JP4497779B2 - 孔構造体及び孔構造体製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小で深い孔が空けられた孔構造体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微小な孔が空けられた孔構造体の形成方法には、様々な加工方法がある。その中でも最も一般的な加工方法は、ドリルによる機械加工方法（切削加工法）である。近年では、加工装置の進歩により、孔径が直径６０μｍ程度の微小な孔を加工することが可能である。
【０００３】
また別の方法としては、エッチング加工方法がある。エッチング加工方法は、主に金属板を酸性溶液によって部分的に溶解し、所望の孔を形成する方法である。エッチング加工方法は、機械加工方法と異なり、開口部の形状が丸以外の形状、例えば四角や三角の形状の孔も空けられる点に特徴がある。
【０００４】
さらに別の方法としては、板状のものに孔を空けるプレス加工方法がある。プレス加工方法は、板状の部材を所望の形状をした金型で打ち抜く方法であり、特に薄板の加工に適している。また、一回の工程で同時に多数個の孔を空けることができ、生産性に優れている。
【０００５】
上記の全ての加工方法は、部材に孔を空ける方法である。一方、孔以外の部分の部材を成長させて、孔構造体を製造する方法もある。そのような方法の１つが電鋳法と呼ばれる製造方法である。電鋳法は電気メッキ法を用いて構造体を形成する製造方法である。
【０００６】
以下に、従来の２種類の電鋳法について説明する。図１８（ａ）及び（ｂ）を用いて、従来の第１の電鋳法について説明する。最初に、導電性を有する基板５２０上に、絶縁性の感光性材料５３０を形成する。感光性材料５３０の厚さは１μｍ程度が良い。また、感光性材料５３０は、一般のフォトリソグラフィー法によって、所望の形状にパターン化（例えば、円形）されている。
【０００７】
次に、感光性材料５３０が形成されている導電性の基板５２０上に、電鋳法によって電鋳部材５１０を析出させる。基本的に、電鋳法は電気メッキ法の原理を利用しているので、析出される電鋳部材５１０は、感光性材料５３０が存在しない部分から、矢印の方向に等方的にメッキ成長する。所望の形状（図１８（ｂ）に破線で示す）になるまで、電鋳部材５１０をメッキ成長させる。
【０００８】
最後に、基板５２０及び感光性材料５３０を除去すると、図１８（ａ）に示すような孔構造体５１０が完成する。なお、図１８（ａ）は、第１の電鋳法によって製造された孔構造体５１０の断面を示した図である。
【０００９】
ここで、孔構造体５１０の貫通孔５１１は、ジョーロを伏せたような内部形状を有し、さらに小さい開口部と大きい開口部を有している。また、電鋳部材は等方的にメッキ成長するので、貫通孔の大きい開口部の大きさｄ２は、孔構造体５１０の厚さで決定される。なお、感光性材料５３０は非常に薄いので、孔構造体５１０の厚さ＝貫通孔の深さｔと考えて良い。詳しく言えば、貫通孔５１１の大きい開口部の大きさｄ２と貫通孔の深さｔとの関係、及び貫通孔５１１の大きい開口部の大きさｄ２と貫通孔同士のピッチｂとの関係は、以下の式で表すことができる。
【００１０】
ｄ２＝ｄ１＋２×ｔ
ｂ＞ｄ１＋２×ｔ
【００１１】
したがって、第１の電鋳法では、貫通孔５１１の大きい開口部の大きさｄ２の１／２以上の深さの貫通孔を製造することはできなかった。また、貫通孔同士のピッチｂを、貫通孔５１１の深さｔの２倍以下にすることはできなかった。
【００１２】
また、ｄ１＝ｔの場合を考察すると、上記の式から、ｄ２＞３ｔとなる。その場合、貫通孔の小さい開口部の面積をｓ１、大きい開口部の面積をｓ２とすると、比（ｓ２／ｓ１）＞９となり、比（ｓ２／ｓ１）を９以下とすることはできなかった。
【００１３】
次に、図１９（ａ）〜図１９（ｅ）を用いて、従来の第２の電鋳法について説明する。最初に、導電性を有する基板６２０上に感光性材料６４０を厚く形成する（図１９（ａ）参照）。感光性材料６４０の厚みは、所望とする孔構造体６１０の厚み以上の厚みが必要である。
【００１４】
次に、所望の部分のみ紫外線が透過するように作成された露光用マスク６３０を介して、感光性材料６４０を部分的に紫外線露光する（図１９（ｂ）参照）。この露光方法はＬＳＩを製造する時などに通常行われている露光方法と同様な方法であって、フロント露光法と称される。
【００１５】
次に、感光性材料６４０を専用現像液で現像して、パターン化されたレジスト６５０を形成する（図１９（ｃ）参照）。一般に、この方法でパターン化できるパターン寸法ｄｒは、レジスト６５０の厚みｔｒ以上の寸法であることが経験的に知られている。従って、小さなパターンを形成する場合にはレジスト６５０の厚みｔｒを薄くしなければならない。
【００１６】
次に、基板６２０上に電鋳法によって孔構造体６１０を形成する（図１９（ｄ）参照）。
【００１７】
最後に、基板６２０、レジスト６５０を孔構造体６１０から除去する（図１９（ｅ）参照）。完成した孔構造体６１０に空けられた貫通孔６１１の内部形状は、レジスト６５０の形状に対応した形状をしている。従って、貫通孔６１１の開口部の大きさはレジスト６５０のパターン寸法ｄｒと同寸法になり、且つ貫通孔６１１の深さｔはレジスト６５０の厚さｔｒ以下になる。その結果、形成される貫通孔６１１の深さ寸法ｔは、開口部寸法ｄよりも必ず小さく形成されることになる。
【００１８】
上述したように、ドリルによる機械加工方法では、貫通孔の開口部の寸法を直径６０μｍよりも小さく加工することはできなかった。また、貫通孔の開口部の形状は、円形又は楕円形に限定されていた。さらに、貫通孔は、１つ１つ加工されるため、生産性が非常に悪かった。
【００１９】
また、エッチング加工方法では、加工できる貫通孔の開口部の寸法は、エッチングされる開口孔の深さによって決定されてしまう。即ち、貫通孔の開口部の寸法より、貫通孔を深くすることはできなかった。したがって、深い貫通孔を加工することはできなかった。
【００２０】
さらに、プレス加工方法も、貫通孔の開口部の寸法より、貫通孔を深くすることはできなかった。したがって、微小な貫通孔を深く加工することはできなかった。また、プレス加工方法は、部材に大きな圧力を加えて貫通孔を形成するため、部材は大きな圧力に耐えなければならない。しかしながら、貫通孔と貫通孔のピッチが狭いと、部材が大きい圧力に耐えることができなかった。したがって、貫通孔と貫通孔のピッチが狭い場合には、プレス加工方法を利用することができなかった。
【００２１】
さらに、従来の第１の電鋳法で製造した孔構造体の貫通孔は、図１８（ａ）に示すように、貫通孔の深さｔとほぼ同じ半径のＲ形状を有する特異な内部形状を有する。そのため、一方の開口部の大きさｄ１は小さくすることができるが、他方の開口部の大きさｄ２は貫通穴の深さｔの２倍以下にすることができなかった。即ち、貫通孔の大きい開口部の大きさｄ２より、貫通孔を深くすることはできなかった。さらに、貫通孔と貫通孔のピッチｂを、貫通孔の深さｔの２倍以下にすることができなかった。即ち、貫通孔を狭いピッチで並べることができなかった。
【００２２】
さらに、従来の第２の電鋳法で製造した孔構造体は、図１９（ｅ）に示すように、貫通孔の大きい開口部の大きさｄより、貫通孔の深さｔを深くすることはできなかった。
【００２３】
このように、微小な開口部を有し且つ深い貫通孔が空けられた孔構造体を製造し得る製造方法は存在しなかった。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、微小な開口部を有し且つ深い孔が空けられた孔構造体及びその製造方法を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の目的は、多くの孔を一括して製造することができる、生産性の高い孔構造体の製造方法を提供することにある。
【００２６】
さらに、本発明の目的は、微小な開口部を有し且つ深い貫通孔が空けられた孔構造体の製造方法を、繰り返し実行する製造方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る孔構造体の製造方法は、透明基板上に所定のパターンの不透明導電性層を形成する工程と、透明基板における前記不透明導電性層が形成されている一方の面に感光不溶性材料層を形成する工程と、透明基板における不透明導電性層が形成されていない他方の面から感光不溶性材料層に対して露光を行う工程と、感光不溶性材料を現像して所定のパターンに対応したレジストを形成する工程と、レジストが形成された一方の面に電気メッキ法によって孔構造体を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る孔構造体は、第１の開口部及び前記第１の開口部の大きさ以上の大きさを有する第２の開口部を有する貫通孔を有し、バック露光及び電鋳法によって形成され、貫通孔の内部形状はレジストの形状に対応し、第２の開口部の大きさｄは２μｍ以上且つ５０μｍ以下の範囲の大きさを有し、貫通孔の深さｔはｄより長く且つ１５ｄ以下の深さを有することを特徴とする。
【００２９】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る孔構造体は、第１の開口部及び第１の開口部の大きさ以上の大きさを有する第２の開口部を有する貫通孔を有し、第２の開口部の大きさをｄは２μｍ以上且つ５０μｍ以下の範囲の大きさを有し、貫通孔の深さｔはｄより長く且つ１５ｄ以下の深さを有することを特徴とする。
【００３０】
さらに、第１の開口部の面積をｓ１と第２の開口部の面積をｓ２との比（ｓ２／ｓ１）は１以上且つ９以下の値を有することが好ましい。
【００３１】
さらに、貫通孔の中心線と貫通孔の内壁とが形成する角度θは０°以上且つ１２°以下の範囲の値を有することが好ましい。
【００３２】
本発明によれば、バック露光法を用いることによって、微小な開口部を有し且つ深い貫通孔が空けられた孔構造体及びその製造方法を提供することが可能となった。なお、本発明によれば、ドリルによる機械加工方法（切削加工法）では、達成することができなかった、円形又は楕円形以外の多角形の開口部を有する微小な貫通孔を、設計及び製造することも可能となった。
【００３３】
また、本発明によれば、バック露光法を用いることによって、多くの貫通孔を一括して製造することができる、生産性の高い孔構造体の製造方法を提供するこが可能となった。
【００３４】
さらに、本発明によれば、孔構造体の製造方法を繰り返し実行することによって、微小な開口部を有し且つさらに深い貫通孔が空けられた孔構造体の製造方法を提供するこが可能となった。このような孔構造体では、各構造物の貫通孔が連結されて、さらに深い貫通孔を空けることが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の製造方法について説明する。
【００３６】
図１は、本発明に係る第１の製造方法の概略を示したものである。まず、図１（ａ）に示すように、透明基板２０上に、不透明導電性層３０を所望の形状にパターン化して形成する。パターン化には、ＬＳＩ分野でよく用いられているフォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いる。これらの方法を用いることによって、ミクロン単位レベルで、高精度なパターンを形成することができる。
【００３７】
ここでは、透明基板２０として、厚さ０．４ｍｍの硼珪酸ガラスを用いた。また、下層（透明基板２０側）が厚さ０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）膜、上層が０．２μｍの金（Ａｕ）膜から構成される積層構造の不透明導電性層３０を用いた。不透明導電性層３０の下層及び上層は、真空成膜法の一種であるスパッタリング法により形成した。さらに、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、直径２０μｍの円形パターンが４０μｍ間隔（ピッチ）でエッチング除去されているパターンを形成した。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、感光不溶性材料４０を、透明基板２０の不透明導電性層３０が形成されている一方の面上に所望の厚さで形成する。ここでは、感光不溶性材料４０として、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）を使用し、スピンコート法を用いて、６０μｍの厚さに形成した。また、スピンコート法の条件は、回転数が１０００ｒｐｍ、処理時間が１０秒間であった。
【００３９】
