JPH07237210A - 高分子前駆体からセラミック微細構造物を製造するための方法 - Google Patents

高分子前駆体からセラミック微細構造物を製造するための方法

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JPH07237210A
JPH07237210A JP6125735A JP12573594A JPH07237210A JP H07237210 A JPH07237210 A JP H07237210A JP 6125735 A JP6125735 A JP 6125735A JP 12573594 A JP12573594 A JP 12573594A JP H07237210 A JPH07237210 A JP H07237210A
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マルティン・ブリュック
Tilo Vaahs
ティロ・ファース
Wolfgang Boecker
ヴォルフガング・ベッカー
Wolfgang Ehrfeld
ヴォルフガング・エールフェルト
Manfred Lacher
マンフレート・ラヒャー
Ludwig Giebel
ルートヴィヒ・ギーベル
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Hoechst AG
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II M M INST FUYUUA MIKUROTEKUNIKU GmbH
Hoechst AG
IMM Institut fur Mikrotechnik GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超高精度のジオメトリーを有するセラミック
微細構造物、すなわち、表面粗さ＜１μm（燃焼して）
を有し、その微細構造物が優れた熱的および酸化的安定
性有し、かつ、活性化学薬品に対して不活性であるセラ
ミック微細構造物を対応する造形された前駆体物質から
製造可能とする、適当な前駆体の熱分解を用いる新規な
方法を開発することである。 【構成】 高分子前駆体からセラミック構造物を製造す
るための方法において、最初に、前駆体物質を製造し、
ついで、固有に安定な型インサート材料中、予備成形さ
れた構造物内に前記前駆体物質を導入し、しかる後、有
機成分をその中で最終的に熱分解する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック微細構造物
を製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】広範な種々の工業的用途、例えば、ミク
ロ電子工学、ミクロ光学、ミクロ機械工学、ミクロ流体
素子工学領域における用途に対して、および、物質混合
物分離における使用に対して、支持材料としても、機能
材料としても、尺度が大きくなるにつれて、熱的にも酸
化的にも安定性を有し、それと同時に、活性な化学薬品
に対する抵抗性を有する、適当な超高精度の微細構造物
を提供する必要性が増大しつつある。有機ポリマー類
は、十分な精度を有する微細構造物を製造可能とする
が、高分子材料は、多数の化学薬品によって浸蝕され、
さらに、それらの安定性は、一定の温度範囲内でのみ保
証される。これらの欠点は、特に、その用途が高温およ
び／または活性化学条件を必要とする際、適当なセラミ
ック材料によって回避することができる。しかし、セラ
ミック材料は、多くの場合、粉末として存在し、この凝
集状態では、超高精度の微細構造物へと容易に造形する
ことができず、実際、これらは、その焼結処理操作中
に、それらの表面ジオメトリー(external geometry)が
変化することが多い。
【０００３】粉末技術を使用する、例えば、テープキャ
スチング(tape casting)、型押、スリップキャスチング
(slip casting)またはミクロ射出成形等の処理を介した
このようなセラミック微細構造物の製造は、知られて間
もない。引用することのできる関連参考文献としては、
