠牲層は典
型的なPMMA用の現像剤、例えばモルホリン、2-(2- ブト
キシエトキシ）エタノール、エタノールアミン、および
水に対して耐性である必要があった。該材料の犠牲層
は、またPMMA等の該フォトレジストを侵食しないリムー
バにより選択的に除去されるものである必要があった。
PMMAフォトレジストについては、適当な犠牲層の例は希
薄なフッ化水素酸により除去できるチタン（該基板にス
パッタリングされる）、および部分的にイミド化したポ
リイミド（これは該基板上にスピン塗布され、このポリ
イミドに対して適したリムーバは水酸化アンモニウムで
ある）であった。ブリューワーサイエンス(Brewer Scie
nce)から入手できる軟質のPIRLポリイミド材料が、上記
米国特許第5,190,637 号に記載されているように、該犠
牲層として利用できた。図10に示した如く、該予備成形
した歪をもたないフォトレジストシート、例えば上記の
好ましいPMMAシートを、次に層42として上記の方法で該
犠牲層40に接着した。この層を上記の如く研磨して、該
初期シートの厚み未満の所定の厚みとした。
【００２５】図12に示した如く、X-線マスク44はその上
に形成されたX-線吸収剤パターン45を有し、シンクロト
ロン放射X-線46からの露光用のパターンを有し、これは
該フォトレジストシート42内に露光パターン47を与え
た。該露光されたフォトレジストを、次に上記の如く高
い選択性をもつ現像剤を使用して現像して、該露光され
たフォトレジスト47を除去し、かつ図13に示した例示的
構造におけるように、該犠牲層40に接着され、孤立した
フォトレジスト構造48を残した。次に、該犠牲層用のリ
ムーバを該基板中の該犠牲層に適用して、該犠牲層40を
選択的にエッチングして除去し、かくして該構造48を基
板41から自由にした。図14に示された自由部分の例はレ
ンズ状の形状を有し、図14に示した如く、これは本体を
有し、該本体はその上部面および底部面に対して実質上
垂直な側壁を備えていた。上記方法を利用することによ
り、これら構造は該本体の上部面および底部面の少なく
とも一方が研磨されており、該上部面と底部面との間の
該本体の厚みが典型的には約１mm未満であるように作成
できた。該フォトレジストとしてPMMAを使用した場合、
この方法により形成される構造は、該PMMAが実質上透明
な材料である限りにおいて、有用な光学特性をもつこと
ができ、従ってレンズとして使用するのに適していた。
勿論、基板から分離することのできる多くの他の型の構
造をこの方法で形成することが可能であった。更に、該
犠牲層上に残されている該PMMA構造48は相互に接続で
き、その中にパターン化された開口を有し、該犠牲層か
ら取り出された場合には他の部品を成形するための鋳型
として利用できた。分離されたPMMAシートはその中に形
成された所定の寸法の孔を有し、該シートはまたこのう
よにして形成された該開口を介する所定の流動特性をも
つフィルタまたは篩として使用することも可能であっ
た。必要ならば、該初期PMMAシートを架橋して、完成さ
れた部品をも架橋されたPMMA製のものとすることもでき
た。該予備成形したフォトレジストシートは歪をもたな
いものであるから、該部品48が該犠牲層の除去の際に該
基板から自由にされた場合にも、該部品はその内部に実
質上内部歪をもたず、かつ液体状態で基板に適用され硬
化により固化されるフォトレジスト材料、例えばPMMAの
場合に一般的に見られるような、実質的な機械的変形ま
たはカーリングを生ずることはなかった。
【００２６】多層フォトレジスト構造の製造 本発明によれば、２種以上の予備成形フォトレジストシ
ート、もしくは１層の注型層と１種以上の予備成形フォ
トレジストシートとを含む多層フォトレジスト構造を生
成して、所定の幾何形状の三次元金属部品製造用の型と
して、あるいはそれ自体構造要素として使用することが
できた。このような構造は本発明に従う上記の手順を利
用することにより得られた。かかる多層構造体を得るに
は、種々の工程順序が可能であった。第一の例示的工程
順序においては、図15〜図18に示した如く、基板50はそ
の上に形成された露光領域52を有するフォトレジストの
層51を有していた。このフォトレジスト層51は上記のよ
うに露光しかつ機械加工した予備成形フォトレジストシ
ートで作成できた。しかしながら、必要ならば該初期層
51は、例えばPMMAの注型層として公知の様式で形成で
き、これを硬化し、架橋し、かつ或るパターンでX-線で
露光した。次いで、図15に示された如く、予備成形フォ
トレジストシート54（例えば、上記のような線状PMMA）
を該第一層51に結合し、かつ所定の厚みにまで機械加工
した。図17に示した如く、X-線55をあるパターンのX-線
吸収物質57を有するX-線マスク56を介して照射して、該
第二層54上の領域58を露光した。該領域58は完全に下部
領域52内に存在し、従ってこれらの前に露光した領域52
のみが該第二層54の露光中にX-線を受けた。また、層51
および54の厚み、並びにX-線55の暴露時間の長さおよび
その強度は、該マスク56を透過したX-線が完全に該層51
および54両者を透過して、該層51および54両者における
該マスク56の開口領域下部にある領域を十分に露光する
ように選択できた。後者の場合は図17に図示されてお
り、そこでは該X-線55は元の露光された領域52を越える
該第一層51の付随的領域を露光した。勿論、該マスク56
が二次元であることを理解すべきであり、かつ該X-線55
から何等X-線露光を受けない該領域52の幾分かの領域が
存在する可能せいがあり、またX-線55が該前に露光され
た領域52を越えて拡がらない該第一の領域51の幾分かの
領域が存在する可能性がある。
【００２７】図17には僅かに２層のみが示されているに
すぎないが、上記の工程を所定の層の数だけ繰り返すこ
とができる。即ち、最後の層の露光が完了したら、該露
光領域における該フォトレジストを、液状現像剤を適用
することにより除去して、空隙領域60を残し、その中に
上記の方法に従って金属を電気メッキすることができ
る。基板50上に積層体を形成する多重層51および54を、
次に必要に応じて上記のような方法に従って除去するこ
とができる。一般的に、該第二層（または後の層）内の
領域58が該第一層51内の下部の全ての空隙領域52と少な
くとも部分的に重なりあって、結果として該現像液が該
第一層内の該領域52に到達できるようにすべきである。
該露光されたフォトレジスト全体が除去された場合、空
隙60は該多重積層体中に残される。該層51および54（並
びに付随的な層）の各々は典型的な市販品として入手可
能なフォトレジストシートから作成でき、該シートは通
