JP2007055204A - Method of manufacturing silicone molding die for manufacturing structure, and silicone molding die - Google Patents
Method of manufacturing silicone molding die for manufacturing structure, and silicone molding die Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007055204A JP2007055204A JP2005246615A JP2005246615A JP2007055204A JP 2007055204 A JP2007055204 A JP 2007055204A JP 2005246615 A JP2005246615 A JP 2005246615A JP 2005246615 A JP2005246615 A JP 2005246615A JP 2007055204 A JP2007055204 A JP 2007055204A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- support plate
- silicon substrate
- fine needle
- photosensitive resist
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
本発明は，構造物製造用シリコン鋳型の製造方法などに関する。本発明は，より詳しく説明すると，医療および生体へ機能剤を投与することができる微細針を有する構造物などを製造するためのシリコン鋳型の製造方法やその製造方法により製造されるシリコン鋳型に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a silicon mold for manufacturing a structure. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a silicon mold for manufacturing a structure having a fine needle that can administer a functional agent to medical care and a living body, and a silicon mold manufactured by the manufacturing method.
近年，医療業など様々な分野において，微細針（無痛針）を有する構造物が開発されている。たとえば，特表2001−525227号公報（下記，特許文献1）には，微細針を有する経皮的薬剤流量を高めるための装置が開示されている。具体的には，「薬剤を身体表面を通して導入し又は引き出す上で使用するための装置であって，身体表面に近い方の部分から延びる複数の微小突起を有する部材を備えた装置において，前記部材の少なくとも一部分と接触し且つこの部材を横切って延びる構造支持体を含み，この支持体は，剛性が前記部材よりも大きい，ことを特徴とする装置」が開示されている（同文献の請求項1）。 In recent years, structures having fine needles (painless needles) have been developed in various fields such as the medical industry. For example, Japanese Patent Publication No. 2001-525227 (hereinafter referred to as Patent Document 1) discloses a device for increasing a transdermal drug flow rate having a fine needle. Specifically, “a device for use in introducing or withdrawing a drug through a body surface, comprising a member having a plurality of microprojections extending from a portion closer to the body surface; Including a structural support that contacts at least a portion of and extends across the member, the support being greater in rigidity than the member. 1).
しかし，この文献に開示された無痛針は，「シート部材及び微小突起は，強度及び微小突起の製造性が十分な材料，たとえば，ガラス，セラミック，剛性ポリマー，強化（たとえば，カーボンファイバ強化）ポリマー，金属，及び合金等から製造できる」とされているように（同文献[0031]段落），金属等であるため，その鋳型として金属製の鋳型を用いなければならない。 However, the painless needle disclosed in this document states that “sheet members and microprojections are materials with sufficient strength and manufacturability of microprojections, such as glass, ceramic, rigid polymer, reinforced (eg, carbon fiber reinforced) polymer. It can be manufactured from metal, an alloy, etc. "(paragraph [0031] in the same document). Since it is a metal or the like, a metal mold must be used as its mold.
一方，特開2003−238347号公報（下記特許文献2）には，糖質からなる柱状パイルを基板に設けた機能性マイクロパイル及びその製造方法が開示されている。そして，リソグラフィーを用いて鋳型を製造する点も開示されている。この文献で開示される機能性マイクロパイルは，基本的には柱状パイル部のみが糖質で製造されている。このため，基本的には柱状パイル部のみを製造するための鋳型が設けられている。 On the other hand, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-238347 (Patent Document 2 below) discloses a functional micropile in which a columnar pile made of a saccharide is provided on a substrate and a method for producing the same. And the point which manufactures a casting_mold | template using lithography is also disclosed. In the functional micropile disclosed in this document, only the columnar pile portion is basically made of a saccharide. For this reason, a mold for manufacturing only the columnar pile portion is basically provided.
しかし,このように柱状パイル部のみに対応した鋳型を用いて微細針を製造すると，鋳型から抜き出す際に，微細針が折れる，微細針が鋳型からうまく抜けないなどの問題があった。 However, when a microneedle is manufactured using a mold corresponding only to the columnar pile portion as described above, there are problems such as breakage of the microneedle and extraction of the fine needle from the mold when being extracted from the mold.
微細な鋳型を作製する方法として,特開2004−255680号公報（下記特許文献3）に記載される感光性レジストを用いたリソグラフィー法，または電鋳法により微細鋳型を製造する技術が知られている。図9に，この製造技術に基づく微細鋳型の製造方法の例を示す。図9(a)〜図9(f)は，それぞれ，従来技術における製造ステップを説明するための図である。まず，図9（a）に示すように，シリコン基板(50)の上に感光性レジスト(51)を塗布する。次に図9（b）に示すように,感光性レジスト(51)に所定パターンを持つ露光マスク(52)を配置し,この露光マスク(52)を透過して感光性レジスト(51)に紫外線等の光を照射する。次に図9（c）に示すように,光が照射された感光性レジスト(51)の未感光部分を現像液にて除去し,所定のレジストパターンを得る。図9の例では光硬化型（ネガ型）の感光性レジスト(51)を用いているので,感光部分がレジストパターンとして基板(50)上に形成されている。次に図9(d)に示すように,基板(50)の表面及び感光性レジスト(51)の表面に導電性被膜(53)を形成する。次に図9(e)に示すように,導電性被膜(53)への通電による電鋳にて導電性被膜(53)の表面にニッケルなどの金属を堆積させて微細鋳型(54)を形成する。この後,図9(f)に示すように微細鋳型(54)から基板(50)及び感光性レジスト(51)を除去する。このようにして微細鋳型(54)を製造することができる。 As a method for producing a fine mold, a technique for producing a fine mold by a lithography method using a photosensitive resist or an electroforming method described in JP-A-2004-255680 (Patent Document 3 below) is known. Yes. FIG. 9 shows an example of a fine mold manufacturing method based on this manufacturing technique. FIG. 9 (a) to FIG. 9 (f) are diagrams for explaining the manufacturing steps in the prior art. First, as shown in FIG. 9 (a), a photosensitive resist (51) is applied on a silicon substrate (50). Next, as shown in FIG. 9 (b), an exposure mask (52) having a predetermined pattern is arranged on the photosensitive resist (51), and passes through the exposure mask (52) to the photosensitive resist (51). Etc. Light is irradiated. Next, as shown in FIG. 9 (c), the unexposed portion of the photosensitive resist (51) irradiated with light is removed with a developing solution to obtain a predetermined resist pattern. In the example of FIG. 9, since a photo-curing (negative) type photosensitive resist (51) is used, the photosensitive portion is formed on the substrate (50) as a resist pattern. Next, as shown in FIG. 9 (d), a conductive film (53) is formed on the surface of the substrate (50) and the surface of the photosensitive resist (51). Next, as shown in Fig. 9 (e), a fine mold (54) is formed by depositing a metal such as nickel on the surface of the conductive coating (53) by electroforming by energizing the conductive coating (53). To do. Thereafter, as shown in FIG. 9 (f), the substrate (50) and the photosensitive resist (51) are removed from the fine mold (54). In this way, the fine mold (54) can be manufactured.
しかしながら，特開2004―255680に記載されているような従来の微細鋳型の製造方法は以下のような問題点がある。図10は，従来のリソグラフィーを用いた鋳型を製造する方法の問題を説明するための図である。図10（a）は，感光性レジストが不均一となることを示す概念図であり，図10（b）は鋳型の形状が均一にならないことを説明するための概念図である。通常の感光性レジストの厚さは最大でも10μmであるため，10μmを超える厚さの成型品を製造するための鋳型を作製することが難しい。そのため10μmの厚さを超える感光性レジストも開発されている。しかしながら,図10（a）に示すように感光性レジスト(51)を100μmを超える厚さの状態で，均一に塗布することは困難である。従って，図10（b）に示されるように,微細鋳型（54)の形状が均一にならないという問題点があった。 However, the conventional method for producing a fine mold as described in JP-A-2004-255680 has the following problems. FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of a conventional method for producing a mold using lithography. FIG. 10A is a conceptual diagram showing that the photosensitive resist becomes non-uniform, and FIG. 10B is a conceptual diagram for explaining that the shape of the mold is not uniform. Since the normal photosensitive resist has a maximum thickness of 10 μm, it is difficult to produce a mold for manufacturing a molded product with a thickness exceeding 10 μm. For this reason, a photosensitive resist having a thickness exceeding 10 μm has been developed. However, as shown in FIG. 10 (a), it is difficult to uniformly apply the photosensitive resist (51) in a thickness exceeding 100 μm. Therefore, as shown in FIG. 10B, there is a problem that the shape of the fine mold (54) is not uniform.
図11は，従来の電鋳法を用いて鋳型を製造する方法の問題を説明するための図である。図11(a)は，下方に湾曲した鋳型を示し，図11(b)は上方に湾曲した鋳型を示す概念図である。電鋳法による微細鋳型の厚さは，約100μmであり，金属としては薄い。このため,基板および感光性レジストを除去した後,図11（a）に示すように微細鋳型(60)が下に湾曲する場合や，図11（b）に示すように微細鋳型(61)が上に湾曲する場合があるという問題点がある。 FIG. 11 is a diagram for explaining a problem of a method of manufacturing a mold using a conventional electroforming method. FIG. 11 (a) shows a mold curved downward, and FIG. 11 (b) is a conceptual diagram showing a mold curved upward. The thickness of the fine mold by electroforming is about 100μm, which is thin as a metal. For this reason, after removing the substrate and the photosensitive resist, the fine mold (60) is bent downward as shown in FIG. 11 (a), or the fine mold (61) is removed as shown in FIG. 11 (b). There is a problem that it may bend upward.
本発明は，上記の課題のうち少なくともひとつ以上を解決するためになされたものであり，具体的には，微細鋳型の形状が均一で，かつ微細鋳型の変形が少ない鋳型の製造方法を提供することを第一の目的とする。 The present invention has been made to solve at least one of the above-described problems. Specifically, the present invention provides a mold manufacturing method in which the shape of the fine mold is uniform and the deformation of the fine mold is small. This is the primary purpose.
また本発明は，複数の無痛針（微細針）を有する構造物を効果的に製造するためのシリコン鋳型の製造方法を提供することを上記とは別の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for producing a silicon mold for effectively producing a structure having a plurality of painless needles (fine needles).
本発明は，基本的には，シリコン基板上の支持板部(2)に相当する部位を露出させ，前記微細針部(4)に相当する部位については金属膜で覆われる状態を作り出し，支持板部(2)に相当する部位をエッチングした後に，金属膜を除去し，さらにエッチングを行うことで，微細針部(4)と支持体部(2)に相当する部位の厚みに差を持った鋳型を製造することができるという知見に基づくものである。 The present invention basically exposes a portion corresponding to the support plate portion (2) on the silicon substrate and creates a state in which the portion corresponding to the fine needle portion (4) is covered with a metal film. After etching the part corresponding to the plate part (2), the metal film is removed and etching is performed, so that there is a difference in the thickness of the part corresponding to the fine needle part (4) and the support part (2). This is based on the knowledge that a mold can be manufactured.
