JP2006016654A - 貫通型金属構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、物質の濾過・分級、固定化に使用される所望の幅、深さを有する貫通型金属構造体の製造方法、それらにより得られる貫通型金属構造体を提供することを目的とする。【解決手段】
基板上にレジスト層を形成し、マスクを用いて露光および現像、または露光、熱処理および現像を行うレジストパターン形成ステップと、前記基板上に形成された前記レジストパターンにしたがって、金属構造体をメッキにより堆積させる金属構造体形成ステップと、基板から金属構造体を剥離した後、溶解液によりレジストを剥離させる貫通型金属構造体形成ステップとからなり、得られる貫通型金属構造体の貫通孔の幅が０．５〜５００μｍ、貫通孔の深さが１０〜６０００μｍ、貫通孔の幅と深さの比が１〜３０の範囲をそれぞれ満足する貫通型金属構造体の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、貫通型金属構造体の製造方法、その製造方法により得られる貫通型金属構造体およびそれからなるフィルターに関し、より詳細には所望の幅、深さを有する貫通型金属構造体の製造方法、その方法により得られる貫通型金属構造体および該貫通型金属構造体からなるフィルターに関する。特に、本発明は、例えば微粒子などの物質の濾過・分級または固定化などの用いられるフィルターとして好適に使用される貫通型金属構造体、その製造方法として有用である。

微細な貫通孔を有する構造体の製造方法は、電気、化学、食品、バイオテクノロジー等の分野における物質の分級、固定化などの用途において、新規な特性を発現させるうえで、重要な鍵となるものである。これまで、種々の方法が開発されてきたが、微細寸法、耐久性、コストを満足する技術は十分開発が進んでいないのが実状である。

係る問題を解決する一つの方法として、例えば、レーザー加工法があげられる。しかしながら、金属、樹脂の切削、貫通孔作製などに一般に広く使用されている炭酸ガスレーザーは、レーザースポット径が直径５００μｍと大きく、微細な貫通孔を作製するのに適していないのが現状である。この方法において集光レンズを用い、更にスポット径を小さくしようとすると、加工深さが浅くなるといった問題を有していた。
また、レーザースポット径が小さいＹＡＧレーザー等を選択することによって、作製可能な最小貫通孔径は５０〜１００μｍと改善されるが、レーザーの強度、指向性が低く、１０〜５０μｍ深さの加工が限界であるため、この方法はプリント配線板を形成する用途等に主として使用されているのが実状である（特許文献１参照）。
一方、レーザースポット径が小さく、かつ加工深さを得る方法として、レーザーをパルス照射する方法が知られている。なかでも、フェムト秒レーザー法は１０〜５０μｍの最小貫通孔径で、５０μｍ以上の深さの加工が可能である。しかしながら、フェムト秒レーザー法に用いるフェムト秒発振装置は工業的にほとんど普及しておらず、その価格は１台当たり約１億円と高額なために、得られる金属構造体の製造コストが非常に高いものとなる。また、貫通型金属構造体の孔数を多数得ようとする場合にも、加工に要する時間が長くなると共に、大面積描画のための装置価格も高くなるため、実用面での課題が予測される。

また、係る問題を解決する他の方法として、精密バイトを使用した精密機械切削方法が挙げられる。しかしながら、この機械切削方法では、精密バイトの最小バイト径はΦ１００μｍが限界であるため、それより小さな貫通孔の加工は不可能である。そして、１個単位で加工を行うため、数万個、数１０万個の貫通孔を形成するのに長時間を要し、コストも高いものとなる。さらにΦ４インチ（直径１００ｍｍ）以上の大面積加工を行おうとすると、精密バイトの磨耗が生じるため、より高コストとなる。

また、係る問題を解決する他の方法として、半導体微細加工技術を応用したガラスまたはシリコン基板へのウェットエッチング加工やドライエッチング加工により微細加工を施す技術が知られている。しかしながら、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により得られた基板は、１）使用時または洗浄時に基板が破損しやすい、２）シリコン基板の材料が高価である、３）貫通孔の幅精度が得られない、などの実用面での問題を有している。