German company report: Micro Parts: “Die Liga-Tec
hnik”が挙げられる。
【０００４】粉末技術を介して製造されるセラミック微
細構造物の欠点は、その再現正確度が限られていること
によって生ずる。この理由は、出発物質がセラミック粉
末であり、これらは、それらの性質上、粒子成長の結果
として、焼結中にさらに大きくなる一定の主要な粒子寸
法を有するからである。それに直接付随して、セラミッ
ク微細構造物に発生する表面の粗さにより、その再現正
確度が低下する。
【０００５】この間、プリセラミックポリマー類(prece
ramic polymers)から熱分解によってセラミック成分の
製造を可能とする化合物が公知となってきた。引用する
ことのできる関連参考文献としては、EP-A-0 466 055が
挙げられる。例えば、ポリシラザン類は、シリコンカー
ボナイトライドおよびシリコンナイトライドセラミック
スの構造物に加工することができる。ポリシラン類およ
びポリカーボシラン類は、シリコンカーバイドセラミッ
クスを製造するための前駆体システムとして使用するこ
とができる。シリコンカーバイド、シリコンナイトライ
ドおよびシリコンカーボナイトライドは、純粋な物質と
しても、薄い層としても、優れた熱的および酸化的安定
性を有し、加えて、活性化学薬品に対して不活性であ
る。
【０００６】前駆体物質を造形するには、リソグラフィ
ー、電鋳および成形の組み合わせであるＬＩＧＡ法によ
って最良の期待が寄せられる。それは、Nuclear Instru
ments and Methods in Physics Research A 303 (1991)
pages 523-535, North Hollandにおける“Three- dime
nsional microfabrication using synchrotron radiati
on"(W. Ehrfeld and D. Munchmeyer)セクションに記載
されており、超高精度の構造物を大量に製造することを
可能とする。特に、高分子出発材料の使用は、多くの可
能な応用を開くものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、超高
精度のジオメトリーを有するセラミック微細構造物、す
なわち、表面粗さ＜１μm（燃焼して）を有し、その微
細構造物が優れた熱的および酸化的安定性有し、かつ、
活性化学薬品に対して不活性であるセラミック微細構造
物を対応する造形された前駆体物質から製造可能とす
る、適当な前駆体の熱分解を用いる新規な方法を開発す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、特許請求の
範囲の請求項１に記載し、そのさらに詳細な実施態様を
請求項２〜１１に記載した方法によって達成することが
できる。
【０００９】好ましくは、造形された前駆体物質は、熱
分解に先立って、さらなる処理工程によって不融性とさ
れるが、これは、通常は、造形された物質を架橋するこ
とによって達成される。
【００１０】適当な固有に安定な型インサート材料(mol
d insert)は、特に、そのストラクチャリング(structur
ing)処理操作に対して十分な強度を有し、成形品の高正
確度を達成する材料である。本発明の目的に対して、使
用される型インサート材料は、原理的に、高分子材料、
例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリカー
ボネート(PC)またはポリメチルメタクリレート(PMMA)、
金属材料、例えば、アルミニウム、銅または鉄合金であ
るが、ガラスまたはセラミックであってもよく、最も単
純な場合、高分子材料が好ましい。特別な用途に対して
は、使用される型インサートは、半導体材料、例えば、
ケイ素を含むが、その構造物は、異方性湿式化学エッチ
ングまたは乾式エッチングによって製造される。
【００１１】固有に安定な型インサート材料のストラク
チャリングは、好ましくは、既に記載したように、ＬＩ
ＧＡ法によって行われる。ここで、リソグラフィースト
ラクチャリング法においては、高エネルギー放射、例え
ば、ＵＶ放射、Ｘ線またはイオンビームが使用され、そ