より具体的には，本発明は，支持板部(2)と，前記支持板部に設けられた1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)とを具備する構造物(5)を製造するための鋳型を製造する方法であって；熱酸化膜(21)を有するシリコン基板上（22）に，感光性レジスト(23)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記微細針部(4)と支持板部(2)とに対応した開口部(24)を有する露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(25)の開口部(24)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位をパターニングするパターニング工程を含む，第1のリソグラフィー工程と； 前記第1のリソグラフィー工程で製造された所定のパターンを有するシリコン基板(22)に金属膜(31)を形成する工程と，前記金属膜(31)に感光性レジスト(32)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記支持板部(2)に対応した開口部(33)を有する露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(34)の開口部(33)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)に相当する部位をパターニングし，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位は金属膜で覆われるが，前記支持板部(2)に相当する部位はシリコン基板(22)が露出した状態とするパターニング工程を含む，第2のリソグラフィー工程と；前記第2のリソグラフィー工程で露出した前記シリコン基板(22)のうち前記支持板部(2)に相当する部位をエッチングする第1のドライエッチング工程と；前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を覆う金属膜を除去した状態でドライエッチングを行うことにより，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を含む部位をエッチングする第2のドライエッチング工程とを含むシリコン製鋳型の製造方法などに関する。 More specifically, the present invention relates to a structure comprising a support plate portion (2) and a fine needle portion (4) having one or a plurality of fine needles (3) provided on the support plate portion ( 5) A method of manufacturing a mold for manufacturing; a step of applying a photosensitive resist (23) on a silicon substrate (22) having a thermal oxide film (21); ) With an exposure mask (25) having an opening (24) corresponding to the fine needle part (4) and the support plate part (2), and irradiating the light with the exposure mask (25). Corresponding to the supporting plate part (2) and the fine needle part (4) by exposing the photosensitive resist in the part corresponding to the opening (24) and etching the exposed part of the photosensitive resist A first lithography process including a patterning process for patterning a site; a shim having a predetermined pattern manufactured in the first lithography process; A step of forming a metal film (31) on the substrate (22), a step of applying a photosensitive resist (32) to the metal film (31), and the support plate portion (22) on the silicon substrate (22). Irradiate light with an exposure mask (34) having an opening (33) corresponding to 2), and sensitize the photosensitive resist at the site corresponding to the opening (33) of the exposure mask (34). And patterning a portion corresponding to the support plate portion (2) by etching the exposed portion of the photosensitive resist and corresponding to the fine needle portion (4) on the surface of the silicon substrate (22). A second lithography step including a patterning step in which the portion is covered with a metal film, but the portion corresponding to the support plate portion (2) is in a state in which the silicon substrate (22) is exposed; and the second lithography step; Etching the portion corresponding to the support plate portion (2) of the silicon substrate (22) exposed at A first dry etching step, and by performing dry etching in a state where a metal film covering a portion corresponding to the fine needle portion (4) is removed from the surface of the silicon substrate (22), the silicon substrate (22 And a second dry etching step of etching a portion including a portion corresponding to the fine needle portion (4) on the surface.
なお，熱酸化膜(21)の平均膜厚として，0．5μm〜2μmが好ましい。熱酸化膜の厚さが2μm以上であると，レジストを塗布する際にレジストを均一に塗布することが難しくなり，一方,熱酸化膜の厚さが0.5μm以下であれば後述のドライエッチング工程によるエッチングに熱酸化膜が耐えられなくなる場合があるからである。 The average film thickness of the thermal oxide film (21) is preferably 0.5 μm to 2 μm. If the thickness of the thermal oxide film is 2 μm or more, it becomes difficult to apply the resist uniformly when applying the resist. On the other hand, if the thickness of the thermal oxide film is 0.5 μm or less, the dry etching process described later is performed. This is because the thermal oxide film may not be able to withstand the etching due to the above.
本発明によれば，微細針部(4)と支持体部(2)に相当する部位を分けてエッチングすることで，微細鋳型の形状が均一で，かつ微細鋳型の変形が少ない鋳型の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing a mold in which the shape of the fine mold is uniform and the deformation of the fine mold is small by separately etching the portions corresponding to the fine needle portion (4) and the support portion (2). Can be provided.
本発明によれば，微細針部(4)と支持体部(2)に相当する部位の厚みに差を持った鋳型を製造することができるので，複数の無痛針（微細針）を有する構造物を効果的に製造するためのシリコン鋳型の製造方法を提供できる。 According to the present invention, a mold having a difference in thickness between portions corresponding to the fine needle portion (4) and the support portion (2) can be manufactured, and thus a structure having a plurality of painless needles (fine needles). A method for producing a silicon mold for effectively producing an object can be provided.
以下，図面を用いて，本発明のある実施形態に係る構造物製造用シリコン鋳型の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a silicon mold for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[構造物]
図1は，本発明のある実施形態に係る構造物製造用シリコン鋳型の製造方法により製造されるシリコン鋳型を用いて製造される構造物の例を示す概念図である。すなわち，本発明のシリコン鋳型は，構造物の形状に対応した凹部が設けられる。図1に示されるように，本発明の構造物は，支持板部(2)と，前記支持板部に設けられた1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)とを具備する。図1に示されるように，支持板部(2)と微細針部(4)とは，同一平面を構成しうるように形成されることが好ましい。この構造物は，たとえば，無痛針を有する構造物として利用されうる。この構造物の主成分として，ポリ乳酸などの生体分解性ポリマー；ブドウ糖，マルトース，フルクトースなどの糖類；プラスティックなどの合成高分子により構成されるものがあげられるが，好ましくは生分解性ポリマー又は糖類であり，より好ましくはマルトースである。さらに，それらを主成分として，薬剤や，薬理学的に許容される担体などを含むものであってもよい。このように，生分解性ポリマーや糖類などで構成されていれば，微細針が無痛針として機能し，生体内に取り込まれても問題がない。薬理学的に許容される担体として，賦形剤，希釈剤，滑沢剤，結合剤，安定剤，及び矯臭剤から適宜選択されるものがあげられる。
[Structure]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a structure manufactured using a silicon mold manufactured by a method for manufacturing a silicon mold for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention. That is, the silicon mold of the present invention is provided with a recess corresponding to the shape of the structure. As shown in FIG. 1, the structure of the present invention comprises a support plate portion (2) and a fine needle portion (4) having one or more fine needles (3) provided on the support plate portion. It has. As shown in FIG. 1, it is preferable that the support plate portion (2) and the fine needle portion (4) are formed so as to constitute the same plane. This structure can be used as a structure having a painless needle, for example. The main components of this structure include biodegradable polymers such as polylactic acid; sugars such as glucose, maltose, and fructose; those composed of synthetic polymers such as plastics, preferably biodegradable polymers or sugars More preferably, it is maltose. Furthermore, it may contain a drug, a pharmacologically acceptable carrier, etc. with them as the main component. Thus, if it consists of a biodegradable polymer, saccharides, etc., a fine needle will function as a painless needle, and even if taken into the living body, there is no problem. Examples of the pharmacologically acceptable carrier include those appropriately selected from excipients, diluents, lubricants, binders, stabilizers, and flavoring agents.
支持板部(2)の形状は，特に限定されないが，四角柱状など角柱状のものが，複数枚を重ね合わせることができるので好ましい。支持板部(2)の形状は，台形柱状のような形でも構わないし，三角柱状や六角柱状のものでもかまわない。構造物を複数枚重ねあわせることで，複数列の無痛針を有する医療用などのデバイスを得ることができる。この支持板部(2)が厚いと強度が強くなるが，複数枚の支持板部(2)を重ね合わせる際に，無痛針間の距離が離れることとなるので，支持板部(2)の厚さ(6)として，300μm〜1cmがあげられ，400μm〜8mmでもよく，500μm〜5mmでもよく，2mm〜5mmでもよいし，3mm〜5mmでもよい。 The shape of the support plate portion (2) is not particularly limited, but a prismatic shape such as a quadrangular prism shape is preferable because a plurality of sheets can be overlapped. The shape of the support plate (2) may be a trapezoidal column shape, or may be a triangular column shape or a hexagonal column shape. By stacking a plurality of structures, a medical device having a plurality of rows of painless needles can be obtained. When this support plate part (2) is thick, the strength is increased. However, when a plurality of support plate parts (2) are stacked, the distance between the painless needles is increased. Thickness (6) is 300 μm to 1 cm, 400 μm to 8 mm, 500 μm to 5 mm, 2 mm to 5 mm, or 3 mm to 5 mm.
また，角柱状の支持板部(2)のうち微細針部が設けられる辺の長さは，設けられる無痛針の数や，その用途，使い易さなどに応じて適宜調整すればよく，その辺の長さ（たとえば，四角柱における底面などの四角形のある一辺の長さ）として，100μm〜10cmがあげられ，1mm〜5cmでもよく，5mm〜5cmでもよく，1cm〜3cmでもよい。なお，角柱状の支持板部(2)のうち，微細針部が設けられる辺以外の辺の長さは，構造物の使いやすさなどを考慮して適宜調整すればよいが，具体的には，1cm〜3cmがあげられる。 In addition, the length of the side where the fine needle portion is provided in the prismatic support plate portion (2) may be appropriately adjusted according to the number of painless needles provided, its use, ease of use, etc. The length of the side (for example, the length of one side of the quadrangular column such as the bottom surface) is 100 μm to 10 cm, 1 mm to 5 cm, 5 mm to 5 cm, or 1 cm to 3 cm. Of the prismatic support plate (2), the length of the side other than the side where the fine needle portion is provided may be adjusted as appropriate in consideration of the ease of use of the structure. Is 1cm to 3cm.
構造物は，少なくとも，支持板部(2)と微細針部(3)とを具備するが，微細針部(3)は，たとえば多角柱状の支持板部(2)の上部に設けられるものがあげられる。そして，支持板部(2)の上面と微細針部(3)の上面とが一致するようにされるものがあげられる。 The structure includes at least a support plate portion (2) and a fine needle portion (3). The fine needle portion (3) is provided, for example, above the support plate portion (2) having a polygonal column shape. can give. An example is one in which the upper surface of the support plate portion (2) is aligned with the upper surface of the fine needle portion (3).
微細針部の厚さ(9)は，強度や，その折れやすさなどを考慮して設定すればよく，支持板部(2)以下のものがあげられ，具体的な数値として，30μm〜9mmがあげられ，0.5mm〜5mmでもよく，50μm〜250μmでもよく，40μm〜70μmでもよいし，50μm〜60μmであってもよい。また，支持板部と微細針部との厚さの比として，10：9〜10：1があげられ，10：8〜10：2でもよいが，微細針部の強度と折れやすさのバランスを考慮すると10：6〜10：4が好ましい。 The thickness of the fine needle part (9) may be set in consideration of the strength and ease of breakage, and the following are the support plate part (2) and below. Specific values are 30 μm to 9 mm. It may be 0.5 mm to 5 mm, 50 μm to 250 μm, 40 μm to 70 μm, or 50 μm to 60 μm. The thickness ratio between the support plate and the fine needle is 10: 9 to 10: 1, and may be 10: 8 to 10: 2, but the balance between the strength of the fine needle and the ease with which it breaks. 10: 6 to 10: 4 is preferable.
