JP2511197B2 - 金属性マイクロ構造体の製法 - Google Patents

金属性マイクロ構造体の製法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項１の上位概念による金属性マイクロ
構造体を製造する方法に関する。
この種の方法は、西独特許（DE−PS）第3712268号明
細書もしくは同（DE−PS）第3206820号明細書から公知
である。西独特許（DE−PS）第3712268号明細書によれ
ば、例えばクロム−ニッケル−鋼から成る金属性担体層
上にレントゲン線に感能性のレジスト層を塗布し、それ
をレントゲンマスクを介して部分的にシンクトロン光線
を用いて露光させる。この露光された範囲を液状現像剤
を用いて溶出させることによってマイクロ構造に相応す
る空洞を生ぜしめ、これに、電極としての金属担体層の
使用下に、電気メッキ的に金属を充填する。引き続き、
残留レジスト層及びマイクロ構造体の各使用目的により
担体層も除去できる。このレントゲン凹版リトグラフ−
電着加工（roentgentiefenlithographisch−galvanopla
stisch）法（LIGA−法とも略記される）を用いて、非常
に高い見かけ比（Aspektverhaeltnissen）を有するマイ
クロ構造がμｍ−範囲の最も小さい側面の寸法で生じう
る。相応することが電子ビームリトグラフィ（Elektron
enstrahllithographie）にも当てはまる。この、非常に
小さな底面積を有する柱体（Ｓulen）又は円錐（Zapf
en）の形の電子ビーム−もしくはレントゲン線感能性プ
ラスチックから成るネガ型を製造する際に、個々の柱体
又は円錐が担体板上で十分に付着せずかつ従って現像液
により洗い流されうるという問題が生じる。
西独（DE−PS）特許第3206820号明細書中に記載のマ
イクロ成形技術においては、成形器具のマイクロ構造の
正面及びこれに対応する担体板の表面は、極度に平らで
あるべきでありかつ高圧で互いに、液状で装入されたプ
ラスチックがこれらの表面の間に入りこまず電気メッキ
的成形に悪影響を及ぼさずに（このことは、同時に構造
損失をもたらす）押し付けられるべきである。
西独特許（DE）第3335171号A1明細書からは、ポジ型
又は原型のプラスチック成形の製造をおこなった後に、
差し当たり、予め成形器具の導電性基板の表面上に塗布
されかつ成形工程で成形されたプラスチック材料と十分
に結合すべき写真塗膜を、プラスチックネガ型の底面に
残し、かつポジ型成形の電気メッキ的形成の前に除去す
るマイクロ構造の製法が公知である。プラスチックネガ
型の底面での写真塗膜を除去するためには、UV−線での
照射及び現像液を用いての引き続く溶解除去が提案され
ている。しかしこのような写真塗膜は、好適な付着補助
特性を有さず、従ってこの方法は、実際には実施するこ
とができなかった。
本発明は、電気メッキ的成形の際に、マイクロ構造損
失又は−欠点を生じないように、ネガ型の製造に関する
類型的方法を改良するという課題を基礎としている。
この課題を解決するために、請求項１の特徴部に記載
の処置が提案される。これに関連する従属請求項は、こ
の処置の有利な更なる形及び態様を包含している。
これにより、ネガ型の微細構造、例えば前記の細い柱
体又は円錐を差し当たり共通の底面によって互いに結合
させておくことが達成される。まず、ネガ型の構造に水
圧的又は機械的剪断応力を及ぼさない反応性イオン腐食
により、この構造間の空洞を金属基板の表面まで露出さ
せる。例えば基板に対して付勢された酸素イオンを用い
るこの異方性乾燥腐食（「フラッディング（Flute
n）」）により、プラスチック構造の最上の層も破壊さ
れるが、この損失は、基板上に塗布すべきプラスチック
層を相応して高くすることにより照射の前に補正するこ
とができる。それぞれの場合に、本発明により、重要な
側面範囲内の構造損失又は−欠点は避けられる。
本発明の実施例を、次に、図１〜４を用いて説明す
る。
図１は、その上に電子ビーム−又はレントゲン線感能
性のプラスチック（レジスト（Resist））から成る層２
が塗布されている導電性の基板１を図示している。基板
１と層２の間には、接着助剤として作用する、電子ビー
ム−又はレントゲン線感能性ではないプラスチック製の
薄い中間層３を配置されている。層２を、マスク４を介
して電子ビーム−又はレントゲン線５で露光すると、層
２中には交互に照射及び非照射範囲2a、2bが生じる。照
射された範囲2aは、製造すべき金属性マイクロ構造体の
構造に相応する。
照射された範囲2aを現像液を用いて現像及び溶出する
ことにより、残留中間層３上に、高く、細い柱体又は円
錐６から成るネガ型が生じ、これは、層３の付着力によ
って、この層と及び更に基板１とも固く結合している
（図2a）。
図2bは、同様の構造を示している。この例では、プラ
スチック−ネガ型の柱体及び円錐6aを、前記のマイクロ