上記方法でシリコン基板に貫通孔を形成する場合、一般に使用される基板の厚みは０．１ｍｍから０．３ｍｍであるが、貫通孔数（貫通孔面積）が増するにつれ、機械強度が極端に低下し、物質の分級、固定化の際に破損することが懸念されるため、上記方法は実用化に適した加工法とはいえない。また、上記方法において繰り返し使用に際し、例えば超音波洗浄を行う場合にもシリコン基板の破損の可能性は増大する。

また、ウェットエッチング法では、マスキング材料下部のアンダーエッチングの進行により、貫通孔の幅精度が得られないため、精密な加工法とはいえない。

一方、ウェットエッチング法に対してドライエッチング法は、シリコン半導体のパターン形成プロセスから発展した技術であり、各種プラズマ源種による各種電子部品、化合物半導体への応用が研究されている。しかしながら、この方法は、優れた微細加工性を有する反面、エッチング速度が５００〜２，０００ｎｍ／分と遅いため、例えば造形深さが０．１ｍｍの加工を行う場合、５０分以上の加工時間が必要となり、生産性に優れた安価な加工法とはいえない。またエッチング速度が遅いため、貫通孔を形成するための基板厚さを薄くしようとすると、取り扱い時または洗浄時の破損の可能性が更に増大する。

特許第２７７３７１０号公報（特許請求の範囲、第３〜４欄）

上記のように従来の貫通型金属構造体を製造する方法では、設計通りの貫通孔幅、深さが得られない、使用時または洗浄時に破損しやすい、シリコン基板の材料コストが高価である、所望の貫通孔幅、深さを有する貫通型金属構造体を生産性良く製造することができないなどという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、所望の貫通孔の幅、深さ、貫通孔数を有する貫通型金属構造体を生産性良く製造することができる貫通型金属構造体の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、所望の貫通孔の幅、深さを有する貫通型金属構造体、およびその貫通型金属構造体からなるフィルターを提供することを他の目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、レジストパターン形成ステップ、金属構造体形成ステップ及び貫通型金属構造体形成ステップからなる特定の製法により所望の貫通型金属構造体が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、基板上にレジスト層を形成し、マスクを用いて露光および現像、または露光、熱処理および現像を行うレジストパターン形成ステップと、前記基板上に形成された前記レジストパターンにしたがって、金属構造体をメッキにより堆積させる金属構造体形成ステップと、次いで、基板から金属構造体を剥離した後、溶解液によりレジストを剥離させる貫通型金属構造体形成ステップとからなり、得られる貫通型金属構造体の貫通孔の幅、貫通孔の深さおよび貫通孔の幅と深さの比の値が、それぞれの下記の数値範囲を満足する貫通型金属構造体の製造方法である。
貫通孔の幅：０．５〜５００μｍ
貫通孔の深さ：１０〜６０００μｍ
貫通孔の幅と深さの比：１〜３０

そして、本発明は、前記レジストパターン形成ステップにおいて、あらかじめ基板上に導電膜を堆積した後、レジスト層を形成し、マスクを用いて露光及び現像、または露光、熱処理及び現像を行うことを特徴とする貫通型金属構造体の製造方法である。
そして更に、本発明は、前記レジストパターン形成ステップにおいて、所望の高さを有する構造体に相当するレジスト層が形成されるまで、複数回に亘ってレジスト層の形成、露光を繰り返すことを特徴とする貫通型金属構造体の製造方法である。
また、本発明は、上記製造方法のいずれかにより得られる貫通型金属構造体である。
そしてまた、本発明は上記製造方法のいずれかにより得られる貫通型金属構造体からなるフィルターである。