構造物の微細針部(4)には，微細針(3)が形成される。微細針(3)は，微細針部(4)全体に等間隔又はランダムに一列に設けられてもよいし，たとえば微細針部(4)の中心から8割〜9割の領域までにわたり等間隔又はランダムに一列に設けられてもよい。微細針(3)の本数として，1または複数本があげられ，具体的には1本，又は2本から100本があげられ，3本〜10本であってもよい。 A fine needle (3) is formed in the fine needle portion (4) of the structure. The fine needles (3) may be provided at regular intervals or randomly in a row throughout the fine needle part (4). For example, the fine needles (4) may be provided at regular intervals from the center of the fine needle part (4) to an area of 80% to 90%. Or you may provide in a line at random. As the number of fine needles (3), one or a plurality of needles can be mentioned, specifically, one or two to 100 can be mentioned, and three to ten may be used.
図2は，構造物の微細針(3)の例を示す概念図である。微細針の形状として，特に限定されないが，図2に示されるような三角柱状のものがあげられる。微細針(3)のうち支持板部(2)と接する辺（底辺:7）の長さとして，100μm〜1mmがあげられ，200μm〜500μmでもよい。また，その三角形の高さ(8)として，100μm〜2mmがあげられ，200μm〜1mmでもよい。さらに，三角形の頂角は，鋭角である方が無痛針としたときに効果的であるが，できあがった微細針がもろくなるため5°〜45°があげられ，好ましくは10°〜30°である。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a fine needle (3) of a structure. The shape of the fine needle is not particularly limited, but may be a triangular prism as shown in FIG. The length of the side (base: 7) in contact with the support plate portion (2) in the fine needle (3) is 100 μm to 1 mm, and may be 200 μm to 500 μm. Further, the height (8) of the triangle is 100 μm to 2 mm, and may be 200 μm to 1 mm. Further, the apex angle of the triangle is effective when an acute angle is used as a painless needle. However, the fine needle that is formed becomes brittle, and the angle is preferably 5 ° to 45 °, and preferably 10 ° to 30 °. is there.
[製造工程全体]
図3は，本発明の基本的な製造工程を説明するためのフローチャートである。なお，Sはステップ（工程）を示す。図3に示されるように，本発明の製造方法は，基本的には，微細針部と支持板部をパターニングする第1のリソグラフィー工程（S101）と，支持板部のみをパターニングする第2のリソグラフィー工程（S102）と，支持板部のみをエッチングする第1のドライエッチング工程（S103）と，微細針部と支持板部を同時にエッチングする第2のドライエッチング工程（S104）とを含む。以下，各工程について説明する。
[Whole manufacturing process]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the basic manufacturing process of the present invention. S represents a step (process). As shown in FIG. 3, the manufacturing method of the present invention basically includes a first lithography step (S101) for patterning the fine needle portion and the support plate portion, and a second pattern for patterning only the support plate portion. A lithography step (S102), a first dry etching step (S103) for etching only the support plate portion, and a second dry etching step (S104) for simultaneously etching the fine needle portion and the support plate portion are included. Hereinafter, each process will be described.
[第1のリソグラフィー工程]
図4は，第1のリソグラフィー工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図4（a）は，シリコン基板(22)，熱酸化膜（21）及び感光性レジスト（23）の構成を説明するための概念図である。まず，図4（a）に示されるように，シリコン基板(22)と，その基板の上に形成された熱酸化膜（21）と，その熱酸化膜の上に形成された感光性レジスト（23）を含む基材を公知の方法により製造すればよい。具体的には，熱酸化膜(21)を有するシリコン基板上（22）に，感光性レジスト(23)を塗布することにより基材を得ればよい。
[First lithography process]
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the state of the substrate and the like in each step of the first lithography process. FIG. 4 (a) is a conceptual diagram for explaining the configuration of the silicon substrate (22), the thermal oxide film (21), and the photosensitive resist (23). First, as shown in FIG. 4 (a), a silicon substrate (22), a thermal oxide film (21) formed on the substrate, and a photosensitive resist ( The substrate containing 23) may be produced by a known method. Specifically, a base material may be obtained by applying a photosensitive resist (23) on a silicon substrate (22) having a thermal oxide film (21).
シリコン基板（22）の材質は，シリコンがあげられるが，結晶状，アモルファス状のシリコンでもよい。シリコン基板（22）の厚さは，製造される鋳型の大きさに応じて適宜調整すればよく，具体的には，200μm〜1.5cmがあげられ，200μm〜1cmでもよく，300μm〜5mmでもよく，300μm〜600μmでもよい。基板（22）の形状として，平面のもの（四角柱状）があげられるが，特に限定されない。 The material of the silicon substrate (22) is silicon, but may be crystalline or amorphous silicon. The thickness of the silicon substrate (22) may be appropriately adjusted according to the size of the mold to be produced. Specifically, the thickness may be 200 μm to 1.5 cm, 200 μm to 1 cm, or 300 μm to 5 mm. , 300 μm to 600 μm may be used. As the shape of the substrate (22), a planar one (square prism shape) can be mentioned, but it is not particularly limited.
熱酸化膜（21）として，シリコン熱酸化膜などのシリコン酸化膜（半導体酸化膜），金属などの熱酸化膜があげられるが，好ましくはシリコン熱酸化膜である。熱酸化膜の厚さが2μm以上であると，レジストを塗布する際にレジストを均一に塗布することが難しくなり，一方,熱酸化膜の厚さが0.5μm以下であれば後述のドライエッチング工程によるエッチングに熱酸化膜が耐えられなくなる場合がある。そこで，熱酸化膜（21）の厚さとして，0．1μ4m〜4μmがあげられるが，好ましくは0．5μm〜2μmであり，より好ましくは1μm〜1.5μmである。シリコン熱酸化膜は，シリコンを酸素雰囲気中で約1000℃（たとえば，800℃〜1200℃に1秒〜1時間）加熱することにより，シリコン基板（22）上に形成できる。 Examples of the thermal oxide film (21) include a silicon oxide film (semiconductor oxide film) such as a silicon thermal oxide film and a thermal oxide film such as a metal. A silicon thermal oxide film is preferable. If the thickness of the thermal oxide film is 2 μm or more, it becomes difficult to apply the resist uniformly when applying the resist. On the other hand, if the thickness of the thermal oxide film is 0.5 μm or less, the dry etching process described later is performed. In some cases, the thermal oxide film cannot withstand etching by the above. Therefore, the thickness of the thermal oxide film (21) is 0.1 μ4 m to 4 μm, preferably 0.5 μm to 2 μm, and more preferably 1 μm to 1.5 μm. The silicon thermal oxide film can be formed on the silicon substrate (22) by heating silicon in an oxygen atmosphere at about 1000 ° C. (for example, 800 ° C. to 1200 ° C. for 1 second to 1 hour).
感光性レジスト（23）の材質として，ポジ型レジストがあげられ，より具体的には，アクリル樹脂又はポリメタクリル樹脂があげられ，好ましくはポリメタクリル酸メチルである。具体的には，東京応化社製のOFPR-800があげられる。感光性レジスト（23）の厚さとして，たとえば0.1μm〜5μmがあげられ，好ましくは0．5μm〜2μmであり，1μm〜1．5μmであってもよい。 Examples of the material of the photosensitive resist (23) include a positive resist, more specifically, an acrylic resin or a polymethacrylic resin, preferably polymethyl methacrylate. Specifically, OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. can be mentioned. The thickness of the photosensitive resist (23) is, for example, 0.1 μm to 5 μm, preferably 0.5 μm to 2 μm, and may be 1 μm to 1.5 μm.
感光性レジスト（23）は，たとえばシリコン基板を3000〜5000rpmの回転数で回転させ，回転しているシリコン基板の上に東京応化社製OFPR-800などの感光性レジスト含有液を滴下することにより形成できる。 The photosensitive resist (23) is prepared by, for example, rotating a silicon substrate at a rotational speed of 3000 to 5000 rpm and dropping a photosensitive resist-containing liquid such as OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. on the rotating silicon substrate. Can be formed.
図4（b）は，露光の様子を説明するための概念図である。この工程では，図4（b）に示されるように，シリコン基板上(22)に，露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射し，感光性レジストを感光する。この露光マスク(25)は，図4（b）に示されるように，前記微細針部(4)と支持板部(2)とに対応した開口部(24)を有する露光マスク(25)である。このように開口部(24)を有するので，露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射すると，開口部(24)からのみ光が照射される。このため，前記露光マスク(25)の開口部(24)に対応する部位の感光性レジストが感光される。図中，25aは，露光マスクの断面図を示し，25bは露光マスクの遮光部を示す。26は，感光レジストのうち，本工程で感光した部位（感光部）を示す。 FIG. 4B is a conceptual diagram for explaining the state of exposure. In this step, as shown in FIG. 4B, the photosensitive resist is exposed by irradiating light on the silicon substrate (22) with the exposure mask (25) covered. As shown in FIG. 4 (b), the exposure mask (25) is an exposure mask (25) having an opening (24) corresponding to the fine needle portion (4) and the support plate portion (2). is there. Since the opening (24) is provided in this way, light is irradiated only from the opening (24) when light is irradiated with the exposure mask (25) being covered. For this reason, the photosensitive resist corresponding to the opening (24) of the exposure mask (25) is exposed. In the figure, 25a shows a cross-sectional view of the exposure mask, and 25b shows a light shielding portion of the exposure mask. Reference numeral 26 denotes a portion (photosensitive portion) of the photosensitive resist exposed in this process.
具体的には，露光マスク（25）を感光性レジスト(23)の上に配置する。露光マスク(25)には，微細針部と支持板部に対応したパターンの開口部が設けられている。そして，図4（b）の矢印のように，露光マスク(25)の外側からシリコン基板(22)へ向かって光を照射して，感光性レジストを露光する。これにより，光が露光マスク(25)のマスク開口部(24)を透過して感光性レジスト(23)に達し，感光性レジストのうち光を照射された部分のみが露光されて感光部(26)となる。 Specifically, the exposure mask (25) is placed on the photosensitive resist (23). The exposure mask (25) is provided with a pattern opening corresponding to the fine needle portion and the support plate portion. Then, as shown by the arrow in FIG. 4B, light is irradiated from the outside of the exposure mask (25) toward the silicon substrate (22) to expose the photosensitive resist. As a result, light passes through the mask opening (24) of the exposure mask (25) and reaches the photosensitive resist (23), and only the exposed portion of the photosensitive resist is exposed to expose the photosensitive portion (26). ).
この工程において用いられる光として，紫外線，近紫外線，可視光線，近赤外線，赤外線，Ｘ線があげられ，好ましくは紫外線であり，好ましくは，365nm〜436nmの波長の光である。また，光の強度として，好ましくは10〜20mW／cm2である。なお，光の照射時間は，光の強度に依存するが，たとえば，1秒〜10分があげられ，好ましくは1秒〜1分であり，2秒〜10秒でもよく，好ましくは3秒〜10秒であり，前記した光の強度では約5秒である。 Examples of the light used in this step include ultraviolet rays, near ultraviolet rays, visible rays, near infrared rays, infrared rays, and X-rays, preferably ultraviolet rays, and preferably light having a wavelength of 365 nm to 436 nm. The light intensity is preferably 10 to 20 mW / cm 2 . The light irradiation time depends on the intensity of the light. For example, it can be 1 second to 10 minutes, preferably 1 second to 1 minute, 2 seconds to 10 seconds, preferably 3 seconds to 10 seconds, and about 5 seconds at the light intensity described above.