常１mm〜３mmの範囲内の厚みをもつ、高分子量のX-線感
受性材料、例えば上記の如きPMMAから形成されたもので
あった。予備成形シートとフォトレジストシートの下部
層との結合は、これら２種の隣接層間の界面を湿潤する
メチルメタクリレートを使用した上記のような溶媒によ
る結合により達成できた。しかし、該フォトレジストシ
ートの構造上の保全性を実質的に損なわない他の結合技
術も利用可能である。該フォトレジストシートが線状ま
たは比較的低分子量のPMMA製である場合、このPMMAモノ
マーは一般にこれら２種のシートの十分な溶媒結合性を
与えた。高度に架橋されたPMMAシートを下部の架橋され
たPMMAシートに接着する場合、上記のPMMAシートを一般
的な基板に接着する方法を利用できた。例えば、溶媒に
溶解した比較的低分子量のPMMA（例えば、496K PMMA)を
薄層状にスピン塗布し、かつ硬化することができた。こ
のPMMAモノマーを該低分子量PMMA層に作用させて、該層
と高度に架橋されたPMMAシートとの間の溶媒結合を達成
することができた。該低分子量PMMA層もX-線露光に対し
て感受性であり、該予備成形PMMAシートと同様にしてパ
ターン化した。
【００２８】もう一つの多重層法の順序は図19〜図23に
示されている。図19に示した如く、予備成形フォトレジ
ストのかなり厚いシート62（例えば、１mm〜３mmのPMMA
シート）を、X-線マスク64上にあるパターンで形成した
X-線吸収剤65を有する該マスク64を介してX-線63で露光
した。該マスク64を透過するX-線63で露光した領域66は
十分なX-線で暴露され、結果としてこれらの領域はフォ
トレジスト用の現像剤に対して感受性となった。しか
し、この場合において、該フォトレジストシート62は十
分に厚く、そのために該X-線で十分に露光されて現像剤
に対して感受性となった該領域66は該フォトレジストシ
ート62の全厚みの僅かに部分的にのみ拡がっていた。例
えば、該領域66の厚さは僅かに数百μ以下であるが、こ
こで該シート62全体は1,000 μ(1 mm)以上の厚みをもつ
ことができた。該予備成形フォトレジストシート62をX-
線で露光した後、該シートには液状現像剤が適用され、
図20に示した如く、該現像剤により該領域66のフォトレ
ジストが除去され、かつ開放領域67が残された。該予備
成形シート62を、次に現像された領域70をもつ前に形成
されたフォトレジスト層69と接合し、ここで該層69を基
板71上に設けた。この層69は上記の種々の方法（例え
ば、液状PMMAの注型または予備成形フォトレジストの使
用）の何れかにより該基板71上に形成できた。この予備
成形フォトレジストシート62を、次いで下部のフォトレ
ジスト層69と整合させ、かつ該層の表面に結合して、該
第二の予備成形シート層62中の空隙領域67を該第一層69
の空隙領域70と整合させた。その後、図22に記載の如
く、該フォトレジストシート62を所定の厚みにまで機械
加工した。該所定の厚みは、該シート62の表面上の領域
67の高さよりも小さく、該領域67を十分に開き、かつ該
第一フォトレジスト層69内の下部領域70との連絡を可能
とした。図23に記載の如く、多層積層体を構築するのに
必要な回数上記方法を繰り返すことができ、この場合に
は開放領域74をもつ第三フォトレジスト層73は該第二フ
ォトレジスト層62に結合させた。これら３つの層内の開
放領域70、67および74により画成されるこの積層体中の
該開口の幾何形状は比較的任意的なものである。これら
領域を、次に上記のように電着により金属で満たすこと
ができた。該多重層73、62および69を（例えば、上記の
ブランケット現像剤で）除去した場合、実質上任意の種
々の三次元幾何形状をもち得る該構造71上には金属構造
が残された。
【００２９】また、図19〜図23に記載された工程におい
て、予備成形しかつ現像したシート62は上記の如く任意
の他の適当な基板に接着できるものと理解すべきであ
る。即ち、該基板71と第一層69とは、事実上後のフォト
レジスト層を接着することの可能な「基板」を含んでい
た。この方法は一般的である。例えば、該基板はシリコ
ンウエハ（その上に超小型回路を公知の半導体加工技術
で形成した）を含むことができた。この現像されたフォ
トレジストシート62を該シリコン基板に接着して、その
上の回路を覆うことができた。該フォトレジストシート
62が、該基板に接着する前に別途X-線で露光されている
ので、該基板のX-線露光は不要であり、かつ該基板上の
回路の損傷は回避された。この層62は該空隙67を露出す
るように機械加工され、その下部の該回路の部分へのア
クセスを可能とした。例えば、該空隙67は該基板上の集
積回路の電気接続パッドと整合するように選択でき、こ
こで導電性金属は該空隙内に電気メッキされ、これらの
導電性パッドとの直立した接続を与えた。必要ならば、
該フォトレジストを次に上記のように除去し、あるいは
該集積回路上に残して、これを保護することも可能であ
った。PMMAはこのような目的に対して有利な材料であっ
た。というのは、これが一般に透明であり、かつ該基板
上の光学的に活性なデバイスを覆うのに利用できるから
である。
【００３０】上記工程順の変法において、図24に示した
如く、比較的厚いフォトレジストシート80を、X-線マス
ク82上にパターン状に形成されたX-線吸収剤83をもつ該
X-線マスク82を介してX-線81で露光して、該フォトレジ
ストシート80のX-線で露光され、かつ現像剤で除去する
ことのできる側に領域85を画成した。しかし、該領域85
のフォトレジストを即座に現像剤を適用することにより
除去するよりも、該フォトレジストシートをその露光さ
れた側において、X-線で露光されかつ現像剤に対して感
受性の領域88を内部にもつ第一のフォトレジスト層87に
接着した。該第一層87は図25に示されているように基板
89に接着された。かくして図26に示した如く、該第二層
80を、そのX-性露光領域85が該層80の自由表面に達し、
かつ十分に露出されるような厚さにまで機械的に加工し
た。所定の層数をもつフォトレジスト積層体を形成する
ようにこの工程を繰り返すことができた。該所定数の層
が得られたら、この全構造を該露光されたフォトレジス
トの全てを除去する現像剤に暴露した。これを２層構造
に対して図27に示したが、ここで該フォトレジストは該
第一層87内の領域88から除去され、かつ開放領域90が残
され、また該第二層80内の領域85からも該フォトレジス
トが除去されて、開放領域91が残された。該領域85およ
び88は一般的に相互に接触して、該現像液が該領域88に
到達することを可能とする必要があり、あるいはまた該