本発明の貫通型金属構造体の製造方法は、生産性よく低コストで貫通型金属構造体を得ることができ、また該方法により得られた本発明の貫通型金属構造体は、物質の濾過・分級、固定化用途などフィルターとして好適に用いられ、例えば、工業用途、なかでも光拡散剤として使用される微粒子の分級、バイオテクノロジー分野における細胞等の吸引トラップ等の各分野に好適である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の方法では、レジストパターン形成ステップで形成される微細凸パターンの幅、形状、高さが、通常貫通型金属構造体における貫通孔の幅、形状、深さとなる。
上記微細凸レジストパターンを形成する方法は、レーザーディスク、ミニディスク等の記録メディア、導光体等の光学商品の製造において、極めて微細、かつ高精度な凹凸パターンを有するスタンパー（原盤）を製造する技術を更に高度に高めて初めて達成できる技術である。
また、微細凸レジストパターンから、メッキにより金属構造体を得る工程では、メッキによる金属の堆積時間を制御することによって、所望の厚さを有する金属構造体を得ることができ、実際使用及び繰り返し洗浄に際して、機械強度、耐久性に優れた構造体を得ることが可能となる。
そして、例えば、外形寸法が縦４ｃｍ×横４ｃｍの貫通型金属構造体において、一度に１０万個以上の貫通孔得ることができる。目的用途によっては、レジストパターン形成ステップで形成される微細凸パターンを高密度に配置し、２０万個以上を形成する場合においても、実際の使用や繰り返し洗浄における耐久性に問題のない実用性に優れた貫通型金属構造体を得ることができる。
所望の深さを有する貫通型金属構造体を作製するには、微細凸レジストパターン形成ステップにおいて、レジスト層が所望の高さを有する構造体に形成されるまで、複数回に亘ってレジスト層の形成、露光を繰り返すことによって、実現することが可能となる。
また、Φ５インチ（直径１２５ｍｍ）以上の、大面積レジストパターン形成、及びメッキによる金属構造体の堆積を行うことにより、複数個の貫通型金属構造体を作製することができ、大幅な製造コストを低減することも可能である。

以下、本発明の貫通型金属構造体を製造する方法について詳述する。
本発明の貫通型金属構造体は、
（ａ）基板上へのレジスト層の形成
（ｂ）マスクを用いたレジスト層の露光
（ｃ）必要によりレジスト層の熱処理
（ｄ）現像
という操作を行う微細凸レジストパターン形成ステップと、
前記基板上に形成された前記微細凸レジストパターンにしたがって、
（ｅ）メッキによる金属構造体の堆積
という操作を行う金属構造体形成ステップと、
次いで基板から金属構造体を剥離した後、
（ｆ）レジストの除去
という操作を行う貫通型金属構造体形成ステップとによって製造することができる。

（ａ）基板上へのレジスト層の形成
まず、微細凸レジストパターン形成ステップの基板上へのレジスト層の形成操作について説明する。
基板上にレジスト層を形成する方法としては特に限定されないが、例えばスピンコート方式、ディッピング方式、ロール方式、ドライフィルムレジストの貼り合わせ等を挙げることができる。これらのなかでも、スピンコート方式は、回転しているガラスなどの基板上にレジストを塗布する方法であり、例えば直径３００ｍｍを超えるガラス基板にレジストを高い平面度で塗布することができるなど利点があるので好ましく用いられる。

上記方法に用いるレジストにはポジ型レジスト、ネガ型レジストの２種類があるが、いずれのレジストにおいても、レジストの感度、露光条件により、レジストの露光可能な深度が変わるため、例えばＵＶ露光装置を使用する場合、露光時間、ＵＶ出力値などの露光条件をレジスト厚さ、感度に応じてその適宜選択するのが望ましい。

上記レジストがウェットレジストの場合、例えばスピンコート方式で所定のレジスト厚さを得るには、スピンコート回転数を変更する方法、粘度調整する方法、およびこれらを併用する方法がある。

上記スピンコート回転数を変更する方法は、スピンコーターの回転数を適宜設定することによって所望のレジスト厚さを得る方法である。また粘度調整する方法は、レジスト厚さが厚い場合や塗布面積が大きい場合には平面度が低下することが懸念されるため、実際使用上で要求される平面度に応じて粘度を調整する方法である。

例えばスピンコート方式の場合、１回で塗布するレジスト層の厚さは、高い平面度を保持することを考慮し、通常１０〜５０μｍ、好ましくは、２０〜５０μｍの範囲内である。このため、高い平面度を保持したうえで、所望のレジスト層の厚さを得るためには、複数のレジスト層を形成する方法が採用される。