れに、例えば、高分子層を暴露する。ついで、照射され
た領域または非照射領域を現像液で除去し、ついで、ニ
ッケルまたはその他の物質を形成されたテンプレート(t
emplate)上に電析し、これが、最終的に、マスターテン
プレート(master template)、あるいは、さらに一般的
には、型となる。
【００１２】しかし、単純なジオメトリーに対しては、
ストラクチャリングは、機械加工により、例えば、ブレ
ード幅１５〜３００μmを使用するウエハソー(wafer sa
w)を用いて行うこともできる。種々の幅ののこ切り刃(s
aw blade)を平行に組み合わせて使用すると、直接に隣
接するカットが、種々の単純な幾何学的形状を得ること
を可能とする。さらなるストラクチャリングの可能性
は、例えば、互いに交差させて置いたカットにより単純
な幾何学的形状の重ね合わせを生ずる。幅の広いカット
を幅の狭いカットよりも深く置いた場合には、より微細
でより厚いリブを有する交差したメッシュ構造を生じ、
この構造においては、より微細なリブがより厚いリブに
結合される。
【００１３】本発明の目的のためには、適当な前駆体物
質は、造形し、熱的に分解してセラミックを生ずる物質
であれば、いかなる物質であってもよい。このような前
駆体物質としては、例えば、ポリシラザン類、ポリカー
ボシラン類、ポリシラン類またはポリシロキサン類、あ
るいは、ケイ素を含有しないポリマー類、例えば、ボラ
ジン類または有機アルミニウムポリマー類が挙げられ
る。それより製造されるセラミック材料は、例えば、Ｓ
ｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＮＣ、ＳｉＣＯ、ＡｌＮ、ＳｉＢＮ
またはＳｉＢＮＣの元素の組み合わせであってもよい。
ポリビニルシラザン類は、Frankfurt/M.所在のHoechst
AGによって、名称“VT-50"の下に市販されており、この
物質は、本発明の目的用に特に有用であることが証明さ
れている。これらのポリビニルシラザン類は、以下の組
成を有する。
【００１４】元素 量比（重量％） 酸素 35.9 窒素 26.6 炭素 31.2 水素 5.7 酸素 <0.6 前駆体物質の製造は、極めて種々の方法で行うことがで
きる。例えば、物質は、最初に精製工程に付され、続い
て、溶融、溶剤による希釈または溶剤に既に溶かした物
質の濃縮に付される。
【００１５】既に記載したポリビニルシラザン類は、テ
トラヒドロフラン(THF)溶液として供給され、これは、
低粘度で、THF含量５０重量％を有する幾分黄色味をお
びた液体である。本発明のコンテキスト中における成形
に対し、この溶剤含量は、マイクロストラクチャリング
を行うには高すぎる。したがって、ポリマー溶液は、こ
の溶液をシュレンクチューブ(Schlenk tube)に充填し、
アルゴンに通すことによってTHF含量を低下させて濃縮
される。不活性ガスに通すと、周囲の大気酸素との物質
の望ましくない接触を効果的に回避することができる。
溶剤含量２０〜３５重量％の範囲に濃縮された物質は、
数日後であってもなお使用することができ、質の低下は
ない。
【００１６】ポリビニルシラザン“VT-50"の適当な成形
材料を得るためのさらなる方法は、原理的には、加熱に
より、溶剤含量を完全に除去し、ばら材料のみを残すこ
とである。続いて、ばら材料は、溶融され、対応する型
に導入される。しかし、溶融物を提供するために複雑な
加熱装置を必要とし、質が低下しないように、可能な限
り短時間で材料を加工する必要があるので、溶液での処
理は、本発明に従うのが好ましい。
【００１７】製造さるべき微細構造物の造形は、微細構
造物の雌型を包含する型インサートの対応するストラク
チャリングによって達成される。微細構造物の実際の造
形は、組み立てられた型インサートに前駆体物質を導入
することによって行われる。この導入は、注型、プレ
ス、噴霧、射出成形、ミクロ射出成形または型押によっ
て行うことができる。成形については、好ましくは、PT
FE、PC、PMMA、アルミニウムまたはガラス製の種々の型
インサートをマウントにインサートする。濃縮された前
駆体物質は、型インサートに導入され、ついで、外部へ