領域88は該積層構造の側端部において露出していて、結
果として該現像剤がこの側端部からこれら領域に到達し
得る必要があった。一般に、該領域85および88は相互に
重なり合って、該現像剤により該露光されたフォトレジ
ストが良好に除去されることが好ましい。図27に示され
た構造が所定の最終製品ではないが、寧ろ金属構造を生
成するための鋳型として使用することが望ましい場合に
は、該金属を上記の方法で該開放領域90および91内に電
気メッキすることができ、また該フォトレジストの層80
および87を次に除去して、該基板上に該金属構造を残す
ことも可能であった。
【００３１】上記２通りの工程順の何れかを、基板とし
てX-線露光領域をもつ予備成形フォトレジストシートを
使用して実施することができた。通常の厚み（１〜３m
m、あるいは必要ならばこれよりも大きくてもよい）の
該予備成形フォトレジストシートは十分な強度をもち、
かつ十分な構造上の保全性を有しているので、かかるシ
ートを基板として使用し、その上で１以上のフォトレジ
スト層を形成し、かつこれらを加工することが可能であ
った。例示的工程順（図19〜図23の順序と類似）を図28
〜図33に示す。しかし、図24〜図27の工程順を利用して
本質的に同等な方法を実施できることを理解すべきであ
る。該工程順においては、露光されたフォトレジスト
を、該フォトレジスト層の全てを一緒に接着して積層体
とした後に除去した。図28に示したように、比較的厚い
予備成形フォトレジストシート100 を、X-線マスク102
上に或るパターンで形成されたX-線吸収剤103 を有する
該マスク102 を透過するX-線101 で露光して、該予備成
形シート100 中に領域105 を形成した。該領域105 は現
像剤で除去されるように十分にX-線で露光されるが、該
領域105 は該フォトレジストシート100 の厚み全体の僅
かに一部分のみに拡がっているに過ぎなかった。このフ
ォトレジストシート100 を次に該領域105 内の露光され
たフォトレジストを除去する液状現像剤に暴露した。も
う一つのフォトレジストシート108 を同様な方法でその
中に空隙領域109 をもつように形成した。これら２種の
比較的厚いフォトレジストシート100 および108 を、次
に適当に整合するような方法でその露光された表面にて
相互に結合して、結果として該空隙領域106 および109
が図30に示したように相互に適当に整合させた。この層
100を、次いで該領域106 が図31に示した如く十分に露
出されるような厚みにまで機械的に加工することができ
た。開放領域111 をもつ更なるフォトレジストシート11
0 を全く同様な方法で上記２層100 および108 上に形成
できた。所定数の層を積層体状に形成した後、必要なら
ば該積層体を次に基板113 に結合でき、該基板は図33に
記載の如く金属を電着するのに適した表面を有してい
た。この頂部層としてのフォトレジストシート108 を次
に該開放領域109 を露出して、該領域109、106 および1
11 の全てに金属の電着を可能とする厚みにまで機械的
に加工できた。
【００３２】しかし、フォトレジストの層108 、100 お
よび110 を含む該積層体自体は、電着用鋳型として基板
に結合する必要性なしに独立の利用性をもち得る。例え
ば、該開放領域109 、106 および111 は、圧力センサ
ー、アラームデバイス、水圧または空気圧アクチュエー
タ等において使用するために該積層体を通して液体また
はガスの通過を可能とする多重流体チャンネルを含むこ
とができた。かかる開放領域により形成された該チャン
ネルは、単に該積層体の露出表面にもう一つのフォトレ
ジスト層を接着することにより、図32の積層構造内で密
閉することができた。基本的にはかかる構造は図33に記
載されており、そこで該基板113 は単に該開放領域111
を閉じる目的でのみ機能し得、また必要に応じて予備成
形フォトレジストシート、または金属もしくはセラミッ
ク材料を包含する種々の材料で作成できた。更に、該開
放領域106 および109 が相互に適当に配置するように適
宜接合されかつ整合された場合には、図30の構造が僅か
に２種の層で、何れの層を機械加工することなしに多重
チャンネル構造を形成することを可能とすることが分か
った。以上本発明をPMMAシート、即ちポジ型フォトレジ
ストを使用して上に例示したが、本発明は同様にネガ型
フォトレジストを使用して実施することができるものと
理解すべきである。該ネガ型フォトレジストにおいて、
放射線による露光は該材料を現像剤に対する感受性を低
下させる。
【００３３】空隙領域またはX-線で露光した領域の何れ
かをもつ２種以上の別々に形成したフォトレジスト層を
該領域が相互に適当に整合されるように結合すること
は、該各層の適当に正確な整合性を必要とする。一般的
に、１μ以下の許容度を維持し得ることが望ましい。比
較的厚いフォトレジストの使用は整合用のギャップを大
きくするように寄与する。比較的正確な整合および把持
手順が必要とされる。市販品として入手可能な、X-線マ
スクを光学的に整合させるための装置を用いて、該多重
層を整合させることができるが、かかる装置は比較的高
価である。種々の露光したフォトレジスト層の整合は、
各層の露光中に機械的整合構造を形成し、次いでこれら
整合構造を各層と後の層との間の機械的な位置合わせを
行うのに利用することにより達成できた。例示的整合構
造は、該露光領域の対向する側部に比較的大きな（例え
ば、径１mm）孔（これはフォトレジスト材料自体（例え
ば、PMMA）または金属から作成し得るペグを受容でき
る）で形成できた。整合は、該後の層を該ペグ上に組み
込み、該フォトレジスト層を下部の層に接着することに
より達成した。かくして、自己整合が達成された。とい
うのは、該整合用の孔が該層の所定のパターンとして当
時に露光され、その結果該整合許容度がアセンブリの許
容度により支配されるからである。
【００３４】この整合手順は図34〜図41に記載されてい
る。図34を参照すると、基板120 は（任意の方法で）そ
の上に形成されたフォトレジスト第一層121 をもつよう
に図示されており、該第一層121 には整合用の開口122
(例えば、円筒状の開口）および所定の構造の開口を構
成する空隙領域123 を形成した。該開口122 および123
を形成するために実施する露光並びにマスキング工程は
上記した通りであり、従って該開口122 および123 は同
時に形成され、かくして該開口123 に対する該開口122
の相対的位置が正確に制御できた。該構造120 は必要に
応じて金属メッキ基材をもつことができる。次いで、整
合用ペグ125 を図35に示した如く該開口122 に挿入し
