JP4278982B2 - 基板上に超小型電子ばね構造体を作製するための方法 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は電気装置用の電気接点素子に関し、特に、輪郭を改善した、リソグラフィと同程度の超小型電子ばね接点に関する。

関連技術の説明
ハンドロス（Ｋｈａｎｄｒｏｓ）らに付与された米国特許第５，９１７，７０７号に記載されているような近年の技術的進歩により、半導体チップなどの基板にじかに実装できる小型で柔軟性が高く弾力のある超小型電子ばね接点が得られるようになっている。上記の’７０７特許には、基板に極細のワイヤをボンディングした上でワイヤに電気めっきをほどこして弾力のある素子を得るワイヤボンディング工程を利用して作られる超小型電子ばね接点が開示されている。これらの超小型電子接点は後工程などの用途において非常に都合のよいものであり、特にプローブカードの接点構造体として使う場合に、細いタングステンワイヤの代わりに超小型電子接点を用いることができ好都合であった。また、エルドリッジ（Ｅｌｄｒｉｄｇｅ）らに付与された米国特許第６，０３２，４４６号および同第５，９８３，４９３号などに記載されているように、このような基板実装型の超小型電子ばね接点は、半導体デバイス全般の電気的な接続を得る上で、特にウエハレベルの試験やバーンイン工程を実施する目的で非常に有利なものとなり得ることが知られている。特にファインピッチのばね接点は、ほとんどすべてのタイプの電子デバイスで一時的な電気接続と永久的な電気接続の両方を得ることをはじめとして信頼性の高い電子コネクタのアレイが必要なあらゆる用途に役立つことが見込まれるものである。

しかしながら、現実には製造にかかるコストの点からファインピッチのばね接点の応用範囲はコストをあまり重視しなくてよい用途に限られていた。この製造コストの大半が製造装置と工程所要時間とに対するものである。上述した特許に記載のあるような接点は逐次的な工程で（すなわち一度にひとつずつ）製造されており、これを一度に複数個を扱う並列工程に変えるのは容易ではない。このことから、複数のばね構造体を同時に作るのに適したリソグラフィ製造工程を利用して、本願明細書で「リソグラフィと同程度の超小型電子ばね（または接点あるいはばね接点）構造体」と呼ぶ新たなタイプの接点構造体が開発され、各接点に対するコストの大幅な削減につながっている。リソグラフィと同程度のばね接点およびその製造方法の一例が、本願と同一の譲受人に譲渡された、ペダーセン（Ｐｅｄｅｒｓｅｎ）およびハンドロス（Ｋｈａｎｄｒｏｓ）の１９９８年２月２６日出願の係属中の米国特許出願第０９／０３２，４７３号「リソグラフ的に画定される超小型電子接触構造体（ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＩＣＡＬＬＹ ＤＥＦＩＮＥＤ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＣＯＮＴＡＣＴ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ）」ならびにペダーセン（Ｐｅｄｅｒｓｅｎ）およびハンドロス（Ｋｈａｎｄｒｏｓ）の１９９８年２月４日出願の米国仮特許出願第６０／０７３，６７９号「超小型電子接点構造体（ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＣＯＮＴＡＣＴ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ）」に記載されている。これらの公報の内容全体を本願明細書に援用する。

一般にリソグラフィ法を用いるとばね接点の設計上の汎用性が極めて高くなり、結果として先行技術の設計にはないさまざまな改良をほどこすことが可能になる。たとえば、リソグラフィを利用して得られる先行技術の構造体は全般に断面が基本的に平坦な矩形をしているのが普通であるが、ばね接点の多くの用途では凹凸のある矩形以外の断面の方が望ましい。同じ厚さの弾力のある材料について考えると、リソグラフィタイプのばね接点の断面を凹凸のある矩形以外の形状にすれば、この接点を従来よりも剛性が高く丈夫なものにすることができる。また、より一層複雑な他の形状を使って性能面でそれまでとは違った利点を得られる可能性もある。しかしながら、適切な凹凸のある矩形以外の断面を持つリソグラフィタイプのばね接点や他のタイプのさらに複雑な形状を作製するには先行技術の製造法はふさわしくない。さらに、たとえば上述した米国特許出願第０９／０３２，４７３号および同第６０／０７３，６７９号に開示されているような従来の方法では、一連のリソグラフィ工程を利用してばね構造体を製造することで、何層かのリソグラフィ層のあるｚ方向の延在部（すなわち、ばねの先端が基板面から離れる方向に延在）を作り出している。しかしながら、複数の層を使うと不要なコストがかさみ、製造工程が複雑化してしまう。また、層状の構造体では層を形成する過程で生まれる不連続な部分（すなわち段のある構造）が原因で、望ましくない応力の集中や応力腐食割れが発生してしまう。

したがって、プロセス層状化（ｐｒｏｃｅｓｓ ｌａｙｅｒｉｎｇ）工程とこれに伴うコストを排除する一方で、強度、剛性、耐応力集中亀裂性、弾性域が改善されるなど特性の改善されたばねが得られる、従来よりも短時間かつ容易に超小型電子ばね構造体を作る方法に需要がある。さらに、従来よりも複雑な形状で凹凸面が画定された、リソグラフィを利用して得られる超小型電子ばね構造体を作る方法に需要がある。

発明の概要
本発明によれば、超小型電子ばね構造体の作製方法ならびに、上記の需要に対処すると同時に段のある複数のリソグラフィ層を使わずに適切なｚ−延在部を達成するための方法が得られる。

本発明は、成形した超小型電子ばね構造体の製造方法ならびに、成形した前駆体成形物を用いてこのような構造体を作り、これを利用するための方法を提供するものである。一実施形態では、弾力のある接点構造体を作るための方法が得られる。まず、基板上に犠牲材料の層を形成する。次に、好ましくは金型またはスタンプを使って犠牲材料を成形する方法で、犠牲材料に凹凸面を作成する。この凹凸面によって、少なくとも１つのばね状成形物、好ましくはばね状成形物のアレイを作るための型が得られる。必要に応じて、この後で犠牲層を硬化または固化させる。犠牲材料の凹凸面上に弾力のある材料の層を成膜し、パターンを形成して少なくとも１つのばね状成形物（好ましくはばね状成形物のアレイ）を画定する。さらに、ばね状成形物の下から犠牲材料を少なくとも部分的に除去し、少なくとも１つの独立したばね構造体を表に出す。必要があれば、上記のようにして得られた各ばね構造体に任意に通電性の先端部を別途取り付けてもよく、単一または複数の他の材料層で各構造体を任意にめっきまたはコーティングしてもよい。

もうひとつの実施形態では、液体のメニスカスの特性を利用して弾力のある接点構造体を作る方法を開示する。まず、基板上に材料層を形成する。次に、この材料にくぼみを形成し、くぼみに液体を供給してメニスカスを形成する。この液体を硬化または固化させ、メニスカスの凹凸形状を安定させる。その後、この方法では犠牲材料に設けた被成形面の場合と同じようにして安定したメニスカスを利用する。

本発明による方法は、大量の超小型電子ばね構造体を並列に作る目的で現在使われているリソグラフィ製造装置および方法と併用するための改変を容易に行い得るものである。この方法では特に、矩形断面のアスペクト比が小さく、直線状または曲線状の傾斜に沿ってｚ方向に延在部のある、リソグラフィを利用して作製される超小型電子ばね接点構造体を作ることができる。また、この方法では、ばねにテーパのある三角形部分を設けるなどの方法で平面図にばねを形作ることもできる。特に、この方法では、基本的には一プロセス工程で形成される成形基板上にばね構造体を作製することができるため、所望の形状のばねを作製するのに必要な処理工程の数を少なくできる。さらに、この方法では、性能上の改善点が多いばねを作製するための凹凸のある成形用基板も得られる。たとえば、この方法を利用すれば、断面がＵ字形の構造体、断面がＶ字形の構造体および／またはばねの長さ方向に沿ってリブを設けた構造体を容易に作製することができる。

以下に示す好ましい実施形態の詳細な説明を検討することで、当業者であれば超小型電子ばね構造体の作製方法についてなお一層完全に理解し、また、他の利点や目的を達成することができよう。実施形態においては、図面の簡単な説明におおまかに説明をしてある添付の図面を参照する。

好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、過去の作製方法の限界を克服する、超小型電子ばね構造体の作製方法に対する需要を満たすものである。以下の詳細な説明では、１枚またはそれ以上の図に示す同様の要素に同様の参照符号を用いるものとする。

詳細な説明の全体をとおして、以下に列挙するものを含むいくつかの用語および頭字語を使用する。

「超小型電子」とは、集積回路など小型サイズの部品を扱うエレクトロニクスの一部門に関連があることを意味する。「超小型電子ばね」は電気接点として用いられるばねに限定されるものではなく、電気機械的装置として用いられるばねや純粋に機械的なばねとして用いられるばねもこれに含まれる。

「犠牲層」、「犠牲材料の層」、「犠牲材料層」とは、超小型電子ばね部品などの所望の部品または構造体の作製時に基板上に成膜され、後で基板から除去されるフォトレジストまたは同様の材料からなる層を意味する。

「犠牲基板」とは、超小型電子ばね部品などの所望の部品または構造体の作製に用いられ、後でこの部品または構造体から除去される基板を意味する。

「基板」とは、所望の構造体または部品を支持するための支持面のある材料を意味する。本発明により超小型電子ばね接点を作製するのに適した基板としては、半導体ウエハおよびダイ（集積回路の有無は問わず）などの半導体材料、金属類、セラミック類、プラスチック類があげられるが、これに限定されるものではない。上記の材料はいずれも、さまざまな用途向けで、かつさまざまな幾何学的構成を取り得るものである。

上記の定義は本発明の範囲を限定することを意図したものではなく、当業者であれば十分に理解している用語を明確にし、かつ本発明を説明する上で役立つ用語を示すことを意図したものである。このような当業者にとって、先に定義した用語が他の意味も持つ場合があることは理解できるであろう。以下の詳細な説明ではこれらの用語および他の用語を用いる。

本発明は、半導体電子デバイスの製造業者らが容易に採用可能なリソグラフィの技法を利用して基板上に超小型電子ばねを作製する方法を提供するものである。この超小型電子ばね構造体は上記にて引用した第１の親事例（ＦＩＲＳＴ ＰＡＲＥＮＴ ＣＡＳＥ）に記載のあるように構成すると好ましいものであるが、本願明細書に記載の方法を用いて他のさまざまな構成を作り出すこともできる。本願明細書には代表的な方法をいくつか開示する。好ましい方法として何を選択するかは、利用可能な製造装置のタイプ、基板の特性、ばねの所望の特性など、状況次第で変わるであろう要因に応じて変わってくることは明らかであろう。場合によっては、２種類またはそれ以上の方法が同じように好ましいこともある。さらに、上記および同様の変動し得る要因に応じて、代表的な方法のうち選択したいくつかの工程をさまざまな方法で組み合わせてもよく、任意の工程を削ってもよい。