（ｂ）マスクを用いたレジスト層の露光
次に、マスクを用いたレジスト層の露光操作について説明する。
マスクの仕様は何ら限定されないが、好ましくはエマルジョンマスク、クロムマスク等を挙げることができる。レジストパターン形成ステップでは、使用するマスクによってパターンの寸法および精度が左右され、その寸法および精度は、貫通型金属構造体の寸法及び精度にも反映される。したがって、貫通型金属構造体の寸法および精度を所定のものとするためには、目標とする寸法や精度を有する貫通型金属構造体が得られるようなマスクの寸法および精度を規定する必要がある。マスクの精度を高める方法については何ら限定されないが、例えば、マスクのパターン形成に使用するレーザー光源をより波長の短いものを使用することができるが、この場合には設備費用が高額となるため、マスク製作費が高額となるので、貫通型金属構造体が実用的に要求される精度に応じて使用する光源を適宜選択するのが望ましい。
マスクの材質としては温度膨張係数、ＵＶ透過吸収性能などの面から石英ガラスが好ましいが、比較的高価であるため、貫通型金属構造体が実用的に要求される精度に応じて他の材質を適宜選定することができる。

露光に用いられる好ましい光源としては、通常設備費用が安価である紫外線またはレーザー光が採用されるが、シンクロトロン放射光は露光深度が深いものの、設備費用が高額となるため、実質的に貫通型金属構造体の価格が高額となり、工業的に実用的であるとはいえない。

露光時間や露光強度等の露光条件は、レジスト層の材質、厚み等により変化するため、得られるパターンに応じて適宜選定されるが、特に貫通孔の幅、形状の寸法、精度等に影響を与えるため、これらの露光条件の調節は重要である。また、レジストの種類により露光可能な深度が変わるため、例えばＵＶ露光装置を使用した場合、露光時間、ＵＶ出力値をレジストの厚さ、感度に応じて選択するのが望ましい。

（ｃ）レジスト層の熱処理
次に必要により採用されるレジスト層の熱処理操作について説明する。
露光後の熱処理としては、例えば、レジストパターンの形状を補正するためにアニールといわれる熱処理が知られている。
熱処理は、例えば、化学架橋を目的とし、化学増幅系ネガレジストを使用した場合に行われる。該化学増幅系ネガレジストは、主として、２成分系または３成分系のものからなり、露光時の光によって、例えば、化学構造末端のエポキシ基を開環させ、次いで熱処理によって架橋反応させるものである。熱処理時間としては、例えば、膜厚１００μｍの場合、設定温度１００℃の条件下においては数分程度であり、この時間で架橋反応が進行する。

（ｄ）現像
次に、現像操作について説明する。
現像操作では用いたレジストの種類などに応じた所定の現像液を用いることが好ましい。現像時間、現像温度、現像液濃度等の現像条件は、レジスト厚みやパターン形状に応じて適宜調節することができる。例えば、現像時間を長くしすぎると、所定の微細凸レジストパターン寸法よりも小さくなってしまうことがあり、現像液に合わせて適宜現像条件を設定することが好ましい。

（ｅ）メッキによる金属構造体の堆積
上記ステップに続いて、基板上に形成された前記微細凸レジストパターンにしたがってメッキによる金属構造体の堆積操作による金属構造体形成ステップについて説明する。
このステップは、微細凸レジストパターン形成ステップで得られたレジストパターンに沿って金属を堆積させ、金属構造体の凹面を微細凸レジストパターンに沿って形成することにより、金属構造体を得る工程である。
この工程では、例えば、基板上の微細凸パターンに沿って金属をメッキにより堆積して金属構造体を形成するが、金属を堆積させるメッキ方法としては特に限定されず、例えば電解メッキ、無電解メッキ等の方法を挙げることができる。無電解メッキ法では、導電性膜の形成は不要である。メッキ方法に用いる金属としては特に限定されないが、ニッケル、ニッケル-コバルト合金、銅、金などを挙げることができ、経済性・耐久性の観点からニッケルが好ましく用いられる。
メッキによる金属構造体の堆積厚さは、微細凸レジストパターンの高さと同程度にすることで、後の貫通構造を得るための溶解又は研磨における作業時間を短くすることができる。
金属構造体はその表面状態に応じて研磨しても構わないが、汚れが付着することが懸念されるため、研磨する場合には研磨後に超音波洗浄を実施することが好ましい。メッキにより堆積した金属構造体は次の工程により微細凸レジストパターンから分離される。