の拡散によって溶剤が除去される。ポリマー材料が容易
に加水分解するので、この製造工程は、また、不活性ガ
ス下、好ましくは、アルゴン下で行うべきである。
【００１８】実際には、本発明に従うポリビニルシラザ
ンの微細構造物の製造に対して、PTFEおよびPMMA製の型
インサートが好ましいことが判明している。例えば、ポ
リカーボネート、アルミニウムまたはガラス等の材料を
ポリビニルシラザンと組み合わせると、質の低下を招き
やすい。
【００１９】造形された前駆体物質は、好ましくは、組
み立てられた型インサート材料から取り出され、さらな
る処理工程で、不融性とされる。このためには、造形さ
れた前駆体物質は、化学的に、例えば、加水分解によっ
て、あるいは、化学線照射によって架橋され、好ましく
は、熱的に架橋される。
【００２０】熱分解中の型インサート材料の効果を評価
するためには、型インサートから微細構造物の幾分かを
注意深く取り出し、型インサート有り、および、型イン
サートなしの試料を利用できる。型インサートとともに
熱分解する試料については、型インサート材料は、熱分
解によって破壊され、型は、失われる。
【００２１】熱分解は、減圧または不活性ガス雰囲気
中、気密な燃焼炉内で行われる。試料は、加熱速度０．
１〜１０K/minの範囲、好ましくは、０．５〜４K/minの
範囲内で、温度範囲７００〜２，０００℃、好ましく
は、９００〜１４００℃に加熱される。最も簡単な場
合、最終温度には、一定の加熱速度で近づき、ついで、
最終温度は、０〜１８０分間、好ましくは、１５〜１２
０分間、一定に保持れる。熱分解中、型インサート材料
は、崩壊し、前駆体物質は、セラミックに転化される。
プロセス処理は、さらに、質量において、均一な損失が
達成され、特に、セラミック材料における割れを回避す
るように、最適化され、加熱速度は、一定温度で緩やか
とされ、熱分解反応がさらに激しく進行しないようにさ
れる。この処理操作のさらなる詳細は、DE-A-37 37 921
に記載されている。
【００２２】本発明の方法は、今一度、概略的に添付の
図面の図１に示すが、高分子前駆体から超高精度を有す
るセラミック微細構造物を製造するための確実な出発点
を提供する。本発明の成形のタイプは、型インサートが
非常に微細な輪郭を有する場合においてさえ、高精度
で、それを再現することができる。プロセス処理を介し
ての熱分解中の型インサート材料の質量損失の制御は、
セラミック化された(ceramicized)微細構造物における
割れの形成を効果的に防止することができる。
【００２３】目的とした表面処理は、また、その他の型
インサート材料を本発明の方法のために首尾よく使用可
能とする。金属またはガラス製の型インサート材料は、
それらの表面のプラズマ処理によって被覆することがで
きる。これは、型インサートおよび構造物をさらに容易
に相互に分離することを可能とする。良好な結果は、ま
た、型インサート表面を貴金属で被覆することによって
も達成される。
【００２４】前駆体物質が十分に粘性である場合には、
溶剤なしで微細構造物を製造することも可能であり、し
たがって、また、ミクロ射出成形およびミクロ型押処理
を行うことも可能である。
【００２５】セラミック微細構造物は、その硬度、その
熱および化学的安定性ならびにその比較的低比重ゆえ
に、例えば、本発明の方法によって製造可能であり、多
くの用途を有する。特に、高温において化学的に活性な
液体に使用されるミクロ濾過素子の製造が期待される。
同様に、特に高精度の成形品正確度が要求される、電子
工学および光学構造物ならびに関連技術における構成成
分、ミクロ流体素子工学における構成成分、または、燃
料注入技術における構成成分の製造についても需要が高
い。
【００２６】一般に、センサ、マイクロアクチュエー
タ、周辺設備を備えた情報処理およびインターフェース
を含む複雑なマイクロシステムは、とりわけ、化学にお
ける分析処理および分子生物学領域において、すぐに
も、実質的に重要性を獲得するであろう。センサ技術の
応用分野も、それと密接に関連している。今日において
さえ、光学的、機械的および電気的パラメータならびに
化学的パラメータの測定に使用され、非常に小さなスケ
ールでインテリジェントシステムに組み込むことのでき