た。これらのペグは種々の技術により金属から形成でき
（これらは比較的大きな径、例えば１mmをもつ）、ある
いは該ペグは図12〜図14に関連して上記したような方法
で自由構造として形成できるフォトレジスト材料、例え
ばPMMAから作成することができた。予備成形シートの第
二層131 を次に図36に示した如く形成した。これは整合
用の開口132 および構造空隙領域133 を有し、該空隙領
域は比較的厚いフォトレジストシート（例えば、厚み１
mmのPMMAフィルム）内に部分的に伸びているが、完全に
これを貫通する必要はない。該第一層122 の露出表面上
に突出している該ペグ125 部分を該第二層131 の該整合
用開口132 内に挿入することにより、この第二のフォト
レジストシート層131 を該第一シートに対して整合させ
た。再度、該構造空隙領域133 に対する該整合用の開口
132 の相対的な位置の調節により、該構造領域133 と該
第一層121 中の該構造空隙領域とを適当な整合状態とす
ることが保証された。
【００３５】図38に示した如く、該フォトレジストシー
ト131 を次に、該空隙領域133 および該整合用の開口13
2 が十分に露出されるような厚みにまで機械的に加工す
ることができた。しかし、該第二層131 の厚みの低下
は、好ましくは該ペグ125 が露出されるような厚みにま
で減じるべきではない。寧ろ、図38に示されたように、
各整合用の開口132 の部分は開放状態に維持された。こ
れらの整合用の開口132の残りの部分には、図39に示し
た如く第二の組のペグ135 を挿入した。次に、図40に示
した如く、フォトレジストシートの第三層を整合し、搭
載し、かつ該第二層131 と同様に機械加工により厚みを
減じて、３層をもつ積層体を形成することができた。こ
れにより、該第三層内の構造空隙領域143 は該第二層13
1 内の構造空隙領域133 並びに該第一層121 内の構造空
隙領域123 と適当な整合状態とされた。次いで、第三の
組のペグ145 を上記と同様な方法で該第三層141 中に形
成された整合用の開放孔に挿入し、更なる層を同様な方
法で付加できた。所定数の層を積層体状に作成した後、
必要に応じて金属を該構造空隙領域に電着できた。これ
は図41に記載されており、そこでは電気メッキされた金
属片150が形成され、該片は３つの部分151 、152 およ
び153 を有し、これらはそれぞれ上記層121 、131 およ
び141 の構造空隙領域に対応する。該積層体に残された
該整合用のペグ125 および135 がフォトレジストから作
成される場合、これらも上記フォトレジスト材料121 、
131 および141 と同様な方法で除去できる。これらのペ
グが金属製である場合、これらは一般的に該周辺のフォ
トレジスト層が除去される場合に該基板から剥離され
る。
【００３６】また、該第一段階の該整合用ペグ125 を金
属から作成し、永続的に該基板に接着することができ
た。次いで、完全に自由な金属あるいはフォトレジスト
（例えば、PMMA）構造が必要な場合に、この基板は多数
回に渡り使用できた。かかる金属ペグを使用する場合、
該第一のPMMA層を露光し、かつ別々に現像し、次いで該
ペグ125 を該層内に形成した整合用孔に挿入することに
より、適当な整合状態となるように該基板表面に接着す
ることができた。同様に、該積層体の形成後に該フォト
レジスト層内の露光領域の現像を実施する上記方法の変
法を利用することも可能である。この方法は部分的に現
像して、該整合用孔の位置における露光された該PMMAの
みを、例えば注意して該PMMA層をマスキングすることに
より除去することができる。また、該フォトレジストシ
ートはその中に整合用孔を機械加工により形成し、次い
で該フォトレジストシート中に機械加工により形成され
た該孔に整合されるX-線マスクを介してX-線で露光する
こともできる。上記手順を利用して、±１μ以下の整合
許容度を達成し、一方でこれら種々の層の整合に要する
時間を節減する。本発明は例示の目的で本明細書に記載
した特定の態様により制限されず、上記の特許請求の範
囲に入るような全ての改良をも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 上部に形成された既存のマイクロメカニカル
構造をもつ基板の簡略化した例示的な側面図である。
【図２】 上部にフォトレジストの被膜を有する図１に
示した基板を示す図である。
【図３】 フォトレジストの該初期層の上部にフォトレ
ジストの予備成形したシートを付加した、図２に記載の
基板を示す図である。
【図４】 フォトレジストの該予備成形シートと該初期
層との間の界面へのモノマーの適用を、該予備成形した
シートを下層に押圧する荷重のかけられた状態で示し
た、図３に記載の基板を示す図である。
【図５】 該予備成形したシートを所定の厚みにまで研
磨した後の図４に記載の基板を示した図である。
【図６】 X-線マスクを介してX-線で露光した該フォト
レジストおよび基板を示す模式的図である。
【図７】 該露光したフォトレジストを現像した後の図
６に記載の該フォトレジストおよび基板を示す模式的図
である。
【図８】 該フォトレジストを除去した領域に金属を電
気メッキした後の、図７に記載の基板を模式的に示した
図である。
【図９】 上部に形成されたマイクロメカニカル部品を
備えた基板の、残留フォトレジストを回基板から剥離し
た後の模式的な図である。
【図１０】 上部に形成した犠牲層を有する基板の簡略
化した模式的な側面図である。
【図１１】 該犠牲層および結果として該基板に接着さ
れた歪をもたないフォトレジストシートを備えた図１０
に記載の基板を示す図である。
【図１２】 X-線マスクを介してX-線で露光した図１１
に記載の該フォトレジストおよび基板を示す模式的図で
ある。
【図１３】 該露光したフォトレジストを現像した後の
図１２に記載の該フォトレジストおよび基板を示す模式
的図である。
【図１４】 本発明に従って形成することのできる、フ
ォトレジスト材料製の例示的自由部分の斜視図である。
【図１５】 露光され、かつ機械加工されているが、未
だ現像されていない露光領域をもつ予備成形されたフォ
トレジストシートを有する基板の模式的側面図である。
【図１６】 第二の予備成形フォトレジスト層を該第一
層上に結合し、所定の厚みにまで機械加工した後の図１
５に記載の該基板の模式的図である。
【図１７】 X-線マスクを介してX-線で露光した図１６
に記載の該フォトレジストおよび基板を示す模式的図で
ある。
【図１８】 該露光したフォトレジストを現像した後の
図１７に記載の該フォトレジストおよび基板を示す模式
的図である。
【図１９】 X-線マスクを介してX-線で露光した比較的