（ｆ）レジストの除去
次いで基板から金属構造体を剥離した後、溶解液によるレジストの除去操作によりレジストを剥離させる貫通型金属構造体形成ステップについて説明する。
レジストの除去は、まず金属構造体に付着した微細凸レジストパターンを除去するために行う。レジストの除去は用いたレジストに対応する所定の洗浄液を用いることが好ましい。例えば、光架橋型のネガ型レジストを用いた場合は溶解が難しい場合が予測されるため、レジスト除去方法としては、溶解液の温度を高める、攪拌翼で溶解液を攪拌する、使用するレジストに対する溶解性の高い有機溶剤を用いた超音波洗浄をする方法等が採用される。

上記により得られた金属構造体のメッキ側は、閉塞されている場合があるため、例えば、酸性水溶液による溶解、研磨などによって、貫通型金属構造体を得ることができる。

貫通型金属構造体を製造するためのレジストパターン形成ステップにおいて、微細凹パターンを形成した後で、微細凸パターンを有する金属構造体を作製し、更にもう一度メッキを行うことで貫通型金属構造体を得ることも可能である。この場合、微細凸パターンを有する金属構造体を型として繰り返し使用することができ、貫通型金属構造体の製造コスト下げることが可能となる。

同様に、作製した微細凸パターンを有する金属構造体に、例えば、キャスト成形を行うことによって、樹脂製の貫通構造体を得ることも可能となる。樹脂材料としては特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、スチレン系樹脂、アクリル・スチレン系共重合樹脂（ＭＳ樹脂）、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン・ビニルアルコール系共重合樹脂、スチレン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系樹脂、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーン樹脂、酢酸ビニル系樹脂（商品名：エクセバール）、ポリビニルブチラール系樹脂等を挙げることができる。

本発明において貫通型金属構造体の貫通孔の幅は、分級、固定化等に使用する用途によって、０．５〜５００μｍの範囲から適宜選択されるが、１〜２５０μｍの範囲から選択することが好ましく、１〜１００μｍの範囲から選択することがより好ましい。ここで、貫通孔の形状としては、例えば円、楕円または三角形、四角形（正方形、長方形、平行四辺形）などの多角形を挙げることができるが、その幅とは、貫通孔が円形の場合は直径を意味し、楕円形および多角形場合は短い径または辺を意味する。貫通孔が楕円形または多角形の場合、その長径または長辺はそれぞれ短径または短辺の通常２〜１０倍程度であるが、２〜５倍程度であることがより好ましい。また、貫通型金属構造体の貫通孔の幅に対する寸法精度は、工業的に再現し易い観点から±０．５〜１０％の範囲内であることが好ましい。
また、貫通型金属構造体の貫通孔の深さは、１０μｍ〜６０００μｍの範囲から適宜選択されるが、３０μｍ〜３０００μｍの範囲から選択することが好ましく、５０μｍ〜１０００μｍの範囲から選択することがより好ましい。
そして、貫通型金属構造体の貫通孔の幅と深さの比は、１〜３０の範囲から適宜選択されるが、１〜２０の範囲から選択することが好ましく、１〜１０の範囲から選択することがより好ましい。

微細凸レジストパターン形成ステップにおいて、あらかじめ表面に導電膜を堆積した基板、または導電性の基板を用いる場合には、金属構造体に付着した微細凸レジストパターンを除去後、酸性水溶液による溶解又は研磨を行わなくても、貫通型金属構造体を得ることができ、貫通型金属構造体の製造コストを下げることが可能となる。
例えば、導電膜を堆積した基板または導電性基板を使用して、微細凸レジストパターンを形成した場合、微細凸パターンの周囲は、導電膜が露出する結果となり、そのままメッキを行えば、導電膜が露出した部分だけに金属を堆積することとなり、貫通型金属構造体を製造することができる。この場合、基板上の導電膜とメッキ面との密着性は、微細凸レジストパターンの形成によって導電膜面の電気抵抗が若干高くなっているため低く、容易に基板から貫通型金属構造体を剥離することができる。
基板上に導電膜を堆積する方法は、特に限定されないが、好ましくは蒸着、スパッタリング等を用いることができる。導電性膜に用いられる導電性材料としては金、銀、白金、銅、ニッケル、アルミニウム等を挙げることができる。導電性基板は、特に限定されないがステンレス、アルミニウム、銅等を挙げることができる。基板の表面荒さは、貫通型金属構造体の表面荒さに反映するため、目的、用途に応じて鏡面研磨したもの、例えば、表面粗さ１μｍ以下程度に研磨したものを用いることが好ましい。