図１は、広く適用可能な本発明による方法の代表的な各工程を示し、図２Ａ〜図２Ｈは基板３２と図１に示す方法の工程で基板上に積層した材料とを示している。工程１０２では、半導体デバイス、チップ、ダイまたはウエハの上面などの基板３２の表面に犠牲材料の層３０を成膜する。基板３２は一般に多数の電気端子が設けられた集積回路用の半導体基板であり、これらの端子のうち１つをコンタクトパッド４６として図２Ａに示す。コンタクトパッド４６などのコンタクトパッドは一般に、トレース４４などの導電性トレースによって集積回路内の内部回路に接続されている。しかしながら、本発明は特別のタイプまたは構成の基板を使用することに限定されるものではない。本発明のいくつかの実施形態では、コンタクトパッド４６をその上にある通電性の中間層（図示せず）に電気的かつ機械的に接続する。中間層を用いる場合、この中間層は一般に超小型電子ばね構造体を作製する過程の電気めっき工程で使用される短絡層の製造アーチファクトである。方法１００を利用して、対応する基板とコンタクトパッド４６との間で電気信号および／または電力を伝導するためのばね構造体を作製してもよい。

半導体の技術において周知のように、基板３２は一般に、間に通電性かつ半導体性の層が配置された絶縁層ならびに基板３２の上面に任意に設けられた保護層（図示せず）などの多数の層で構成されている。保護層は、絶縁層、ポリシリコン層または当業界において周知のような他の層であればよく、通常は半導体デバイスの表面に設けられている。保護層を用いる場合、保護層に設けた開口を介してコンタクトパッド４６が露出していると好ましい。次の層を成膜する前に、酸素プラズマに曝露するなどの方法で保護層（１層設けられている場合）をまず任意に粗面化し、その後に形成する最初の層に対する接着性を高めるようにしてもよい。粗面化法および保護層への成膜に適した材料の選択肢については当業界において周知である。

図１および図２Ａを参照すると、凹凸のあるばねの作製方法の事前の工程１０２において、任意に集積回路との接続用にコンタクトパッド４６を設けた基板３２を成形可能な犠牲層３０でコーティングする。犠牲層３０には、所望の厚さで基板にコーティングすることが可能であり、金型またはスタンプで押圧したときに変形し、その上に成膜される弾力のある材料となじみ、そこに形成したばね構造体を破損することなく容易に除去可能な、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの材料をいくつ用いてもよい。他に層３０の候補となる材料としては、アクリルポリマー、ポリカーボネート、ポリウレタン、ＡＢＳプラスチックの他、フェノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂やエポキシ樹脂、ワックスなどのさまざまなフォトレジスト樹脂があげられる。犠牲層３０は、基板３２上の最終的なばね構造体の接点先端の所望の高さよりも若干厚い均一の厚さのものであると好ましい。たとえば、所望の高さ５０ミクロン（約２ミル）であるとすると、層３０の厚さを５５ミクロン（２．２ミル）にすればよい。層３０を基板３２に成膜するには、スピンコーティングなどの当業界において周知のさまざまな方法を用いることができる。

本発明の一実施形態では、層３０は複数の層を含む。たとえば、基板３２と接しているやわらかい材料が、成形型３４で型押した際にきれいに離層または切断される硬質または脆弱な上面の材料で覆われている。このタイプの二層については、スピンコーティングまたは流延によって湿った材料を連続的に供給・硬化させる、ドライフィルムポリマーを連続積層する、あるいは複数の層からなるドライフィルムを積層するなどの方法で形成可能であろう。上述した脆弱な層を離層できる金属の層で形成し、図１に示す工程１０６などの通電性の表面を形成するのに必要な金属層成膜工程を省略するようにしてもよい。さらに別の実施形態では、層３０は、光によるパターン形成が可能な材料からなる層を少なくとも１層と、光によるパターン形成が可能ではない成形可能な材料からなる層を少なくとも１層とを含む。このようにすることで、光でいくつかの領域にパターンを形成した後、光によるパターン形成工程の後に成形工程を行ったり、あるいはその逆にしたりといったことができよう。

また、異なる成形用の領域３６、３８、４２が設けられた成形用の面を持つスタンピングツール３４を、成形用の犠牲層３０向けに用意する。ツール３４を得るにはさまざまな方法を用いることができる。たとえば、エキシマレーザあるいはフロリダ州フォートローダーデールに所在するラムダ・フィジック・インコーポレイテッド（Ｌａｍｂｄａ Ｐｈｙｓｉｋ，Ｉｎｃ．）またはドイツのハイデルベルグに所在するハイデルベルグ・インストゥルメンツ・ミクロテクニク・ゲーエムベーハー（Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｍｉｋｒｏｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ）から入手可能なものなどのＮｄＹａｇパルスレーザを用いるコンピュータ制御した紫外線（ＵＶ）レーザアブレーション法などを利用して、比較的硬質の材料からスタンピングツール３４を形成することができる。あるいは、マサチューセッツ州バーリントンに所在するリバイズ・インコーポレイテッド（Ｒｅｖｉｓｅ，Ｉｎｃ．）で利用できるレーザアシストエッチングとも呼ばれるレーザマイクロケミカル法を用いてスタンピングツールを作製してもよい。さらに他の例に、カリフォルニア州サンディエゴのキャニオン・マテリアルズ・インコーポレイテッド（Ｃａｎｙｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能なものなどのグレースケールのフォトリソグラフィマスクを用いて、光によるパターン形成が可能なガラスまたはフォトレジストの層（スタンピングツール用の型として利用できる）に設けた表面プロファイルを持つパターンを形成するというものがある。後者すなわちグレースケールのマスクを使ってフォトレジストの層にパターンを形成する方法を用いて犠牲層３０を直接形成するようにしてもよいが、スタンピングツールを用いる場合よりも時間がかかるのが普通であるため、あまり好まれない。スタンピングツールを作るための上記の方法はいずれも、１ミクロン未満の解像度で造作を画定することが可能なものであるため、これを用いて約０．１ミクロンまでのサイズの造作が成形されたばね構造体を作製することができる。たとえば、方法１００を用いて約０．１ミクロンと狭い片持ち梁部が設けられたばね構造体を作ることができる。ツール３４の最大限に突出した成形用の領域すなわち「歯」３６を用いて、接点構造体の土台を形成する場となるコンタクトパッド４６のエリアで犠牲層３０を変形させる。凹凸のある成形用の領域３８を用いて、作製対象となる接点構造体の梁領域で層３０を変形させる。最大限にくぼんだ成形用の領域４２を利用して余分な材料すなわち歯３６によって押しのけられた「ばり」を受ける。成形用の領域４２はまた、基板３２上の隣接したばね構造体間の間隔を画定する。犠牲層３０とスタンピングツール３４にどのような材料を選択するかによって、ツール３４の成形用の面に離型材料（図示せず）の層を任意に設けてもよい。本願明細書に記載の方法から逸脱することなく基板３２上にさらに別の層および材料を存在させてもよいことは理解できよう。たとえば、金属性の短絡層（図示せず）を層３０と基板３２との間に任意に設け、処理作業中に基板に埋設された集積回路をすべて保護するようにする。形成・硬化工程１０４の最初のフェーズで、スタンピングツール３４を十分な圧力で基板３２に押圧し、図２Ｂに示すように基板３２の表面付近まで歯３６をブリッジさせ、凹凸のあるすべての成形用の領域４８で層３０を完全に成形する。基板３２の損傷を避ける目的で、特に基板３２の表面は完全な平面ではないのが普通であるため、歯３６と基板３２とを接触させないようにすると好ましい。ツールの圧力は約７メガパスカル（ＭＰａ、１平方インチあたり約１０００ポンド（ＰＳＩ））未満など比較的低いと好ましく、約０．７ＭＰａ（約１００ＰＳＩ）未満であると一層好ましい。好ましい実施形態では、歯３６が所望の深さまで層３０に食い込んだら、最大限にくぼんだ領域４２が実質的にばりによって充填され、スタンピングツール３４を層３０から除去した後にばね構造体間にマスキング材料の層を後から成膜できるだけの十分に均一な表面が形成される。スタンピングツール３４を加熱して層３０を変形しやすくし、次いでこれを冷却して所定の位置で層３０を固化してもよい。別の実施形態では、層３０が、熱を加えることなく圧力下で流動できる程度に変形可能で、かつツール３０を除去した後にその形状を保持できる程度に粘度のある材料から選択される。さらに他の実施形態では、熱、ＵＶ光または化学触媒を利用してスタンピングツール３４の下にある間に犠牲層３０を固化させ、その後でツール３４を除去する。さらに別の実施形態ではツール３４によって超音波エネルギを印加し、成形用に層３０をやわらかくする。どの成形手法を用いる場合であっても、製造スループットを上げるべくサイクルタイムを比較的短くすると好ましい。

図２Ｃは、形成・硬化工程１０４の続くフェーズにおける、スタンピングツール３４の除去後の犠牲層３０の形状を示している。各コンタクトパッド４６のエリア上に残留物５１の薄い層を示してあるが、いくつかの他の実施形態では、スタンピングツールの除去後にコンタクトパッド４６は実質的に残留物のない状態である。また、凹凸のある梁を上に成形するために各々所望の輪郭の負の版が形成された負の成形面４８も設けられている。残留物５１がある場合、これを除去して接点構造体の土台を形成する場であるエリア５０に基板３２を露出する必要がある。残留物５１を除去するには、ウェットエッチング液浴に浸漬する、酸素プラズマを利用する、あるいは当業界において周知の他の方法などによって、成形された層３０のある基板全体に等方性エッチングを施せばよい。等方性エッチングは、基板３２上のすべてのエリア５０で残留物５１の厚さが比較的一定である、比較的フラットな基板に適している。好ましくは、層３０を薄くしてその厚さを作製対象となるばね構造体の所望の高さと等しくすると同時に残留物５１を除去するために等方性エッチングを実施する。あるいは、反応性イオンエッチングなど、基板３２と垂直な方向にさらに短時間でエッチングを行う異方性エッチング法を利用してもよい。好ましくは、基板が比較的でこぼこで残留物５１の厚さにむらが生じる場合、あるいは横方向の寸法を近い公差範囲内に維持しなければならない場合に、異方性エッチングを利用する。

形成・硬化工程１０４の後の方における、エッチング後の成形された犠牲層３０の見た目を図２Ｄに示す。作製対象となるばね構造体の土台の部分を密着させるのに十分なだけ基板５０の周囲のエリアに沿ってコンタクトパッド４６を露出させると好ましい。一般的な半導体の用途では、約１０，０００から約４０，０００平方ミクロン、最も好ましくは約３０，０００平方ミクロンを超えるエリアを基板３２で露出させる。エッチングを行った後、成形面４８が所望の凹凸形状であると好ましく、基板３２から離れたすべての成形面４８の端が実質的に同じ平面内にあるのが好ましい。