る微細構造物は重要である。
【００２７】セラミック材料は、それらの特殊な性質ゆ
えに、また、マイクロ波技術用の構成成分に使用される
微細構造物に不可欠である。これらは、また、集積光学
用の構成成分に構造物を取り付けるためにも適当であ
る。これらの使用は、また、ミクロ電子工学における３
ｄ−パッケージング(3d-packaging)構成成分にも試みら
れ、フラットなVDUのデイスプレーにおける構造物にも
期待されている。
【００２８】本発明の方法は、セラミック微細構造物の
成形用にプリセラミックポリマー類が適当であることを
示し、所定の構造物の驚くほど高精度の成形品正確度が
達成される。得られるセラミック表面は、驚くほどに、
極めて低い表面粗さを示す。本発明に従い、とりわけ、
完全なLIGA法を使用して製造される構造物の可能な工業
的用途の広さは、本発明の方法が即座に実践に移される
ことを確実とするものである。
【００２９】以下、例を挙げて、本発明を説明するが、
これは、本発明をこれら具体的な実施態様に限定するも
のではない。本発明の製造方法は、特に、PTFEおよびPM
MA製型インサートについて十分に行うことができる。い
ずれの例においても、ポリシラザン溶液からの製造によ
って生ずる傷の形成は観測されない。以下の結果は、個
々の材料に対して得られる。
【００３０】
【実施例】実施例 １ ： PTFE 原理的には、型インサート材料としてPTFEを使用するポ
リマー−セラミック微細構造物の製造は、満足な結果を
もたらす。カットの導入は困難であることが判明し、こ
の材料は、非常に小さい溝幅でウエハソーから離れ、交
差する溝パターンは、容易に製造することができない。
予想されるように、ポリビニルシラザンの高分子構造物
は、容易に型から取り出すことができる。実施例 ２： PMMA PMMAは、型インサート材料として最良の結果を与える。
ストラクチャリングにおいて、PTFEに比べより高強度で
あることは、非常に鋭敏な輪郭さえも製造可能とし、ウ
エハソーブレードの輪郭は、溝の底部において明瞭に再
現される。PMMAの使用は、また、熱分解の点でも好まし
い。しかし、型インサートからの構造物の取り出しは、
PTFEについてのそれよりも困難であることが分かる。実施例 ３： 熱分解中の試料の挙動 熱分解は、以下の条件で、問題なく行うことができる。
【００３１】加熱速度： １K/min 最終温度： １，０００℃ 保持時間： １h 炉雰囲気： Ｎ2 型インサートは、先に、試料から取り外す。
【００３２】しかし、型インサートとともに熱分解され
た試料においては、材料の性質が異なるゆえに、有害作
用がある。熱分解中、ポリビニルシラザンは、かなりの
体積収縮を受ける。応力を加えることなく、この収縮を
進行させるためには、型インサート材料によって封鎖す
る必要はない。熱分解の結果として、型インサート材料
の崩壊よりもポリビニルシラザンの収縮がより迅速に起
これば、応力を生じ、ひいては、微細構造物に割れの形
成をもたらす。
【００３３】一連の事象を理解するために、実験の種々
の段階で、PMMA型インサート上に生成する基本構造の例
について、走査電子顕微鏡写真によって記録した。
【００３４】顕微鏡写真は、製造方法の順序に従った
が、それらは、以下に示す。
【００３５】−組み立てられたPMMA型インサート、 −熱分解されていない高分子微細構造物、 −熱分解されたセラミック微細構造物 製造されるセラミック構造物において達成される高い再
現正確度は、原子力鏡検法(atomic force microscopy))
(AFM)およびプロフィロメータ(profilometer)測定法に
よって表面の粗さを測定して確認した。
【００３６】ついで、最終セラミック微細構造物の組成
を決定した。
【００３７】図２および図３は、組み立てられたPMMA型
インサートの走査電子顕微鏡写真を示す。より厚くより
微細なリブを有する交差したメッシュ構造を例として示
す。縦平面図におけるより微細な立法形の構造を有する
組み立てられたPMMA型インサートのメッシュ構造セグメ
ントの顕微鏡写真を図２に示す。溝の幅および深さは、
より大きな立法形構造について、それぞれ、３２４およ
び３００μmであり、より微細な立法形構造について、