貫通孔の深さを所望の深さとするには、微細凸レジストパターンの高さが所望の高さを有することが必要となる。本発明の方法においては、複数回に亘ってレジスト層の形成、露光を繰り返した後、現像を行うことによって、所望の高さの微細凸レジストパターンを得ることができる。
微細凸レジストパターンの高さが高くなると、現像後に微細レジストパターンが倒壊する可能性がある。これを避けるためには、例えば、２回に亘ってレジスト層の形成、露光を行う場合、２枚のマスクを用いて、下層の微細凸レジストパターンの寸法を上層の微細凸レジストパターンよりも大きくすることで微細レジストパターンの倒壊を防止することができる。

また、下層の微細凸レジストパターンと、上層の微細凸レジストパターンにおける位置関係を所望の設計通りにするためには、マスクを用いた露光時に、正確な位置合わせを行うことが必要となる。
位置合わせには、基板とマスクの同位置に切削加工を施しピン固定する方法、レーザー干渉計を用い位置だしする方法、基板とマスクの同位置に位置マークを作製、光学顕微鏡で位置合わせをする方法等があげられる。
上記光学顕微鏡で位置合わせをする方法としては、例えば、フォトリソグラフ法にて基板に位置マークを作製し、マスクにはレーザー描画装置で位置マークを描画する。この方法では光学顕微鏡を用いた手動操作においても、５μｍ以内の精度が簡単に得られる点で有効である。

微細凸レジストパターンの高さが高くなると、現像工程において、微細凸レジストパターンの上部の寸法が下部よりも小さくなるといった不具合が懸念されることがある。この場合には、レジスト層を複数層形成する際、各レジスト層の形成において、感度の異なるレジストを段階に分けて形成する方法が好ましく、例えば、上層のレジストの感度を底部に近い層よりも高くする方法が採用される。

上記方法により本発明の貫通型金属構造体が製造されるが、得られた貫通型金属構造体は、例えば、物質の濾過・分級、固定化等の用途に好適に使用することができる。そして該用途として、例えば、フィルターとして用いた場合には、貫通孔への気泡の付着防止を行うことにより取り扱い性を向上させることができる。このための方法としては、親水化処理又は疎水化処理を挙げることができるが、例えば、貫通型金属構造体の表面に、有機材料又は無機材料を被覆することにより取り扱い性を向上させることができる。
また、一般に、材料表面のぬれ性を改質する技術としては、化学的処理技術、物理的処理技術に大別されるが、これらの方法が適宜用いられる。化学的処理技術としては、薬品処理、溶剤処理、カップリング剤処理、モノマーコーティング、ポリマーコーティング、無機材料コーティング、蒸気処理、表面グラフト化、電気化学的処理、陽極酸化等が挙げられる。一方、物理的処理技術としては、紫外線照射処理、プラズマ接触処理、プラズマジェット処理、プラズマ重合処理、蒸着重合処理、熱酸化処理、イオンビーム処理、機械的処理等が挙げられる。

以下、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
本発明の貫通型金属構造体を形成する方法について、図を参照しながら以下具体的に説明する。
（製造法１）
図１の（ａ）：まず基板上に、有機材料（東京応化工業製「ＰＭＥＲ Ｎ-ＣＡ３０００ＰＭ」をベースとするレジスト塗布を行った。

図１の（ｂ）：その後、図示していないＵＶ露光装置（キャノン製「ＰＬＡ−５０１Ｆ」）により、マスクを用いてレジスト層を露光（波長３６５ｎｍ、露光量３００ｍＪ／ｃｍ^２）した。