工程１０６では、犠牲層３０および露出した土台エリア５０の表面上にシード層をスパッタリングする。シード層は一般に、厚さ約４５００Å（オングストロームすなわち約０．４５ミクロン）厚など均一で、弾力のあるばね材料を電気めっきするのに用いられる、スパッタ金属の比較的薄い層である。シード層５２に適した金属としては、銅、金またはパラジウムがあげられ、あるいは潜在的にチタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）もあげられる。これほど好ましくはないが、たとえばプラズマ処理などによる層３０および土台エリア５０の表面の改変を利用してこれを導体にし、材料の表面層にシード層を形成するようにしてもよい。

別の実施形態では、導体ポリマー、導体複合材料または融点の低い金属合金などの導電性の成形材料を用いて成形層３０を形成し、めっき向けにシード層を成膜する必要性をなくす。このような実施形態では、弾力のあるばね材料を導体の成形材料に直接めっきすることが可能である。また、当業界において周知のように、導体成形材料の層を基板に適用する前に基板を任意に保護用短絡層で覆ってもよい。短絡層を用いる場合、この層が基板のすべての集積回路素子を保護し、めっき用の電流を通す役目を果たす。

工程１０８では、フォトレジスト層５４などのマスキング材料のパターンを形成した層を成膜し、シード層のうち弾力のある材料が成膜されないエリアを覆う。フォトレジスト層５４は、正または負のウェットレジストまたはドライレジスト、あるいは正または負のウェット電気泳動レジスト系を含むさまざまな市販のレジスト材料から選択できる。フォトレジスト層については、たとえばばね構造体を作製する場所以外にマスクを通してＵＶ光に曝露し、曝露されたエリアでこれを硬化させる（負に作用するレジストの場合）などの適当な方法でパターンを形成すればよい。図２Ｅは、シード層５２およびフォトレジスト層５４を適用した後の基板３２を示している。図２Ｅ〜図２Ｈではシード層５２の相対的な厚さを誇張してある。その後、当業界において周知のようにフォトレジスト層５４の未硬化部分を適当な溶剤で溶解除去する。

マスキング材料５４は、以後の成膜方法の環境において安定しているものが好ましい。たとえば、一般的な正のフォトレジストマスキング材料には残留溶剤またはモノマー（スパッタリング作業時の高真空条件下でガス抜きが可能である）が含まれている。残留溶剤または他の低分子量成分も含まれる場合がある有機材料が一般的である犠牲材料の層にスパッタリングを行うと同様の問題が発生することがある。以後の成膜工程に備えて、たとえば焼成または光線に曝露するなどしてマスキングまたは犠牲材料を前処理し、残留溶剤または残留架橋モノマーを取り去るか、状況次第では材料を安定させると好ましい。前処理の欠点のひとつに、マスキングまたは犠牲材料をプロセスの後の方で除去するのがより難しくなりかねない点があげられる。当業者であれば好適な犠牲材料および成膜プロセスを選択することが可能である。

レジスト層５４の未硬化部分を溶解除去すると、図２Ｆに示すようにシード層５２の露出したエリア５６が表れる。露出したエリア５６は、平面図で見ると所望の超小型電子ばね構造体の突出した形をしている。たとえば、三角形の梁が望ましい場合、露出したエリアは平面図で略三角形をしている。工程１１０では、当業界において周知のように電気めっきなどのさまざまな方法を用いて、弾力のある材料５８からなる１層またはそれ以上の層を露出したエリア５６でシード層上に成膜する。シード層がレジスト層５４で覆われていると電気めっきは起こらない。あるいは、マスク（シャドーマスクなど）を通してエリア５６に選択的に適用されるＣＶＤまたはＰＶＤなどのプロセスで弾力のある材料の層を構築し、シード層を成膜する工程１０６の必要性をなくすようにしてもよい。さまざまな成膜方法のうちいずれかを用いて、図２Ｇに示すように、一体に形成された土台と梁とを含むばね構造体６０を露出したエリア５６に作製する。工程１１２では、当業界において周知のように、基板３２または弾力のある材料５８に影響しないアセトンなどの適当な溶剤を用いて犠牲材料３０の層とマスキング材料５４の層を除去する。図２Ｈに示すような独立したばね構造体６０が結果である。

弾力のある材料に適した材料としては、ニッケルおよびその合金、銅、コバルト、鉄およびそれぞれの合金、いずれも極めて高い電流伝搬性を示し、接触抵抗特性が良好である金（特に硬質金）および銀、プラチナ族の元素、貴金属、半貴金属およびそれぞれの合金、特にパラジウム族の元素およびその合金、タングステン、モリブデンおよび他の耐火性金属およびそれぞれの合金があげられるが、これに限定されるものではない。ニッケルおよびニッケル合金を使用すると特に好ましい。はんだ状の仕上げが望ましい事例では、スズ、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムおよびそれぞれの合金も用いることが可能である。弾力のある材料をさらに、２つ以上の層で構成してもよい。たとえば、ニッケルまたはその合金などの第１の金属層を弾力特性に応じて選択し、金などの第２の金属層を導電特性に応じて選択するといった具合に、２つの金属層で弾力のある材料を構成してもよい。さらに、導体材料および絶縁材料の層を成膜し、伝送線のような構造体を作製するようにしてもよい。

ばね構造体６０を作製した後、上記にて引用した第２の親事例（ＳＥＣＯＮＤ ＰＡＲＥＮＴ ＣＡＳＥ）にさらに記載のあるように、任意にパターンを形成した層で基板３２の表面上に絶縁用のカプセル（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）材料をコーティングしてもよい。カプセル層（図示せず）で接点構造体の土台エリア５０を覆うことで、基板の表面に対する弾力のある接点構造体の取り付けを機械的に強化すると好ましい。さらに、ばね構造体６０に任意に別の先端構造体を設けてもよい。この別の先端構造体については、たとえば本願と同一の譲受人に譲渡された１９９８年２月１３日出願の係属中の出願第０９／０２３，８５９号（その内容全体を本願明細書に援用する）にさらに記載されているように、犠牲基板上に形成しておき、その自由端に隣接して結合されることになる構造体６０に移動させればよい。

方法１００およびその変形例を用いて、一製造サイクルで基板上に多数の凹凸のあるばね構造体を容易に成形できることは明らかであろう。たとえば、方法１００を用いて、複数のダイでウエハ上に何万という凹凸のあるばね構造体を作ることができる。さらに、こうして作製した何万もの構造体それぞれが、エンボス加工・リソグラフィ製造工程で画定したかのように、正確なサイズ、形状、位置のものとなる。一般に、寸法誤差はおよそ１０ミクロンまたはそれ未満であると推定される。非常に多くの構造体を同時に作製することが可能であるため、各構造体を作製するためのコストは比較的低い。

さらに、本発明による一体に形成されたばね構造体を得るための、上述した一続きの工程の多数の変形例が当業者には理解できよう。たとえば、ばね接点構造体が電気接続される基板上のコンタクトパッドから離れたエリアにばね接点構造体を作るようにしてもよい。通常、ばね接点構造体は、基板のコンタクトパッドから遠方の位置まで延在する導線（図示せず）に実装できるものである。このようにして、複数のばね接点構造体を基板に実装することができるため、その先端は基板上のコンタクトパッドのパターンに限定されない位置でパターンをなして配置される。また、本発明の一実施形態では、適切な形状のスタンピングツールを成形可能な基板に型押することで所望のばね構造体および再分配層の型が同時に形成される。さらに別の実施形態では、基板の両面または隣接する面にばね接点の型が形成されるが、これは、インターポーザまたはスペーストランスフォーマ部品を形成するなどの目的に役立つものである。このような成形物を、適切な冶具を用いて逐次的または同時に作製することができる。

別の例では、方法１００をさらに改変し、基板の相互接続を作ることを特段意図したわけではないエリアに弾力のある材料を永続的に成膜できるようにしてもよい。一般に、マスクされていない基板上のエリアにはすべてめっきが施される。これは、隔離絶縁器（ｓｔａｎｄｏｆｆ）用にダイの面に機械的な要素を構築する場合などに有用なことがある。たとえば、基板のエッジをめっきし、ばね構造体６０用の止め構造体または支柱（ｓｔａｎｄ−ｏｆｆ）を得るようにできる。あるいは、基板の反対側にシールド層または短絡層をめっきすることも可能である。上述したような変形例を本願明細書に開示する別の方法それぞれにおいて同様に得ることができる。

本願明細書に開示の方法にはさまざまな改変をほどこし得るが、一般に、フォトレジストの複数の層を構成することを必要とせずに適切な高さのばね構造体を得るには、層３０などの比較的厚い犠牲材料の層を用いる成形工程または他の作製工程が好ましい。また、変形可能な（成形可能な）犠牲材料層を用いると、比較的複雑で凹凸のある梁形状を複製および大量生産しやすくなる。

したがって、この方法の好ましい実施形態では、ばね構造体全体（別個の先端などの任意の造作を除く）を（電気めっき、ＣＶＤまたはＰＶＤなどによって）成形品の表面に成膜された材料の層で画定可能である。よって、このようにして得られるばね構造体は一体のシートで構成され、このシートは、弾力のある材料、導体材料および／または抵抗材料の単一の層からなるものであっても複数の同延の層を含むものであってもよい。統合されたシートを折り畳んで凹凸を設けてもよく、この統合されたシートには本願明細書において説明する方法で成形された犠牲材料の層の上に単一または複数の材料層を成膜することで一層容易に作成できるように基本的に材料を成膜する方向（一般に構造体の上から基板に向かう）に重なる部分が全くないと好ましい。しかしながら、電気めっきなどのいくつかの成膜方法を「ｒｏｂｂｅｒ」と併用して実質的な重なりを達成し、張り出しの下で電荷を帯びた材料を駆動してもよい。

本発明による開放成形方法１００を改変して多種多様な形状およびサイズのばね構造体用に凹凸のある梁を形成してもよいことは明らかであろう。上記にて引用した第１の親事例にさらに記載のあるように、超小型電子ばね接点構造体においては特定のサイズと構造特性が好ましい。しかしながら、方法１００を用いて好ましい範囲よりも小さい構造体と大きい構造体の両方を形成することができる。スタンピングツールを形成するための現段階で利用可能な手法では造作サイズの下限が約０．１ミクロンである。造作サイズの上限は明確には定義されていないが、たとえば約１０，０００ミクロン（約１ｃｍまたは４００ミル）より大きな深さまで犠牲層３０を成形しなければならない造作など、特定の造作サイズを超えると、板金加工などの先行技術の製造方法を一層経済的に実現可能であろう。

スタンピングツールによって得られる代表的なしぼ模様の斜視図を図３Ａに示す。しぼ模様の作製に用いられるスタンピングツールの代表部分の同様の図を図３Ｂに示す。しかしながら、パターンマスクを使用して所望の平面形状を画定できるため、しぼ模様で所望のばね構造体の平面形状を画定またはこれに対応させる必要がないことは理解されたい。しぼ模様に必要なのは、作製対象となるばね構造体のｚ方向に所望の輪郭を画定することのみである。本発明の別の実施形態では、成形可能な基板に形成したくぼみなどのしぼ模様の平面形状を利用し、ばねの形状を画定することができる。これらの実施形態のうち代表的ないくつかの例を本願明細書の後述の部分でさらに詳細に説明する。