図4（c）は，感光部を現像液により除去する工程を説明するための概念図である。図4(c)に示されるように，感光性レジスト(23)の感光部(26)を現像液と接触させることにより，感光部(26)を除去することができ，これにより，基板(22)の上に形成された熱酸化膜(21)のうち，支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を露出させることができる。 FIG. 4C is a conceptual diagram for explaining a process of removing the photosensitive portion with a developer. As shown in FIG. 4 (c), the photosensitive portion (26) can be removed by bringing the photosensitive portion (26) of the photosensitive resist (23) into contact with the developer, and thereby the substrate (22 The portions corresponding to the support plate portion (2) and the fine needle portion (4) can be exposed in the thermal oxide film (21) formed on the substrate.
この工程で用いられる現像液として，公知の現像液を適宜用いればよく，具体的には水酸化テトラメチルアンモニウムがあげられる。現像液の濃度は，適宜調整すればよい。用いられる現像液の量は，感光性レジストの量などに応じて適宜調整すればよい。現像液を添加する際の温度として，室温があげられる。また，現像液を添加する時間として，10秒〜5分があげられ，好ましくは10秒〜1分であり，より具体的には約30秒があげられる。 As the developer used in this step, a known developer may be appropriately used, and specific examples thereof include tetramethylammonium hydroxide. What is necessary is just to adjust the density | concentration of a developing solution suitably. The amount of the developer used may be appropriately adjusted according to the amount of the photosensitive resist. Room temperature can be given as the temperature when the developer is added. The time for adding the developer is from 10 seconds to 5 minutes, preferably from 10 seconds to 1 minute, and more specifically about 30 seconds.
図4(d)は，熱酸化膜（21）を除去する工程を説明するための概念図である。図4(d)に示されるように，この工程では，フッ化水素酸などの酸を用いて感光性レジスト（23）に覆われていない部分の熱酸化膜（21），すなわち熱酸化膜（21）のうち支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を除去する。この工程により，図4(d)に示されるようにシリコン基板(22)のうち支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を露出させることができる。 FIG. 4 (d) is a conceptual diagram for explaining the process of removing the thermal oxide film (21). As shown in FIG. 4 (d), in this process, a portion of the thermal oxide film (21) that is not covered with the photosensitive resist (23) using an acid such as hydrofluoric acid, that is, a thermal oxide film ( In 21), portions corresponding to the support plate portion (2) and the fine needle portion (4) are removed. By this step, as shown in FIG. 4 (d), portions corresponding to the support plate portion (2) and the fine needle portion (4) in the silicon substrate (22) can be exposed.
この工程で用いられる酸として，フッ化水素酸があげられ，好ましくは希フッ化水素酸である。フッ化水素酸の濃度は，適宜調整すればよいが，1〜5重量モル％があげられる。用いられる酸の量は，熱酸化膜の量，酸の種類，酸の濃度などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1分〜10分があげられ，1分〜2分でもよいし，これ以上時間をかけても特に問題はない。 Examples of the acid used in this step include hydrofluoric acid, preferably dilute hydrofluoric acid. The concentration of hydrofluoric acid may be adjusted as appropriate, but may be 1 to 5% by weight. The amount of acid used may be appropriately adjusted according to the amount of the thermal oxide film, the type of acid, the acid concentration, and the like. The temperature at which the acid is added may be room temperature. The time for adding the acid is 1 to 10 minutes, 1 to 2 minutes may be used, and there is no particular problem even if it takes more time.
図4(e)は，感光性レジスト（23）を除去するための工程を説明するための概念図である。図4(e)に示されるように，この工程では，剥離液を用いてレジスト（23）を除去する。この工程により，図4(e)に示されるように熱酸化膜（2）を露出させることができる。本工程により，微細針部と支持板部のパターニング（エッチング）が行われ，第1のリソグラフィー工程が完了する。これにより，シリコン基板(22)上に，支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を取り除いた形状の熱酸化膜(21)が形成された状態を得ることができる。 FIG. 4 (e) is a conceptual diagram for explaining a process for removing the photosensitive resist (23). As shown in FIG. 4 (e), in this step, the resist (23) is removed using a stripping solution. By this step, the thermal oxide film (2) can be exposed as shown in FIG. By this step, patterning (etching) of the fine needle portion and the support plate portion is performed, and the first lithography step is completed. As a result, it is possible to obtain a state in which a thermal oxide film (21) having a shape obtained by removing portions corresponding to the support plate portion (2) and the fine needle portion (4) is formed on the silicon substrate (22). .
この工程で用いられる剥離液として，有機溶剤があげられ，好ましくはアセトンであり，具体的には，関東化学社製のKP-201があげられる。剥離液の濃度は，適宜調整すればよいが，原液があげられる。用いられる剥離液の量は，レジストの量などに応じて適宜調整すればよい。剥離液を添加する際の温度として，10〜60℃があげられ，好ましくは50〜60℃である。剥離液を添加する時間として，5分から1時間があげられ,好ましくは10〜20分である。 An example of the stripping solution used in this step is an organic solvent, preferably acetone, and specifically, KP-201 manufactured by Kanto Chemical. The concentration of the stripping solution may be adjusted as appropriate, but a stock solution can be used. The amount of the stripping solution used may be adjusted as appropriate according to the amount of resist and the like. The temperature at which the stripping solution is added is 10 to 60 ° C., preferably 50 to 60 ° C. The time for adding the stripping solution is 5 minutes to 1 hour, preferably 10 to 20 minutes.
[第2のリソグラフィー工程]
図5は，第2のリソグラフィー工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図5（a）は，第1のリソグラフィー工程で得られた基板上に金属膜を形成するための工程を説明する概念図である。第1のリソグラフィー工程では，感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位をパターニングする。そして，第2のリソグラフィー工程では，まず，図5（a）に示されるように，基板（22）と熱酸化膜（21）の上に金属膜（31）を形成する。
[Second lithography process]
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the state of the substrate and the like in each step of the second lithography step. FIG. 5 (a) is a conceptual diagram illustrating a process for forming a metal film on a substrate obtained in the first lithography process. In the first lithography process, portions corresponding to the support plate portion (2) and the fine needle portion (4) are patterned by etching the exposed portion of the photosensitive resist. In the second lithography step, first, as shown in FIG. 5A, a metal film (31) is formed on the substrate (22) and the thermal oxide film (21).
金属膜（31）を形成する方法として，化学メッキ，化学蒸着，スパッタリング法があげられる。この中でも，スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。スパッタリングの際の，各種条件は，通常の条件を適宜用いればよい。基板の温度として，室温があげられる。また，金属炉の温度として，室温でもよいが，100℃〜1000℃であってもよい。スパッタリングの時間として，1分〜1時間があげられ，好ましくは5分程度である。スパッタリングを行うチャンバーの真空度として，1×10―1Pa〜2×10―1Paがあげられる。 Examples of the method for forming the metal film (31) include chemical plating, chemical vapor deposition, and sputtering. Among these, the sputtering method is preferable. As a device used for the sputtering method, a known device can be appropriately used. Various conditions at the time of sputtering may be appropriately selected from normal conditions. The temperature of the substrate can be room temperature. The temperature of the metal furnace may be room temperature, but may be 100 ° C to 1000 ° C. Sputtering time is 1 minute to 1 hour, preferably about 5 minutes. As the degree of vacuum chamber for performing sputtering, 1 × 10- 1 Pa~2 × 10- 1 Pa and the like.
金属膜（31）の材質として，酸に溶解する金属があげられ，好ましくはクロム，又はアルミニウムであり，特に好ましくはクロムである。金属膜（31）は適宜調整すればよいが，この金属膜(31)が，後述のドライエッチングの際に，エッチングを防止することとなるので，好ましくは0．1μm〜1μmである。 Examples of the material of the metal film (31) include metals that dissolve in acid, preferably chromium or aluminum, and particularly preferably chromium. The metal film (31) may be appropriately adjusted, but the metal film (31) is preferably 0.1 μm to 1 μm because it prevents etching during dry etching described later.
図5（b）は，金属膜(31)に感光性レジスト(32)を塗布する工程を説明するための概念図である。この工程では，図5(b)に示されるように，基板（22），熱酸化膜（21），又は金属膜（21）の上に感光性レジスト（32）を形成する。具体的には，感光性レジストとして，金属膜(21)の上にのみ形成されるものがあげられる。 FIG. 5 (b) is a conceptual diagram for explaining a process of applying a photosensitive resist (32) to the metal film (31). In this step, as shown in FIG. 5B, a photosensitive resist (32) is formed on the substrate (22), the thermal oxide film (21), or the metal film (21). Specifically, the photosensitive resist can be formed only on the metal film (21).
感光性レジスト（32）の材質として，アクリル樹脂があげられ，好ましくはポリメタクリル酸メチルであり，具体的には，東京応化社製のOFPR-800があげられる。感光性レジストの材質は，ポジ型レジストがあげられる。 Examples of the material of the photosensitive resist (32) include acrylic resin, preferably polymethyl methacrylate, and specific examples include OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. The material of the photosensitive resist is a positive resist.
感光性レジスト（32）の厚さとして，たとえば0.1μm〜5μmがあげられ，好ましくは0．5μm〜2μmであり，1μm〜1．5μmであってもよい。 The thickness of the photosensitive resist (32) is, for example, 0.1 μm to 5 μm, preferably 0.5 μm to 2 μm, and may be 1 μm to 1.5 μm.
感光性レジスト（32）は，たとえばシリコン基板を3000〜5000rpmの回転数で回転させ，回転しているシリコン基板の上に東京応化社製OFPR-800などの感光性レジスト含有液を滴下することにより形成できる。 The photosensitive resist (32) is prepared by, for example, rotating a silicon substrate at a rotational speed of 3000 to 5000 rpm and dropping a photosensitive resist-containing solution such as OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. on the rotating silicon substrate. Can be formed.
図5(c)は，露光の様子を説明するための概念図である。この工程では，図5(c)に示されるように，シリコン基板上(22)に，露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射し，感光性レジストを感光する。この露光マスク(34)は，図5(c)に示されるように，支持板部(2)に対応した開口部(33)を有する露光マスク(34)である。このように開口部(33)を有するので，露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射すると，開口部(33)からのみ光が照射される。このため，前記露光マスク(34)の開口部(33)に対応する部位の感光性レジストが感光され，感光性レジストのうち開口部(33)に対応した部位が感光する。図中，35は，感光レジストのうち，本工程で感光した部位（感光部）を示す。 FIG. 5 (c) is a conceptual diagram for explaining the state of exposure. In this step, as shown in FIG. 5 (c), light is irradiated on the silicon substrate (22) with the exposure mask (34) covered to expose the photosensitive resist. As shown in FIG. 5 (c), the exposure mask (34) is an exposure mask (34) having an opening (33) corresponding to the support plate (2). Since the opening portion (33) is provided in this way, light is emitted only from the opening portion (33) when light is irradiated while the exposure mask (34) is covered. For this reason, the photosensitive resist corresponding to the opening portion (33) of the exposure mask (34) is exposed, and the portion corresponding to the opening portion (33) of the photosensitive resist is exposed. In the figure, reference numeral 35 denotes a portion (photosensitive portion) of the photosensitive resist exposed in this step.