図１の（ｃ）：次いで、ホットプレート（１００℃×４分）を用いてレジスト層の熱処理を行った。

図１の（ｄ）：次に、前記レジスト層を有する基板を現像し、基板上にレジストパターンを形成した（現像液：東京応化工業製「ＰＭＥＲ現像液Ｐ-７Ｇ」）。

図１の（ｅ）：前記レジストパターンを有する基板表面に蒸着、またはスパッタリングを行い、レジストパターンの表面にニッケルからなる導電性膜を堆積させた。この工程においては、他の金属として白金、銀、金、銅、アルミニウム等を堆積させることもできる。
次に、前記レジストパターンを有する基板をメッキ液に浸け、電気メッキを行い、レジストパターンの谷間に金属構造体（以下、ニッケル構造体）を得た。この工程においては、他の金属として銅、金等を堆積させることもできる。

図１の（ｆ）：基板から剥離して得られたニッケル構造体に付着したレジストを除去するため、溶解液に浸漬し、ニッケル構造体を得た（溶解液：東京応化工業製「クリーンストリップＭＦ」）。次に、ニッケル構造体のメッキ側を研磨することによって、貫通型金属構造体を得た。

（製造法２）
図２の（ａ）：まず基板表面に蒸着、またはスパッタリングを行い、ニッケルからなる導電性膜を堆積させた。この工程においては、他の金属として白金、銀、金、銅、アルミニウム等を堆積させることもできる。または、蒸着工程を省略してステンレス、アルミニウム等の導電性を有する基板を使用することもできる。
次に、導電性膜を有する基板上に、有機材料（東京応化工業製「ＰＭＥＲ Ｎ-ＣＡ３０００ＰＭ」をベースとするレジスト塗布を行った。

図２の（ｂ）：その後、図示していないＵＶ露光装置（キャノン製「ＰＬＡ−５０１Ｆ」）により、マスクを用いてレジスト層を露光（波長３６５ｎｍ、露光量３００ｍＪ／ｃｍ^２）した。
図２の（ｃ）：次いで、ホットプレート（１００℃×４分）を用いてレジスト層の熱処理を行った。

図２の（ｄ）：次に、前記レジスト層を有する基板を現像し、基板上にレジストパターンを形成した（現像液：東京応化工業製「ＰＭＥＲ現像液Ｐ-７Ｇ」）。

図２の（ｅ）：前記レジストパターンを有する基板をメッキ液に浸け、電気メッキを行い、レジストパターンの谷間のみに、選択的に金属を堆積させることによって、金属構造体（以下、ニッケル構造体）を得た。この工程においては、他の金属として銅、金等を堆積させることもできる。

図２の（ｆ）：基板から剥離して得られたニッケル構造体に付着したレジストを除去するため、溶解液に浸漬し、貫通型金属構造体を得た。（溶解液：東京応化工業製「クリーンストリップＭＦ」）。

[貫通型金属構造体Ａの作製]
図１に示す成形品を形成する方法に従って、レジスト塗布を１回繰り返してレジスト層を形成、露光、熱処理、現像を実施した後、図３に示すような縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ、厚さ５０μｍの金属板に、縦１０μｍ×横２０μｍ、深さ５０μｍの貫通孔を６０,０００個有する貫通型金属構造体Ａを製造した。
貫通型金属構造体の厚さが５０μｍと薄いにもかかわらず、微細貫通孔は変形することなく保持され、ハンドリング性にも支障のないものが得られた。高圧力下における物質の濾過・分級、または固定化では、支持体を設けることで充分な性能を発揮することが可能である。
ＳＥＭによる貫通孔の写真を図４、図５、図６に示す。

[貫通型金属構造体Ｂの作製]
図２に示す成形品を形成する方法に従って、レジスト塗布を１回繰り返してレジスト層を形成、露光、熱処理、現像を実施した後、図７に示すような縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ、厚さ１００μｍの金属板に、縦１０μｍ×横２０μｍ、深さ１００μｍの貫通孔を３１５,０００個有する貫通型金属構造体Ｂを製造した。
貫通型金属構造体における孔数が増大したにもかかわらず、微細貫通孔は変形することなく保持され、ハンドリング性にも支障のないものが得られた。

[貫通型金属構造体Ｃの作製]
図２に示す成形品を形成する方法に従って、レジスト塗布、露光、熱処理を２回繰り返した後、現像を実施し、図８に示すような縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ、厚さ２００μｍの金属板に、縦１０μｍ×横２０μｍ、深さ２００μｍの貫通孔を８４０,０００個有する貫通型金属構造体Ｃを製造した。
貫通型金属構造体における孔数が更に増大したにもかかわらず、微細貫通孔は変形することなく保持され、ハンドリング性にも支障のないものが得られた。貫通型金属構造体の厚さが２００μｍと厚いため、高圧力下における物質の濾過・分級、または固定化において、支持体を設けなくても充分な強度を得ることが可能である。