図３Ｂに示すように、各々が基板３２上の層３０に形成された成形用の表面４８に対応する同一の凹凸面３８を持つ複数の歯３６が、スタンピングツール３４の面３５上に配置されている。歯３６は、矩形のアレイまたは面３５で望ましい任意のパターンで配置すればよい。歯３６は、実質的に互いに同一に作られてもよいし、あるいは作製対象となる所望のばね構造体に応じて同一のスタンピングツール３４上にさまざま々な異なる形状を含むものであってもよい。代表的な歯の形状としては、ばね構造体のリブ付き梁を形成するための図３Ｃに示すリブ付きの表面がある歯３６、波形の梁を形成するための図３Ｄに示す波形表面６４のある歯３６、Ｖ字形の梁を形成するための図３Ｅに示すＶ字形表面６６のある歯３６があげられる。平面図でさまざまな形状のばね構造体を作製すべく、上記とはさらに異なる形状の歯を形成してもよい。たとえば、図３Ｃは、平面図で梁と土台の両方が矩形であるばね構造体を作製するための歯を示している。図３Ｄは、矩形の梁と半楕円形の土台とを形成するための歯を示している。図３Ｅは、三角形の梁と半楕円形の土台とを形成するための歯を示している。平面図でＵ字形の梁のある構造体を作製するための代表的な歯３６を図３Ｆに示す。また、平行するアームのある二股梁を形成するための代表的な歯３６を図３Ｇに示す。さまざまな凹凸のあるばね構造体の利点および特性については、上記にて引用した第１の親事例に記載されている。所望のばね構造体の形状に対する成形型によって歯３６の所望の形状が画定されることは明らかであろう。

さらに、スタンピングツール３４の具体的な構成は図３Ｂに示すとおりであるが、本発明の範囲を逸脱することなくさまざまな構成でツール３４（したがって、これによって作られるしぼ模様）を提供できることは明らかであろう。たとえば、ツール３４は１個と少ないエンボス用歯を含むものであってもよい。あるいは、ツール３４はパターンをなして配置された複数のエンボス用歯３６を含むものであってもよい。このような場合、基板の全面または基板面の選択された部分に成形物を成形できるようにエンボス用歯を配置しておけばよい。複数のエンボス用歯３６を持つツール３４では、すべての歯が同一のサイズおよび形状であってもよい。あるいは、同一ツール上の歯が用途ごとの要件に応じてさまざまな異なるサイズと形状に構成されていてもよい。エンボス用歯２６は同一平面に配置されてもよいし、異なる平面に配置されてもよく、あるいは円筒形などの曲面に配置されてもよい。たとえば、円筒形のスタンピングツールを基板上で転がして成形用の表面を形成してもよい。これは、たとえば、材料の連続したウェブ上にばね構造体を作製する場合などに有用である。

多くの場合、ケイ素基板の上面にはスピンコートした層などの均一な犠牲材料の層の上面に転写される実質的なでこぼこ（非平面性）ができる。したがって、上記の成形方法で作製したばね構造体の先端は、実質的に同一平面上にはこない。でこぼこが基板上のばね構造体の先端の高さの約１０％より大きい場合、基板上のばね構造体のアレイは別の平面基板に接触させるには不適切となる。また、対応する基板にも平面ではない表面があるため、ばね構造体の先端の非平面性を小さくし、公差ビルドアップ（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｂｕｉｌｄ−ｕｐ）の誤差を回避すると望ましい。したがって、本発明は、先端が基板の表面のでこぼこに対して実質的に同一平面上にあるばね構造体を作製するための方法４００を提供するものである。

方法４００の代表的な工程を図４に示し、基板とこの方法の工程で積層した材料との断面を図５Ａ〜図５Ｇに示す。最初の工程４０２では、不規則な上面３３がある基板４２を、カバープレート６８とスペーサ７０と実装表面７４と射出ポート７２とを備える金型７１に装着する。カバープレート６８の内面７７は所望の公差まで平面化され、所望の表面仕上げになるまで研磨してある。基板３２の上面３３が内面７７と実質的に平行になるように、基板３２を、たとえばウエハチャックなどの実装表面７４に実装する。スペーサ７０の厚さによって金型７１で成形される犠牲層３０の奥行きを調節する。

工程４０４では、成形可能な材料（犠牲層３０の成形用）をポート７２を介して注入し、金型７１の内部を充填する。成形可能な材料は、コーティングを施した犠牲層を形成する場合について上述した材料を含む好適な成形可能な材料であれば、どのような材料であってもよい。工程４０６では、所望の固さまで材料を冷却するかまたは硬化させる。工程４０８では、図５Ｃに示すように、層３０が付着した基板３２からカバープレート６８を除去する。成形過程終了後、基板３２の上面３３が不規則であるのに対して層３０の上面７８は実質的に平面である。工程４１０では、図５Ｄに示すように、スタンピングツール３４を使用して犠牲層３０に凹凸のある成形用の表面を形成する。工程４１０の詳細は上述された方法１００の工程１０４と本質的に同一である。あるいは、凹凸のある成形用の表面４８を形成するための造作をカバープレート６８の内面７７に直接機械加工できるようにして、工程４１０を省略してもよい。成形用の表面４８を形成した後に成形された犠牲層の見た目を図５Ｅに示す。土台エリア５０一帯の残留物５１の上面が、カバープレート６８の内面７７で画定される基準面からの一定の奥行きｈに位置する。基準面はそれ自体が基板３２の実装平面８２から距離ｄ_１の位置にある。ここで、ｄ_１はｈよりも長い。

工程４１２では、好ましくは上述したように異方性エッチング７６を用いて犠牲層３０をエッチングし、土台エリア５０で基板を露出させる。すべての基板エリアが図５Ｅにおいて点線で示すように露出するまでエッチング７６を継続する。従来の終点検出手法を利用してエッチングプロセスの最終点を判断することができる。エッチング終了後、土台エリア５０は不規則な上面３３上にあるため、基準表面から等しい深さで配置されているわけではなくなる。しかしながら、層３０の上面は依然として基本的には基板３２の実装面８２から距離ｄ_２の位置にある同一の平面内にある（ｄ_２はｄ_１よりも小さい）。次に、方法１００に関して上述したように犠牲層の上に弾力のある材料の層を成膜してパターン形成し、犠牲層を基板３２から除去する。このようにして得られるばね構造体６０は、その先端８０が基板３２の実装面８２から距離ｄ_２の位置にある実質的に同一の平面内に配置されている。距離ｄ_２は好ましくは一定であるが、基板３２上のばね構造体６０の平均先端高さの約２０％の範囲内で基板の任意の直線断面を横切って規則的に異なっていてもよい（すなわち、ばね構造体先端の平面は基板３２の実装面と正確に平行である必要がない）。

別の法６００を使用して同様の結果を得ることができる。その代表的な工程を図６に示す。工程６０２では、方法１００の工程１０２に関して上述したようにして犠牲層を基板に成膜する。工程６０４では、工程１０４に関して上述したように、犠牲材料層に成形用の表面を形成する。その後、工程６０６において、化学機械的な研磨などの当業界において周知のプロセスを使用して、犠牲材料層の上面を平坦にする。方法４００に関して上述したように、犠牲層の上面は基板３２の実装面と実質的に平行または若干傾いた面内に配置されるようになる。方法６００の残りの工程は、方法１００の工程１０６〜１１２に関して上述したものと本質的に同一である。

場合によっては、スタンピングツールとこれに付属する装置とが必要な方法で成形用の表面を犠牲層に形成するのを省略すると都合がよいことがある。本発明はスタンピングツールを必要とせずに犠牲層に凹凸のある成形用の表面を形成するための方法７００を提供するものである。方法７００の代表的な工程を図７に示す。方法７００の各工程における積層された材料のある基板の関連した図と、これによって得られる代表的なばね構造体の図を、図８Ａ〜図８Ｇに示す。最初の工程７０２では、犠牲材料の層３０を基板３２上に成膜する。このとき、上述した方法のうちのいずれかを用いて犠牲層３０を一定厚さの層に成膜すると好ましい。工程７０４では、犠牲材料の層にパターンを形成して図８Ｂに示すような１つまたはそれ以上のくぼみ８６を作る。このくぼみ８６は少なくともその一部が基板３２の表面まで延在している。くぼみ８６を形成するには、光によるパターン形成など、当業界において周知のさまざまな方法を用いることができる。図８Ａに示すような平面図では、くぼみ８６は作製対象となるばね構造体の形状をしているが、これは上述したいずれかの形状であってもよいし、あるいは他の適切な形状であってもよい。たとえば、本発明の一実施形態では、図８Ａに示すように梁の形が平面図で三角形であり、土台エリアが矩形である。

工程７０６では、くぼみ８６の表面、特に側壁を処理してその湿潤特性を必要に応じて変えておくと好ましい。湿潤特性はシラン化などの当業界において周知のさまざまな手法で変更可能である。さらに別の例では、酸素、窒素／水素および他の気体のプラズマに曝露することで表面の湿潤特性を変えることができる。さらに、表面の粗さを増すと一般に表面の湿潤性が高まる。くぼみ８６の側壁を処理し、選択した湿潤用液体に対する表面エネルギ（これによって湿潤性が決まる）を変化させる。凹形のメニスカスが望ましい場合、選択した湿潤用液体が側壁に貼り付いてくぼみ８６に凹形のメニスカスが形成されるように側壁の表面エネルギを（必要に応じて）小さくする。逆に、凸形のメニスカスが望ましい場合、側壁を処理して湿潤用液体を撥水するようにし、これによって液体に凸形メニスカスの水滴を形成させるようにする。本発明の好ましい実施形態では、所望のメニスカス形状を達成するのにくぼみ８６の表面処理が必要ないような形で、犠牲材料、湿潤用液体、くぼみの形状を選択する。一般に、くぼみ８６の表面を容易に濡らすことができ、複数のくぼみに均一の量で液体を充填するのが困難になるのを避けられると好ましい。

工程７０８では、くぼみ８６の一部に適当な湿潤用液体８４を充填する。適した液体としては、くぼみ８６を濡らすことができる程度に粘度および表面張力が十分に低く、大幅に縮んだり所望のメニスカス形状を歪めたりすることなく凝固でき、後で基板３２分解（ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）から層３０と一緒に除去することのできるものである。本発明の一実施形態では、液体８４はフォトレジスト（たとえばＳＵ８−２５またはＳＵ８−２）などの光によるパターン形成が可能な材料である。くぼみ８６に指定量の液体８４を入れるには、いくつかの方法を利用することができる。一般に、くぼみ８６は、たとえば幅約２５０ミクロン、深さ２５０ミクロン、長さ１０００ミクロンといった小さなものである。このような寸法の「マンハッタン」（矩形）キャビティは体積が６２．５ナノリットルで、特別な手法を用いて好ましくはくぼみの体積未満である指定量の液体を正確に成膜しなければならない。一実施形態では、体積が約１００ナノリットル未満のくぼみ８６が設けられた基板に液体８４をスピンコートする。スピンコーティング工程では各キャビティに少量の液体８４が残るが、その体積は、液体の粘度、液体８４およびくぼみ８６の表面の湿潤特性、くぼみ８６の形状、回転速度や加速度、回転軸からの半径方向の距離などのスピン工程のパラメータによって変わる。液体８４は、回転する基板上に液体のミストを供給（噴霧などによる）して適用してもよいし、あるいは浸漬により適用してもよい。スピンコーティング工程では液体８４の一部もくぼみ８６から取り除かれるため、図８Ｃにおいて断面で示すように液体８４はくぼみ８６の一部を満たすだけになる。