厚いフォトレジストの予備成形シートを示す模式的な側
面図である。
【図２０】 フォトレジストを露光し、該露光したフォ
トレジストを現像した後の、基板上の前に現像されたフ
ォトレジストシートと露光表面とが結合されるように配
置された、図１９に記載のフォトレジストシートを模式
的に示す図である。
【図２１】 該２種のフォトレジスト層中の現像された
領域と整合するようにフォトレジストの下層に結合した
自由なフォトレジストシートを模式的に示した図であ
る。
【図２２】 該第二のフォトレジストシート中の現像領
域全てが露出するような厚みにまで上部層を機械加工し
た後の図２１に記載の基板およびフォトレジスト層を模
式的に示した図である。
【図２３】 図１９〜２２において既に例示したものと
同様な方法で形成できるフォトレジストの第三層を付加
した、図２２に記載の基板およびフォトレジスト層を模
式的に示した図である。
【図２４】 X-線マスクを介してX-線で露光した比較的
厚い予備成形フォトレジストシートを示す模式的な側面
図である。
【図２５】 基板上の露光されたが現像されていないフ
ォトレジスト層に結合された、図２４に記載の露光され
たが現像されていないフォトレジストシートを模式的に
示した側面図である。
【図２６】 フォトレジストの上部層中の完全に露光さ
れたフォトレジスト領域全てが露出されるような厚みに
まで、該フォトレジストの上部層を機械加工した後の、
図２５に記載の基板およびフォトレジスト層を模式的に
示した側面図である。
【図２７】 該露光したフォトレジストを現像し、かつ
除去した後の、図２６に記載のフォトレジスト層をもつ
基板を模式的に示した図である。
【図２８】 X-線マスクを介してX-線で露光した比較的
厚い予備成形フォトレジストシートを示す模式的な側面
図である。
【図２９】 図２８に示された方法でX-線で露光され、
かつ該露光されたフォトレジストを除去すべく現像され
ている２種の比較的厚い予備成形フォトレジストシート
を模式的に示した図である。
【図３０】 露出した表面において一緒に結合された、
図２９に記載の予備成形され、露光され、かつ現像され
たフォトレジストシートの２種の層を模式的に示した図
である。
【図３１】 上部層を、該上部フォトレジスト層の現像
された領域を完全に露出するような厚みにまで機械加工
した後の、図３０に記載のフォトレジスト層を模式的に
示した図である。
【図３２】 図２８〜３１に関連して既に例示した方法
で形成されるもう一つの追加のフォトレジスト層を備え
た、図３１に記載のフォトレジスト層を模式的に示した
図である。
【図３３】 基板に結合された上部層の自由表面を有す
る、該厚いフォトレジスト層を機械加工する前の、図３
２に記載の多層フォトレジスト積層体を模式的に示した
図である。
【図３４】 フォトレジスト層での整合用の孔の形成を
説明するための、基板上の該フォトレジスト層の部分を
模式的に示した図である。
【図３５】 該整合用の孔に挿入された整合用ペグをも
つ、図３４に記載のフォトレジスト構造を有する基板を
模式的に示した図である。
【図３６】 一方の表面をX-線で露光し、かつ現像して
種々の領域における露光されたフォトレジストを除去
し、整合用の孔を形成するように寸法調整し、かつ配置
した領域を含む比較的厚い予備成形したフォトレジスト
シートを模式的に示した側面図である。
【図３７】 該予備成形フォトレジストシートの該整合
用孔に整合用ペグを挿入することにより、図３５に示さ
れた構造と整合された図３６に記載の予備成形フォトレ
ジストシートを模式的に示した図である。
【図３８】 上部層内の該整合用孔および該他の露光さ
れた領域を露出するような厚みにまで該上部フォトレジ
スト層を機械加工した後の、図３７に記載の基板および
フォトレジスト層を模式的に示した図である。
【図３９】 図３８の該フォトレジストシートの上部層
内に残された該整合用孔への追加の整合用ペグの挿入を
模式的に説明するための図である。
【図４０】 フォトレジストシートの第三層および上記
のような方法により形成される第三の組の整合用ペグを
付加した、図３９に示した構造体の模式的な図である。
【図４１】 図４０に示した構造体の該多重フォトレジ
スト層内に残された開放領域に電気メッキした金属を有
する、図４０に記載の該構造体を模式的に示した図であ
る。
【符号の説明】
１１、４１、５０、７１、８９、１１３、１２０・・・
・基板 １３・・・・金属メッキ基材 １７、５４、１００・・・・予備成形フォトレジストシ
ート ２０・・・・アルミニウム箔 ２１・・・・スチールウール ２２・・・・重り ２４、４６、５５、６３、８１、１０１・・・・X-線 ２５、４４、５６、６４、８２、１０２・・・・X-線マ
スク ２６、４５、５７、６５、８３、１０３・・・・X-線吸
収剤 ２９・・・・開口 ３０・・・・金属構造 ４０・・・・犠牲層 ５１・・・・フォトレジスト層 ５２・・・・露出領域 ６０、１０６、１０９、１２３、１３３、１４３・・・
・空隙領域 ６２・・・・予備成形フォトレジスト ６７、７４、９０、９１、１１１・・・・開放領域 ７０・・・・現像領域 ７３、１４１・・・・第三フォトレジスト層 ８０、１０８、１１０、１３１・・・・フォトレジスト
シート ８７、１２１・・・・第一フォトレジスト層 １２２、１３２・・・・整合用開口 １２５・・・・ペグ １３５・・・・整合用ペグ １４５・・・・第三の組のペグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 // Ｇ０３Ｆ 7/027 ５０２ Ｈ０５Ｋ 3/18 Ｄ 7511−4Ｅ (72)発明者 トッド アール クリステンソン アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 53715 マディソン セント ジェームズ コート 1320 (72)発明者 ケニス スコロビス アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 53713 マディソン カタルパ サークル 1130

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a) 放射線で露光することにより現像剤
    に対して感受性とすることのできるフォトレジスト材料
    の予備成形シートを作成する工程、 (b) 該フォトレジストシートの現像剤に対する感受性を
    変化する放射線によって、あるパターンで該フォトレジ
    ストシートを露光する工程、 (c) 該フォトレジストシート材料を機械的に除去して、
    該シートの厚みを所定の厚みまで低下させる工程、およ