具体的には，露光マスク（34）を感光性レジスト(32)の上に配置する。露光マスク(34)には，支持板部のパターンが印刷されている。そして，図5(c)の矢印のように，露光マスク(34)の外側からシリコン基板(22)へ向かって光を照射して，感光性レジストを露光する。これにより，光が露光マスク(34)のマスク開口部(33)を透過して感光性レジスト(32)に達し，感光性レジストのうち光を照射された部分のみが露光されて感光部(35)となる。 Specifically, the exposure mask (34) is placed on the photosensitive resist (32). A pattern of the support plate is printed on the exposure mask (34). Then, as shown by the arrow in FIG. 5 (c), light is irradiated from the outside of the exposure mask (34) toward the silicon substrate (22) to expose the photosensitive resist. As a result, the light passes through the mask opening (33) of the exposure mask (34) and reaches the photosensitive resist (32), and only the exposed portion of the photosensitive resist is exposed to expose the photosensitive portion (35). ).
この工程において用いられる光として，紫外線，近紫外線，可視光線，近赤外線，赤外線，Ｘ線があげられ，好ましくは紫外線であり，好ましくは，365nm〜436nmの波長の光である。また，光の強度として，好ましくは10〜20mW／cm2である。なお，光の照射時間は，光の強度に依存するが，たとえば，1秒〜10分があげられ，好ましくは1秒〜1分であり，2秒〜10秒でもよく，好ましくは3秒〜10秒であり，前記した光の強度では約5秒である。 Examples of the light used in this step include ultraviolet rays, near ultraviolet rays, visible rays, near infrared rays, infrared rays, and X-rays, preferably ultraviolet rays, and preferably light having a wavelength of 365 nm to 436 nm. The light intensity is preferably 10 to 20 mW / cm 2 . The light irradiation time depends on the intensity of the light. For example, it can be 1 second to 10 minutes, preferably 1 second to 1 minute, 2 seconds to 10 seconds, preferably 3 seconds to 10 seconds, and about 5 seconds at the light intensity described above.
図5(d)は，感光部を現像液により除去する工程を説明するための概念図である。図5(d)に示されるように，感光性レジスト(32)の感光部(35)を現像液と接触させることにより，感光部(35)を除去することができ，これにより，基板(22)上に形成された微細針部に相当する部位を，金属膜(31)及び感光体レジスト(32)で覆った状態で，基板(22)の上に形成された金属膜(31)のうち，支持板部(2)に相当する部位を露出させることができる。 FIG. 5 (d) is a conceptual diagram for explaining a process of removing the photosensitive portion with a developer. As shown in FIG. 5 (d), the photosensitive portion (35) can be removed by bringing the photosensitive portion (35) of the photosensitive resist (32) into contact with the developer. ) Of the metal film (31) formed on the substrate (22) in a state where the portion corresponding to the fine needle portion formed on the substrate is covered with the metal film (31) and the photosensitive resist (32). The part corresponding to the support plate part (2) can be exposed.
この工程で用いられる現像液として，公知の現像液を適宜用いればよく，具体的には水酸化テトラメチルアンモニウムがあげられる。現像液の濃度は，適宜調整すればよい。用いられる現像液の量は，感光性レジストの量などに応じて適宜調整すればよいが，200〜400mｌがあげられる。現像液を添加する際の温度として，室温があげられる。また，現像液を添加する時間として，10秒〜5分があげられ，好ましくは10秒〜1分であり，より具体的には約30秒があげられる。 As the developer used in this step, a known developer may be appropriately used, and specific examples thereof include tetramethylammonium hydroxide. What is necessary is just to adjust the density | concentration of a developing solution suitably. The amount of the developer to be used may be appropriately adjusted according to the amount of the photosensitive resist and the like, but is 200 to 400 ml. Room temperature can be given as the temperature when the developer is added. The time for adding the developer is from 10 seconds to 5 minutes, preferably from 10 seconds to 1 minute, and more specifically about 30 seconds.
図5(e)は，金属膜（31）を除去するための工程を説明するための概念図である。図5(e)に示されるように，この工程では，金属膜(31)のうち，支持板部(2)に相当する部位をエッチングする。酸を用いて感光性レジスト（32）に覆われていない部分の金属膜（31）を除去する。この工程により，図5(e)に示されるようにシリコン基板のうち，支持板部(2)に相当する部位を露出させることができる。 FIG. 5 (e) is a conceptual diagram for explaining a process for removing the metal film (31). As shown in FIG. 5 (e), in this step, a portion of the metal film (31) corresponding to the support plate portion (2) is etched. The portion of the metal film (31) not covered with the photosensitive resist (32) is removed using an acid. By this step, as shown in FIG. 5 (e), a portion of the silicon substrate corresponding to the support plate portion (2) can be exposed.
この工程で用いられる酸として，硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液があげられる。酸の濃度は，適宜調整すればよいが，たとえば，硝酸第二セリウムアンモニウムを150ｇ，過塩素酸を30mｌ，水を1Ｌの割合とした混合液を用いてもよい。用いられる酸の量は，金属膜の量などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1〜2分があげられるが，これ以上時間をかけても特に問題はない。 Examples of the acid used in this step include a mixed solution of ceric ammonium nitrate aqueous solution and perchloric acid. The acid concentration may be adjusted as appropriate. For example, a mixed solution containing 150 g of ceric ammonium nitrate, 30 ml of perchloric acid, and 1 L of water may be used. The amount of acid used may be appropriately adjusted according to the amount of the metal film. The temperature at which the acid is added may be room temperature. Although the time for adding the acid is 1 to 2 minutes, there is no particular problem even if it takes more time.
図5(f)は，感光性レジスト（31）を除去するための工程を説明するための概念図である。図5(f)に示されるように，たとえば金属膜(31)を覆う感光性レジスト(32)が除去される。この工程では，たとえば，剥離液を用いて感光性レジスト（31）を除去すればよい。この工程により，図5(f)に示されるように，シリコン基板（22）を露出させることができる。本工程により，支持板部のパターニングが行われ，第2のリソグラフィー工程を完了としてもよい。たとえば，シリコン基板(22)表面のうち微細針部(4)に相当する部位は金属膜で覆われるが，支持板部(2)に相当する部位はシリコン基板(22)が露出した状態とする。このようにパターニングするので，段差を持ったシリコン鋳型を製造できることとなる。 FIG. 5 (f) is a conceptual diagram for explaining a process for removing the photosensitive resist (31). As shown in FIG. 5 (f), for example, the photosensitive resist (32) covering the metal film (31) is removed. In this step, for example, the photosensitive resist (31) may be removed using a stripping solution. By this step, the silicon substrate (22) can be exposed as shown in FIG. 5 (f). By this step, the support plate portion may be patterned, and the second lithography step may be completed. For example, the portion corresponding to the fine needle portion (4) on the surface of the silicon substrate (22) is covered with a metal film, but the portion corresponding to the support plate portion (2) is exposed to the silicon substrate (22). . Since patterning is performed in this way, a silicon mold having a step can be manufactured.
この工程で用いられる剥離液として，有機溶剤があげられ，好ましくはアセトンであり，具体的には，関東化学社製のKP-201があげられる。剥離液の濃度は，適宜調整すればよいが，原液があげられる。用いられる剥離液の量は，レジストの量などに応じて適宜調整すればよい。剥離液を添加する際の温度として，10〜60℃があげられ，好ましくは50〜60℃である。剥離液を添加する時間として，5分から1時間があげられ,好ましくは10〜20分である。 An example of the stripping solution used in this step is an organic solvent, preferably acetone, and specifically, KP-201 manufactured by Kanto Chemical. The concentration of the stripping solution may be adjusted as appropriate, but a stock solution can be used. The amount of the stripping solution used may be adjusted as appropriate according to the amount of resist and the like. The temperature at which the stripping solution is added is 10 to 60 ° C., preferably 50 to 60 ° C. The time for adding the stripping solution is 5 minutes to 1 hour, preferably 10 to 20 minutes.
[第1のドライエッチング工程]
図6は，第1のドライエッチング工程おける基板などの状態を説明するための概念図である。この工程では，図6に示されるように，露出したシリコン基板（22）をエッチングする。具体的には，支持板部(2)に相当する部位をエッチングする。
[First dry etching process]
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the state of the substrate and the like in the first dry etching process. In this step, as shown in FIG. 6, the exposed silicon substrate (22) is etched. Specifically, the portion corresponding to the support plate portion (2) is etched.
露出したシリコン基板（22）を除去する方法として，ドライエッチング法があげられる。ドライエッチング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。ドライエッチングをする際の，基板の温度として，室温があげられる。また，金属炉の温度として，室温があげられる。ドライエッチングの時間として，除去する深さに依存するが，10分〜1時間があげられ，より具体的には約30分があげられる。ドライエッチングを行うチャンバーの真空度として，1Pa〜10Paがあげられる。 As a method for removing the exposed silicon substrate (22), there is a dry etching method. As an apparatus used for the dry etching method, a known apparatus can be appropriately used. Room temperature can be given as the substrate temperature during dry etching. Also, the temperature of the metal furnace is room temperature. The dry etching time depends on the depth to be removed, but is 10 minutes to 1 hour, more specifically about 30 minutes. The vacuum degree of the chamber for dry etching is 1 Pa to 10 Pa.
ドライエッチングのエッチングガスとしてフッ素系のガスがあげられ，好ましくは六フッ化硫黄ガス，より好ましくは六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合ガスである。六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合比は，基板（22）をエッチングする深さに応じて適宜調整すれば良いが，より具体的には六フッ化硫黄ガス4に対して酸素ガス1を用いたものがあげられる。この際のエッチングが多ければ，後に製造される微細針部の厚さと，支持体部との厚さの差が大きくなる。この差は，上述した構造体における微細針部の厚さと支持体部の厚さとを考慮して設定すればよい。 As an etching gas for dry etching, a fluorine-based gas can be used, preferably a sulfur hexafluoride gas, more preferably a mixed gas of sulfur hexafluoride gas and oxygen gas. The mixing ratio of the sulfur hexafluoride gas and the oxygen gas may be appropriately adjusted according to the etching depth of the substrate (22). More specifically, the oxygen gas 1 is added to the sulfur hexafluoride gas 4. What is used. If the etching at this time is large, the difference between the thickness of the fine needle portion to be manufactured later and the thickness of the support portion becomes large. This difference may be set in consideration of the thickness of the fine needle portion and the thickness of the support portion in the structure described above.