液体８４およびくぼみ８６の側壁の相対的な表面エネルギは、図８Ｃおよび図８Ｄにそれぞれ示すように、液体８４がくぼみ８６の長さ方向に第１の凹凸形状８８、幅方向に第２の凹凸形状８９のあるメニスカスを持つようなエネルギである。くぼみ８６が、図８Ａに示す三角形の点に向かうように狭くなっているところでは、図８Ｃに示すように、液体８４の表面張力によって表面８８を上昇させると好ましい。くぼみ８６の幅方向に表面８９が表面張力で引っ張られ、凹面のＵ字形になる。

工程７１０では、液体８４がくぼみ８６の一部を充填した後、たとえば化学触媒またはＵＶ光を用いて硬化させる、加熱して溶剤を除去する、あるいはその融点未満まで冷却するなどの方法で、液体を凝固させる。その後、凝固した液体９２にさらにパターン形成処理を施し、ばね構造体用の型を画定してもよい。たとえば、図８Ｅに示すように、凝固した液体９２にマスク９０を介して異方性エッチング７６を施すなどの方法で、凝固した液体９２の一部を土台エリア５０で除去する。図８Ｆに示すように、残りの凝固した液体９２が凹凸のある成形用の表面４８と露出した土台エリア５０とを画定することになり、この上に上述した方法１００または他の適当な方法で適切な弾力のある材料を成膜してもよい。このようにして得られるばね構造体には、図８Ｇに示すように幅方向に輪郭がＵ字形の梁がある。

上記の各製造方法を用いて、画定された凹凸形状のあるばね構造体を画定することができる。一般に、ばね構造体の梁を凹凸にすることの利点のひとつに、超小型電子ばね接点として用いられる適切な剛性の梁を得るのに必要な材料の厚さを小さくするのにこの輪郭を利用できることがある。したがって、物理蒸着（ＰＶＤ）または化学蒸着（ＣＶＤ）などの別の成膜手法を利用して成形用の表面上に弾力のあるばね材料を成膜することが可能である。たとえば、凹凸のあるばねに適した厚さの範囲である厚さ５ミクロンを超える層を成膜する場合、通常はＰＶＤおよびＣＶＤよりも電気めっきの方が適している。したがって、本発明は、図９に示すような別の材料成膜手法を用いて超小型電子ばね構造体を作製するための方法９００を提供するものである。基板と、方法９００の代表的な工程で基板上に積層した材料とを図１０Ａ〜図１０Ｄに示す。

基板３２上に犠牲層３０を成膜し、成形用の表面を形成するための方法９００の工程９０２および９０４は、上述した方法１００の対応する工程１０２および１０４と実質的に同一である。同じく本願明細書で説明した方法４００などの他の方法を利用して犠牲材料に成形用の表面を形成してもよい。工程９０６では、ＣＶＤまたはＰＶＤなどのプロセスを利用して犠牲層３０の表面に弾力のある材料の層５８を、少なくとも約１ミクロン、好ましくは約５ミクロンの均一の厚さにコーティングする。約５ミクロンよりも厚くするには、方法１００で説明したようにまずシード層を成膜した後に電気めっきで弾力のある材料５８を成膜すると好ましい。成膜工程後の基板の断面を図１０Ａに示す。工程９０８では、図１０Ｂに示すように、フォトレジスト層５４などのマスキング材料のパターンを形成した層を適用し、ばね構造体を形成するエリアで弾力のある材料を覆う。工程９１０では、上述したようにエッチングプロセスを利用して余分な（マスクしていない）弾力のある材料を除去する。これによって得られる積層材料を図１０Ｃに示す。工程９１２では、基板３２に接着された弾力のある材料５８からなるばね構造体６０を残して、適当な溶剤で犠牲層３０およびマスキング層５４を除去する。その後、本願明細書で後述し、本願明細書に引用の係属中の出願にも記載されているように、金をめっきするおよび／または別の先端構造体（図示せず）を接着するなどしてばね構造体６０を後処理するのが普通である。

成形用の表面および土台エリアの少なくとも一部に張出リップ部を設け、弾力のある材料の層および／またはシード層にパターンを形成するのに必要な工程数を減らすまたはなくすようにしてもよい。このような手法は一般に、製造コストを削減する目的で上述した方法に適用できるものである。張出リップ部は、ツール３４に設けられ、図１１Ａに示すような、再進入歯（ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ ｔｏｏｔｈ）９８などの好適な形態の成形歯を用いて得られるものである。再進入歯９８を犠牲材料の層に押し付けると、これによって形成されるくぼみが張出リップ部９６に作られる。層３０に十分な型押を行った後でリップ９６を破損することなくこの層から歯９８を取り除くには、犠牲材料の層３０を粘弾性の材料にしておくとよいことは明らかであろう。粘弾性の材料はリップ９６を破損することなく歯９８の除去が可能な程度に十分に変形するが、歯を除去した後はもとの形状に戻る。ツール３４に付着しないやわらかい弾性材料で層３０を作っても同様の利点が得られる。通常、層３０は剛性率の低い固体材料すなわちゲルを含むものでなければならない。このゲルは、ゲルが粘弾性になるような粘性の成分を含むものであってもよいし、たとえば軟質の弾性材料などさらに純粋に弾性のものであってもよい。

再進入歯を用いる代わりに、順送り式スタンピングツールを利用して張出リップ部を形成してもよい。主歯３６と副歯３７とを有する代表的な順送り式スタンピングツールを図１２Ａに示す。主歯３６は上述したような形状である。副歯３７は歯３６によって形成されるくぼみの周囲の一部または全体を囲む比較的浅い環の形状である。主歯３６と副歯３７の主な部分との断面図を図１２Ｂに示す。主歯および副歯は、まず主歯３６を型押し、犠牲材料３０からツール３４を持ち上げ、副歯３７が主歯によって形成されたくぼみの上にくるようにスタンピングツール３４を位置決めしなおし、ツールの２回目の型押を行うことで、基板３０に順次型押されるように設計されている。あるいは、主歯および副歯を別のスタンピングツール（図示せず）で得た上で、これを犠牲層３０に順次適用するようにしてもよい。順送り式のスタンピングは順送り式のツールを２つ使用することに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなくどのような数の連続型押ツールを利用してもよいことは明らかであろう。

主歯と副歯とを連続して型押することで形成される、上記のようにして得られるしぼ模様を、図１２Ｃ〜図１２Ｆに示す。図１２Ｃには、主歯３６で型押した後の犠牲材料３０の代表的な層の断面を示す。図１２Ｄには、順送り式スタンピングツール３４を一定距離だけ移動させ、材料に再度型押して成形用の表面４８と土台エリア５０の周囲に張出リップ部９６を形成した後の同じ代表的な材料層３０を示す。この一連の手順を繰り返し、材料層３０の表面を横切ってツール３４を前進させると主歯３６によって張出リップ部のある次のくぼみが得られるといった具合にしてもよい。張出リップ部のある代表的な三角形／矩形のくぼみ８６の平面図を図１２Ｅに示し、同様の矩形のくぼみ８６を図１２Ｆに示す。

図１２Ｅおよび図１２Ｆに示すような完全に囲んでいる張出リップ部を利用して、図１３に示される方法１３００によって弾力のある材料の層にパターンを形成してもよい。基板と方法１３００の工程で積層した材料の断面図を図１４Ａ〜図１４Ｃに示す。最初の工程１３０２では、当業界において周知の方法で導体材料５３の層を基板３２上に成膜して短絡層として機能させる。導体層５３は、一般にスパッタリングによって約３００から１０，０００Åの厚さに成膜される、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）合金、クロム金（Ｃｒ−Ａｕ）バイレイヤ、あるいは他の適当な導体前駆体層などであればよい。短絡層５３は実質的に、基板３２の表面ならびにすべてのコンタクトパッドまたは基板上に存在し得る他の造作に合うものであり、その表面を連続的に覆っている。あるいは（方法１３００においてはそれほど好ましくないが）、複数の不連続な領域のパターンで短絡層５３を成膜することも可能である。短絡層５３のパターン形成は通常、作製対象となるばね構造体と基板３２上のコンタクトパッドとの間の再分配を画定する目的で設けられるものである。

工程１３０４では、上述した方法で犠牲材料層３０を成膜する。工程１３０６では、好ましくは上述したような再進入歯または順送り式スタンピングツールを用いて、犠牲材料の層に張出リップ部９６のある成形用の表面４８を形成する。工程１３０８では、スパッタリング（特にイオン化物理蒸着（Ｉ−ＰＶＤ））などのプロセスあるいは同様のラインオブサイト（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）の成膜プロセスを使用して、犠牲層の表面にシード層５２および５５を成膜する。図１４Ａに示されるように、張出リップ部９６があることで成形用の表面の周囲にはシード層が成膜されず、結果としてくぼみ８６の土台エリアおよび成形用の表面４８の上に配置されたシード層の第１の部分５２と、犠牲材料層の周囲のエリア上にあるシード層の第２の部分５５とが形成されることは明らかであろう。また、張出リップ部９６によってくぼみ８６が完全に囲まれている限り、シード層の第１の部分５２が短絡層５３と接続され、第２の部分５５が短絡層５３および第１の部分５２から絶縁されることも明らかであろう。

その後、工程１３１０において、短絡層５３を用いて基板に弾力のある材料を電気めっきし、第１の部分５２にめっき電位を印加する。このようにして、シード層の第１の部分５２に弾力のある材料５８を選択的にめっきし、第２の部分５５を覆わないようにする。次に、工程１３１２において、上述したように犠牲材料を適当な溶剤に溶解して犠牲材料層およびシード層の第２の部分５５を除去する。しかしながら、弾力のある材料５８が偶然に第２の部分５５にめっきされてしまった場合でも、これが第１の部分５２にめっきした弾力のある材料５８とつながっていない限り、所望のばね構造体を傷つけることなく、この不要なめっき材料を後で容易に除去できることに注意されたい。いずれの場合も、パターン形成工程を別途設ける必要なく、方法１３００（その代表例のひとつを図１４Ｄに示す）を応用して独立した別個のばね構造体を得ることができる。