    び (d) 該露光したフォトレジストに現像剤を適用して、該
    現像剤に対して感受性のフォトレジスト部分を除去する
    工程、を含む超小型構造の形成方法。
  2. 【請求項２】 基板にメッキ基材として金属の薄層を適
    用し、該フォトレジストの予備成形シートを該メッキ基
    材に接着する初期工程を含み、かつ次いで請求項１記載
    の諸工程全てを経た後、該フォトレジストが除去されて
    いる領域内に金属を電気メッキし、次いで残留フォトレ
    ジストを除去して、該基板上に電気メッキされた金属構
    造を残す付随的諸工程を含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 該フォトレジストシートが極めて高分子
    量の線状PMMAである請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 該フォトレジストシート材料が極めて高
    分子量の線状PMMAであり、かつ該PMMAを溶解する溶媒を
    含む浴に該フォトレジストを暴露することにより上記残
    留フォトレジストの除去工程を実施する請求項２記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 該フォトレジストをシンクロトロンから
    のX-線で露光することにより、該フォトレジストをある
    パターンで露光する上記工程を実施する請求項３記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 該基板表面上に架橋されていないPMMAの
    薄い初期層をスピン塗布し、該PMMAの初期層を固化し、
    該初期層にPMMAの予備成形したフォトレジストシートを
    適用し、かつ液状メチルメタクリレートモノマーを該予
    備成形シートと該初期層との間の界面に適用して、該予
    備成形シートと該初期層とを該界面において接着する諸
    工程を含む請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 該基板に犠牲層を適用し、かつ該予備成
    形シートと該犠牲層とを接着する初期工程を含み、かつ
    次いで請求項１記載の諸工程全てを経た後、該フォトレ
    ジスト材料に悪影響を与えないリムーバで該犠牲層を除
    去して、該基板から残留フォトレジストを除去する付随
    的工程を含む請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 該フォトレジスト材料がPMMAである請求
    項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 該犠牲層がチタンおよび部分的にイミド
    化されたポリイミドからなる群から選ばれる材料製であ
    る請求項８記載の方法。
  10. 【請求項10】 該フォトレジストを構成するPMMAが極め
    て高い分子量の線状PMMAである請求項８記載の方法。
  11. 【請求項11】 該フォトレジストの予備成形シートが少
    なくとも１mmの厚みを有し、かつ該フォトレジストシー
    ト材料を機械的に除去する該工程において、該シートの
    厚みを１mm未満の厚みまで減ずる請求項１記載の方法。
  12. 【請求項12】 (a) 放射線で露光することにより現像剤
    に対して感受性とすることのできるフォトレジスト材料
    の第一の予備成形シートを作成する工程、 (b) 該フォトレジストシートの現像剤に対する感受性を
    変化する放射線によって、あるパターンで該フォトレジ
    ストシートを露光する工程、 (c) 該フォトレジストシート材料を機械的に除去して、
    該シートの厚みをフォトレジストの第一層を構成する所
    定の厚みまで低下させる工程、 (d) 放射線で露光することにより現像剤に対して感受性
    とすることのできるフォトレジスト材料の第二の予備成
    形シートを作成する工程、 (e) 該第二のフォトレジストシートを該第一のフォトレ
    ジストシート層とを接着して、積層体を形成する工程、 (f) 該第二のフォトレジストシート材料を機械的に除去
    して、該シートの厚みをフォトレジストの第二層を構成
    する所定の厚みまで低下させる工程、 (g) 該第二のフォトレジスト層の現像剤に対する感受性
    を変化する放射線のあるパターンで該第一および第二フ
    ォトレジスト層を露光する工程、および (h) 該フォトレジストに対する現像剤を使用して、該現
    像剤に感受性の該第一および第二層中の該フォトレジス
    トを除去する工程、 を含む超小型構造の形成方法。
  13. 【請求項13】 該第一のフォトレジストシートをあるパ
    ターンの放射線で露光する前に、該フォトレジスト材料
    の第一の予備成形シートと基板とを接着し、かつ該第一
    フォトレジストシート材料を機械的に除去する工程を含
    む請求項12項記載の方法。
  14. 【請求項14】 該第一のフォトレジストシートと該基板
    とを接着する上記工程が、該基板に金属の薄層をメッキ
    基材として適用し、かつ該フォトレジストの予備成形シ
    ートと該メッキ基材とを接着する工程を含み、かつ次い
    で請求項13に記載の全工程を実施した後に、該フォトレ
    ジストが除去されている領域内に金属を電気メッキし、
    次いで残留フォトレジストを除去して、該基板上に電気
    メッキされた金属構造を残す付随的諸工程を含む請求項
    13記載の方法。
  15. 【請求項15】 放射線で露光することにより現像剤に対
    する感受性を変えることのできるフォトレジスト材料の
    第三の予備成形シートを作成する工程、 該第三フォトレジストシートと、該積層体の該第二の層
    とを接着する工程、 該第二の層に接着された該第三のフォトレジストシート
    材料を機械的に除去して、該シートの厚みを該積層体の
    第三層を構成する所定の厚みまで減ずる工程、および現
    像剤に対する該第三のフォトレジスト層の感受性を変化
    する放射線により、あるパターンで該第三のフォトレジ
    スト層を露光し、次いで該第一、第二および第三層各々
    中の現像剤に感受性の該フォトレジストを、該フォトレ
    ジストに対する現像剤を使用して除去する工程、を含む
    付随的な諸工程を包含する請求項12記載の方法。
  16. 【請求項16】 該第一および第二層中の現像剤に対して
    感受性の該フォトレジストを除去する上記工程を、該第