第1のドライエッチング工程におけるエッチングとして，前記支持板部(2)の厚さをD1とし，前記微細針部の厚さをD2としたときに，後述のように第2のドライエッチング工程でも，支持板部(2)に相当する部位がD2程度エッチングされるので，シリコン基板(22)のうち支持板部(2)に相当する部位を，0.5（D1- D2）以上（D1- D2）以下エッチングするものがあげられ，0.6（D1- D2）以上0.95（D1- D2）以下エッチングしてもよく，0.7（D1- D2）以上0.9（D1- D2）以下エッチングしてもよい。また，第2のドライエッチング工程でエッチングする理想量D2からのずれを考慮して，D1-0.5D2以上D1- D2以下エッチングするものがあげられ，D1-0.6D2以上D1-0.95D2以下エッチングしてもよく，D1-0.7D2以上D1-0.9D2以下エッチングしてもよい。基板（22）を除去する深さの具体的数値として，10μm〜1cmがあげられ，100μm〜5mmでもよく，300μm〜5mmでもよい。 As the etching in the first dry etching step, the support plate portion thickness (2) and D 1, the thickness of the microneedle portion is taken as D 2, the second dry etching step as described below However, since the portion corresponding to the support plate portion (2) is etched by about D 2, the portion corresponding to the support plate portion (2) in the silicon substrate (22) is 0.5 (D 1 -D 2 ) or more ( D 1 -D 2 ) or less can be etched, 0.6 (D 1 -D 2 ) or more and 0.95 (D 1 -D 2 ) or less may be etched, 0.7 (D 1 -D 2 ) or more 0.9 (D 1 -D 2 ) Etching may be performed below. Further, in consideration of the deviation from the ideal amount D 2 is etched in the second dry etching step, D 1 -0.5 D 2 or D 1 - D 2 which follows the etching can be mentioned, D 1 -0.6D 2 or more D 1 -0.95D 2 may be less etched, D 1 -0.7D 2 or D 1 -0.9D 2 may be less etched. Specific values of the depth for removing the substrate (22) include 10 μm to 1 cm, and may be 100 μm to 5 mm, or 300 μm to 5 mm.
[第2のドライエッチング工程]
図7は，第2のドライエッチング工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図7(a)は，金属膜（31）（図6参照）を除去する工程を説明するための概念図である。まず，図7（a）に示されるように，図6に示される金属膜(31)を除去する。この工程では，たとえば，硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液などの酸を用いてシリコン基板（22）と熱酸化膜（21）の上に形成され金属膜（31）を除去する。この工程により，図7(a)に示されるようにシリコン基板などの微細針部のエッチング面（36）を露出させることができる。
[Second dry etching process]
FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the state of the substrate and the like in each step of the second dry etching step. FIG. 7 (a) is a conceptual diagram for explaining the process of removing the metal film (31) (see FIG. 6). First, as shown in FIG. 7 (a), the metal film (31) shown in FIG. 6 is removed. In this step, the metal film (31) formed on the silicon substrate (22) and the thermal oxide film (21) is removed using an acid such as a mixed solution of ceric ammonium nitrate aqueous solution and perchloric acid. . By this step, the etching surface (36) of the fine needle portion such as a silicon substrate can be exposed as shown in FIG. 7 (a).
この工程で用いられる酸として，硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液があげられる。酸の濃度は，適宜調整すればよいが，硝酸第二セリウムアンモニウムを150ｇ，過塩素酸を30mｌ，水を1Ｌの混合液を用いた。用いられる酸の量は，金属膜の量などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1〜2分があげられるが，これ以上時間をかけても特に問題はない。 Examples of the acid used in this step include a mixed solution of ceric ammonium nitrate aqueous solution and perchloric acid. The acid concentration may be adjusted as appropriate, but a mixed solution of 150 g of ceric ammonium nitrate, 30 ml of perchloric acid, and 1 L of water was used. The amount of acid used may be appropriately adjusted according to the amount of the metal film. The temperature at which the acid is added may be room temperature. Although the time for adding the acid is 1 to 2 minutes, there is no particular problem even if it takes more time.
図7（b）は，シリコン基板（22）をドライエッチングする工程を説明するための概念図である。この工程では，図7(b)に示されるように，シリコン基板（22）のうち，微細針部に相当する部位(36)や，支持体部に相当する部位(37)をエッチングする。図7(b)に示されるように，シリコン基板のうち微細針部に相当する部位(36)と支持体部に相当する部位(37)がエッチングされた状態となる。 FIG. 7B is a conceptual diagram for explaining a process of dry-etching the silicon substrate (22). In this step, as shown in FIG. 7B, a portion (36) corresponding to the fine needle portion and a portion (37) corresponding to the support portion of the silicon substrate (22) are etched. As shown in FIG. 7 (b), the portion (36) corresponding to the fine needle portion and the portion (37) corresponding to the support portion of the silicon substrate are etched.
基板（22）をエッチングする方法として，ドライエッチング法があげられる。ドライエッチング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。ドライエッチングをする際の，基板の温度として，室温があげられる。また，金属炉の温度として，室温があげられる。ドライエッチングの時間として，除去する深さに依存するが，5〜10分があげられる。ドライエッチングを行うチャンバーの真空度として，1Pa〜10Paがあげられる。 An example of a method for etching the substrate (22) is a dry etching method. As an apparatus used for the dry etching method, a known apparatus can be appropriately used. Room temperature can be given as the substrate temperature during dry etching. Also, the temperature of the metal furnace is room temperature. The dry etching time is 5 to 10 minutes, depending on the depth to be removed. The vacuum degree of the chamber for dry etching is 1 Pa to 10 Pa.
ドライエッチングのエッチングガスとしてフッ素系のガスがあげられ，好ましくは六フッ化硫黄ガス，より好ましくは六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合ガスである。六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合比は，基板（22）を除去する深さに応じて適宜調整すれば良いが，たとえば六フッ化硫黄ガス4に対して酸素ガス1の体積比のものを用いてもよい。基板（22）を除去する深さは，たとえば30μm〜80μmがあげられ，40μm〜70μmでもよい。 As an etching gas for dry etching, a fluorine-based gas can be used, preferably a sulfur hexafluoride gas, more preferably a mixed gas of sulfur hexafluoride gas and oxygen gas. The mixing ratio of sulfur hexafluoride gas and oxygen gas may be adjusted as appropriate according to the depth of removal of the substrate (22). For example, the volume ratio of oxygen gas 1 to sulfur hexafluoride gas 4 May be used. The depth for removing the substrate (22) is, for example, 30 μm to 80 μm, and may be 40 μm to 70 μm.
図7(c)は，熱酸化膜（21）を除去する工程を説明するための概念図である。図7(c)に示されるように，この工程では，フッ化水素酸などの酸を用いて熱酸化膜（21）を除去する。この工程により，図7(c)に示されるようにシリコン基板を露出させることができる。 FIG. 7 (c) is a conceptual diagram for explaining the process of removing the thermal oxide film (21). As shown in FIG. 7 (c), in this step, the thermal oxide film (21) is removed using an acid such as hydrofluoric acid. By this step, the silicon substrate can be exposed as shown in FIG.
この工程で用いられる酸として，フッ化水素酸があげられ，好ましくは希フッ化水素酸である。フッ化水素酸の濃度は，適宜調整すればよいが，1〜5重量モル％があげられる。用いられる酸の量は，熱酸化膜の量，酸の種類，酸の濃度などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1分〜10分があげられ，1分〜2分でもよいし，これ以上時間をかけても特に問題はない。 Examples of the acid used in this step include hydrofluoric acid, preferably dilute hydrofluoric acid. The concentration of hydrofluoric acid may be adjusted as appropriate, but may be 1 to 5% by weight. The amount of acid used may be appropriately adjusted according to the amount of the thermal oxide film, the type of acid, the acid concentration, and the like. The temperature at which the acid is added may be room temperature. The time for adding the acid is 1 to 10 minutes, 1 to 2 minutes may be used, and there is no particular problem even if it takes more time.
図7(d)は，シリコン基板（22）の上に導電性被膜（38）を形成するための工程を説明するための概念図である。この工程は，特になくても構わない工程である。この工程により，シリコン基板（22）の上に導電性被膜（38）を形成することができる。 FIG. 7 (d) is a conceptual diagram for explaining a process for forming the conductive film (38) on the silicon substrate (22). This step is not particularly required. By this step, the conductive film (38) can be formed on the silicon substrate (22).
導電性被膜（38）を形成する方法として，化学メッキ，化学蒸着，スパッタリング法があげられる。この中でも，スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。スパッタリングの際の基板の温度として，室温があげられる。また金属炉の温度として，室温があげられる。スパッタリングの時間として，1分〜10分があげられ，具体的には5分があげられる。スパッタリングを行うチャンバーの真空度として，1×10―1Pa〜2×10―1Paがあげられる。 Examples of the method for forming the conductive film (38) include chemical plating, chemical vapor deposition, and sputtering. Among these, the sputtering method is preferable. As a device used for the sputtering method, a known device can be appropriately used. The temperature of the substrate during sputtering is room temperature. The temperature of the metal furnace is room temperature. Sputtering time is 1 to 10 minutes, specifically 5 minutes. As the degree of vacuum chamber for performing sputtering, 1 × 10- 1 Pa~2 × 10- 1 Pa and the like.
導電性被膜（38）の材質として，マルトースなどの構造物を組成する物質に対して剥がれやすい金属があげられ，好ましくはニッケル，又はステンレスであり，特に好ましくはニッケルである。導電性被膜（38）の厚さとして，好ましくは0．1μm〜1μmである。 Examples of the material of the conductive coating (38) include metals that can easily be peeled off from substances constituting the structure such as maltose, preferably nickel or stainless steel, and particularly preferably nickel. The thickness of the conductive coating (38) is preferably 0.1 μm to 1 μm.
図8は，シリコン基板（22）に補強基板（39）を接合するための任意の工程を説明する概念図である。この工程により，シリコン基板（22）の下面（凹部が設けられる面と反対側の面）に補強基板（39）が接合される。 FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an optional step for bonding the reinforcing substrate (39) to the silicon substrate (22). Through this step, the reinforcing substrate (39) is bonded to the lower surface of the silicon substrate (22) (the surface opposite to the surface on which the recess is provided).
補強基板を接合する方法として，接着剤を用いる方法や，拡散接合，陽極接合などの方法があげられるが，シリコン基板（22）の歪みを少なくできるので陽極接合が好ましい。陽極接合をする装置は，公知の装置を適宜利用できる。陽極接合をする際の温度は，補強基板（39）の材料によるが，300〜500℃があげられる。また電極に印加する電圧もシリコン基板（22）と補強基板（39）の大きさや物性により適宜調整すれば良いが，たとえば500V〜1kVがあげられる。また電圧をかける時間もシリコン基板（22）と補強基板（39）の物性により適宜調整すればよいが，たとえば1時間〜2時間があげられる。 As a method for bonding the reinforcing substrate, there are a method using an adhesive, a diffusion bonding method, an anodic bonding method, and the like, but anodic bonding is preferable because distortion of the silicon substrate (22) can be reduced. A known apparatus can be appropriately used as an anodic bonding apparatus. The temperature at the time of anodic bonding depends on the material of the reinforcing substrate (39), but is 300 to 500 ° C. The voltage applied to the electrodes may be adjusted as appropriate depending on the size and physical properties of the silicon substrate (22) and the reinforcing substrate (39), and examples thereof include 500V to 1kV. The voltage application time may be appropriately adjusted depending on the physical properties of the silicon substrate (22) and the reinforcing substrate (39), and may be 1 to 2 hours, for example.