成形技術を用いて製造した。その際、故意に、成形時
に、プラスチックの薄い残留層3aを、基板１上の円錐6a
の間の空洞７の底面として残した。
空洞７の底面の残留層3aもしくは中間層３（図2a）
を、反応性イオン腐食によって、酸素プラズマの酸素イ
オン８を基板１の表面1aに対して直角に付勢し、この底
面を腐食除去するという方法で除去する（図３）。プラ
スチック及び酸素の反応生成物は、ガス状であり、従っ
て、狭い、スリット状の空洞からも容易に逃出すること
ができる。基板１には、金属、例えばクロム−ニッケル
−鋼を使用することができ、これは、電気メッキを妨害
する方法で、酸素イオン８により腐食されない。酸素イ
オン８は基板１の表面1aに対して直角に付勢されるの
で、柱体６、6aの側面壁6bの所の物質損失は生じない。
これに反して、この酸素を用いる異方性乾燥腐食によれ
ば、柱体６の露出前面6cの所で一定の物質損失が生じる
が、これは、処理すべきプラスチック層２の層厚を相応
して高めることにより、配慮することができる。この種
のイオン腐食ではネガ型の柱体６、6aに横方向の力がか
からないので、柱体は、小さな断面積もしくは底面積で
も、基板１の表面1a上に固定し、かつ形状安定のままで
立っている。次に、電極としての基板１の使用下に、金
属９での空洞７の電気メッキ的充填を公知方法で行なう
（図４）。引き続き、プラスチック柱体６、6aを、金属
性マイクロ構造体１、９の露出のために溶剤を用いて除
去することができる。
この実際は、既に空洞の底面の非常に薄い残留層が、
本発明の効果を確実にするのに十分であることを示して
いる。電子ビームリトグラフィで製造された直径１μｍ
及び高さ数μｍを有する柱体において、円柱間の底面に
残留層厚0.1〜0.2μｍがなお存在している場合は、作業
時に、接着助剤なしで湿気発生を止めるのに十分であ
る。更に、この反応性の酸素イオン腐食の後に、金属基
板のこのように露出された表面上での電気メッキが非常
に良好に開始される。
レントゲン線リトグラフィもしくはこれから誘導され
るマイクロ成形技術を用いてネガ型を製造する際にも、
本発明による処理を用いて、不良品率を０へと下げるこ
とができる。ネガ型の構造高さが300μｍ及び空洞のス
リット幅が10μｍである場合、このイオン腐食によっ
て、全てのレジスト残分をスリットから除いた。擬−完
全現像（Durchentwickeln）を行なう本発明の後処理に
基づき、基板までの完全現像を避けることにより、それ
に由来する構造欠点も避けられる。
このようなネガ型の測定により、酸素イオンでの処理
によってネガ型の側面壁の測定可能な損害は生じないこ
とが分かった。露出表面での損害は、約５μｍであっ
た。
フロントページの続き (72)発明者 モール，ユルゲン ドイツ連邦共和国 7519 ズルツフェル ト フーゼンシュトラーセ 11 (72)発明者 ショムブルク，ヴェルナー ドイツ連邦共和国 7500 カールスルー エ 41 イムシュパイテル 37 (56)参考文献 特開 昭60−37548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−148335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−176938（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−103967（ＪＰ，Ａ) 特表 昭60−500229（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導電性の基板上に電子ビームリトグラフ
    ィ、レントゲンリトグラフィ又はマイクロ成形技術を用
    いてプラスチックから成るマイクロ構造のネガ型を製造
    し、電極としてのこの導電性基板の使用下でネガ型の空
    洞に電気メッキ的に金属を充填する方法で、金属性マイ
    クロ構造体を製造する方法において、 ａ）ネガ型（６、6a）を製造する途中で、導電性の基板
    （１）上にネガ型の空洞（７）の底面としてプラスチッ
    クの残留層（３、3a）をそのままにしておき、 ｂ）ネガ型（６、6a）の空洞（７）を金属（９）で電気
    メッキ的に充填する前に、空洞（７）の底面のプラスチ
    ックの残留層（３、3a）を、反応性イオン腐食により、
    基板（１）の表面（1a）に対して直角に付勢されるイオ
    ン（８）を用いて除去することを特徴とする金属性マイ
    クロ構造体の製法。
  2. 【請求項２】反応性イオン腐食のために酸素プラズマを
    使用する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】プラスチックの残留層として基板（１）上
    に接着助剤（3）を塗布する、請求項１記載の方法。
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