    二層を構成する該第二フォトレジストシートと該第一フ
    ォトレジスト層とを接着する前に実施する請求項12記載
    の方法。
  17. 【請求項17】 (a) 放射線で露光することにより現像剤
    に対して感受性とすることができるフォトレジスト材料
    の第一の予備成形シートを作成する工程、 (b) 該フォトレジストシートの厚み全体ではなく部分的
    に、該第一のフォトレジストシートの現像剤に対する感
    受性を変化する放射線によって、あるパターンで該フォ
    トレジストシートを露光する工程、および (c) 該露光したフォトレジストシートに現像剤を適用し
    て、該現像剤に対して感受性のフォトレジストを除去し
    て、該フォトレジストシートの該露光された側に、完全
    にではなく部分的に該フォトレジストシートを貫いて伸
    びた空隙のパターンを残す工程、を含む超小型構造の形
    成方法。
  18. 【請求項18】 該第一のフォトレジストシートのそこに
    形成された空隙を有する側を、ある材料層に接着して積
    層体を形成する追加の工程を含む請求項17記載の方法。
  19. 【請求項19】 該材料層がフォトレジストであり、かつ
    該第一の予備成形シートと該材料層とを接着する工程の
    前に、あるパターンをもち、該フォトレジスト層を現像
    剤に対して感受性とする放射線で該フォトレジスト層を
    露光し、該露光したフォトレジスト層に現像剤を適用し
    て該現像剤に対して感受性のフォトレジストを除去し、
    次いで該フォトレジストの第一の予備成形シートと該層
    とを接着する追加の工程を含む請求項18記載の方法。
  20. 【請求項20】 該フォトレジストの第一の予備成形シー
    トと該材料層とを接着する上記工程の後に、該第一の予
    備成形フォトレジストシート材料を機械的に除去して、
    該第一の予備成形シート内に形成された該空隙を十分に
    露出するように該シートの厚みを減ずる追加の工程を含
    む請求項18記載の方法。
  21. 【請求項21】 該第一の予備成形シート材料を機械的に
    除去する上記工程の後、放射線で露光することにより現
    像剤に対して感受性とすることのできるフォトレジスト
    材料の第二の予備成形シートを作成し、該第二のフォト
    レジストシートの厚み全体ではなく部分的に、現像剤に
    対する該第二のフォトレジストの感受性を変化させるあ
    るパターンの放射線によって該第二のフォトレジストシ
    ートを露光し、該露光した第二のフォトレジストシート
    に現像剤を適用して、該現像剤に対して感受性の該フォ
    トレジストを除去し、かつ該第二のフォトレジストシー
    トの一方の側に該第二のフォトレジストシートの厚み全
    体ではなく部分的に伸びた空隙を残し、次いで該第二の
    フォトレジストシートの該空隙を有する側と該第一のフ
    ォトレジストシートの表面とを接着する追加の諸工程を
    含む請求項20記載の方法。
  22. 【請求項22】 該第二のフォトレジストシートを該第一
    のフォトレジストシートに接着した後に、該第二のフォ
    トレジストシート材料を機械的に除去して、該第二のフ
    ォトレジストシート内に形成された該空隙を十分に露出
    するように該シートの厚みを減ずる追加の工程を含む請
    求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】 (a) 放射線で露光することにより現像剤
    に対して感受性とすることができるフォトレジスト材料
    の第一の予備成形シートを作成する工程、 (b) 該フォトレジストシートの厚み全体ではなく部分的
    に、該第一のフォトレジストシートを現像剤に対して感
    受性とする放射線によって、あるパターンで該第一のフ
    ォトレジストシートを露光する工程、 (c) 該第一のフォトレジストシートの現像剤に対して感
    受性のフォトレジストを有する側と、該現像剤に対して
    感受性のパターン領域を有するフォトレジスト層と接着
    して、積層体を形成する工程、 (d) 該第一の予備成形フォトレジストシート材料を機械
    的に除去して、該現像剤による除去に対して感受性の該
    第一の予備成形シートの領域を露出させるように該シー
    トの厚みを減じる工程、および (e) 該積層体に現像剤を適用して、該現像剤に対して感
    受性のフォトレジストを除去し、該第一のフォトレジス
    トシートおよび該下層のフォトレジスト層中に空隙のパ
    ターンを残す工程、を含む超小型構造の形成方法。
  24. 【請求項24】 該第一のフォトレジストシートと該フォ
    トレジスト層とを接着する工程の前に、フォトレジスト
    材料の予備成形シートから該フォトレジスト層を形成
    し、ここで該フォトレジスト材料の予備成形シートは放
    射線で露光することによりその厚み全体ではなく部分的
    に現像剤に対して感受性とすることができ、該シートの
    該露光された側とは反対の側から該フォトレジストシー
    ト材料を機械的に除去して、該シートの該現像剤に対し
    て感受性の領域を十分に露出するように該シートの厚み
    を減じて該フォトレジスト層を形成し、かつその後に該
    第一の予備成形フォトレジストシートと該フォトレジス
    ト層とを接着する追加の工程を含む請求項23記載の方
    法。
  25. 【請求項25】 該フォトレジスト層を形成する該予備成
    形フォトレジストシート材料を機械的に除去する上記工
    程の前に、該予備成形フォトレジストシートの該露光さ
    れた側と基板とを接着し、次いで該予備成形フォトレジ
    ストシート材料を機械的に除去する請求項24記載の方
    法。
  26. 【請求項26】 (a) PMMAフォトレジスト材料の第一の予
    備成形シートを作成する工程、 (b) あるパターンで、該第一のフォトレジストシートを
    X-線で露光して、該フォトレジストシートの露光された
    領域を現像剤に対して感受性とする工程、 (c) 該第一のフォトレジストシート材料を機械的に除去
    して、該シートの厚みを所定の厚みまで減じる工程、お
    よび (d) 該第一フォトレジストシートに現像剤を適用して、
    該現像剤に感受性の該露光されたフォトレジストを除去
    する工程、を含む超小型構造を形成する方法。
  27. 【請求項27】 基板にメッキ基材として金属の薄層を適