部分的に囲んでいる張出リップ部を利用して、図１５に示す方法１５００で同様の工程を用いてもよい。方法１５００では短絡層は必要ないが、ばね構造体の弾力のある材料を周囲の材料と分離するのに別の工程が必要である。この方法の１工程における基板の平面図を図１６Ａに示す。また、基板とこの方法の工程で基板上に積層される材料の断面図を図１６Ｂ〜図１６Ｄに示す。工程１５０２では、上述した方法のうちひとつを用いて犠牲材料の層を成膜する。工程１５０４では、張出リップ部９６がくぼみ８６内の成形用の表面を完全には囲まないこと以外は上述したようにして成形用の表面を形成する。図１６Ａに示すように、張出リップ部９６はくぼみ８６を三方向から囲むように形成されており、ばね構造体の先端が形成される犠牲層の上面と隣接する側にリップは設けられていない。工程１５０６では、上述したようなラインオブサイトの方法を用いて、犠牲層３０の表面にシード層５２を成膜する。くぼみ８６は張出リップ部によって完全に囲まれているわけではないので、図１６Ａに示すように、シード層５２は層３０の表面以外のどの場所でも成膜されたシード層と電気的に接続される。したがって、シード層５２を用いて弾力のある材料５８に電気めっきを施すことができ、この目的で短絡層は必要ない（が、他の理由で短絡層を１層設けてもよい）。

弾力のある材料層の成膜後の基板の見た目を図１６Ｂに示す。図１６Ａからも明らかなように、一層広く延在している（ｍｏｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ）層に接続されている層３０の表面付近以外、弾力のある材料の層５８はシード層が成膜されていないくぼみ８６の四方に分かれる。したがって、化学的／機械的研磨などの適当な精密加工方法で余分な弾力のある材料を除去する必要があり、これを工程１５１０で実施する。同時に、上述したような理由から、ばね構造体の先端が同一平面に残るように層３０の表面を平坦化すると好ましい。工程１５１０の後の基板の断面を図１６Ｃに示す。次の工程は、本願明細書で説明する方法のうちいずれかを用いて犠牲層３０の残りの部分を除去し、図１６Ｄに示すように独立したばね構造体６０を残すことである。

場合によっては、スタンピングやダイまたはウエハのエリアなどの比較的大きなエリアをカバーする複数の歯のある成形型を使用するのではなく、ひとつの成形歯（または歯の比較的小さなグループ）を複製して複数の超小型電子ばね接点を作製すると都合がよいことがある。本発明は「一枚上手の」方法１７００を提供するものであり、この場合におけるその代表的な工程を図１７に示す。たとえば、方法１７００は歯の多い複雑なスタンピングツールを必要としないため、小規模な生産ラインやばね構造体を非定型的に「顧客独自の」形で位置決めするラインなどで都合がよいことがある。図１８Ａ〜図１８Ｅに、基板３２と方法１７００の工程で積層した材料の断面図を示す。図１８Ｆは、方法１７００を用いて形成できる、ばね構造体作製用または多くの歯のあるスタンピングツールとして利用できる代表的な成形用の表面４８の斜視図を示している。最初の工程１７０２では、基板３２に犠牲材料の層３０を成膜する。本発明の一実施形態では、層３０はＵＶ光に曝露するなど放射線に曝露したり、あるいは電子ビームに曝露することで硬化（固化）可能な材料である。図１８Ａは、工程１７０２での成膜後の犠牲層を示している。また、歯３６を持つ代表的な単歯スタンピングツール３４も示されている。歯３６については上述したとおりである。しかしながら、本発明の一実施形態では、歯３６に放射線透過部分３９と不透明部分４１も設けてある。

その後、工程１７０４〜１７０８を含む処理ループを実行する。ループの最初のサイクルでは、工程１７０４で歯３６を使用して凹凸のある成形用の表面をひとつ形成する。図１８Ｂは、歯３６を基板３０に完全に型押した状態で、工程１７０４における基板３２、層３０および歯３６を示している。歯３６のどちら側にもばり４９が顕著である。工程１７０６では、歯３６が正しい位置にある間に、歯３６の透明部分３９の下にある成形用の表面４８を好ましくは選択的に硬化させる。本発明の一実施形態では、歯３６を介してＵＶ光を照射して部分３１を硬化させる。不透明部分４１は、好ましくは犠牲層３０が土台のエリアで硬化するのを防ぐ役目を果たすため、ここで一層容易に基板を弾力のある材料の層に曝露することができる。判断工程１７０８で示されるように、所望の数の成形用の表面４８が画定されるまで工程１７０４および１７０６を繰り返す。処理ループの第２サイクルにおける基板の見た目を図１８Ｃに示し、第２のサイクル終了後の基板の見た目を図１８Ｄに示す。硬化された２つの部分３１が、ばり４９の未硬化エリアで囲まれた状態で示されている。これらの未硬化部分は、硬化された部分３１からなる成形用の表面４８だけを残して好適な溶剤に溶解させることにより、工程１７１０で容易に除去される。この成形用の表面を利用して、上述したようなばね構造体を作製することができる。あるいは、成形用の表面４８をスタンピングツールの歯として利用してもよい。方法１７００などの透明な歯を用いるスタンピング方法は、不透明な領域によって分離された複数の透明の歯があるツールを用いる方法に容易に適用し、これを利用して、たとえば単一のダイ、複数のダイ、ウエハの規模で、複数のばね構造体を並列に作製できることは明らかであろう。

同様の「一枚上手の」方法で、プランジＥＤＭを用いてばね接点の成形用の表面を形成してもよい。プランジＥＤＭ方法によれば、方法１７００で上述した透明なスタンピング歯３６のようにして適切なプランジＥＤＭツールを作り、歯の代わりに用いる。変形可能な基板にエンボス加工を施すのではなく、実質的に非変形可能な導電性の基板にプランジＥＤＭツールを用いて成形用の表面を形成する。成形用の表面の候補としては、金属および導体粒子またはファイバを充填したポリマーがあげられる。このようにして形成した表面を、導体基板の特性と所望の目的とに応じて、ばね接点用の成形品として、あるいは複数の歯のある形成ツールとして利用することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、特定の工程段階を排除できるようにスパッタリングまたは消散などのラインオブサイトの材料成膜手法の特性を利用して成形基板上にばね構造体を作製する。ラインオブサイトの成膜手法を用いる方法１９００の代表的な工程を図１９に示す。基板と方法１９００で積層した材料の代表的な図を図２０Ａ〜図２０Ｅに示す。工程１９０２では、一般に少なくとも１つの露出したコンタクトパッド４６のある基板３２を提供する。工程１９０４では、誘電体層４３を任意に成膜し、当業界において周知のようにパターン形成する。任意の工程１９０６では、チタン、チタンタングステンまたはクロムの層などの短絡層または接着層５３を、当業界において周知のように層４３およびコンタクトパッド４６の上に成膜する。層５３を設けるのは、以後の任意のめっき工程１９１６を容易にすることが目的である。工程１９１６を省略するのであれば、工程１９０６も省略すると好ましい。工程１９０８では、基板３２に成形可能な材料３０の犠牲層を成膜し、スタンピングツールでエンボス加工するなどの方法で成形し、超小型電子ばね用の型を得る。本願明細書に記載したものなどの適切な成形可能な材料を利用すればよい。工程１９１０では、適切な異方性エッチングプロセスを用いるなどの方法でコンタクトパッド４６の上に残っている成形可能な材料３０を除去する。次に、工程１９１２でスパッタリングまたは消散などのラインオブサイトの方法を利用して成形可能な層３２の上に金属性材料５２の層を成膜する。

基板と工程１９１２の終了後に積層した材料の代表的な図を図２０Ａおよび図２０Ｂに示す。適切な形状のエンボス加工歯のあるスタンピングツールなどによって、層３０には垂直または比較的傾斜がきつい側壁８７のあるくぼみ８６が設けられている。方法１９００では、「傾斜がきつい」とは（正方向または負方向に）垂直方向から約４５°未満の角度で傾き、好ましくは垂直方向から約３０°未満の角度で傾いていることを意味する。さらに一層好ましくは、側壁８７は垂直方向から約０°〜５°の角度で傾いている。くぼみ８６は、超小型電子ばね構造体の形状を画定するための成形用の表面４８を含む。成形用の表面４８は、くぼみ８６の全周を囲むと好ましい側壁８７によって成形可能な層３０の上面５７から離れているため、成形用の表面４８と層３０の上面５７とが分離している。図２０Ｃに示すように、ラインオブサイトの成膜の特性がゆえに、層３０の成形用の表面４８で層５２の厚さ「ｔ_１」が側壁８７上の厚さ「ｔ_２」よりも実質的に大きくなる。特に、側壁８７が実質的に垂直である場合、あるいは成形用の表面４８に張り出している（すなわち、材料が上に成膜される面ができないようにラインオブサイトの成膜方法の成膜先に対して傾斜している）場合、側壁には何の材料も成膜されない。層３０の上面５７は実質的に水平かつ平坦に図示してあるが、表面５７の形状および傾斜は重要ではなく、側壁８７があって成形用の表面４８と表面５７とが分かれるように傾斜している限り、さまざまな異なる形状とすることができる。

工程１９１４では、側壁８７の上にある場合、層５２を等方的にエッチングして側壁８７に付着している層５２をすべて除去すると同時に、成形用の表面４８および上面５７上にある部分については実質的に変化させずに残す。すなわち、側壁８７に成膜された金属性の材料がなくなったらすみやかにエッチング工程１９１４を停止させると好ましく、この時点で成形用の表面４８の層５２が所望の厚さになると好ましい。工程１９１４の終了後、成形用の表面４８上の層５２は短絡層５３と電気的に接続されたままである。層３０の上面５７にある層５２の分離された部分５５は、成形用の表面４８の層５２から物理的に離れており、好ましくは、電気的にも短絡層５３から絶縁されている。このため、層５２にパターンを形成してばね構造体を画定するには、成形用の表面４８を側壁８７によって上面５７から分離し、金属性の（または弾力のある）材料を側壁から除去する。（側壁８７が垂直であるか張り出しているなどの理由で）成膜工程１９１２の後に側壁８７上に金属性の層５２がない場合、工程１９１４は不要であり、省略できることは明らかであろう。

任意の工程１９１６で、層５２の成形用の表面４８の上にある部分に弾力のある材料の層５８を電気めっきする。好ましくは、めっき電流の流れる短絡層５３には分かれた部分５５が接続されない方が好ましいため、この部分には別の材料をめっきしないようにする。基板と工程１９１６の終了後に積層された材料の図を図２０Ｄに示す。弾力のある層５８は分かれた部分５５と接触しない点に注意されたい。よって、工程１９１８において、エッチング液に溶解するなどの方法で、成形用の表面４８に成膜した弾力のある材料５８を傷つけることなく、分かれた部分５５と成形可能な犠牲層３０を容易に除去することができる。また、所望の強度および剛性を得るには金属性の層５２の厚さが不十分な場合は、めっきの工程１９１６を省略してもよい点も明らかであろう。特に、凹凸のある片持ち部分またはリブ付きの片持ち部分などの強化用の造作をばね構造体に設ける予定である場合、めっき層５８（強度および剛性を得る目的で利用できる）が必要になることは少ない。図２０Ｅは、工程１９１８で成形可能な犠牲層３０を除去した後に得られるばね構造体６０の断面図を示している。短絡層５３の露出した部分および分かれた部分５５も工程１９１８で除去される。以上のように、方法１９００を利用して、パターン形成−マスキングの工程を必要とせずに構造体６０などの複数の超小型電子ばね構造体を平行して形成することができる。