補強基板（39）の材料としては，シリコン基板（22）に近い熱膨張係数（0.8倍〜1.2倍など）をもつ材料が好ましく，パイレックス（登録商標）ガラスやコバール金属があげられる。シリコン基板（22）の歪みを抑制するためには，パイレックス（登録商標）ガラスを補強基板（39）に用いるものが好ましい。また補強基板（39）の厚さとして，1mm以上があげられ，2mm〜5mmが好ましい。このような補強基板(39)をシリコン鋳型の底面などに接合すると，シリコン鋳型の歪みを効果的に防止できる。 The material of the reinforcing substrate (39) is preferably a material having a thermal expansion coefficient (0.8 times to 1.2 times, etc.) close to that of the silicon substrate (22), and examples thereof include Pyrex (registered trademark) glass and Kovar metal. In order to suppress the distortion of the silicon substrate (22), it is preferable to use Pyrex (registered trademark) glass as the reinforcing substrate (39). The thickness of the reinforcing substrate (39) is 1 mm or more, preferably 2 mm to 5 mm. Bonding such a reinforcing substrate (39) to the bottom surface of the silicon mold can effectively prevent distortion of the silicon mold.
[シリコン鋳型]
上記のような工程を経て得られるシリコン製鋳型として，厚さが300μm〜1cmである支持板部(2)に対応した凹部（へこみ部）と，前記支持板部の凹部に接続して設けられる1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)に対応した厚さが30μm〜80μmの凹部とを具備するシリコン製鋳型があげられる。このような鋳型を用いれば，その凹部に所定の原料を入れ固化することで，1又は複数の微細針と支持板部とを有する構造物を容易に製造できる。
[Silicon mold]
As a silicon mold obtained through the above-described steps, a concave portion (recessed portion) corresponding to the support plate portion (2) having a thickness of 300 μm to 1 cm and a concave portion of the support plate portion are provided. Examples thereof include a silicon mold having a concave portion having a thickness of 30 μm to 80 μm corresponding to the fine needle portion (4) having one or a plurality of fine needles (3). When such a mold is used, a structure having one or a plurality of fine needles and a support plate portion can be easily manufactured by putting a predetermined raw material into the concave portion and solidifying it.
より具体的な，鋳型形状として，微細針(3)が，前記支持板部(2)と接する辺の長さが100μm〜1mmであり，その辺を底辺としたときに高さが100μm〜2mmとなる三角形を底面とした，三角柱状であるものがあげられる。 More specifically, as a mold shape, the fine needle (3) has a side in contact with the support plate (2) having a length of 100 μm to 1 mm, and a height of 100 μm to 2 mm when the side is the bottom. A triangular prism shape with the bottom triangle as the bottom.
［利用方法］
上記のようにして製造された鋳型は，医療用や化粧用に用いられる構造物などを製造するために用いる。具体的には，鋳型に溶融したマルトースやポリ乳酸などの原料を流し込み，冷却などすることで原料を固化させ，固化した構造物を鋳型から取り除くことにより構造物を得ることができる。
[How to Use]
The mold produced as described above is used for producing structures used for medical and cosmetic purposes. Specifically, it is possible to obtain a structure by pouring a raw material such as maltose or polylactic acid into a mold, cooling the material to solidify the material, and removing the solidified structure from the mold.
以下，実施例を用いて本発明を具体的に説明する。まず，厚さ1μmの熱酸化膜が付いた厚さ500μmのシリコン基板の上面全体に感光性レジストを塗布した。感光性レジストとして，光が照射された部分が現像されるポジ型レジスト（東京応化工業社製のＯＦＰＲ−800）を用いた。感光性レジストの膜厚は，1μmであった。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. First, a photosensitive resist was applied to the entire top surface of a 500 μm thick silicon substrate with a 1 μm thick thermal oxide film. As the photosensitive resist, a positive resist (OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) in which a portion irradiated with light is developed was used. The film thickness of the photosensitive resist was 1 μm.
次に，微細針部と支持板部のパターンが印刷された微細針部と支持板部の露光マスクを感光性レジストの上に配置した。そして，露光マスクの外側からシリコン基板に向かって紫外線などの光を照射して露光した。これにより，光が露光マスクのマスク開口部を透過して感光性レジストに達し，感光性レジストの光照射された部分のみが露光されて感光部となる。 Next, the fine needle part on which the pattern of the fine needle part and the support plate part was printed and the exposure mask of the support plate part were arranged on the photosensitive resist. And it exposed by irradiating light, such as an ultraviolet-ray, toward the silicon substrate from the outer side of the exposure mask. As a result, light passes through the mask opening of the exposure mask and reaches the photosensitive resist, and only the light-irradiated portion of the photosensitive resist is exposed to become a photosensitive portion.
上記のように露光した後，感光性レジストの感光部を現像液により除去し，シリコン基板の上に形成された熱酸化膜を露出させた。次にフッ化水素酸を用いて感光性レジストがない部分だけ熱酸化膜を除去し，シリコン基板を露出させた。 After the exposure as described above, the photosensitive portion of the photosensitive resist was removed with a developing solution to expose the thermal oxide film formed on the silicon substrate. Next, the thermal oxide film was removed using only hydrofluoric acid and the silicon substrate was exposed only where there was no photosensitive resist.
剥離液を用いて，感光性レジストを除去することにより，微細針部分と支持板部のパターニングを行った。これにより第1のリソグラフィー工程を完了した。 By removing the photosensitive resist using a stripping solution, the fine needle part and the support plate part were patterned. This completed the first lithography process.
上記の第1のリソグラフィー工程を完了したシリコン基板と熱酸化膜の上に，金属膜を形成した。金属膜はクロムをスパッタリング法により0．5μmの厚さで形成した。次に，金属膜の上に1μmの感光性レジストを塗布した。感光性レジストとして，東京応化工業社製のＯＦＰＲ−800を用いた。 A metal film was formed on the silicon substrate and the thermal oxide film that had completed the first lithography process. The metal film was formed of chromium with a thickness of 0.5 μm by sputtering. Next, a 1 μm photosensitive resist was applied on the metal film. OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used as the photosensitive resist.
次に，支持板部のパターンが印刷された支持板部の露光マスクを感光性レジストの上に配置した。そして，露光マスクの外側からシリコン基板に向かって紫外線を照射して露光した。これにより，光が露光マスクのマスク開口部を透過して感光性レジストに達し，感光性レジストの光照射された部分のみが露光され，感光部となる。 Next, an exposure mask of the support plate portion on which the pattern of the support plate portion was printed was placed on the photosensitive resist. Then, exposure was performed by irradiating ultraviolet rays from the outside of the exposure mask toward the silicon substrate. As a result, light passes through the mask opening of the exposure mask and reaches the photosensitive resist, and only the light-irradiated portion of the photosensitive resist is exposed to become a photosensitive portion.
上記のように露光した後，感光性レジストの感光部を現像液により除去することにより，シリコン基板の上に形成された金属膜を露出させた。次に硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液を用いて感光性レジストがない部分だけ金属膜を除去し，シリコン基板を露出させた。 After the exposure as described above, the photosensitive film of the photosensitive resist was removed with a developer to expose the metal film formed on the silicon substrate. Next, using a mixed solution of ceric ammonium nitrate aqueous solution and perchloric acid, the metal film was removed only from the portion where there was no photosensitive resist, and the silicon substrate was exposed.
さらに，剥離液を用いて感光性レジストを除去することにより，支持板部のパターニングを行った。これにより，第2のリソグラフィー工程が完了した。 Further, the support resist was patterned by removing the photosensitive resist using a stripping solution. This completed the second lithography process.
上記の第2のリソグラフィー工程が完了したシリコン基板を六フッ化硫黄ガスと酸素ガスをイオン化させたプラズマに晒してドライエッチングを行った。これにより，シリコン基板の露出した面だけがエッチングされた。この時，金属膜は六フッ化硫黄ガスと酸素ガスに腐食されないので約300μmの深さまでシリコン基板を加工することができ，支持板部のみを300μm以上エッチングした。これにより，第1のドライエッチング工程が完了した。 Dry etching was performed by exposing the silicon substrate on which the second lithography process was completed to plasma in which sulfur hexafluoride gas and oxygen gas were ionized. As a result, only the exposed surface of the silicon substrate was etched. At this time, since the metal film was not corroded by sulfur hexafluoride gas and oxygen gas, the silicon substrate could be processed to a depth of about 300 μm, and only the support plate was etched by 300 μm or more. This completed the first dry etching process.
上記の第1のドライエッチングを完了したシリコン基板を硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液を用いて金属膜を除去した。これにより，微細針部のエッチング面が露出した。次に微細針部のエッチング面が露出したシリコン基板を六フッ化硫黄ガスと酸素ガスをイオン化させたプラズマに晒してドライエッチングを行った。これにより，微細針部と支持板部がエッチングされた。この時，熱酸化膜は六フッ化硫黄ガスと酸素ガスに腐食され難いので30〜80μmの深さまで微細針部を加工することができる。 The metal film was removed from the silicon substrate on which the first dry etching was completed using a mixed solution of ceric ammonium nitrate aqueous solution and perchloric acid. As a result, the etched surface of the fine needle portion was exposed. Next, dry etching was performed by exposing the silicon substrate with the etched surface of the fine needle part exposed to plasma in which sulfur hexafluoride gas and oxygen gas were ionized. Thereby, the fine needle portion and the support plate portion were etched. At this time, since the thermal oxide film is hardly corroded by sulfur hexafluoride gas and oxygen gas, the fine needle portion can be processed to a depth of 30 to 80 μm.
次に熱酸化膜をフッ化水素酸を用いて除去した。これにより，シリコン基板だけの型が形成された。微細針部と支持板部を同時にエッチングする第2のドライエッチング工程が完了した。なお，剥がれ性を向上させるために，シリコン基板の上に導電性被膜を形成した。導電性被膜として，ニッケルをスパッタリング法により約0．5μm形成した。 Next, the thermal oxide film was removed using hydrofluoric acid. As a result, a mold only for the silicon substrate was formed. The second dry etching step for simultaneously etching the fine needle portion and the support plate portion is completed. In order to improve the peelability, a conductive film was formed on the silicon substrate. About 0.5 μm of nickel was formed as a conductive coating by sputtering.
上記の第2のドライエッチング工程が完了したシリコン基板の下側に，補強基板として厚さ1．5mmのパイレックス（登録商標）ガラス基板を接合した。接合方法は，シリコン基板とパイレックス（登録商標）ガラスを強固に接合できる陽極接合法を用いた。陽極接合法とは，シリコンとパイレックス（登録商標）ガラスを重ね合わせ，300〜400℃に加熱し，シリコン側に正極，パイレックス（登録商標）ガラス側に負極の電極を接触させ，1ｋＶの電圧を加えることにより接合する方法である。上記のようにシリコン基板と補強基板を接合する接合工程を完了することにより，微細針部と支持板部成型用鋳型を製造した。 A Pyrex (registered trademark) glass substrate having a thickness of 1.5 mm was bonded to the lower side of the silicon substrate on which the second dry etching process was completed as a reinforcing substrate. As the bonding method, an anodic bonding method capable of firmly bonding the silicon substrate and the Pyrex (registered trademark) glass was used. In the anodic bonding method, silicon and Pyrex (registered trademark) glass are overlapped, heated to 300-400 ° C, the positive electrode is contacted on the silicon side, and the negative electrode is contacted on the Pyrex (registered trademark) glass side, and a voltage of 1 kV is applied. It is the method of joining by adding. By completing the joining process of joining the silicon substrate and the reinforcing substrate as described above, a mold for molding the fine needle portion and the support plate portion was manufactured.