    用し、該フォトレジストの第一予備成形シートを該メッ
    キ基材に接着する初期工程を含み、次いで請求項26記載
    の諸工程全てを実施した後、該フォトレジストが除去さ
    れている領域内に金属を電気メッキし、次に残留フォト
    レジストを除去して、該基板上に電気メッキされた金属
    構造を残す付随的諸工程を含む請求項26記載の方法。
  28. 【請求項28】 該第一のフォトレジストシート材料が極
    めて高い分子量の線状PMMAであり、かつ該PMMAを溶解す
    る溶媒を含む浴に該フォトレジストを暴露することによ
    って上記の残留フォトレジスト除去工程を実施する請求
    項26記載の方法。
  29. 【請求項29】 該PMMAを溶解するのに使用する溶媒が塩
    化メチレンである請求項28記載の方法。
  30. 【請求項30】 該基板表面上に架橋されていないPMMAの
    薄い初期層をスピン塗布し、該PMMAの初期層を固化し、
    該初期層にPMMAの第一の予備成形シートを適用し、かつ
    液状メチルメタクリレートモノマーを該予備成形シート
    と該初期層との間の界面に適用して、該予備成形シート
    と該初期層とを該界面において接着する諸工程を含む請
    求項26記載の方法。
  31. 【請求項31】 該フォトレジストの第一の予備成形シー
    トが少なくとも１mmの厚みを有し、かつ該フォトレジス
    トシート材料を機械的に除去する上記工程において、該
    シートの厚みを１mm未満の厚みにまで減ずる請求項26記
    載の方法。
  32. 【請求項32】 (a) PMMAフォトレジスト材料の第二の予
    備成形シートを作成する工程、 (b) 該第二のフォトレジストシートと該第一のフォトレ
    ジストシートとを接着して、積層体を形成する工程、 (c) 該第二のフォトレジストシートを機械的に除去し
    て、該第二のシートの厚みを所定の厚みにまで減ずる工
    程、 (d) 該第二のフォトレジストシートをあるパターンのX-
    線で露光して、該第二のフォトレジストシートの該露光
    領域を現像剤に対して感受性とする工程、および (e) 該フォトレジスト用の現像剤を使用して、該第二の
    フォトレジストシート中の該露光されたフォトレジスト
    を除去する工程、を更に含む請求項26記載の方法。
  33. 【請求項33】 該第一のフォトレジストシートを放射線
    のパターンで露光する工程および該第一のフォトレジス
    トシート材料を機械的に除去する工程に先立って、該第
    一の予備成形フォトレジストシートと基板とを接着する
    工程を含む請求項32記載の方法。
  34. 【請求項34】 該第一のフォトレジストシートを該基板
    に接着する上記工程が、該基板に金属の薄層をメッキ基
    材として適用し、かつ該フォトレジストの予備成形シー
    トを該メッキ基材層に接着する工程を含み、かつ次に請
    求項33に記載の全工程を実施した後、該フォトレジスト
    が除去されている領域に金属を電気メッキし、次いで残
    留フォトレジストを除去して、該基板上に該電気メッキ
    した金属構造を残す追加の工程を含む請求項33記載の方
    法。
  35. 【請求項35】 該第一および第二フォトレジストシート
    中の該露光されたフォトレジストを現像剤で除去する上
    記工程を、該第二フォトレジストシートを該第一フォト
    レジストシートに接着する前に実施する請求項33記載の
    方法。
  36. 【請求項36】 該第二フォトレジストシートを該第一フ
    ォトレジストシートに接着する上記工程を、該第二のフ
    ォトレジストシートをX-線のあるパターンで露光する工
    程および該露光したフォトレジストを除去する工程後に
    実施する請求項33記載の方法。
  37. 【請求項37】 該第二フォトレジストシートを該第一フ
    ォトレジストシートに接着する上記工程を、該第一のフ
    ォトレジストシートに現像剤を適用する工程に先立って
    実施する請求項33記載の方法。
  38. 【請求項38】 該第二フォトレジストシートと該第一の
    フォトレジストシートとを、これらシート間の界面をメ
    チルメタクリレートで湿潤することにより接着する請求
    項33記載の方法。
  39. 【請求項39】 各シートの一方の側において一緒に接着
    されたフォトレジスト材料の２種の予備成形シートを含
    み、該各フォトレジストシートの他方のシートに接着さ
    れた側が該シートを完全にではなく部分的に貫いて伸び
    た空隙のパターンをその内部に有し、該フォトレジスト
    の各シートの厚みが約３mm以下であるマイクロメカニカ
    ル構造を内部に含む積層体。
  40. 【請求項40】 更に、基板を含み、該基板が該２種のフ
    ォトレジストシートの一方に接着された表面をもつ請求
    項39記載の積層体。
  41. 【請求項41】 該フォトレジストシート材料がPMMAであ
    る請求項39記載の積層体。
  42. 【請求項42】 上面と下面とを有し、該上面および下面
    の少なくとも一方が機械的にロール掛けされており、該
    上面と下面との間の厚みが約１mm未満であるPMMA製の独
    立した本体を含み、該本体は実質的に内部応力をもたな
    い予備成形したPMMAから作成され、かつ該本体の側壁は
    該本体の該上面および下面に対して実質的に垂直である
    ことを特徴とするマイクロメカニカル構造体。
  43. 【請求項43】 表面をもつ基板と、 該基板の表面上の低分子量PMMA製の薄層と、 厚み約３mm未満で、該低分子量PMMA製の層に溶媒の作用
    で結合されるPMMAの予備成形シートと、を含む積層構造
    体。
  44. 【請求項44】 該低分子量PMMA製の層が５μｍ未満の厚
    みを有する請求項43記載の積層構造体。
  45. 【請求項45】 該低分子量層が496 Ｋの範囲の分子量を
    有する請求項43記載の積層構造体。
  46. 【請求項46】 基板上に低分子量PMMAの薄層をスピン塗
    布し、該層を硬化する工程、 該低分子量PMMA層をMMA モノマーで湿潤する工程、およ
    び該湿潤した層にPMMAの予備成形シートを適用して、該
    予備成形シートを該湿潤した層に接着し、かつ該基板に
    接着する工程、を含む積層構造体の製造法。
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