次に、図１（ｃ）に示すように、透明基板２０の不透明導電性層３０が形成されていない他方の面側から、紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、透明基板２０を透過して、感光不溶性材料４０を露光する。ここでは、４５０ｍＪ／ｃｍ2の露光量で、感光不溶性材料４０を露光した。その際、パターン化された不透明導電性層３０が露光マスクの役目をするので、不透明導電性層３０のパターンに応じて感光不溶性材料４０が露光される。ここでは、前述したように、直径２０μｍの円形が、４０μｍ間隔で除去されているパターンが形成されている。このように、透明基板上に形成されている感光不溶性材料を、透明基板の裏側から露光する方法を、バック露光と言う。また、基板上に形成されている感光不溶性材料を、感光不溶性材料側から露光する方法を、フロント露光と言う。
【００４０】
感光不溶性材料４０とは、露光された部分のみが不溶性となる材料を言う。したがって、図１（ｃ）に示す露光工程後に現像を行うと、感光不溶性材料４０の露光されていない部分が除去されて、図１（ｄ）に示すようなレジスト５０が形成される。なお、現像は、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）用の専用現像液を用い、４０℃の液温で２分間の現像処理を行った。
【００４１】
レジスト５０は、不透明導電性層３０のパターンに応じた形状を有している。したがって、レジスト５０は、底面（透明基板２０側）が直径２０μｍの円形、上面が底面よりやや小さい円形、高さが６０μｍのほぼ円柱に近い形状となる。なお、レジスト５０が完全な円柱にならない理由は、紫外線が不透明導電性層３０の端部において、回折現象を起し、内側に回り込む為と考えられる。また、レジスト５０が完全な円柱にならない他の理由は、レジスト５０の上面に近づくにしたがって紫外線の露光量が減衰し、感光不溶性材料４０が現像され易くなる為と考えられる。
【００４２】
また、このような高いレジスト５０を形成できるのは、バック露光法を用いている為と考えられる。前述した理由により、感光不溶性材料４０を露光すると、現像後に形成されるレジストは、露光する側から次第に細くなっていく。したがって、図３（ａ）に示すように、フロント露光を行うと、図３（ｂ）に示すように、現像後に形成されるレジストの根元は細くなってしまう。レジストの根元が細くなると、レジストが倒れやすくなり、レジストとしての役目を果たすことができなくなる。この現象は、レジストを高くすればするほど顕著になる。したがって、フロント露光を用いると、レジストの幅以上の高さを有するレジストを形成することができなかった。しかしながら、バック露光法を用いると、細くなる方がレジストの上部になるので、高いレジストを形成することが可能となる。
【００４３】
次に、図１（ｅ）に示すように、電鋳法によって、不透明導電性層３０上に、孔構造体１０を形成する。電鋳法とは、電解メッキ法によって、電極面上にメッキ材料を析出させて構造体を形成する方法を言う。図１（ｅ）では、不透明導電性層３０を電鋳法の電極として利用することにより、不透明導電性膜３０上にメッキ材料を析出させている。レジスト５０部分にはメッキ材料が析出しないので、レジスト５０と同じ形状の内部形状を有する貫通孔１００を有する孔構造体１０が形成される。ここでは、特にニッケル（Ｎｉ）電鋳法によって、Ｎｉからなる厚さ５０μｍの孔構造体を形成する。
【００４４】
Ｎｉ電鋳法の処理は、スルファミン酸Ｎｉメッキを用い、液温５０℃、電流密度１Ａ／ｄｍ2で、５時間の処理を行った。ここでは、不透明導電性層３０が、バック露光のための露光マスクとしての役目と、電鋳法のための電極としての役目を兼用している。
【００４５】
ここでは、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる孔構造体１０を製造したが、材料はＮｉに限定されるものではない。電鋳法は、電解メッキ法の一種であるので、電解メッキ法で析出可能な材料であれば、どのような材料を用いても、前述した孔構造体を製造することができる。例えば、Ｎｉの他に電解メッキ可能な材料としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂ及びそれらの材料を含む合金が挙げられる。
【００４６】
最後に、レジスト５０、不透明導電性層３０及び透明基板２０を除去し、孔構造体１０が完成した。ここで、レジスト４１は、５０℃、１０％水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によって溶解除去し、不透明導電性層３０及び透明基板２０は機械的に除去した。
【００４７】
このようにして製造した孔構造体１０を図２（ａ）及び（ｂ）に示す。図２（ａ）は、孔構造体１０の断面図であり、図２（ｂ）は孔構造体の斜視図である。図に示すように、孔構造体１０の貫通孔１００は、第１の開口部（感光不溶性材料４０の上層側）及び第１の開口部以上の大きさを有する第２の開口部（不透明導電性層３０側）を有する。貫通孔１００の深さをｔ、第１の開口部の大きさをｄ１及び第２の開口部の大きさをｄ２とする。また、第１の開口部の面積をｓ１及び第２の開口部の面積をｓ２とする。さらに、貫通孔１００の中心線と貫通孔１００の内壁とがなす角度（貫通孔の中心線と貫通孔の第１の開口部の稜線と第２の開口部の稜線を結んだ線とがなす角度）をθとする。したがって、図２では、ｔａｎθ＝（ｄ２−ｄ１）／２ｔとなる。なお、本願では、開口部の大きさとは、孔構造体の表面に見える孔形状に内接する円の直径と定義する。
【００４８】
具体的には、孔構造体１０は、第１の開口部の大きさｄ１が１８μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が２０μｍ（円形）、深さｔが５０μｍ、及び角度θが１．１５°の貫通孔１００が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は、１．１１、貫通孔１００のピッチｂは４０μｍであった。
【００４９】
上述した第１の製造方法によって、貫通孔の第２の開口部の大きさｄ２を、５０μｍ以下且つ２μｍの範囲に設定し、さらに貫通孔の深さｔを、ｄ２より長く且つ５．５×ｄ２より小さい範囲に設定することができる。
【００５０】
また、貫通孔の第１の開口部の面積と第２の開口部との面積の比（ｓ２／ｓ１）を、１以上且つ９以下の値に設定することもできる。
【００５１】
さらに、貫通孔の角度θを、０°以上且つ１２°以下の範囲に設定することもできる。前述した回折現象等の理由によって、レジストの先端は細くなる。しかしながら、実験的に、本発明に係わる孔構造体の貫通孔の内壁のなす角度は、１２°より大きくはならない。
【００５２】
さらに、貫通孔同士のピッチｂを、２×ｄ２以下に設定することもできる。
【００５３】
従来の技術で説明したように、ドリルによる機械加工方法では、貫通孔の開口部の大きさ（例えばｄ２）を６０μｍ以下にすることができない。また、エッチング法、プレス法、従来の第１の電鋳法、及び従来の第２の電鋳法のいずれの方法も、貫通孔の深さを貫通孔の開口部の大きさ以上にすることができなかった。
【００５４】
したがって、少なくとも、開口部の大きさｄ２が５０μｍ以下、且つ深さｔがｄ２より大きいという貫通孔を有する孔構造体はいままで存在しなかった。また、このような特徴を有する孔構造体は、前述したバック露光及び電鋳法を用いた製造方法によって初めて製造することが可能となる。
【００５５】
図４（ａ）及び（ｂ）に、前述した第１の製造方法により製造した他の孔構造体１１及び孔構造体１１を製造するためのレジスト５１を示す。図４（ｂ）は、現像工程後、電鋳工程前のレジスト５１を示すものであって、前述した図１（ｄ）の状態に対応する。
【００５６】
孔構造体１１では、第１の開口部の大きさｄ１が７．５μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が８μｍ（円形）、深さｔが２５μｍ、及び角度θが０．５７°の貫通孔１０１が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は、１．１４、貫通孔１００のピッチｂは１２μｍであった。さらに、貫通孔１０１間の壁になる幅ｗは４μｍであった。
【００５７】
図４（ａ）に示す孔構造体１１では、図１に示す孔構造体１０よりも、貫通孔１０１の第２の開口部ｄ２の大きさを小さくし、且つ貫通孔１０１のピッチｂを狭くした。なお、孔構造体１１の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、面積の比（ｓ２／ｓ１）の設定範囲（１以上且つ９以下）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００５８】
図１８に示す従来の第１の電鋳法では、孔構造体のピッチｂは、どれだけ貫通孔の第１の開口部の大きさｄ１を小さくしても、貫通孔の深さｔの２倍以上になってしまう。一方、本発明に係る第１の製造方法では、貫通孔１０１の深さｔとは係わりなく貫通孔間のピッチを設定することができる。したがって、本発明に係る第１の製造方法では、従来の第１の電鋳法に比べて、貫通孔間のピッチｂを非常に小さく設定することができる。
【００５９】
このように、貫通孔間のピッチｂを非常に小さくすることが可能となったのは、バック露光法及び電鋳法を用いたからと考えられる。
【００６０】
図５（ａ）及び（ｂ）に、前述した第１の製造方法により製造した他の孔構造体１２及び孔構造体１２を製造するためのレジスト５２を示す。図５（ｂ）は、現像工程後、電鋳工程前のレジスト５１を示すものであって、前述した図１（ｄ）の状態に対応する。
【００６１】
孔構造体１２では、第１の開口部の大きさｄ１が２μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が２０μｍ（円形）、深さｔが１００μｍ、及び角度θが５．１４°の貫通孔１０２が空けられた。また、貫通孔１０２のピッチｂは８０μｍであった。
【００６２】
図５（ａ）に示す孔構造体１２では、図１に示す孔構造体１０よりも、貫通孔１０２の深さｔを深くした。図５（ｂ）に示すように、レジスト５２は、底面が直径２０μｍの円形であり、高さが１１０μｍの先のとがった円錐形状をしている。このように、レジストを高くしようとすると、底面より上面の方が細く形成される。さらに、最終的には、レジストの先端がとがった形状になってしまう。
【００６３】
しかしながら、詳細にレジスト５２を観察すると、レジストの高さの１／２程度までは（ｈ）、レジスト５２はほぼ垂直に形成されていることが分かる。このように、我々の実験では、バック露光によって形成されるレジストの高さの１／２までは、レジストはほぼ垂直に形成されることが判明した。
【００６４】
なお、孔構造体１２の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００６５】
孔構造体１２は、図５（ｂ）の状態から、電鋳工程の処理時間を１０時間に延長することによって、厚さ１００μｍのＮｉからなる孔構造体１２を形成したものである。他の条件は、図１（ｅ）の場合と同様である。その後レジスト５２、不透明導電性層３２及び透明基板２２を除去して、孔構造体１２を完成させた。
【００６６】
図５（ａ）に示すように、貫通孔１０２の第１の開口部の大きさｄ１は２μｍで、第２の開口部の大きさｄ２は２０μｍである。これは、貫通孔１０２が、図５（ｂ）に示すレジスト５２の形状を電鋳法によって、正確に転写しているからである。なお、電鋳工程の修理時間をさらに長く設定し、孔構造体１２の厚さを１１０μｍ以上にすると、孔が埋まってしまい、貫通孔１０２を空けることができなくなる。即ち、この場合、貫通孔の深さｔを５．５×ｄ２以上とすることはできない。したがって、貫通孔の深さｔが、５×ｄ２以下の場合に、第１の製造方法が特に有効である。しかしながら、本願に係わる第２の製造方法を採用することにより、さらに貫通孔の深さｔを深くすることが可能となる。本願に係わる第２の製造方法については、後述する。
【００６７】
図６に、前述した第１の製造方法により製造したさらに他の孔構造体１３の断面図を示す。
【００６８】
孔構造体１３では、第１の開口部の大きさｄ１が２０μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が２０μｍ（円形）、深さｔが３０μｍ、及び角度θが０°の貫通孔１０３が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は１．００、貫通孔１００のピッチｂは８０μｍであった。
【００６９】
孔構造体１３の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、面積の比（ｓ２／ｓ１）の設定範囲（１以上且つ９以下）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００７０】
孔構造体１３は、電鋳工程の処理時間を３時間に延長することによって、厚さ３０μｍのＮｉからなる孔構造体１３を形成したものである。他の条件は、図１（ｅ）の場合と同様である。
【００７１】
図６に示すように、貫通孔１０３の第１の開口部の大きさｄ１及び第２の開口部の大きさｄ２は、共に２０μｍである。孔構造体１３では、貫通孔を孔構造体１３の表面に対してテーパー角の付かない垂直に立った内部形状にすることができた。このように、孔構造体の厚さが薄い場合には、テーパー角の付かない垂直に立った内部形状を有する貫通孔を空けることができた。言い換えると、図６では、レジストの高さ（１１０μｍ：図５（ｂ）参照）の１／２までの範囲で孔構造体を形成したので、どの断面においても孔の大きさが変わらない形状の貫通孔を空けることができた。
【００７２】
図６に示す孔構造体１３における貫通孔１３の深さｔは３０μｍであるが、孔構造体の厚さをさらに薄くすれば、さらに浅い貫通孔を空けることもできる。ただし、貫通孔の深さｔが開口部の大きさｄ２以下の場合には、本発明に係る第１の製造方法ではなく、従来の電鋳法などを使用することができるので、貫通孔の深さｔが１．５×ｄ２以上の場合に、本発明が特に有効である。
【００７３】
したがって、本願に係わる第１の製造方法を用いた場合、貫通孔の深さｔは、１．５×ｄ２以上且つ５×ｄ２以下の範囲が特に好ましい。
【００７４】
図７に、前述した第１の製造方法により製造したさらに他の孔構造体１４の断面図を示す。
【００７５】
孔構造体１４では、第１の開口部の大きさｄ１が９μｍ（正方形）、第２の開口部の大きさｄ２が１０μｍ（正方形）、深さｔが４０μｍ、及び角度θが０．７２°の貫通孔１０４が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は１．２３、貫通孔１００のピッチｂは２０μｍであった。
【００７６】
孔構造体１４の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、面積の比（ｓ２／ｓ１）の設定範囲（１以上且つ９以下）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００７７】
孔構造体１４の製造工程では、不透明導電層３０のパターン化工程（図１（ａ）に対応）の際に、一辺が１０μｍの正方形を除去したものである。したがって、図７に示す孔構造体１４を製造するためのレジスト５４（図示せず）の形状は、角柱に近い形状となる。そのような角柱に近いレジスト５４を用いて電鋳工程（図１（ｅ）に対応）を行い、厚さ４０μｍのＮｉからなる孔構造体１４を形成した。
【００７８】
このように、本発明に係る第１の製造方法によれば、ドリルによる機械加工方法では達成することができなかった、円形もしくは楕円形以外の開口部を有する貫通孔を空けることが可能となる。また、図７では、正方形の開口部を示したが、開口部は正方形に限定されるものではない。例えば、開口部を、正３角形、３角形、長方形、ひし形、４角形、正５角形、５角形、正６角形、６角形、星形等の多角形とすることが可能である。
【００７９】
本発明に係る第２の製造方法について説明する。
【００８０】
第２の製造方法の前半の工程を図８に、後半の工程を図９に示す。なお、前半の工程は、前述した第１の製造方法と同様の工程である。
【００８１】
第２の製造方法の前半の工程について説明する。まず図８（ａ）に示すように、透明基板１２０上に、第１の不透明導電性層１３０を所望の形状にパターン化して形成する。パターン化の手法、透明基板１２０、及び不透明導電性層１３０は、第１の製造方法におけるものと同様である。ここでは、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、直径３μｍの円形パターンが８μｍピッチでエッチング除去されているパターンを形成した。
【００８２】
次に、図８（ｂ）に示すように、第１の感光不溶性材料１４０を、透明基板１２０の第１の不透明導電性層１３０が形成されている一方の面上に所望の厚さで形成する。感光不溶性材料は、第１の製造方法におけるものと同様である。ここでは、スピンコート法を用いて、１２μｍの厚さに形成した。また、スピンコート法の条件は、回転数が５０００ｒｐｍ、処理時間が１０秒間であった。
【００８３】
次に、図８（ｃ）に示すように、透明基板１２０の第１の不透明導電性層１３０が形成されていない他方の面側から紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、透明基板１２０を透過して、感光不溶性材料１４０を露光する。ここでは、３００ｍＪ／ｃｍ2の露光量で、感光不溶性材料１４０を露光した。その際、パターン化された第１の不透明導電性層１３０が露光マスクの役目をするので、第１の不透明導電性層１３０のパターンに応じて感光不溶性材料１４０が露光される。ここでは、前述したように、直径３μｍの円形が、８μｍ間隔で除去されているパターンが形成されている。このように、透明基板上に形成されている感光不溶性材料を、透明基板の裏側から露光する方法を、バック露光と言う。
【００８４】
感光不溶性材料１４０は、露光された部分のみが不溶性となる材料を言う。したがって、図８（ｃ）に示す露光工程後に現像を行うと、感光不溶性材料１４０の露光されていない部分が除去されて、図８（ｄ）に示すようなレジスト１５０が形成される。ここで、現像は、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）用の専用現像液を用い、４０℃の液温で１分間の現像処理を行った。
【００８５】
レジスト１５０は、第１の不透明導電性層１３０のパターンに応じた形状を有している。したがって、レジスト１５０は、底面（透明基板１２０側）が直径３μｍの円形、上面が底面よりやや小さい円形、高さが１２μｍのほぼ円柱に近い形状となる。なお、レジスト１５０が完全な円柱にならない理由は、前述した通りである。
【００８６】
次に、図８（ｅ）に示すように、電鋳法によって第１の不透明導電性層１３０上に第１の構造部１１０を形成する。ここでは、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる１０μｍの厚さの第１の構造部１１０を形成させた。Ｎｉ電鋳法の処理は、スルファミン酸Ｎｉメッキを用い、液温５０℃、電流密度１Ａ／ｄｍ2で、１時間の処理を行った。ここでは、不透明導電性層１３０が、バック露光のための露光マスクとしての役目と、電鋳法のための電極としての役目を兼用している。
【００８７】
図９を用いて、本発明に係わる第２の製造方法による後半の工程について説明する。
【００８８】
まず、図９（ａ）に示すように、レジスト１５０を除去する。ここでは、５０℃の１０％水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によってレジスト１５０を溶解除去した。レジスト１５０が除去されることによって、透明基板１２０まで貫通した孔１１１が、第１の構造部１１０に空けられた状態になる。この孔１１１の上方の開口部の大きさｄ１’は２．５μｍであり、深さｔ１が１０μｍ（不透明導電性層１３０の厚み分は極小であるので省略した。）であった。
【００８９】
その後、図９（ｂ）に示すように第１の構造部１１０上に第２の不透明導電性層２３０を成膜する。第２の不透明導電性層２３０は、必ずしも不透明性を有している必要はない。ここでは、下層（第１の構造体１１０側）が厚さ０．０３μｍのクロム（Ｃｒ）膜、上層が０．１μｍの金（Ａｕ）膜から構成される積層構造の第２の不透明導電性層２３０を用いた。第２の不透明導電性層２３０の下層及び上層は、真空成膜法の一種であるスパッタリング法により形成した。
【００９０】
この第２の導電性層２３０の成膜工程においては、第１の孔１１１を通して、第１の孔１１１の内部の透明基板１２０上に成膜されることはなかった。それは、第１の孔１１１の第１の開口部の大きさｄ１’（２．５μｍ）よりもその深さｔ１（１０μｍ）の方が深いため、第２の不透明導電性層２３０が入り込めなかったためと考えられる。我々の実験によると、第１の孔１１１の第１の開口部の大きさｄ１’に対し、その深さｔ１が１．５倍以上深い場合には、透明基板１２０上に成膜されないことが確認されている。ただし成膜条件によっては、第１の孔１１１の第１の開口部の大きさｄ１’に対し、その深さｔ１が１〜１．５倍の間であっても、透明基板１２０への成膜がなされない場合もある。なお、図８（ａ）〜（ｅ）に示す工程によって、第１の開口部の大きさよりも深さの方が深い孔を形成することは容易である。
【００９１】
また、図９（ｂ）に示す第２の不透明導電性層２３０は、後述する電鋳工程における電極の役目を果たすものである。しかしながら、第１の構造体１１０自体が電極としての役目を果たせる場合には、必ずしも第２の不透明導電性層２３０を成膜する必要はない。
【００９２】
次に、図９（ｃ）に示すように、第２の感光不溶性材料２４０を、第２の不透明導電性層２３０が成膜されている一方の面側に所望の厚さで形成する。第２の感光不溶性材料２４０は、第１の構造物１１０の孔１１１の内部にも入り込む。ここでは、第２の感光不溶性材料２４０として、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）を使用し、スピンコート法を用いて、第２の不透明導電性層２３０上に１２μｍの厚みで形成した。また、スピンコート条件は、回転数が５０００ｒｐｍ、処理時間が１０秒間であった。
【００９３】
次に、図９（ｃ）に示すように、透明基板１２０の裏面側から、紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、透明基板１２０を透過して、第２の感光不溶性材料２４０を露光する。その時、第１の構造部１１０が露光マスクの役目をするので、第２の感光不溶性材料２４０は、孔１１１を通して、部分的に露光される。ここでは、４００ｍＪ／ｃｍ2の露光量で第２の感光不溶性材料２４０を露光した。
【００９４】
第２の感光不溶性材料２４０は、露光された部分のみが不溶性となる材料である。したがって、図９（ｃ）に示す露光工程後に現像を行うと、第２の感光不溶性材料２４０の露光されていない部分が除去されて、図９（ｄ）に示すようなレジスト２５０が形成される。ここでは、ちょうど孔１１１が存在する位置に、ほぼ円柱に近い形状のレジスト２５０が形成された。レジスト２５０の高さは、第２の不透明導電性層２３０から１２μｍであった。なお、現像は、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）用の専用現像液を用い、４０℃の液温で１分間の現像処理を行った。
【００９５】
次に、図９（ｅ）に示すように、電鋳法によって第２の不透明導電性層２３０上に第２の構造部２１０を形成する。ここでは、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる１０μｍの厚さの第２の構造部２１０を形成させた。第２の不透明導電性層２３０は上層がＡｕ及び下層がＣｒから構成されているので、Ｎｉからなる第２の構造部２１０はＡｕ膜上に形成される。Ａｕ膜は不活性材料であり導電性にも優れているので、Ａｕ膜上へのＮｉ電鋳は非常に良好であった。そのためＮｉからなる第２の構造部２１０はＡｕ膜と非常に強力に密着して形成できた。さらに第２の不透明導電性層２３０は下層がＣｒ膜で構成されているので、Ｃｒ膜は第１の構造部１１０と上層のＡｕ膜との接合材の役目をしている。したがって、第１の構造部１１０と第２の構造部２１０を強力に密着させることができた。このように、第２の不透明導電性層２３０は、密着層の役目をしている。
【００９６】
最後に、図９（ｆ）に示すように、レジスト２５０、第１の不透明導電性層１３０、透明基板１２０を除去して、本発明の孔構造体１５が完成する。なお第１の不透明導電性層１３０は、必ずしも除去する必要はない。ここでは、最初にレジスト２５０を５０℃の１０％水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によって溶解除去し、次に透明基板１２０を機械的に除去し、最後に第１の不透明導電性層１３０を酸性のエッチング液で溶解除去した。
【００９７】
このように、本発明に係る第２の製造方法によって、第１の開口部の大きさｄ１が２．０μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が３μｍ（円形）、深さｔが２０μｍ（第２の不透明導電性層２３０の厚みは極小なので省略する）の貫通孔１０５が空けられた孔構造体１５を製造することができた。第２の製造方法により製造された孔構造体１５の第２の開口部の大きさｄ２と深さｔとの関係は、ｔ＝６．７×ｄ２で表すことができる。これは、前述した第１の製造方法によって製造された孔構造物１２における深さｔ＝５×ｄ２を大きく上回るものである。また、ｓ２／ｓ１＝２．２５、θ＝１．４３°であった。
【００９８】
なお、第２の製造方法では、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる第１の構造部１１０及び第２の構造部２１０を製造したが、材料はＮｉに限定されるものではない。電鋳法は、電解メッキ法の一種であるので、電解メッキ法で析出可能な材料であれば、どのような材料を用いても、前述した孔構造体を製造することができる。例えば、Ｎｉの他に電解メッキ可能な材料としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂ及びそれらの材料を含む合金が挙げられる。
【００９９】
図８及び図９では、２つの構造部（第１の構造部１１０、第２の構造部２１０）を積重ねることによって、孔構造体１５を製造する例について述べた。しかしながら、前述した工程を繰り返すことによって、３つ以上の構造部からなる孔構造体を構成することも可能である。
【０１００】
図１０を用いて、第（ｎ−１）番目の構造部３１０の上に第ｎ番目の構造物４４０を形成する場合について説明する。なお、図１０（ａ）に示す第（ｎ−１）番目の構造部３１０までは、本発明に係る製造方法で作られているものとする。
【０１０１】
次に、図１０（ｂ）に示すように、第（ｎ−１）番目の構造部３１０上に第ｎ番目の導電性層４３０を成膜する。この第ｎ番目の導電性層４３０の成膜工程では、孔３１１を通して、基礎となる透明基板（図示せず）上に成膜されることはない。なぜなら、孔３１１は、（ｎ−１）層からなる構造部によって構成されており、その開口部の大きさに比べてその深さが十分に深いからである。
【０１０２】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第ｎ番目の導電性層４３０が成膜されている一方の面側に所望の厚さで、第ｎ番目の感光不溶性材料４４０を形成する。第ｎ番目の感光不溶性材料４４０は、孔３１１の内部に入り込む。
【０１０３】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第ｎ番目の導電性層４３０が形成されていない面側から（図中の下方側から）紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、基礎となる透明基板（図示せず）を透過して、第ｎ番目の感光不溶性材料４４０を露光する。その時、第（ｎ−１）番目までの構造部が露光マスクの役目をするので、第ｎ番目の感光不溶性材料４４０は、孔３１１を通して、部分的に露光される。
【０１０４】
次に、図１０（ｄ）に示すように、露光工程後に現像を行うと、パターン化されたレジスト４５０が形成できる。レジスト４５０は、ちょうど孔３１１が存在した位置に形成される。
【０１０５】
その後、図１０（ｅ）に示すように、電鋳法によって第ｎ番目の導電性層４３０上に第ｎ番目の構造部４１０を形成する。
【０１０６】
最後に、図１０（ｆ）に示すように、レジスト４５０等を除去することによって、第（ｎ−１）番目の構造部３１０上に第ｎ番目の構造部４１０を形成することができる。また、図１０（ａ）〜図１０（ｆ）の工程を、ｎ＝１から順に繰り返すことによって、何層でも構造部を積重ねることが可能である。
【０１０７】
ただし、感光不溶性材料の現像及びレジストの除去を良好に行うためには、積重ねる範囲は６層以下であることが好ましい。さらに、図５（ｂ）を用いて説明したように、バック露光によって形成されるレジストは、その高さの１／２程度までは、レジストの外面に傾きが生じない。したがって、形成されるレジストの高さの１／２までの構造物を積重ねていけば、内壁のなす角度が０°に近い貫通孔を空けることができる。
【０１０８】
このような第２の製造方法によって、貫通孔の深さｔは、孔構造体の下側の開口部の大きさｄ２（透明基板側）×１５以下の深さまで、製造することが可能となった。
【０１０９】
次に、図１１〜図１７を用いて、上述した第１及び第２の製造方法によって製造した孔構造体の利用例について説明する。
【０１１０】
図１１は、本発明に係る孔構造体を流体噴出装置のノズルとして利用した例である。図１１において、１１０１はインクジェットプリンタのインクジェットヘッド用ノズル、１１０２はインクジェットヘッドのチャンバ、１１０３は噴出されたインクを示している。ここでは、１１０１のノズルに、上述した第１の製造方法によって製造した孔構造体を利用した。他の流体噴出装置としては、ディスペンサー用ノズル又は燃料噴出装置用ノズル等が考えられる。
【０１１１】
図１２は、本発明に係る孔構造体を流体攪拌装置に利用した例である。図１２において、流路１２０１中に、攪拌部材１２０２を配置することによって、図中左から右へ流れている流体が攪拌される。このように、微小な貫通孔に液体や気体といった流体を通過させることによって、分子レベルでの攪拌が可能となる。ここでは、上述した第１の製造方法によって製造した孔構造体を攪拌部材１２０２として利用した。
【０１１２】
図１３は、本発明に係る孔構造体を時計やマイクロマシン等の部品に利用した例である。図１３において、ギア１３０１に多くの貫通孔を設けることによって、ギア１３０１自体の軽量化を図っている。このように、時計やマイクロマシン等の部品といった、非常に小さい部品を、剛性を維持したまま軽量化することを可能としている。
【０１１３】
図１４は、本発明に係る孔構造体を、光学部品や電子部品に利用した例である。図１４において、光学部品１４０１に光Ｌを通過させると、光学部品１４０１に設けられた微小且つ深い貫通孔によって、通過後の光Ｌの直進性が良くなる。また、本発明によれば、貫通孔と貫通孔との間隔やピッチを短くすることができるので、光学部品や電子部品の開口率を大きくすることができる。開口率を大きくすることによって、光や電子を効率良く利用することが可能となる。
【０１１４】
図１５は、本発明に係る孔構造体を、磁気部品に利用した例である。図１５において、１５０２は電鋳層としてＮｉＦｅが使用されている磁器部品である。貫通孔が設けられている部分と設けられていない部分との透磁率の違いを利用して、磁気信号の転写部品（スタンパー）や磁気センサ等に利用することができる。ここで、１５０１は磁石を、１５０３は磁性材料を示している。
【０１１５】
図１６は、本発明に係る孔構造体を、レーザ加工用マスクに利用した例である。図１６において、ＬＢはレーザ光であり、１６０１はレーザ加工用マスクであり、１６０２は被加工材料である。本発明に係わる孔構造体により、超微小なレーザ加工用マスクを作ることが可能となる。
【０１１６】
図１７は、本発明に係る孔構造体をフィルター１７０１に利用した例である。図１７において、１７０３から気体と液体が混合したものをチャンバ１７０２に送ると、フィルター１７０１から気体のみ通過するような、気体と液体を分離する分離装置を作ることができる。また、フィルタ１７０１をインクジェットプリンタのインクカートリッジに利用することもできる。その場合、フィルタ１７０１を空気口（空気連通口）とし、１７０２をインクチャンバとして、インクをインクチャンバ１７０２から１７０３に送り込むようにする。フィルタ１７０１は、インクチャンバ１７０２内が負圧にならないように空気を送り込み且つインクを外に漏らさないという役目を果たす。
【０１１７】
その他、本発明に係る孔構造体は、化学繊維用紡糸ノズルや摺動部品としても利用することができる。このように、本発明に係る孔構造体には、非常に多くの利用価値があるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は、本発明の第１の製造方法における、パターン化工程を示す図である。また、図１（ｂ）は塗布工程を、図１（ｃ）は露光工程を、図１（ｄ）は現像工程を、図１（ｅ）は電鋳工程を、それぞれ示す図である。
【図２】 図２（ａ）は、本発明の第１の製造方法によって製造された孔構造体の断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の斜視図である。
【図３】 図３（ａ）は、フロント露光法における露光工程を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）によって形成されたレジストの形状例を示す図である。
【図４】 図４（ａ）は、本発明の第１の製造方法によって製造された他の孔構造体の断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応したレジストの形状を示す図である。
【図５】 図５（ａ）は、本発明の第１の製造方法によって製造された更に他の孔構造体の断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応したレジストの形状を示す図である。
【図６】 本発明の第１の製造方法によって製造された更に他の孔構造体の断面図である。
【図７】 本発明の第１の製造方法によって製造された更に他の孔構造体の斜視図である。
【図８】 図８（ａ）は、本発明の第２の製造方法における、パターン化工程を示す図である。また、図８（ｂ）は塗布工程を、図８（ｃ）は露光工程を、図８（ｄ）は現像工程を、図８（ｅ）は電鋳工程を、それぞれ示す図である。
【図９】 図９（ａ）は、本発明の第２の製造方法における、第２のレジスト除去工程を示す図である。また、図９（ｂ）は、第２のパターン化工程を、図９（ｃ）は第２の露光工程を、図９（ｄ）は第２の現像工程を、図９（ｅ）は第２の電鋳工程を、それぞれ示す図である。さらに、図９（ｆ）は、第２の製造方法によって製造された孔構造体の断面図である。
【図１０】 図１０（ａ）は、本発明の第２の製造方法における、第ｎ番目のレジスト除去工程を示す図である。また、図１０（ｂ）は、第ｎ番目のパターン化工程を、図１０（ｃ）は第ｎ番目の露光工程を、図１０（ｄ）は第ｎ番目の現像工程を、図１０（ｅ）は第ｎ番目の電鋳工程を、それぞれ示す図である。さらに、図１０（ｆ）は、第２の製造方法によって製造された他の孔構造体の断面図である。
【図１１】 本発明に係る孔構造体の第１の利用例を示す図である。
【図１２】 本発明に係る孔構造体の第２の利用例を示す図である。
【図１３】 本発明に係る孔構造体の第３の利用例を示す図である。
【図１４】 本発明に係る孔構造体の第４の利用例を示す図である。
【図１５】 本発明に係る孔構造体の第５の利用例を示す図である。
【図１６】 本発明に係る孔構造体の第６の利用例を示す図である。
【図１７】 本発明に係る孔構造体の第７の利用例を示す図である。
【図１８】 図１８（ａ）は、従来の第１の電鋳法によって製造された孔構造体の断面図である。図１８（ｂ）は、従来の第１の電鋳法を説明するための図である。
【図１９】 図１９（ａ）は、従来の第２の電鋳法における、塗布工程を示す図である。図１９（ｂ）は露光工程を、図１９（ｃ）は現像工程を、図１９（ｄ）は電鋳工程を、図１９（ｅ）は剥離工程を示すそれぞれ図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小で深い孔が空けられた孔構造体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微小な孔が空けられた孔構造体の形成方法には、様々な加工方法がある。その中でも最も一般的な加工方法は、ドリルによる機械加工方法（切削加工法）である。近年では、加工装置の進歩により、孔径が直径６０μｍ程度の微小な孔を加工することが可能である。
【０００３】
また別の方法としては、エッチング加工方法がある。エッチング加工方法は、主に金属板を酸性溶液によって部分的に溶解し、所望の孔を形成する方法である。エッチング加工方法は、機械加工方法と異なり、開口部の形状が丸以外の形状、例えば四角や三角の形状の孔も空けられる点に特徴がある。
【０００４】
さらに別の方法としては、板状のものに孔を空けるプレス加工方法がある。プレス加工方法は、板状の部材を所望の形状をした金型で打ち抜く方法であり、特に薄板の加工に適している。また、一回の工程で同時に多数個の孔を空けることができ、生産性に優れている。
【０００５】
上記の全ての加工方法は、部材に孔を空ける方法である。一方、孔以外の部分の部材を成長させて、孔構造体を製造する方法もある。そのような方法の１つが電鋳法と呼ばれる製造方法である。電鋳法は電気メッキ法を用いて構造体を形成する製造方法である。
【０００６】
以下に、従来の２種類の電鋳法について説明する。図１８（ａ）及び（ｂ）を用いて、従来の第１の電鋳法について説明する。最初に、導電性を有する基板５２０上に、絶縁性の感光性材料５３０を形成する。感光性材料５３０の厚さは１μｍ程度が良い。また、感光性材料５３０は、一般のフォトリソグラフィー法によって、所望の形状にパターン化（例えば、円形）されている。
【０００７】
次に、感光性材料５３０が形成されている導電性の基板５２０上に、電鋳法によって電鋳部材５１０を析出させる。基本的に、電鋳法は電気メッキ法の原理を利用しているので、析出される電鋳部材５１０は、感光性材料５３０が存在しない部分から、矢印の方向に等方的にメッキ成長する。所望の形状（図１８（ｂ）に破線で示す）になるまで、電鋳部材５１０をメッキ成長させる。
【０００８】
最後に、基板５２０及び感光性材料５３０を除去すると、図１８（ａ）に示すような孔構造体５１０が完成する。なお、図１８（ａ）は、第１の電鋳法によって製造された孔構造体５１０の断面を示した図である。
【０００９】
ここで、孔構造体５１０の貫通孔５１１は、ジョーロを伏せたような内部形状を有し、さらに小さい開口部と大きい開口部を有している。また、電鋳部材は等方的にメッキ成長するので、貫通孔の大きい開口部の大きさｄ２は、孔構造体５１０の厚さで決定される。なお、感光性材料５３０は非常に薄いので、孔構造体５１０の厚さ＝貫通孔の深さｔと考えて良い。詳しく言えば、貫通孔５１１の大きい開口部の大きさｄ２と貫通孔の深さｔとの関係、及び貫通孔５１１の大きい開口部の大きさｄ２と貫通孔同士のピッチｂとの関係は、以下の式で表すことができる。
【００１０】
ｄ２＝ｄ１＋２×ｔ
ｂ＞ｄ１＋２×ｔ
【００１１】
したがって、第１の電鋳法では、貫通孔５１１の大きい開口部の大きさｄ２の１／２以上の深さの貫通孔を製造することはできなかった。また、貫通孔同士のピッチｂを、貫通孔５１１の深さｔの２倍以下にすることはできなかった。
【００１２】
また、ｄ１＝ｔの場合を考察すると、上記の式から、ｄ２＞３ｔとなる。その場合、貫通孔の小さい開口部の面積をｓ１、大きい開口部の面積をｓ２とすると、比（ｓ２／ｓ１）＞９となり、比（ｓ２／ｓ１）を９以下とすることはできなかった。
【００１３】
次に、図１９（ａ）〜図１９（ｅ）を用いて、従来の第２の電鋳法について説明する。最初に、導電性を有する基板６２０上に感光性材料６４０を厚く形成する（図１９（ａ）参照）。感光性材料６４０の厚みは、所望とする孔構造体６１０の厚み以上の厚みが必要である。
【００１４】
次に、所望の部分のみ紫外線が透過するように作成された露光用マスク６３０を介して、感光性材料６４０を部分的に紫外線露光する（図１９（ｂ）参照）。この露光方法はＬＳＩを製造する時などに通常行われている露光方法と同様な方法であって、フロント露光法と称される。
【００１５】
次に、感光性材料６４０を専用現像液で現像して、パターン化されたレジスト６５０を形成する（図１９（ｃ）参照）。一般に、この方法でパターン化できるパターン寸法ｄｒは、レジスト６５０の厚みｔｒ以上の寸法であることが経験的に知られている。従って、小さなパターンを形成する場合にはレジスト６５０の厚みｔｒを薄くしなければならない。
【００１６】
次に、基板６２０上に電鋳法によって孔構造体６１０を形成する（図１９（ｄ）参照）。
【００１７】
最後に、基板６２０、レジスト６５０を孔構造体６１０から除去する（図１９（ｅ）参照）。完成した孔構造体６１０に空けられた貫通孔６１１の内部形状は、レジスト６５０の形状に対応した形状をしている。従って、貫通孔６１１の開口部の大きさはレジスト６５０のパターン寸法ｄｒと同寸法になり、且つ貫通孔６１１の深さｔはレジスト６５０の厚さｔｒ以下になる。その結果、形成される貫通孔６１１の深さ寸法ｔは、開口部寸法ｄよりも必ず小さく形成されることになる。
【００１８】
上述したように、ドリルによる機械加工方法では、貫通孔の開口部の寸法を直径６０μｍよりも小さく加工することはできなかった。また、貫通孔の開口部の形状は、円形又は楕円形に限定されていた。さらに、貫通孔は、１つ１つ加工されるため、生産性が非常に悪かった。
【００１９】
また、エッチング加工方法では、加工できる貫通孔の開口部の寸法は、エッチングされる開口孔の深さによって決定されてしまう。即ち、貫通孔の開口部の寸法より、貫通孔を深くすることはできなかった。したがって、深い貫通孔を加工することはできなかった。
【００２０】
さらに、プレス加工方法も、貫通孔の開口部の寸法より、貫通孔を深くすることはできなかった。したがって、微小な貫通孔を深く加工することはできなかった。また、プレス加工方法は、部材に大きな圧力を加えて貫通孔を形成するため、部材は大きな圧力に耐えなければならない。しかしながら、貫通孔と貫通孔のピッチが狭いと、部材が大きい圧力に耐えることができなかった。したがって、貫通孔と貫通孔のピッチが狭い場合には、プレス加工方法を利用することができなかった。
【００２１】
さらに、従来の第１の電鋳法で製造した孔構造体の貫通孔は、図１８（ａ）に示すように、貫通孔の深さｔとほぼ同じ半径のＲ形状を有する特異な内部形状を有する。そのため、一方の開口部の大きさｄ１は小さくすることができるが、他方の開口部の大きさｄ２は貫通穴の深さｔの２倍以下にすることができなかった。即ち、貫通孔の大きい開口部の大きさｄ２より、貫通孔を深くすることはできなかった。さらに、貫通孔と貫通孔のピッチｂを、貫通孔の深さｔの２倍以下にすることができなかった。即ち、貫通孔を狭いピッチで並べることができなかった。
【００２２】
さらに、従来の第２の電鋳法で製造した孔構造体は、図１９（ｅ）に示すように、貫通孔の大きい開口部の大きさｄより、貫通孔の深さｔを深くすることはできなかった。
【００２３】
このように、微小な開口部を有し且つ深い貫通孔が空けられた孔構造体を製造し得る製造方法は存在しなかった。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、微小な開口部を有し且つ深い孔が空けられた孔構造体及びその製造方法を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の目的は、多くの孔を一括して製造することができる、生産性の高い孔構造体の製造方法を提供することにある。
【００２６】
さらに、本発明の目的は、微小な開口部を有し且つ深い貫通孔が空けられた孔構造体の製造方法を、繰り返し実行する製造方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る孔構造体の製造方法は、透明基板上に所定のパターンの不透明導電性層を形成する工程と、透明基板における前記不透明導電性層が形成されている一方の面に感光不溶性材料層を形成する工程と、透明基板における不透明導電性層が形成されていない他方の面から感光不溶性材料層に対して露光を行う工程と、感光不溶性材料を現像して所定のパターンに対応したレジストを形成する工程と、レジストが形成された一方の面に電気メッキ法によって孔構造体を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る孔構造体は、第１の開口部及び前記第１の開口部の大きさ以上の大きさを有する第２の開口部を有する貫通孔を有し、バック露光及び電鋳法によって形成され、貫通孔の内部形状はレジストの形状に対応し、第２の開口部の大きさｄは２μｍ以上且つ５０μｍ以下の範囲の大きさを有し、貫通孔の深さｔはｄより長く且つ１５ｄ以下の深さを有することを特徴とする。
【００２９】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る孔構造体は、第１の開口部及び第１の開口部の大きさ以上の大きさを有する第２の開口部を有する貫通孔を有し、第２の開口部の大きさをｄは２μｍ以上且つ５０μｍ以下の範囲の大きさを有し、貫通孔の深さｔはｄより長く且つ１５ｄ以下の深さを有することを特徴とする。
【００３０】
さらに、第１の開口部の面積をｓ１と第２の開口部の面積をｓ２との比（ｓ２／ｓ１）は１以上且つ９以下の値を有することが好ましい。
【００３１】
さらに、貫通孔の中心線と貫通孔の内壁とが形成する角度θは０°以上且つ１２°以下の範囲の値を有することが好ましい。
【００３２】
本発明によれば、バック露光法を用いることによって、微小な開口部を有し且つ深い貫通孔が空けられた孔構造体及びその製造方法を提供することが可能となった。なお、本発明によれば、ドリルによる機械加工方法（切削加工法）では、達成することができなかった、円形又は楕円形以外の多角形の開口部を有する微小な貫通孔を、設計及び製造することも可能となった。
【００３３】
また、本発明によれば、バック露光法を用いることによって、多くの貫通孔を一括して製造することができる、生産性の高い孔構造体の製造方法を提供するこが可能となった。
【００３４】
さらに、本発明によれば、孔構造体の製造方法を繰り返し実行することによって、微小な開口部を有し且つさらに深い貫通孔が空けられた孔構造体の製造方法を提供するこが可能となった。このような孔構造体では、各構造物の貫通孔が連結されて、さらに深い貫通孔を空けることが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の製造方法について説明する。
【００３６】
図１は、本発明に係る第１の製造方法の概略を示したものである。まず、図１（ａ）に示すように、透明基板２０上に、不透明導電性層３０を所望の形状にパターン化して形成する。パターン化には、ＬＳＩ分野でよく用いられているフォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いる。これらの方法を用いることによって、ミクロン単位レベルで、高精度なパターンを形成することができる。
【００３７】
ここでは、透明基板２０として、厚さ０．４ｍｍの硼珪酸ガラスを用いた。また、下層（透明基板２０側）が厚さ０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）膜、上層が０．２μｍの金（Ａｕ）膜から構成される積層構造の不透明導電性層３０を用いた。不透明導電性層３０の下層及び上層は、真空成膜法の一種であるスパッタリング法により形成した。さらに、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、直径２０μｍの円形パターンが４０μｍ間隔（ピッチ）でエッチング除去されているパターンを形成した。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、感光不溶性材料４０を、透明基板２０の不透明導電性層３０が形成されている一方の面上に所望の厚さで形成する。ここでは、感光不溶性材料４０として、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）を使用し、スピンコート法を用いて、６０μｍの厚さに形成した。また、スピンコート法の条件は、回転数が１０００ｒｐｍ、処理時間が１０秒間であった。
【００３９】
次に、図１（ｃ）に示すように、透明基板２０の不透明導電性層３０が形成されていない他方の面側から、紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、透明基板２０を透過して、感光不溶性材料４０を露光する。ここでは、４５０ｍＪ／ｃｍ2の露光量で、感光不溶性材料４０を露光した。その際、パターン化された不透明導電性層３０が露光マスクの役目をするので、不透明導電性層３０のパターンに応じて感光不溶性材料４０が露光される。ここでは、前述したように、直径２０μｍの円形が、４０μｍ間隔で除去されているパターンが形成されている。このように、透明基板上に形成されている感光不溶性材料を、透明基板の裏側から露光する方法を、バック露光と言う。また、基板上に形成されている感光不溶性材料を、感光不溶性材料側から露光する方法を、フロント露光と言う。
【００４０】
感光不溶性材料４０とは、露光された部分のみが不溶性となる材料を言う。したがって、図１（ｃ）に示す露光工程後に現像を行うと、感光不溶性材料４０の露光されていない部分が除去されて、図１（ｄ）に示すようなレジスト５０が形成される。なお、現像は、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）用の専用現像液を用い、４０℃の液温で２分間の現像処理を行った。
【００４１】
レジスト５０は、不透明導電性層３０のパターンに応じた形状を有している。したがって、レジスト５０は、底面（透明基板２０側）が直径２０μｍの円形、上面が底面よりやや小さい円形、高さが６０μｍのほぼ円柱に近い形状となる。なお、レジスト５０が完全な円柱にならない理由は、紫外線が不透明導電性層３０の端部において、回折現象を起し、内側に回り込む為と考えられる。また、レジスト５０が完全な円柱にならない他の理由は、レジスト５０の上面に近づくにしたがって紫外線の露光量が減衰し、感光不溶性材料４０が現像され易くなる為と考えられる。
【００４２】
また、このような高いレジスト５０を形成できるのは、バック露光法を用いている為と考えられる。前述した理由により、感光不溶性材料４０を露光すると、現像後に形成されるレジストは、露光する側から次第に細くなっていく。したがって、図３（ａ）に示すように、フロント露光を行うと、図３（ｂ）に示すように、現像後に形成されるレジストの根元は細くなってしまう。レジストの根元が細くなると、レジストが倒れやすくなり、レジストとしての役目を果たすことができなくなる。この現象は、レジストを高くすればするほど顕著になる。したがって、フロント露光を用いると、レジストの幅以上の高さを有するレジストを形成することができなかった。しかしながら、バック露光法を用いると、細くなる方がレジストの上部になるので、高いレジストを形成することが可能となる。
【００４３】
次に、図１（ｅ）に示すように、電鋳法によって、不透明導電性層３０上に、孔構造体１０を形成する。電鋳法とは、電解メッキ法によって、電極面上にメッキ材料を析出させて構造体を形成する方法を言う。図１（ｅ）では、不透明導電性層３０を電鋳法の電極として利用することにより、不透明導電性膜３０上にメッキ材料を析出させている。レジスト５０部分にはメッキ材料が析出しないので、レジスト５０と同じ形状の内部形状を有する貫通孔１００を有する孔構造体１０が形成される。ここでは、特にニッケル（Ｎｉ）電鋳法によって、Ｎｉからなる厚さ５０μｍの孔構造体を形成する。
【００４４】
Ｎｉ電鋳法の処理は、スルファミン酸Ｎｉメッキを用い、液温５０℃、電流密度１Ａ／ｄｍ2で、５時間の処理を行った。ここでは、不透明導電性層３０が、バック露光のための露光マスクとしての役目と、電鋳法のための電極としての役目を兼用している。
【００４５】
ここでは、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる孔構造体１０を製造したが、材料はＮｉに限定されるものではない。電鋳法は、電解メッキ法の一種であるので、電解メッキ法で析出可能な材料であれば、どのような材料を用いても、前述した孔構造体を製造することができる。例えば、Ｎｉの他に電解メッキ可能な材料としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂ及びそれらの材料を含む合金が挙げられる。
【００４６】
最後に、レジスト５０、不透明導電性層３０及び透明基板２０を除去し、孔構造体１０が完成した。ここで、レジスト４１は、５０℃、１０％水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によって溶解除去し、不透明導電性層３０及び透明基板２０は機械的に除去した。
【００４７】
このようにして製造した孔構造体１０を図２（ａ）及び（ｂ）に示す。図２（ａ）は、孔構造体１０の断面図であり、図２（ｂ）は孔構造体の斜視図である。図に示すように、孔構造体１０の貫通孔１００は、第１の開口部（感光不溶性材料４０の上層側）及び第１の開口部以上の大きさを有する第２の開口部（不透明導電性層３０側）を有する。貫通孔１００の深さをｔ、第１の開口部の大きさをｄ１及び第２の開口部の大きさをｄ２とする。また、第１の開口部の面積をｓ１及び第２の開口部の面積をｓ２とする。さらに、貫通孔１００の中心線と貫通孔１００の内壁とがなす角度（貫通孔の中心線と貫通孔の第１の開口部の稜線と第２の開口部の稜線を結んだ線とがなす角度）をθとする。したがって、図２では、ｔａｎθ＝（ｄ２−ｄ１）／２ｔとなる。なお、本願では、開口部の大きさとは、孔構造体の表面に見える孔形状に内接する円の直径と定義する。
【００４８】
具体的には、孔構造体１０は、第１の開口部の大きさｄ１が１８μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が２０μｍ（円形）、深さｔが５０μｍ、及び角度θが１．１５°の貫通孔１００が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は、１．１１、貫通孔１００のピッチｂは４０μｍであった。
【００４９】
上述した第１の製造方法によって、貫通孔の第２の開口部の大きさｄ２を、５０μｍ以下且つ２μｍの範囲に設定し、さらに貫通孔の深さｔを、ｄ２より長く且つ５．５×ｄ２より小さい範囲に設定することができる。
【００５０】
また、貫通孔の第１の開口部の面積と第２の開口部との面積の比（ｓ２／ｓ１）を、１以上且つ９以下の値に設定することもできる。
【００５１】
さらに、貫通孔の角度θを、０°以上且つ１２°以下の範囲に設定することもできる。前述した回折現象等の理由によって、レジストの先端は細くなる。しかしながら、実験的に、本発明に係わる孔構造体の貫通孔の内壁のなす角度は、１２°より大きくはならない。
【００５２】
さらに、貫通孔同士のピッチｂを、２×ｄ２以下に設定することもできる。
【００５３】
従来の技術で説明したように、ドリルによる機械加工方法では、貫通孔の開口部の大きさ（例えばｄ２）を６０μｍ以下にすることができない。また、エッチング法、プレス法、従来の第１の電鋳法、及び従来の第２の電鋳法のいずれの方法も、貫通孔の深さを貫通孔の開口部の大きさ以上にすることができなかった。
【００５４】
したがって、少なくとも、開口部の大きさｄ２が５０μｍ以下、且つ深さｔがｄ２より大きいという貫通孔を有する孔構造体はいままで存在しなかった。また、このような特徴を有する孔構造体は、前述したバック露光及び電鋳法を用いた製造方法によって初めて製造することが可能となる。
【００５５】
図４（ａ）及び（ｂ）に、前述した第１の製造方法により製造した他の孔構造体１１及び孔構造体１１を製造するためのレジスト５１を示す。図４（ｂ）は、現像工程後、電鋳工程前のレジスト５１を示すものであって、前述した図１（ｄ）の状態に対応する。
【００５６】
孔構造体１１では、第１の開口部の大きさｄ１が７．５μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が８μｍ（円形）、深さｔが２５μｍ、及び角度θが０．５７°の貫通孔１０１が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は、１．１４、貫通孔１００のピッチｂは１２μｍであった。さらに、貫通孔１０１間の壁になる幅ｗは４μｍであった。
【００５７】
図４（ａ）に示す孔構造体１１では、図１に示す孔構造体１０よりも、貫通孔１０１の第２の開口部ｄ２の大きさを小さくし、且つ貫通孔１０１のピッチｂを狭くした。なお、孔構造体１１の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、面積の比（ｓ２／ｓ１）の設定範囲（１以上且つ９以下）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００５８】
図１８に示す従来の第１の電鋳法では、孔構造体のピッチｂは、どれだけ貫通孔の第１の開口部の大きさｄ１を小さくしても、貫通孔の深さｔの２倍以上になってしまう。一方、本発明に係る第１の製造方法では、貫通孔１０１の深さｔとは係わりなく貫通孔間のピッチを設定することができる。したがって、本発明に係る第１の製造方法では、従来の第１の電鋳法に比べて、貫通孔間のピッチｂを非常に小さく設定することができる。
【００５９】
このように、貫通孔間のピッチｂを非常に小さくすることが可能となったのは、バック露光法及び電鋳法を用いたからと考えられる。
【００６０】
図５（ａ）及び（ｂ）に、前述した第１の製造方法により製造した他の孔構造体１２及び孔構造体１２を製造するためのレジスト５２を示す。図５（ｂ）は、現像工程後、電鋳工程前のレジスト５１を示すものであって、前述した図１（ｄ）の状態に対応する。
【００６１】
孔構造体１２では、第１の開口部の大きさｄ１が２μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が２０μｍ（円形）、深さｔが１００μｍ、及び角度θが５．１４°の貫通孔１０２が空けられた。また、貫通孔１０２のピッチｂは８０μｍであった。
【００６２】
図５（ａ）に示す孔構造体１２では、図１に示す孔構造体１０よりも、貫通孔１０２の深さｔを深くした。図５（ｂ）に示すように、レジスト５２は、底面が直径２０μｍの円形であり、高さが１１０μｍの先のとがった円錐形状をしている。このように、レジストを高くしようとすると、底面より上面の方が細く形成される。さらに、最終的には、レジストの先端がとがった形状になってしまう。
【００６３】
しかしながら、詳細にレジスト５２を観察すると、レジストの高さの１／２程度までは（ｈ）、レジスト５２はほぼ垂直に形成されていることが分かる。このように、我々の実験では、バック露光によって形成されるレジストの高さの１／２までは、レジストはほぼ垂直に形成されることが判明した。
【００６４】
なお、孔構造体１２の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００６５】
孔構造体１２は、図５（ｂ）の状態から、電鋳工程の処理時間を１０時間に延長することによって、厚さ１００μｍのＮｉからなる孔構造体１２を形成したものである。他の条件は、図１（ｅ）の場合と同様である。その後レジスト５２、不透明導電性層３２及び透明基板２２を除去して、孔構造体１２を完成させた。
【００６６】
図５（ａ）に示すように、貫通孔１０２の第１の開口部の大きさｄ１は２μｍで、第２の開口部の大きさｄ２は２０μｍである。これは、貫通孔１０２が、図５（ｂ）に示すレジスト５２の形状を電鋳法によって、正確に転写しているからである。なお、電鋳工程の修理時間をさらに長く設定し、孔構造体１２の厚さを１１０μｍ以上にすると、孔が埋まってしまい、貫通孔１０２を空けることができなくなる。即ち、この場合、貫通孔の深さｔを５．５×ｄ２以上とすることはできない。したがって、貫通孔の深さｔが、５×ｄ２以下の場合に、第１の製造方法が特に有効である。しかしながら、本願に係わる第２の製造方法を採用することにより、さらに貫通孔の深さｔを深くすることが可能となる。本願に係わる第２の製造方法については、後述する。
【００６７】
図６に、前述した第１の製造方法により製造したさらに他の孔構造体１３の断面図を示す。
【００６８】
孔構造体１３では、第１の開口部の大きさｄ１が２０μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が２０μｍ（円形）、深さｔが３０μｍ、及び角度θが０°の貫通孔１０３が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は１．００、貫通孔１００のピッチｂは８０μｍであった。
【００６９】
孔構造体１３の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、面積の比（ｓ２／ｓ１）の設定範囲（１以上且つ９以下）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００７０】
孔構造体１３は、電鋳工程の処理時間を３時間に延長することによって、厚さ３０μｍのＮｉからなる孔構造体１３を形成したものである。他の条件は、図１（ｅ）の場合と同様である。
【００７１】
図６に示すように、貫通孔１０３の第１の開口部の大きさｄ１及び第２の開口部の大きさｄ２は、共に２０μｍである。孔構造体１３では、貫通孔を孔構造体１３の表面に対してテーパー角の付かない垂直に立った内部形状にすることができた。このように、孔構造体の厚さが薄い場合には、テーパー角の付かない垂直に立った内部形状を有する貫通孔を空けることができた。言い換えると、図６では、レジストの高さ（１１０μｍ：図５（ｂ）参照）の１／２までの範囲で孔構造体を形成したので、どの断面においても孔の大きさが変わらない形状の貫通孔を空けることができた。
【００７２】
図６に示す孔構造体１３における貫通孔１３の深さｔは３０μｍであるが、孔構造体の厚さをさらに薄くすれば、さらに浅い貫通孔を空けることもできる。ただし、貫通孔の深さｔが開口部の大きさｄ２以下の場合には、本発明に係る第１の製造方法ではなく、従来の電鋳法などを使用することができるので、貫通孔の深さｔが１．５×ｄ２以上の場合に、本発明が特に有効である。
【００７３】
したがって、本願に係わる第１の製造方法を用いた場合、貫通孔の深さｔは、１．５×ｄ２以上且つ５×ｄ２以下の範囲が特に好ましい。
【００７４】
図７に、前述した第１の製造方法により製造したさらに他の孔構造体１４の断面図を示す。
【００７５】
孔構造体１４では、第１の開口部の大きさｄ１が９μｍ（正方形）、第２の開口部の大きさｄ２が１０μｍ（正方形）、深さｔが４０μｍ、及び角度θが０．７２°の貫通孔１０４が空けられた。また、第１の開口部の面積ｓ１と第２の開口部の面積ｓ２の比（ｓ２／ｓ１）は１．２３、貫通孔１００のピッチｂは２０μｍであった。
【００７６】
孔構造体１４の各形状は、前述した、第２の開口部の大きさｄ２の設定範囲（５０μｍ以下且つ２μｍ以上）、深さｔの設定範囲（ｄ２以上且つ５．５×ｄ２より小）、面積の比（ｓ２／ｓ１）の設定範囲（１以上且つ９以下）、角度θの設定範囲（０°以上且つ１２°以下）、及びピッチｂの設定範囲（２×ｄ２以下）を全て満足している。
【００７７】
孔構造体１４の製造工程では、不透明導電層３０のパターン化工程（図１（ａ）に対応）の際に、一辺が１０μｍの正方形を除去したものである。したがって、図７に示す孔構造体１４を製造するためのレジスト５４（図示せず）の形状は、角柱に近い形状となる。そのような角柱に近いレジスト５４を用いて電鋳工程（図１（ｅ）に対応）を行い、厚さ４０μｍのＮｉからなる孔構造体１４を形成した。
【００７８】
このように、本発明に係る第１の製造方法によれば、ドリルによる機械加工方法では達成することができなかった、円形もしくは楕円形以外の開口部を有する貫通孔を空けることが可能となる。また、図７では、正方形の開口部を示したが、開口部は正方形に限定されるものではない。例えば、開口部を、正３角形、３角形、長方形、ひし形、４角形、正５角形、５角形、正６角形、６角形、星形等の多角形とすることが可能である。
【００７９】
本発明に係る第２の製造方法について説明する。
【００８０】
第２の製造方法の前半の工程を図８に、後半の工程を図９に示す。なお、前半の工程は、前述した第１の製造方法と同様の工程である。
【００８１】
第２の製造方法の前半の工程について説明する。まず図８（ａ）に示すように、透明基板１２０上に、第１の不透明導電性層１３０を所望の形状にパターン化して形成する。パターン化の手法、透明基板１２０、及び不透明導電性層１３０は、第１の製造方法におけるものと同様である。ここでは、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、直径３μｍの円形パターンが８μｍピッチでエッチング除去されているパターンを形成した。
【００８２】
次に、図８（ｂ）に示すように、第１の感光不溶性材料１４０を、透明基板１２０の第１の不透明導電性層１３０が形成されている一方の面上に所望の厚さで形成する。感光不溶性材料は、第１の製造方法におけるものと同様である。ここでは、スピンコート法を用いて、１２μｍの厚さに形成した。また、スピンコート法の条件は、回転数が５０００ｒｐｍ、処理時間が１０秒間であった。
【００８３】
次に、図８（ｃ）に示すように、透明基板１２０の第１の不透明導電性層１３０が形成されていない他方の面側から紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、透明基板１２０を透過して、感光不溶性材料１４０を露光する。ここでは、３００ｍＪ／ｃｍ2の露光量で、感光不溶性材料１４０を露光した。その際、パターン化された第１の不透明導電性層１３０が露光マスクの役目をするので、第１の不透明導電性層１３０のパターンに応じて感光不溶性材料１４０が露光される。ここでは、前述したように、直径３μｍの円形が、８μｍ間隔で除去されているパターンが形成されている。このように、透明基板上に形成されている感光不溶性材料を、透明基板の裏側から露光する方法を、バック露光と言う。
【００８４】
感光不溶性材料１４０は、露光された部分のみが不溶性となる材料を言う。したがって、図８（ｃ）に示す露光工程後に現像を行うと、感光不溶性材料１４０の露光されていない部分が除去されて、図８（ｄ）に示すようなレジスト１５０が形成される。ここで、現像は、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）用の専用現像液を用い、４０℃の液温で１分間の現像処理を行った。
【００８５】
レジスト１５０は、第１の不透明導電性層１３０のパターンに応じた形状を有している。したがって、レジスト１５０は、底面（透明基板１２０側）が直径３μｍの円形、上面が底面よりやや小さい円形、高さが１２μｍのほぼ円柱に近い形状となる。なお、レジスト１５０が完全な円柱にならない理由は、前述した通りである。
【００８６】
次に、図８（ｅ）に示すように、電鋳法によって第１の不透明導電性層１３０上に第１の構造部１１０を形成する。ここでは、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる１０μｍの厚さの第１の構造部１１０を形成させた。Ｎｉ電鋳法の処理は、スルファミン酸Ｎｉメッキを用い、液温５０℃、電流密度１Ａ／ｄｍ2で、１時間の処理を行った。ここでは、不透明導電性層１３０が、バック露光のための露光マスクとしての役目と、電鋳法のための電極としての役目を兼用している。
【００８７】
図９を用いて、本発明に係わる第２の製造方法による後半の工程について説明する。
【００８８】
まず、図９（ａ）に示すように、レジスト１５０を除去する。ここでは、５０℃の１０％水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によってレジスト１５０を溶解除去した。レジスト１５０が除去されることによって、透明基板１２０まで貫通した孔１１１が、第１の構造部１１０に空けられた状態になる。この孔１１１の上方の開口部の大きさｄ１’は２．５μｍであり、深さｔ１が１０μｍ（不透明導電性層１３０の厚み分は極小であるので省略した。）であった。
【００８９】
その後、図９（ｂ）に示すように第１の構造部１１０上に第２の不透明導電性層２３０を成膜する。第２の不透明導電性層２３０は、必ずしも不透明性を有している必要はない。ここでは、下層（第１の構造体１１０側）が厚さ０．０３μｍのクロム（Ｃｒ）膜、上層が０．１μｍの金（Ａｕ）膜から構成される積層構造の第２の不透明導電性層２３０を用いた。第２の不透明導電性層２３０の下層及び上層は、真空成膜法の一種であるスパッタリング法により形成した。
【００９０】
この第２の導電性層２３０の成膜工程においては、第１の孔１１１を通して、第１の孔１１１の内部の透明基板１２０上に成膜されることはなかった。それは、第１の孔１１１の第１の開口部の大きさｄ１’（２．５μｍ）よりもその深さｔ１（１０μｍ）の方が深いため、第２の不透明導電性層２３０が入り込めなかったためと考えられる。我々の実験によると、第１の孔１１１の第１の開口部の大きさｄ１’に対し、その深さｔ１が１．５倍以上深い場合には、透明基板１２０上に成膜されないことが確認されている。ただし成膜条件によっては、第１の孔１１１の第１の開口部の大きさｄ１’に対し、その深さｔ１が１〜１．５倍の間であっても、透明基板１２０への成膜がなされない場合もある。なお、図８（ａ）〜（ｅ）に示す工程によって、第１の開口部の大きさよりも深さの方が深い孔を形成することは容易である。
【００９１】
また、図９（ｂ）に示す第２の不透明導電性層２３０は、後述する電鋳工程における電極の役目を果たすものである。しかしながら、第１の構造体１１０自体が電極としての役目を果たせる場合には、必ずしも第２の不透明導電性層２３０を成膜する必要はない。
【００９２】
次に、図９（ｃ）に示すように、第２の感光不溶性材料２４０を、第２の不透明導電性層２３０が成膜されている一方の面側に所望の厚さで形成する。第２の感光不溶性材料２４０は、第１の構造物１１０の孔１１１の内部にも入り込む。ここでは、第２の感光不溶性材料２４０として、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）を使用し、スピンコート法を用いて、第２の不透明導電性層２３０上に１２μｍの厚みで形成した。また、スピンコート条件は、回転数が５０００ｒｐｍ、処理時間が１０秒間であった。
【００９３】
次に、図９（ｃ）に示すように、透明基板１２０の裏面側から、紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、透明基板１２０を透過して、第２の感光不溶性材料２４０を露光する。その時、第１の構造部１１０が露光マスクの役目をするので、第２の感光不溶性材料２４０は、孔１１１を通して、部分的に露光される。ここでは、４００ｍＪ／ｃｍ2の露光量で第２の感光不溶性材料２４０を露光した。
【００９４】
第２の感光不溶性材料２４０は、露光された部分のみが不溶性となる材料である。したがって、図９（ｃ）に示す露光工程後に現像を行うと、第２の感光不溶性材料２４０の露光されていない部分が除去されて、図９（ｄ）に示すようなレジスト２５０が形成される。ここでは、ちょうど孔１１１が存在する位置に、ほぼ円柱に近い形状のレジスト２５０が形成された。レジスト２５０の高さは、第２の不透明導電性層２３０から１２μｍであった。なお、現像は、ＪＳＲ社製のネガレジストＴＨＢ−１３０Ｎ（商品名）用の専用現像液を用い、４０℃の液温で１分間の現像処理を行った。
【００９５】
次に、図９（ｅ）に示すように、電鋳法によって第２の不透明導電性層２３０上に第２の構造部２１０を形成する。ここでは、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる１０μｍの厚さの第２の構造部２１０を形成させた。第２の不透明導電性層２３０は上層がＡｕ及び下層がＣｒから構成されているので、Ｎｉからなる第２の構造部２１０はＡｕ膜上に形成される。Ａｕ膜は不活性材料であり導電性にも優れているので、Ａｕ膜上へのＮｉ電鋳は非常に良好であった。そのためＮｉからなる第２の構造部２１０はＡｕ膜と非常に強力に密着して形成できた。さらに第２の不透明導電性層２３０は下層がＣｒ膜で構成されているので、Ｃｒ膜は第１の構造部１１０と上層のＡｕ膜との接合材の役目をしている。したがって、第１の構造部１１０と第２の構造部２１０を強力に密着させることができた。このように、第２の不透明導電性層２３０は、密着層の役目をしている。
【００９６】
最後に、図９（ｆ）に示すように、レジスト２５０、第１の不透明導電性層１３０、透明基板１２０を除去して、本発明の孔構造体１５が完成する。なお第１の不透明導電性層１３０は、必ずしも除去する必要はない。ここでは、最初にレジスト２５０を５０℃の１０％水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によって溶解除去し、次に透明基板１２０を機械的に除去し、最後に第１の不透明導電性層１３０を酸性のエッチング液で溶解除去した。
【００９７】
このように、本発明に係る第２の製造方法によって、第１の開口部の大きさｄ１が２．０μｍ（円形）、第２の開口部の大きさｄ２が３μｍ（円形）、深さｔが２０μｍ（第２の不透明導電性層２３０の厚みは極小なので省略する）の貫通孔１０５が空けられた孔構造体１５を製造することができた。第２の製造方法により製造された孔構造体１５の第２の開口部の大きさｄ２と深さｔとの関係は、ｔ＝６．７×ｄ２で表すことができる。これは、前述した第１の製造方法によって製造された孔構造物１２における深さｔ＝５×ｄ２を大きく上回るものである。また、ｓ２／ｓ１＝２．２５、θ＝１．４３°であった。
【００９８】
なお、第２の製造方法では、Ｎｉ電鋳法によって、Ｎｉからなる第１の構造部１１０及び第２の構造部２１０を製造したが、材料はＮｉに限定されるものではない。電鋳法は、電解メッキ法の一種であるので、電解メッキ法で析出可能な材料であれば、どのような材料を用いても、前述した孔構造体を製造することができる。例えば、Ｎｉの他に電解メッキ可能な材料としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂ及びそれらの材料を含む合金が挙げられる。
【００９９】
図８及び図９では、２つの構造部（第１の構造部１１０、第２の構造部２１０）を積重ねることによって、孔構造体１５を製造する例について述べた。しかしながら、前述した工程を繰り返すことによって、３つ以上の構造部からなる孔構造体を構成することも可能である。
【０１００】
図１０を用いて、第（ｎ−１）番目の構造部３１０の上に第ｎ番目の構造物４４０を形成する場合について説明する。なお、図１０（ａ）に示す第（ｎ−１）番目の構造部３１０までは、本発明に係る製造方法で作られているものとする。
【０１０１】
次に、図１０（ｂ）に示すように、第（ｎ−１）番目の構造部３１０上に第ｎ番目の導電性層４３０を成膜する。この第ｎ番目の導電性層４３０の成膜工程では、孔３１１を通して、基礎となる透明基板（図示せず）上に成膜されることはない。なぜなら、孔３１１は、（ｎ−１）層からなる構造部によって構成されており、その開口部の大きさに比べてその深さが十分に深いからである。
【０１０２】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第ｎ番目の導電性層４３０が成膜されている一方の面側に所望の厚さで、第ｎ番目の感光不溶性材料４４０を形成する。第ｎ番目の感光不溶性材料４４０は、孔３１１の内部に入り込む。
【０１０３】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第ｎ番目の導電性層４３０が形成されていない面側から（図中の下方側から）紫外線（ＵＶ）を照射する。紫外線は、基礎となる透明基板（図示せず）を透過して、第ｎ番目の感光不溶性材料４４０を露光する。その時、第（ｎ−１）番目までの構造部が露光マスクの役目をするので、第ｎ番目の感光不溶性材料４４０は、孔３１１を通して、部分的に露光される。
【０１０４】
次に、図１０（ｄ）に示すように、露光工程後に現像を行うと、パターン化されたレジスト４５０が形成できる。レジスト４５０は、ちょうど孔３１１が存在した位置に形成される。
【０１０５】
その後、図１０（ｅ）に示すように、電鋳法によって第ｎ番目の導電性層４３０上に第ｎ番目の構造部４１０を形成する。
【０１０６】
最後に、図１０（ｆ）に示すように、レジスト４５０等を除去することによって、第（ｎ−１）番目の構造部３１０上に第ｎ番目の構造部４１０を形成することができる。また、図１０（ａ）〜図１０（ｆ）の工程を、ｎ＝１から順に繰り返すことによって、何層でも構造部を積重ねることが可能である。
【０１０７】
ただし、感光不溶性材料の現像及びレジストの除去を良好に行うためには、積重ねる範囲は６層以下であることが好ましい。さらに、図５（ｂ）を用いて説明したように、バック露光によって形成されるレジストは、その高さの１／２程度までは、レジストの外面に傾きが生じない。したがって、形成されるレジストの高さの１／２までの構造物を積重ねていけば、内壁のなす角度が０°に近い貫通孔を空けることができる。
【０１０８】
このような第２の製造方法によって、貫通孔の深さｔは、孔構造体の下側の開口部の大きさｄ２（透明基板側）×１５以下の深さまで、製造することが可能となった。
【０１０９】
次に、図１１〜図１７を用いて、上述した第１及び第２の製造方法によって製造した孔構造体の利用例について説明する。
【０１１０】
図１１は、本発明に係る孔構造体を流体噴出装置のノズルとして利用した例である。図１１において、１１０１はインクジェットプリンタのインクジェットヘッド用ノズル、１１０２はインクジェットヘッドのチャンバ、１１０３は噴出されたインクを示している。ここでは、１１０１のノズルに、上述した第１の製造方法によって製造した孔構造体を利用した。他の流体噴出装置としては、ディスペンサー用ノズル又は燃料噴出装置用ノズル等が考えられる。
【０１１１】
図１２は、本発明に係る孔構造体を流体攪拌装置に利用した例である。図１２において、流路１２０１中に、攪拌部材１２０２を配置することによって、図中左から右へ流れている流体が攪拌される。このように、微小な貫通孔に液体や気体といった流体を通過させることによって、分子レベルでの攪拌が可能となる。ここでは、上述した第１の製造方法によって製造した孔構造体を攪拌部材１２０２として利用した。
【０１１２】
図１３は、本発明に係る孔構造体を時計やマイクロマシン等の部品に利用した例である。図１３において、ギア１３０１に多くの貫通孔を設けることによって、ギア１３０１自体の軽量化を図っている。このように、時計やマイクロマシン等の部品といった、非常に小さい部品を、剛性を維持したまま軽量化することを可能としている。
【０１１３】
図１４は、本発明に係る孔構造体を、光学部品や電子部品に利用した例である。図１４において、光学部品１４０１に光Ｌを通過させると、光学部品１４０１に設けられた微小且つ深い貫通孔によって、通過後の光Ｌの直進性が良くなる。また、本発明によれば、貫通孔と貫通孔との間隔やピッチを短くすることができるので、光学部品や電子部品の開口率を大きくすることができる。開口率を大きくすることによって、光や電子を効率良く利用することが可能となる。
【０１１４】
図１５は、本発明に係る孔構造体を、磁気部品に利用した例である。図１５において、１５０２は電鋳層としてＮｉＦｅが使用されている磁器部品である。貫通孔が設けられている部分と設けられていない部分との透磁率の違いを利用して、磁気信号の転写部品（スタンパー）や磁気センサ等に利用することができる。ここで、１５０１は磁石を、１５０３は磁性材料を示している。
【０１１５】
図１６は、本発明に係る孔構造体を、レーザ加工用マスクに利用した例である。図１６において、ＬＢはレーザ光であり、１６０１はレーザ加工用マスクであり、１６０２は被加工材料である。本発明に係わる孔構造体により、超微小なレーザ加工用マスクを作ることが可能となる。
【０１１６】
図１７は、本発明に係る孔構造体をフィルター１７０１に利用した例である。図１７において、１７０３から気体と液体が混合したものをチャンバ１７０２に送ると、フィルター１７０１から気体のみ通過するような、気体と液体を分離する分離装置を作ることができる。また、フィルタ１７０１をインクジェットプリンタのインクカートリッジに利用することもできる。その場合、フィルタ１７０１を空気口（空気連通口）とし、１７０２をインクチャンバとして、インクをインクチャンバ１７０２から１７０３に送り込むようにする。フィルタ１７０１は、インクチャンバ１７０２内が負圧にならないように空気を送り込み且つインクを外に漏らさないという役目を果たす。
【０１１７】
その他、本発明に係る孔構造体は、化学繊維用紡糸ノズルや摺動部品としても利用することができる。このように、本発明に係る孔構造体には、非常に多くの利用価値があるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は、本発明の第１の製造方法における、パターン化工程を示す図である。また、図１（ｂ）は塗布工程を、図１（ｃ）は露光工程を、図１（ｄ）は現像工程を、図１（ｅ）は電鋳工程を、それぞれ示す図である。
【図２】 図２（ａ）は、本発明の第１の製造方法によって製造された孔構造体の断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の斜視図である。
【図３】 図３（ａ）は、フロント露光法における露光工程を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）によって形成されたレジストの形状例を示す図である。
【図４】 図４（ａ）は、本発明の第１の製造方法によって製造された他の孔構造体の断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応したレジストの形状を示す図である。
【図５】 図５（ａ）は、本発明の第１の製造方法によって製造された更に他の孔構造体の断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応したレジストの形状を示す図である。
【図６】 本発明の第１の製造方法によって製造された更に他の孔構造体の断面図である。
【図７】 本発明の第１の製造方法によって製造された更に他の孔構造体の斜視図である。
【図８】 図８（ａ）は、本発明の第２の製造方法における、パターン化工程を示す図である。また、図８（ｂ）は塗布工程を、図８（ｃ）は露光工程を、図８（ｄ）は現像工程を、図８（ｅ）は電鋳工程を、それぞれ示す図である。
【図９】 図９（ａ）は、本発明の第２の製造方法における、第２のレジスト除去工程を示す図である。また、図９（ｂ）は、第２のパターン化工程を、図９（ｃ）は第２の露光工程を、図９（ｄ）は第２の現像工程を、図９（ｅ）は第２の電鋳工程を、それぞれ示す図である。さらに、図９（ｆ）は、第２の製造方法によって製造された孔構造体の断面図である。
【図１０】 図１０（ａ）は、本発明の第２の製造方法における、第ｎ番目のレジスト除去工程を示す図である。また、図１０（ｂ）は、第ｎ番目のパターン化工程を、図１０（ｃ）は第ｎ番目の露光工程を、図１０（ｄ）は第ｎ番目の現像工程を、図１０（ｅ）は第ｎ番目の電鋳工程を、それぞれ示す図である。さらに、図１０（ｆ）は、第２の製造方法によって製造された他の孔構造体の断面図である。
【図１１】 本発明に係る孔構造体の第１の利用例を示す図である。
【図１２】 本発明に係る孔構造体の第２の利用例を示す図である。
【図１３】 本発明に係る孔構造体の第３の利用例を示す図である。
【図１４】 本発明に係る孔構造体の第４の利用例を示す図である。
【図１５】 本発明に係る孔構造体の第５の利用例を示す図である。
【図１６】 本発明に係る孔構造体の第６の利用例を示す図である。
【図１７】 本発明に係る孔構造体の第７の利用例を示す図である。
【図１８】 図１８（ａ）は、従来の第１の電鋳法によって製造された孔構造体の断面図である。図１８（ｂ）は、従来の第１の電鋳法を説明するための図である。
【図１９】 図１９（ａ）は、従来の第２の電鋳法における、塗布工程を示す図である。図１９（ｂ）は露光工程を、図１９（ｃ）は現像工程を、図１９（ｄ）は電鋳工程を、図１９（ｅ）は剥離工程を示すそれぞれ図である。
Claims (12)
- 第１の開口部及び前記第１の開口部の大きさ以上の大きさを有する第２の開口部を有する貫通孔が空けられた孔構造体の製造方法であって、
透明基板上に所定のパターンの不透明導電性層を形成する工程と、
前記透明基板における前記不透明導電性層が形成されている一方の面に、第１の感光不溶性材料層を形成する工程と、
前記透明基板における前記不透明導電性層が形成されていない他の面から前記第１の感光不溶性材料層に対して第１の露光を行う工程と、
前記第１の感光不溶性材料層を現像して、前記所定のパターンに対応した第１のレジストを形成する工程と、
前記第１のレジストが形成された前記一方の面に、電気メッキ法によって、前記第２の開口部を前記一方の面側に有する第１の構造部を形成する工程と、
前記第１のレジストを除去する工程と、
前記第１の構造部の面上に、導電性密着層を形成する工程と、
前記導電性密着層の面上に、第２の感光不溶性材料層を形成する工程と、
前記透明基板における前記不透明導電性層が形成されていない他の面から前記第２の感光不溶性材料層に対して第２の露光を行う工程と、
前記第２の感光不溶性材料層を現像して、前記所定のパターンに対応した第２のレジストを形成する工程と、
前記第２のレジストが形成された前記導電性密着層の面上に、電気メッキ法によって、前記第１の開口部を前記導電性密着層の反対側に有する第２の構造部を形成する工程と、
前記第２のレジスト及び前記透明基板を除去する工程と、
を有することを特徴とする孔構造体の製造方法。 - 前記第１及び第２の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ及びＰｂのうち少なくとも１つの元素を含む、請求項１に記載の孔構造体の製造方法。
- 前記第１及び第２の露光は、紫外線によって行われる、請求項１に記載の孔構造体の製造方法。
- 前記貫通孔の中心線と前記貫通孔の内壁とが形成する角度をθとすると、θは０°以上且つ１２°以下の範囲の値を有する、請求項１に記載の孔構造体の製造方法。
- 前記導電性密着層は、前記第１の構造部側のＣｒ膜と、前記第２の構造部側のＡｕ膜とを含む、請求項１に記載の孔構造体の製造方法。
- 第１の開口部及び前記第１の開口部の大きさ以上の大きさを有する第２の開口部を有する貫通孔が空けられた孔構造体であって、
前記第２の開口部を有する第１の構造部と、
前記第１の開口部を有する第２の構造部と、
前記第１の構造部と前記第２の構造部との間に配置され、前記第１の構造部と前記第２の構造部とを密着させるための導電性密着層とを有し、
前記第２の開口部の大きさｄは２μｍ以上且つ５０μｍ以下の範囲の大きさを有し、前記貫通孔の深さｔはｄより長く且つ１５ｄ以下の深さを有する、
ことを特徴とする孔構造体。 - 前記第１の開口部の面積をｓ１及び前記第２の開口部の面積をｓ２とすると、ｓ２／ｓ１は１以上且つ９以下の値を有する請求項６に記載の孔構造体。
- 前記貫通孔の中心線と前記貫通孔の内壁とが形成する角度をθとすると、θは０°以上且つ１２°以下の範囲の値を有する請求項６又は７に記載の孔構造体。
- 前記孔構造体は、複数の貫通孔を有し、前記貫通孔間のピッチｂは２ｔ以下の値を有する請求項６又は７に記載の孔構造体。
- 前記第１又は第２の開口部の形状は、円形又は楕円形である請求項６又は７に記載の孔構造体。
- 前記第１又は第２の開口部の形状は、多角形状である請求項６又は７に記載の孔構造体。
- 前記導電性密着層は、前記第１の構造体側のＣｒ膜と、前記第２の構造体側のＡｕ膜とを含む、請求項６に記載の孔構造体。
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