超小型電子ばねの作製に用いたものと同じ工程で、同時に他の構造体を基板の表面に作製してもよい。特に、本発明によるばね構造体と一緒に再分配用トレース（ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｒａｃｅ）、ブリッジ部、バンプを形成してもよい。図２１Ａ〜図２１Ｄは、基板とばね構造体６０と一緒に再分配用トレース４５およびブリッジ部５９を形成するための方法の代表的な工程で積層した材料を示している。方法１９００は、その用途を例示するめっきの工程を省いたここでの目的に適しているが、本願明細書に記載の他の適切な方法を利用してばね構造体と平行して造作を形成してもよい。図２１Ａは、方法１９００で上述したようなコンタクトパッド、誘電体層、成形可能な層３０のある基板を示している。成形可能な層３０を作製した後、スタンピングツール３４を使用して、成形用の表面４８、再分配用トレース成形用のトレース画定部分６３、バンプ６１を画定する。

図２１Ｂは、スタンピングツール３４が成形可能な層３０に完全に型押された状態の基板を示している。バンプ６１は、どのような形状であってもよく、その高さは作製対象となるばね構造体の先端の高さよりも低くてよい。本発明の一実施形態では、バンプ６１は、対応するばね構造体に対する止め構造体すなわち過圧縮を防止できる構造体として機能するのに適した高さと形状のものである。たとえば、適切な形状としては、ばね構造体の過圧縮を防止できる程度に基板よりも上の高さで、断面が弓形、半円形、三角形または矩形の形状があげられる。バンプ６１は、トレース画定部分６３と接続した形で構成してもよいし、これとは別に構成してもよいものである。

ツール３４を除去した後には一般に基板３２上に残留物５１がある。このような残留物を除去し、ばね構造体用の再分散用レースおよび土台のエリアにおいてくぼみ８６の底でコンタクトパッド４６および誘電体層４３を表に出す。ツール３４を適宜設計することで、くぼみ８６は、本願明細書で上述したように成形用の表面４８およびくぼみ８６の底面と成形可能な層３０の上面５７とを隔てる傾斜のきつい側壁８７で囲まれる。ラインオブサイトの成膜手法を利用して、くぼみ８６の底面および成形用の表面４８の上を含む基板全体に弾力のある材料の層を成膜する。図２１Ｃは、弾力のある層５８の成膜後の成形された弾力のある材料５２を示している。この例では、層５８には十分な厚みがあるため、他に弾力のある層は必要ない。

次に、成形可能な層３０を除去し、図２１Ｄに示すように一体型の再分配用トレースのあるばね構造体６０を露出させる。この例では、ばね構造体６０には剛性を高めるために凹凸のある梁が設けられている。ブリッジ部５９がツール３４によって形成されたバンプ６１に対応している。ブリッジ部５９は、特にトレース４５が比較的長めの場合にトレース４５に対する応力を緩和するように機能させられるものである。また、ブリッジ部５９をばね構造体６０の止め構造体としても機能させることもできる。接点素子から電気的に絶縁された別のブリッジ部（図示せず）をさらに設け、機械的な止めなどの純粋に機械的な機能を果たすようにしてもよい。このように、複数のばね接点と、これに関連した再分配用トレースおよび止め構造体を含む完全な接点系（ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｙｓｔｅｍ）を、比較的少ない工程段階で作製することが可能である。この方法の用途をさらに例示するために、図２２は、本願明細書に記載の方法で、コンタクトパッドにおける比較的細かいピッチ「p１」からばね素子の先端における粗いピッチ「ｐ２」までのピッチ分散機能を果たすための一体型の再分配用トレースのある多くの接点構造体のうち代表的な２つを示している。ピッチ分散および他の再分配目的で、本発明の範囲を逸脱することなくさまざまな幾何学的構成が可能である。

別の実施形態では、エルドリッジ（Ｅｌｄｒｉｄｇｅ）およびマシュー（Ｍａｔｈｉｅｕ）の１９９９年７月３０日出願の係属中の出願第０９／３６４，８５５号「相互接続アセンブリおよび方法（ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」（その内容を本願明細書に援用する）にさらに説明されているような別途形成した止め構造体を設け、本願明細書に記載の方法で接触圧の印加下で超小型電子ばね構造体の過圧縮を防止する。凹凸のある超小型電子ばね接点６０のアレイがあり、止め構造体４７が設けられた基板３２の斜視図を図２３Ａ〜図２３Ｃに示す。基板についてはウエハレベルで図２３Ｃに示してある。ダイ上のばね構造体６０のアレイを示す、ウエハ上の単一のダイ９７の図を図２３Ｂに示す。単一の凹凸のあるばね構造体６０とこれを囲む止め構造体４７の詳細図を図２３Ｃに示す。所望のどのようなパターンで基板上にばね構造体を配置してもよいことは明らかであろう。特に、上記にて引用した同時係属中の出願第０９／３６４，８５５号に記載されているように、コンタクトパッドまたはバイアとばね構造体との間に中間の再分配層を形成することで、下にあるコンタクトパッドおよびバイアから離れた基板上の位置にばね構造体を配置することができる。

図２３Ａ〜図２３Ｃに示すものなどの、本願明細書に記載の凹凸のある超小型電子ばね構造体６０を、プローブカードアセンブリ、インターポーザなどの他のタイプの相互接続アセンブリならびに基板への電気接続または基板を介しての電気接続が望ましい他の接続システムで利用できることは明らかであろう。特に、このようなばね構造体を、ウエハまたはチップレベルのバーンインプロセスでの高温下の一時的な接続を達成する目的と、その後、周囲温度にて基板と印刷回路基板などの電子部品とを上記よりも永続的に接続する目的の両方に利用することができる。ばね構造体が低コストかつ汎用性の高いものとなるため、高温で試験を行うことが可能になり、よって先行技術の方法で達成できた高いスループットを得ることで、高温試験に伴うコストが大幅に削減されるものと思われる。

以下、実施例を参照して本発明の方法をさらに説明する。

０．５ミクロンの表面酸化物層のあるケイ素ウエハをプロトタイプ基板に選択した。基板の表面にクロムの層をスパッタリングし、続いて金の層をスパッタリングして短絡層を形成した。真空ラミネート装置を使用して、スパッタリングによって得られた金の層に厚さ４．０ミル（１００ミクロン）の負のドライフィルムフォトレジスト層を形成した。同じタイプのフォトレジストからなる３．０ミル（７５ミクロン）厚の第２の層を第１の層の上に形成した。基板をホットプレート上に配置し、フォトレジストがやわらかくなるまで加熱した。ラミネートがやわらかいうちに、所望のばね形状を得られるような輪郭の突出した三角形の歯のあるエンボス用ツールをフォトレジストラミネートに押圧した。基板を冷却し、エンボス用ツールを除去した。フォトリソグラフィマスクとＵＶ光を使用して、ばねと土台とが接触するエリア内以外のすべての場所でフォトレジストラミネートを露光し（よって架橋させ）た。ばねと土台との接触部分から未露光のフォトレジストを取り除く標準の炭酸ナトリウム現像液を用いて、噴霧現像剤（ｓｐｒａｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ）でフォトレジストを現像した。その後、酸素プラズマディスカムを用いて１０分間かけてばねと土台との接触部分を清浄した。以後の電気めっき工程用の金属（パラジウム／金）のシード層をフォトレジストラミネートと土台エリアの全面にスパッタリングした。スパッタリングにより形成した層の上に、真空積層装置を用いて８０℃でドライフィルムフォトレジストからなる４．０ミルの層を形成した。ばねが形成される場である成形用の表面上のレジストを遮蔽するためにフォトリソグラフィマスクを用いてＵＶ光でフォトレジストを露光した。次に、フォトレジストを現像して成形用の表面のエリア内を除去し、プラズマディスカムを用いて上記のように成形用の表面を清浄した。約５０ＡＳＦの電流密度で２０分間電気めっきすることで、成形品に弾力のあるばね金属（ニッケル）を成膜した。電気めっき液から基板を除去し、ＲＤ８７ネガレジストストリッパの溶液に浸漬してすべてのフォトレジスト層を除去した。基板上には、厚さ１２ミクロン（約０．５ミル）で、平面図が三角形で基板の表面から約１８０ミクロン（７ミル）延在している片持ち梁のある、独立したばね構造体が残った。

以上、超小型電子ばね構造体を作製するための方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明の特定の利点が達成されることは当業者であれば明らかであろう。また、本発明の範囲および趣旨の範囲内でさまざまな変更、改変および修正を施した実施形態を得られることも明らかであろう。たとえば、ここでは超小型電子ばね接点構造体を作製するための方法について例示したが、他の目的で同様の構造体を作製するのに上述した本発明の概念を等しく適用できることは明らかであろう。たとえば、本願明細書に記載の方法を利用して、さまざまな用途向けのさまざまな基板上にリレーなどの電子機械的なばね接点または純粋に機械的なばねを作製することができる。また、本願明細書に記載の方法を適宜改変することで、溝、漏斗、刃などの凹凸のあるオープンシート（ｏｐｅｎ ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ ｓｈｅｅｔｓ）材料を含む他のリソグラフィタイプの構造体を顕微鏡規模で作製することもできる。本発明をさらに特許請求の範囲に規定する。

本発明による方法の代表的な各工程を示す流れ図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、本発明による方法の代表的な各工程で基板上に積層した材料との断面図である。 本発明による方法の代表的な一工程で型押した成形用の表面がある基板の斜視図である。 本発明による方法で用いる代表的なスタンピングツールの一部分の斜視図である。 本発明による方法においてスタンピングツールで用いる代表的な歯の斜視図である。 本発明による方法においてスタンピングツールで用いる代表的な歯の斜視図である。 本発明による方法においてスタンピングツールで用いる代表的な歯の斜視図である。 本発明による方法においてスタンピングツールで用いる代表的な歯の斜視図である。 本発明による方法においてスタンピングツールで用いる代表的な歯の斜視図である。 起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態による成形用の表面を形成するための代表的な工程を示す流れ図である。 基板と、起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに特に適した、本発明の一実施形態の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 同じく起伏のある基板上にばね構造体を作製するのに適した、本発明の一実施形態による成形用の表面を形成するための代表的な工程を示す流れ図である。 液体のメニスカスの形で成形用の表面を形成するのに液体を利用して本発明の一実施形態による成形用の表面を形成するための代表的な工程を示す流れ図である。 基板と、図７に示す各工程のうち代表的な１工程で基板上に積層した材料との平面図である。 基板と、図７に示す代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図７に示す代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図７に示す代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図７に示す代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 図７に示す代表的な工程を用いて作製した代表的なばね構造体の斜視図である。 ＰＶＤ材料およびＣＶＤ材料での成膜法と併用するのに適した本発明の一実施形態によるばね構造体を作製するための代表的な工程を示す流れ図である。 基板と、図９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 張出リップ部のある型押キャビティを作るための再進入歯の形態を持つ代表的なスタンピングツールの一部分の断面図である。 図１１Ａに示すスタンピングツールを用いて形成した典型的なしぼ模様の断面図である。 張出リップ部のある型押キャビティを作るための代表的な順送り式スタンピングツールの斜視図である。 図１２Ａに示すスタンピングツールの一部分の断面図である。 順送り式のスタンピング工程の連続工程で図１２Ａ〜図１２Ｂに示すスタンピングツールを用いて形成した代表的なしぼ模様の断面図である。 順送り式のスタンピング工程の連続工程で図１２Ａ〜図１２Ｂに示すスタンピングツールを用いて形成した代表的なしぼ模様の断面図である。 順送り式のスタンピング工程終了後に図１２Ａ〜図１２Ｂに示すスタンピングツールを用いて形成した代表的なしぼ模様の平面図である。 順送り式のスタンピング工程終了後に図１２Ａ〜図１２Ｂに示すスタンピングツールを用いて形成した代表的なしぼ模様の平面図である。 張出リップ部のある成形キャビティを形成することでマスキング工程をなくした、本発明の一実施形態によるばね構造体を作製するための代表的な工程を示す流れ図である。 基板と、図１３に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１３に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１３に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 図１３に示すような方法で作製した代表的なばね構造体の斜視図である。 部分的に囲んでいる張出リップ部を用いることでマスキング工程をなくした、本発明の一実施形態によるばね構造体を作製するための代表的な工程を示す流れ図である。 図１５に示す各工程のうち代表的な一工程で材料が積層された代表的な成形キャビティの平面図である。 基板と、図１５に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１５に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１５に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 放射線硬化型の基板を用いる、本発明の一実施形態によるばね構造体を作製するための代表的な工程を示す流れ図である。 基板と、図１７に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１７に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１７に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１７に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１７に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 図１７に示すような方法で形成した代表的な成形用の表面の斜視図である。 弾力のある材料のパターン形成にラインオブサイト成膜方法を用いる、本発明の一実施形態によるばね構造体を作製するための代表的な工程を示す流れ図である。 基板と、図１９に示す方法の代表的な工程で成形された材料との斜視図である。 基板と、図１９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、図１９に示す各工程のうち代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図である。 基板と、電気めっき工程をなくした、図１９に示す方法の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図であり、一体型の再分配用トレースを用いてばね構造体を作製するための本発明の一実施形態をさらに示している。 基板と、電気めっき工程をなくした、図１９に示す方法の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図であり、一体型の再分配用トレースを用いてばね構造体を作製するための本発明の一実施形態をさらに示している。 基板と、電気めっき工程をなくした、図１９に示す方法の代表的な工程で基板上に積層した材料との断面図であり、一体型の再分配用トレースを用いてばね構造体を作製するための本発明の一実施形態をさらに示している。 高さを持たせたブリッジ部のある一体型の再分配用トレースを設けた代表的なばね構造体の斜視図である。 一体型の再分配用トレースのある複数のばね構造体の代表的な構成を示す斜視図である。 本発明による方法で作製した代表的なばね構造体と止め構造体とを次第に倍率をあげて示した斜視図であり、基板にはウエハが設けられている。 本発明による方法で作製した代表的なばね構造体と止め構造体とを次第に倍率をあげて示した斜視図であり、基板にはウエハが設けられている。 本発明による方法で作製した代表的なばね構造体と止め構造体とを次第に倍率をあげて示した斜視図であり、基板にはウエハが設けられている。

Claims (38)

1. 透過部分と不透明部分とを備えるスタンピングツールを使用して、基板上に成形面を形成する方法であって、
   前記基板上の成形可能材料の層に、前記スタンピングツールを押圧する工程と、
   前記スタンピングツールを通じて硬化刺激を与える工程であって、前記成形可能材料は、前記透過部分に対応する部分が硬化され、前記不透明部分に対応する部分が硬化されない、工程と、
   前記成形可能材料の未硬化部分を除去する工程と、
   を備える、方法。
2. 前記押圧工程および前記付与工程を繰り返し行い、複数の硬化された成形面を形成する工程をさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記成形面上の少なくとも一部に接触構造体を形成する工程をさらに備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記スタンピングツールが歯を備え、この歯が前記不透明部分と前記透過部分とを有し、
   前記不透明部分が、前記成形可能材料内に形成される、前記基板表面への開口に対応し、
   前記透過部分が前記成形面に対応する、
   請求項１に記載の方法。
5. 前記スタンピングツールはさらに、
   各々が透過部分と不透明部分とを有する複数の歯と、
   互いに隣接する前記歯同士を分離する、さらに別の不透明部分と、
   を備える、請求項４に記載の方法。
6. 前記硬化刺激が紫外線である、請求項１に記載の方法。
7. 前記成形可能材料の硬化部分の少なくとも一部に、接触構造体を形成する工程をさらに備える、請求項１に記載の方法。
8. 複数の導電性接触部材を備える電子部品上に、複数の導電性接触構造体を形成する方法であって、各接触構造体は、各接触部材に接続される土台と、梁とをそれぞれ備え、
   前記電子部品上に、成形可能材料の層を成膜する工程と、
   複数の突出領域と、複数の凹凸領域と、複数のくぼみ領域とを備えるスタンピングツールを提供する工程であって、各前記突出領域は、各前記接触構造体の土台を画定するとともに、前記電子部品上の各前記接触部材と対応し、各前記凹凸領域は、各前記接触構造体の梁を画定し、各前記くぼみ領域は、互いに隣接する前記接触構造体間の分離を画定する、工程と、
   前記スタンピングツールの突出領域を、前記電子部品の前記接触部材に位置合わせする工程と、
   前記成形可能材料に前記スタンピングツールを押圧する工程であって、前記複数の突出領域が、前記接触構造体の土台の前記成形可能材料内に、モールドを形成し、また、前記複数の凹凸領域が、前記接触構造体の梁の前記成形可能材料内に、梁用のモールドを形成する、工程と、
   前記梁モールドおよび前記土台モールド内へ、接触構造体材料を堆積させる工程と、
   を備える、方法。
9. 前記電子部品上に成形可能材料の層を成膜する工程が、
   モールド内に前記電子部品を置く工程と、
   前記モールド内へ前記成形可能材料を射出する工程と、
   をさらに備える、請求項８に記載の方法。
10. 前記電子部品上に成膜した前記成形可能材料の層を平坦化する工程をさらに備える、請求項８に記載の方法。
11. 前記成形可能材料に前記スタンピングツールを押圧する工程の間、前記スタンピングツールを加熱する工程をさらに備える、請求項８に記載の方法。
12. 前記スタピングツールを加熱後、前記成形可能材料に押圧しながら前記スタンピングツールを冷却する工程をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
13. 前記成形可能材料に押圧しながら前記スタンピングツールを冷却する工程をさらに備える、請求項８に記載の方法。
14. 少なくとも一つの前記凹凸領域がリブ付きの表面を備える、請求項８に記載の方法。
15. 少なくとも一つの前記凹凸領域が波形表面を備える、請求項８に記載の方法。
16. 少なくとも一つの前記凹凸領域がＶ字形、Ｕ字形、または二股形からなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
17. 前記成形可能材料に前記スタンピングツールを押圧後、前記スタンピングツールを除去するとともに、前記成形可能材料上に、導電性の材料のシード層を成膜する工程と、
    前記シード層上でマスキング材料の層をパターニングする工程であって、前記マスキング材料内のパターンは、前記梁モールドと土台モールドとの対に対応する、工程と、
    を備え、
    前記マスキング材料内のパターンを介して前記シード層上に前記接触材料を堆積することにより、前記モールド内へ前記接触材料を成膜する、
    請求項８に記載の方法。
18. 前記マスキング材料および前記成形可能材料を除去する工程を備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記スタンピングツールはさらに、前記成形可能材料内に複数のリップを形成するために配された複数の再進入歯を備える、請求項８に記載の方法。
20. 前記成形可能材料が弾性を有する、請求項１９に記載の方法。
21. 接触構造体材料を成膜する工程は、無電界成膜プロセスを使用して前記接触構造体材料を成膜する工程を備える、請求項８に記載の方法。
22. 前記電子部品が、半導体ウェハを構成する、互いに切り離されていない複数のダイを備える、請求項８に記載の方法。
23. 前記接触部材が前記ダイの端子である、請求項２２に記載の方法。
24. 前記成形可能材料が、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ＡＢＳプラスチック、フォトレジスト、ノボラック樹脂、エポキシ、およびワックスからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
25. 前記成形可能材料が、ポリメチルメタクリレート、フォトポリマー、ノボラック樹脂、およびエポキシからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
26. 前記成形可能材料が熱可塑性材料である、請求項８に記載の方法。
27. 少なくとも透過部分を有するスタンピングツールを使用して、基板上に成形面を形成する方法であって、
    前記基板上の成形可能材料の層に前記スタンピングツールを押圧する工程と、
    前記スタンピングツールの透過部分を通じて、硬化刺激を付与する工程であって、前記成形可能材料の少なくとも一部が硬化される、工程と、
    前記成形可能材料の少なくとも一部に、複数の導電性接触構造体を形成する工程と、
    を備える、方法。
28. 前記押圧工程および前記付与工程を繰り返し行い、複数の硬化された成形面を形成する工程をさらに備える、請求項２７に記載の方法。
29. 前記スタンピングツールは、第一部分と第二部分とを有する歯を備え、
    前記第一部分が、前記成形可能材料内に形成される、前記基板の表面への開口に対応し、
    前記第二部分が成形面に対応する、
    請求項２７に記載の方法。
30. 前記スタンピングツールがさらに、
    各々が第一部分と第二部分とを有する複数の歯と、
    互いに隣接する前記歯同士を分離する、さらに別の第一部分と、
    を備える、請求項２９に記載の方法。
31. 前記硬化刺激が紫外線である、請求項２７に記載の方法。
32. 前記基板が、複数の導電性接触部材を備える電子部品である、請求項２７に記載の方法。
33. モールド内に前記電子部品を置く工程と、
    前記成形可能材料を前記モールド内へ射出する工程と、
    をさらに備える、請求項３２に記載の方法。
34. 少なくとも一つの前記第二部分が、リブ付き表面を備える、請求項３０に記載の方法。
35. 少なくとも一つの前記第二部分が、波形表面を備える、請求項３０に記載の方法。
36. 少なくとも一つの前記第二部分が、Ｖ字形、Ｕ字形、または二股形からなる群から選択される、請求項３０に記載の方法。
37. 前記成形可能材料に前記スタンピングツールを押圧後、前記スタンピングツールを除去するとともに、前記成形可能材料上に、導電性の材料のシード層を成膜する工程と、
    前記シード層上でマスキング材料の層をパターニングする工程であって、前記マスキング材料のパターンは、前記複数の導電性接触構造体用のモールドに対応する、工程と、
    を備え、
    前記マスキング材料内のパターンを介して前記シード層上に前記接触材料を堆積することにより、前記モールド内へ前記接触材料を成膜する、
    請求項８に記載の方法。
38. 前記接触構造体を形成する工程は、無電界成膜プロセスを使用して接触構造体材料を成膜する工程を備える、請求項２７に記載の方法。

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