これらの工程により製造されたシリコン鋳型は，多段階のリソグラフィー法とドライエッチングを利用したため，形状が均一であった。また，シリコン鋳型の基板として変形が小さい補強基板を接合したため，鋳型の変形が少ないものであった。 The silicon mold produced by these processes has a uniform shape because it uses a multi-step lithography method and dry etching. In addition, since a reinforced substrate having a small deformation was bonded as a silicon mold substrate, the deformation of the mold was small.
本発明によれば，医療および生体へ機能剤を投与するための微細針を有する構造物を製造するためのシリコン鋳型の製造方法などを提供できるので，本発明は医療機器などを製造する製造業などにおいて好適に利用されうる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a silicon mold for producing a structure having a fine needle for administering a functional agent to medical care and a living body. For example, it can be suitably used.
2 支持板部
3 微細針
4 微細針部
5 構造体
2 Support plate
3 Fine needle
4 Fine needle
5 Structure
Claims (8)
熱酸化膜(21)を有するシリコン基板上（22）に，感光性レジスト(23)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記微細針部(4)と支持板部(2)とに対応した開口部(24)を有する露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(25)の開口部(24)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位をパターニングするパターニング工程を含む，第1のリソグラフィー工程と；
前記第1のリソグラフィー工程で製造された所定のパターンを有するシリコン基板(22)に金属膜(31)を形成する工程と，前記金属膜(31)に感光性レジスト(32)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記支持板部(2)に対応した開口部(33)を有する露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(34)の開口部(33)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)に相当する部位をパターニングし，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位は金属膜で覆われるが，前記支持板部(2)に相当する部位はシリコン基板(22)が露出した状態とするパターニング工程を含む，第2のリソグラフィー工程と；
前記第2のリソグラフィー工程で露出した前記シリコン基板(22)のうち前記支持板部(2)に相当する部位をエッチングする第1のドライエッチング工程と；
前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を覆う金属膜を除去した状態でドライエッチングを行うことにより，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を含む部位をエッチングする第2のドライエッチング工程と；
を含むシリコン製鋳型の製造方法。 Manufacture a mold for manufacturing a structure (5) comprising a support plate part (2) and a fine needle part (4) having one or more fine needles (3) provided on the support plate part How to do;
A step of applying a photosensitive resist (23) on the silicon substrate (22) having the thermal oxide film (21), and the fine needle portion (4) and the support plate portion (2) on the silicon substrate (22). And irradiating light with an exposure mask (25) having an opening (24) corresponding to the exposure mask (25), and exposing the photosensitive resist in a portion corresponding to the opening (24) of the exposure mask (25). A first lithography step, including a step and a patterning step of patterning a portion corresponding to the support plate portion (2) and the fine needle portion (4) by etching the exposed portion of the photosensitive resist;
Forming a metal film (31) on a silicon substrate (22) having a predetermined pattern manufactured in the first lithography process; and applying a photosensitive resist (32) to the metal film (31); Irradiating light on the silicon substrate (22) with an exposure mask (34) having an opening (33) corresponding to the support plate (2), and opening the exposure mask (34) A step of exposing the photosensitive resist corresponding to the portion (33), and patterning a portion corresponding to the support plate portion (2) by etching the exposed portion of the photosensitive resist, so that the silicon substrate ( 22) A patterning step in which the portion corresponding to the fine needle portion (4) of the surface is covered with a metal film, but the portion corresponding to the support plate portion (2) is exposed to the silicon substrate (22). Including a second lithography step;
A first dry etching step of etching a portion corresponding to the support plate portion (2) in the silicon substrate (22) exposed in the second lithography step;
By performing dry etching in a state where a metal film covering a portion corresponding to the fine needle portion (4) is removed from the surface of the silicon substrate (22), the fine needle portion (of the silicon substrate (22) surface ( A second dry etching step of etching a portion including the portion corresponding to 4);
A method for producing a silicon mold including:
前記支持板部(2)の厚さをD1とし，前記微細針部の厚さをD2としたときに，
前記シリコン基板(22)のうち前記支持板部(2)に相当する部位を，
0.5（D1- D2）以上（D1- D2）以下エッチングする，請求項1に記載のシリコン製鋳型の製造方法。 In the first dry etching step,
The support plate portion thickness (2) and D 1, the thickness of the microneedle portion is taken as D 2,
A portion corresponding to the support plate portion (2) of the silicon substrate (22),
2. The method for producing a silicon mold according to claim 1, wherein the etching is performed at 0.5 (D 1 -D 2 ) or more and (D 1 -D 2 ) or less.
前記微細針部の厚さが，前記支持板部(2)の厚さ以下であり，かつ30μm〜9mmである請求項1に記載のシリコン製鋳型の製造方法。 The support plate (2) has a thickness of 300 μm to 1 cm;
2. The method for producing a silicon mold according to claim 1, wherein a thickness of the fine needle portion is equal to or less than a thickness of the support plate portion (2) and is 30 μm to 9 mm.
前記支持板部(2)の厚さが300μm〜1cmである請求項1に記載のシリコン製鋳型の製造方法。 The fine needle (3) has a length of a side in contact with the support plate (2) of 100 μm to 1 mm, and a triangle whose height is 100 μm to 2 mm when the side is the bottom, It has a triangular prism shape with a thickness of 30μm to 9mm.
2. The method for producing a silicon mold according to claim 1, wherein the thickness of the support plate portion (2) is 300 μm to 1 cm.
前記支持板部の凹部に接続して設けられる1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)に対応した，厚さが30μm〜9mmの凹部とを具備するシリコン製鋳型。 A recess corresponding to the support plate part (2) having a thickness of 300 μm to 1 cm;
A silicon mold comprising a recess having a thickness of 30 μm to 9 mm corresponding to a fine needle portion (4) having one or a plurality of fine needles (3) provided connected to the concave portion of the support plate portion.
請求項6に記載のシリコン製鋳型。 The fine needle (3) has a length of a side in contact with the support plate (2) of 100 μm to 1 mm, and a triangle whose height is 100 μm to 2 mm when the side is the bottom, A triangular prism,
7. The silicon mold according to claim 6.
The silicon mold according to claim 6, wherein a reinforcing substrate (39) is bonded to a surface of the silicon mold opposite to the surface on which the recess is provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005246615A JP4797138B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Silicon mold manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005246615A JP4797138B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Silicon mold manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007055204A true JP2007055204A (en) | 2007-03-08 |
| JP4797138B2 JP4797138B2 (en) | 2011-10-19 |
Family
ID=37919086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005246615A Expired - Fee Related JP4797138B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Silicon mold manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4797138B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010087414A1 (en) | 2009-01-29 | 2010-08-05 | 株式会社ニフコ | Reciprocation mechanism for rotation body |
| CN114804014A (en) * | 2022-06-29 | 2022-07-29 | 中电科奥义健康科技有限公司 | Silicon needle array preparation method and killing factor generation device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07273218A (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPH0952341A (en) * | 1995-08-16 | 1997-02-25 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Gravure printing plate |
| JP2003238347A (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-27 | Nano Device & System Research Inc | Functional micropile and method for producing the same |
| JP2004255680A (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Matsushita Electric Works Ltd | Minute mold and its manufacturing method |
| JP2005152180A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Nano Device & System Research Inc | Micro-needle for administering insulin |
| JP2005154321A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Nano Device & System Research Inc | Microneedle for ascorbic acid administration |
| JP2007014588A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Nano Device & System Research Inc | Percutaneous administration apparatus, and mold for manufacturing percutaneous administration apparatus |
-
2005
- 2005-08-26 JP JP2005246615A patent/JP4797138B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07273218A (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPH0952341A (en) * | 1995-08-16 | 1997-02-25 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Gravure printing plate |
| JP2003238347A (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-27 | Nano Device & System Research Inc | Functional micropile and method for producing the same |
| JP2004255680A (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Matsushita Electric Works Ltd | Minute mold and its manufacturing method |
| JP2005152180A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Nano Device & System Research Inc | Micro-needle for administering insulin |
| JP2005154321A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Nano Device & System Research Inc | Microneedle for ascorbic acid administration |
| JP2007014588A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Nano Device & System Research Inc | Percutaneous administration apparatus, and mold for manufacturing percutaneous administration apparatus |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010087414A1 (en) | 2009-01-29 | 2010-08-05 | 株式会社ニフコ | Reciprocation mechanism for rotation body |
| CN114804014A (en) * | 2022-06-29 | 2022-07-29 | 中电科奥义健康科技有限公司 | Silicon needle array preparation method and killing factor generation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4797138B2 (en) | 2011-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100682534B1 (en) | Method for manufacturing microneedle array | |
| JP5028872B2 (en) | Manufacturing method of needle-shaped body | |
| US20060055090A1 (en) | Method for manufacturing of polymer micro needle array with liga process | |
| WO2008004597A1 (en) | Method for manufacturing microneedle | |
| JP2004304097A (en) | Pattern forming method, and manufacturing method for semiconductor device | |
| JP2014076378A (en) | Integrated microneedle array, composition comprising the microneedle array, and system | |
| WO2008020631A1 (en) | Method for producing original plate, method for producing microneedle patch, microneedle patch, and exposure apparatus | |
| US20080233522A1 (en) | Method of forming 3D micro structures with high aspect ratios | |
| JP4888018B2 (en) | Needle-like body manufacturing method and needle-like body | |
| JP4930899B2 (en) | Manufacturing method of needle-shaped body | |
| JP4797138B2 (en) | Silicon mold manufacturing method | |
| WO2005106931A1 (en) | Pattern transfer method | |
| US7906273B2 (en) | Method of manufacturing hollow micro-needle structures | |
| JP5531463B2 (en) | Master plate used for manufacturing micro contact print stamps and manufacturing method thereof, micro contact printing stamp and manufacturing method thereof, and pattern forming method using micro contact printing stamp | |
| JP3617200B2 (en) | Manufacturing method of mold for manufacturing microstructure and manufacturing method of microstructure | |
| JP5070764B2 (en) | Microneedle patch manufacturing method | |
| JP2008125864A (en) | Manufacturing method of needle-like body | |
| JP2009061745A (en) | Method of manufacturing microneedle | |
| JP2008079915A (en) | Needle-like body, and manufacturing method thereof | |
| JP5098237B2 (en) | Manufacturing method of needle-shaped body | |
| JP2003202664A (en) | Pin plate for use in array printing and method for making pin plate | |
| JP4966694B2 (en) | Manufacturing method of microstructured mold | |
| JP2009061197A (en) | Production method of microneedle matrix made of uv cured resin | |
| JP6950224B2 (en) | Imprint mold and imprint mold manufacturing method | |
| JP2010147295A (en) | Method for forming three-dimensional microstructure, and method for manufacturing liquid ejecting head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070205 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20070926 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070926 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071115 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071115 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080711 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080814 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110307 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110429 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110530 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110630 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |