JPH07188900A - 微小構造体の製造方法 - Google Patents

微小構造体の製造方法

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JPH07188900A
JPH07188900A JP6154515A JP15451594A JPH07188900A JP H07188900 A JPH07188900 A JP H07188900A JP 6154515 A JP6154515 A JP 6154515A JP 15451594 A JP15451594 A JP 15451594A JP H07188900 A JPH07188900 A JP H07188900A
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JP
Japan
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adhesive layer
polymer
carbon
carrier
dimensional stability
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Withdrawn
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JP6154515A
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English (en)
Inventor
Lukas Haeussling
ルーカス、ホイスリング
Gerhard Dr Hoffmann
ゲールハルト、ホフマン
Klaus Harth
クラウス、ハルト
Hartmut Dr Hibst
ハルトムート、ヒブスト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers

Abstract

(57)【要約】 【目的】LIGA法に採用される適当な粘着層が寸法的
に安定な基板に、特に簡単な方法で適用できる適当な方
法を提供すること。 【構成】数μmからミリメートル範囲の構造深さを有
し、1層以上の粘着層により寸法的に安定な基板に塗布
されるポリマーを、シンクロトロンによる照射により画
像形成的に照射し、画像形成的に照射された領域を除去
する微小構造体の製造方法であって、ポリマーに接触す
る最上位の粘着層が炭素、または低原子番号の元素と炭
素との化合物を含み、この粘着層が蒸着、陰極スパッタ
リングまたはプラズマ支持、化学ガス相により寸法的に
安定な基板上に蒸着される方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本願発明は、数μmからミリメートル範囲
の構造深さを有し、1層以上の粘着層により寸法的に安
定な基板に塗布されるポリマーを、シンクロトロンによ
る照射により画像形成的に照射し、画像形成的に照射さ
れた領域を除去し、或る種の粘着層が使用される微小構
造体の製造方法に関する。
【0002】マイクロエレクトロニクスの発達により、
その結果小型化と統合が起こり、対応する技術に、混乱
するような種類の新製品が結果として得られることが示
される。近年マイクロエレクトロニクスにより他の工業
の分野で小型化においてかなりの進歩が得られている。
他方、また他の微小技術が将来かなりの重要性を有する
ことになるは明らかであり、特にマイクロメカニクスお
よびそれを統合した光学に言及せざるを得ない。マイク
ロエレクトロニクスとの組合わせで、このタイプの技術
により著しい数の新規の電子工学的、光学的、生物学的
および機械工学的機能素子が開発される。
【0003】非電子工学組立て品、系の構成素子および
微小技術の副次系の量産において、半導体技術の非常に
高性能の製造方法が、当然かなりの程度利用される。同
時にマイクロメカニクスのための精密技術の古典的方法
を最新のものにし、且つシリコンの平面技術の狭い閉鎖
性を脱却し、広範な範囲の形状および材料に対して新し
い設計の可能性を開発するために、これと適当に変性さ
れた半導体の製造方法と融合させることが試みられなけ
ればならない。この要求は例えばLIGA法によってか
なりの程度満足させられ、これは、 −石版印刷法、 −エレクトロフォーミングおよび −鋳造法 の製造工程を基本にし、核研究センター、カールスルー
エで開発されたものである(KfK)。
【0004】興味ある微小構造製品は、加速度、流速、
超音波および湿度等のためのセンサー、マイクロモータ
ー、マイクロニューマチック部品、マイクロエレクトロ
ニクス用のマイクロコネクター、マイクロ光学部品、繊
維光学、マイクロ電極、紡績突起、マイクロフィルタ
ー、滑り軸受け、膜およびその他の多くの部品がある。
【0005】LIGA法の基本的な製造工程は、使用す
るポリマーを構造的に精密に照射することである。LI
GA法の実行の可能性は、特別に製造したポリメチルメ
タアクリレート(以下PMMAとして引用)を用いた簡
単な微小構造により説明されてきた。
【0006】
【従来技術】上記LIGA法による数μmからミリメー
トル範囲の構造深さを有する複雑な三次元構造を製造す
るために、例えばドイツ特許出願公開第4107662
号、ドイツ特許出願公開第4107857号およびドイ
ツ特許出願公開第4141352号各公報に記述されて
いるPMMAまたは他の特定の感X線ポリマーが伝導性
基板に適用されねばならない。
【0007】今まで、本法に使用される粘着層はチタニ
ウムであって、蒸着またはスパッタリングによって銅基
板に施され、次に表面が酸化される(W. Ehrfeld, P. Bl
ey,F. Goetz, J. Mohr, D. Munchmeyer, W. Schelb, H.
J. Baring, D. Beets, J.Vac. Sci. Technol. B6 (1) J
an/Feb 1988, p.178)。
【0008】しかしながら、この方法は理想的ではな
い、なぜならば導電性基板へのポリマーの粘着および次
のエレクトロフォーミング法での初期密度が中程度にす
ぎなく、酸化により表面に作られた粘着層の再現性が不
適当であり、堆積した量の突然の上昇があり、そのため
望ましくない熱の発生、およびチタニウムの高いX線吸
収により、ポリマー/チタニウムまたはチタニウムオキ
サイド表面において、放射および電子の後方散乱効果が
生じる。
【0009】使用される粘着層が少なくとも二つの異な
った素子を含み、その一方がポリマーの適用の前に選択
的に、または部分的に除去される微小構造体の製造方法
は、既にドイツ特許出願公開第4223886号に提案
されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、上
記の不利な点が避けられ、LIGA法に採用される適当
な粘着層が寸法的に安定な基板に、特に簡単な方法で適
用できる適当な方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的は、驚くべきこ
とに炭素、または低原子番号の元素と炭素との化合物が
寸法的に安定な基板上に蒸着される方法により達成さ
れ、また上記不利な点を有さない粘着層を与える蒸着ま
たは陰極スパッタリングにより前処理されてもよいこと
が見出された。
【0012】本願発明は、従って数μmからミリメート
ル範囲の構造深さを有し、1層以上の粘着層により寸法
的に安定な基板に塗布されるポリマーを、シンクロトロ
ンによる照射により画像形成的に照射し、画像形成的に
照射された領域を除去する微小構造体の製造方法であっ
て、ポリマーに接触する最上位の粘着層が炭素、または
低原子番号の元素と炭素との化合物を含み、この粘着層
が蒸着、陰極スパッタリングまたはプラズマ支持、化学
ガス相により寸法的に安定な基板上に蒸着される方法を
提供するものである。
【0013】最上位の粘着層の厚さは望ましくは10-3
から10μmである。
【0014】本願発明による方法は、3から2000μ
mの構造深さおよび10μmより小さい横寸法を有する
微小構造体の感X線ポリマーからの製造を可能にする。
【0015】本願発明による方法は、次にLIGA法に
おいて通常のエレクトロフォーミングおよび鋳造工程、
および金属またはプラスチックスの製造に特に適してい
る。
【0016】本願発明による方法の詳細を次に示す。
【0017】使用することができる基板は、各種の寸法
的に安定な材料、例えば導電性材料、半導体または絶縁
性材料、望ましくは金属、例えば鋼、ニッケル、アルミ
ニウムまたは銅であり、特に例えば8mmの層厚さの銅
が望ましい。半導体の性質を有する適当な基板の例は、
シリコンウエファーである。適当な絶縁性基板の例は酸
化アルミニウムセラミックである。
【0018】基板は粘着層を施す前に、例えば貴ガス雰
囲気、例えばアルゴン中でのプラズマエッチングにより
表面処理を施すのが有利である。
【0019】粘着層の厚さは10-3から10μm、望ま
しくは0.1から1μmであることができる。
【0020】新規の方法に適した炭素の変性は、例えば
純粋な炭素、ダイヤモンド、黒鉛および非晶質炭素であ
る。
【0021】炭素と低原子番号の元素、例えば水素、硼
素、窒素、酸素および/または弗素との適当な化合物
は、特に化学量論的量以下の水素および比較的高分子量
を有する炭化水素および/または同様に酸素、窒素およ
び/または弗素を含んでもよく、架橋され、炭素富化さ
れた炭化水素である。
【0022】粘着層の新規の製造方法は、蒸着、アーク
コーティングまたはプラズマ支持、化学気相からの沈積
または望ましくは陰極スパッタリングによって実施され
ることができる。これらの方法は、例えば Handbook of
Thin Film Deposition、 Pr-ocesses and Techniques
(Klaus K. Schuegraf, Noyes Publications New Jers-e
y, 1988, pp. 112-146 and 291-317)に記述されてい
る。新規の方法では、マグネトロンスパッタリング、D
CまたはRFスパッタリング、バイアススパッタリング
または反応性スパッタリング、およびこれらの組合わせ
が適している。マグネトロンスパッタリングの場合は、
溶射されるターゲットは外部磁場に置かれ、そこでプラ
ズマがターゲットの領域に集中され、スパッタリング速
度が増加する。DCまたはRFスパッタリングの場合に
は、スパッタリングプラズマはDCまたはRF発生器に
よりそれ自体公知の方法で励起される。DCまたはRF
発生器は、直流電圧(DC)または高周波電圧(RF)
を発生する動力装置である。バイアススパッタリングで
は被覆すべき形状を有する物品が、一般に負の予備電圧
を与えられ、その結果被覆過程の間、形状を有する物品
がイオンで集中的な被爆を受けることになる。
【0023】例えば或る種の金属、望ましくはチタニウ
ムまたはクロムを含み、10-4から1μm厚さを有す
る、更に1層以上の粘着促進層を、炭素または炭素と低
原子番号の元素との化合物の粘着層の下の基板に施すの
が有利である。
【0024】使用されるポリマーは全てLIGA法に適
したX線レジストであり、望ましくはポリメチルメタア
クリレート、ポリオキシメチレンおよび脂肪族ポリエス
テル、例えばポリラクチドおよびポリラクチドコグリコ
ライド、ポリカーボネイトおよびポリカーボネイトブレ
ンドを基本としたレジストである。
【0025】ポリマーは、鋳造、プレス、射出成型、ま
たはポリマーフイルムの押出しとカレンダー処理の組合
わせによる粘着層で被覆された基板に施されることがで
きる。
【0026】実施例における、部および百分率は特定し
ない限り重量表示である。
【0027】
【実施例】実施例1 A.炭素粘着層の製造 磨いた銅板(寸法100×70mm2 、厚さ1mm)を
陰極スパッタリング装置中に導入した。熱分解炭素を含
む、商業的に利用できる円形のターゲット銅板に平行に
60mmの距離に置いた。陰極スパッタリング装置の真
空室を5×10-7ミリバールに減圧した。次にアルゴン
を1×10-2ミリバールまで入れた。銅板はまず出力5
00ワットを有するRFプラズマを適用することにより
室温で10分間、スパッターエッチ処理を与えた。スパ
ッターエッチ処理が完了したとき、アルゴンの圧力を5
×10-3ミリバールまで減圧した。0.5μmの厚さを
有する層が、DC電圧(出力1000W)を炭素ターゲ
ットに施すことにより銅板上に蒸着した。 B.製造方法、シンクロトロン照射およびポリマー/基
板複合体の開発 商業的に使用可能なポリラクチド顆粒、例えば3000
00の平均分子量を有するベーリンガー(Boehri
nger)、インゲルハイム製造のレゾマー(登録商
標)を、0.2μmより小さい表面粗さを有する、Aで
述べた銅板上に200μmの層厚さにプレスした。この
目的に使用される銅板は(A)に記述したように0.5
μmの厚さの炭素で被覆される。
【0028】円柱構造(45から5μmの直径)含む特
定のX線マスクを通してシンクロトロン照射を行い、採
用した現像剤(例えばドイツ特許出願公開第41413
52号、実施例参照)を用いて現像した後、ポリラクチ
ドの微小構造が、45μm、18μmおよび8μmの直
径を有する全てのコラムが立った状態で得られた。5μ
mの直径を有するコラムの25%が立った状態で得られ
た。
【0029】対応する結果は、またポリメチルメタアク
リレートをポリマーとして使用し、GG現像剤(ドイツ
特許第3039110号参照)を用いて得られた。
【0030】次に、LIGA法の次の工程であるエレク
トロフォーミングおよび鋳造を実施することができた。実施例2 方法は実施例1、Aに記述した方法と同様であるが、炭
素を適用する前に10nm厚さのクロム層を、300ワ
ットの出力および1×10-2ミリバールのアルゴンの圧
力下で商業的に利用可能なクロムターゲット(直径20
0mm)を陰極スパッタリングすることにより銅板に施
した。
【0031】残りの実施例は、実施例1Bに記述された
ように実施され、同等の結果が得られた。比較例 平均分子量300000を有する商業的に使用可能なポ
リラクチド顆粒を、1mmの層厚さおよび0.2μmよ
り小さい表面粗さを有する銅板上に200μmの層厚さ
にプレスした。この目的に使用される銅板は0.5μm
の厚さのチタニウムで被覆され、次に過酸化水素により
表面が酸化される。
【0032】円柱構造(45から3μmの直径)含む特
定のX線マスクを通してシンクロトロン照射を行い、採
用した現像剤(例えばドイツ特許出願公開第41413
52号参照)を用いて現像した後、ポリラクチドの微小
構造が得られた。45μmの直径を有するコラムの40
%が基板上に立った状態で得られた。粘着の失敗が残り
に起こった。18μmの直径を有する5%のコラムが立
った状態であった。それより小さいコラムはもはや存在
しなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス、ハルト ドイツ、67317、アルトライニンゲン、シ ュターレンヴェーク、6 (72)発明者 ハルトムート、ヒブスト ドイツ、69198、シュリースハイム、ブラ ーニヒシュトラーセ、23

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】数μmからミリメートル範囲の構造深さを
    有し、1層以上の粘着層により寸法的に安定な担体上に
    塗布されるポリマーを、シンクロトロンによる照射によ
    り画像形成的に照射し、画像形成的に照射された領域を
    除去する微小構造体の製造方法であって、ポリマーに接
    触する最上位の粘着層が炭素、または低原子番号の元素
    と炭素との化合物を含み、この粘着層が蒸着、陰極スパ
    ッタリングまたはプラズマ支持、化学ガス相により寸法
    的に安定な担体上に蒸着される製造方法。
  2. 【請求項2】寸法的に安定な担体が導電性であるか、ま
    たは半導体の性質を示すことを特徴とする請求項1によ
    る製造方法。
  3. 【請求項3】3μmから2000μmの間の構造深さお
    よび10μmより小さい横寸法を有する微小構造体が感
    X線ポリマーから製造されることを特徴とする請求項1
    または2による製造方法。
  4. 【請求項4】通常の電気メッキ法の工程および鋳造法の
    工程がLIGA法に実施され、金属またはプラスチック
    からの微小構造体が製造されることを特徴とする請求項
    1から3のいずれかによる製造方法。
JP6154515A 1993-07-19 1994-07-06 微小構造体の製造方法 Withdrawn JPH07188900A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4324079A DE4324079A1 (de) 1993-07-19 1993-07-19 Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturkörpern
DE4324079.8 1993-07-19

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JPH07188900A true JPH07188900A (ja) 1995-07-25

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DE10223844B4 (de) * 2002-05-28 2013-04-04 Danfoss A/S Wasserhydraulische Maschine
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Publication number Publication date
DE4324079A1 (de) 1995-01-26
DE59400278D1 (de) 1996-06-20
EP0635760B1 (de) 1996-05-15
EP0635760A1 (de) 1995-01-25

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