[貫通型金属構造体Ｄの作製]
図２に示す成形品を形成する方法に従って、レジスト塗布、露光、熱処理を２回繰り返した後、現像を実施し、図９に示すような縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ、厚さ２００μｍの金属板に、直径２０μｍ、深さ２００μｍの貫通孔を６３０,０００個有する貫通型金属構造体Ｄを製造した。
微細貫通孔は変形することなく保持され、ハンドリング性にも支障のないものが得られた。貫通型金属構造体の厚さが２００μｍと厚いため、高圧力下における物質の濾過・分級、または固定化において、支持体を設けなくても充分な強度を得ることが可能である。

以上から明らかなように、本発明の製造方法によれば生産性よく低コストで貫通型金属構造体を得ることができ、また該方法により得られた本発明の貫通型金属構造体は、物質の濾過・分級、固定化用途に好適に用いられ、例えば、工業用途、なかでも光拡散剤として使用される微粒子の分級、バイオテクノロジー分野における細胞等の吸引トラップ等の各分野に好適である。

本発明の一態様における貫通型金属構造体を形成する工程を示す模式図である。 本発明の他の態様における貫通型金属構造体を形成する工程を示す模式図である。 図１に示す工程によって製造された貫通型金属構造体Ａの微細構造概略図である。 得られた貫通型金属構造体ＡのＳＥＭによる微細構造を示す図である。 得られた貫通型金属構造体ＡのＳＥＭによる微細構造を示す拡大図である。 貫通型金属構造体ＡのＳＥＭによる微細構造１個を示す図である。 図２に示す工程によって製造された貫通型金属構造体Ｂの微細構造概略図である。 図２に示す工程によって製造された貫通型金属構造体Ｃの微細構造概略図である。 図２に示す工程によって製造された貫通型金属構造体Ｄの微細構造概略図である。

符号の説明

１ 基板
２ レジスト層
３ マスク
４ レジストパターン
５ 導電膜
６ 金属構造体

Claims (9)

1. 基板上にレジスト層を形成し、マスクを用いて露光および現像、または露光、熱処理および現像を行うレジストパターン形成ステップと、
   前記基板上に形成された前記レジストパターンにしたがって、金属構造体をメッキにより堆積させる金属構造体形成ステップと、
   次いで、基板から金属構造体を剥離した後、溶解液によりレジストを剥離させる貫通型金属構造体形成ステップとからなり、得られる貫通型金属構造体の貫通孔の幅、貫通孔の深さおよび貫通孔の幅と深さの比の値が、それぞれの下記の数値範囲を満足することを特徴とする貫通型金属構造体の製造方法。
   貫通孔の幅：０．５〜５００μｍ
   貫通孔の深さ：１０〜６０００μｍ
   貫通孔の幅と深さの比：１〜３０
2. 前記レジストパターン形成ステップにおいて、あらかじめ導電膜を表面に堆積させた基板、または導電性基板を用い、レジスト層を形成し、マスクを用いて露光および現像、または露光、熱処理および現像を行うことを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 前記レジストパターン形成ステップにおいて、所望の高さを有する構造体に相当するレジスト層が形成されるまで、複数回に亘ってレジスト層の形成、露光を繰り返すことを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
4. 前記レジストパターン形成ステップにおいて、複数回に亘ってレジスト層の形成、露光を繰り返す際、露光における各層のマスクパターンの位置が同じ位置になるように、マスクパターンの位置を合わせるマスク位置合わせステップをさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
5. 前記レジストパターン形成ステップおいて、複数回に亘ってレジスト層の形成、露光を繰り返す際、感度の異なるレジストを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 前記レジストパターン形成ステップにおいて、露光に用いる光源が、紫外線ランプまたはレーザー光であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. さらに貫通型金属構造体の表面に有機材料または無機材料を被覆することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法により得られる貫通型金属構造体。
9. 請求項８の貫通型金属構造体からなるフィルター。
   
   

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