それぞれ、１００μmおよび１２０μmである。示した溝
の深さは、ウエハソーの設定によって生ずる。図３は、
２０°の角度で撮影した写真であり、底部における切断
溝(cutting groove)の形成が明瞭に認められる。
【００３８】図４および図５は、熱分解されていない高
分子構造物の走査電子顕微鏡写真を示す。型インサート
から取り出したまだ熱分解されていない高分子微細構造
物を図４に示す。顕微鏡写真は、ビーム幅１００μmお
よびビーム厚さ１００μmを示す。極めて高精度の成形
は、成形される高分子微細構造物におけるのこ引き加工
(sawing process)が複雑である場合においてさえ、再現
性が良好である。図５に示したビームの非常に拡大され
た断面において、２つの逐次のこ引きカットの跡は、切
断溝の形態で明瞭に認めることができる。ビームの表面
に現れる溝は、ウエハソーでなされる第２のオフセット
カットによるものである。
【００３９】図６〜図９は、本発明の製造方法によって
生ずるセラミック微細構造物の走査電子顕微鏡写真を示
す。ジョイント熱分解(joint pyrolysis)、および、続
く、PMMA型インサートとセラミック化したポリマーとの
分離後に得られる微細構造物を概略図で図６に示す。こ
の図において、リブ幅、それぞれ、２２０μmおよび６
７μmを有し、リブ厚さ、それぞれ、２１４μmおよび８
５μmを有し、型インサートからのこ引きされた大きい
溝と小さい溝との重ね合わせに対応する特徴的なメッシ
ュ構造物が明瞭に認められる。図７は、リブ幅２２０μ
mの表面の拡大された断面図を示し、これには、ウエハ
ソーブレードによって生ずる表面の輪郭が、また、明瞭
に目視される。ポリマー物質と型インサートとのジョイ
ント熱分解中、微細構造物に損傷が発生することがあ
る。このような構造物の破損後の支持されていないリブ
幅５９μmおよびリブ厚さ９０μmを図８に記録する。こ
のような破損表面の拡大された断面を図９に示す。これ
は、機械的な負荷にもかかわらず、無傷の表面が破損で
生ずることを示す。
【００４０】表面の粗さを決定するための調査は、生成
する微細構造物について、走査電子顕微鏡写真で行うこ
とができる。
【００４１】製造される微細構造物の超高精度再現正確
度を例示し、検証するために、本発明のセラミックにつ
いて、表面粗さの測定を行った。比較のために、粉末技
術を介して従来から製造されているシリコンナイトライ
ドセラミックも検査した。
【００４２】２つの異なる測定方法を使用した。 ａ） プロフィロメータ 装置のモデル： α−ステップ２００； Tencor製 走査長さ： ８０μm 分解能： 垂直０．５nm 水平４０nm ｂ） 原子力顕微鏡(AFM) 装置のモデル： SFM-BD2; Park Scientific Instrumen
ts製 走査領域： ５μm×５μmおよび０．７５μm×
０．７５μm 分解能： ０．００４nm垂直 最大垂直ステップ： ２μm 表面の粗さの結果は、最大高度差、山−谷(peak-to-val
ley)の高さとして示す。
【００４３】 従来の 本発明の 平均からの セラミック2) セラミック 標準偏差 (燃焼して) プロフィロメータ 3.8μm 149nm 原子力顕微鏡 走査5×5μm2 n.m.1) 111nm 13.4nm 走査0.75×0.75μm2 n.m.1) 17.3nm 2.4nm 1) n.m.＝表面粗さが大きすぎるため(>2μm)、測定不
能 2) 従来から製造されているシリコンナイトライドセラ
ミック、加圧焼結、平均粒寸法0.5μm、Ube製 熱分解後の試料組成の分析は、以下の元素比（重量％）
を与えた。
【００４４】 ついで、製造される試料について、以下のパラメータを
測定した。
【００４５】−耐酸化性： 空気雰囲気中で試料を温度
１４００℃に１時間加熱することによって決定した。質
量損失は、≦１重量％であった。
【００４６】−熱安定性： ＞１６００℃ −相組成： 不活性ガス雰囲気中で１５００℃の温度ま
で。保持時間１時間。熱分解生成物は、Ｘ線によれば、
非晶質である。すなわち、微結晶寸法は、５nm未満であ
る。１６００℃から、μ−Ｓｉ3Ｎ4およびβ−ＳｉＣの
結晶化が観測される。平均微結晶寸法は、約２０nmであ
る。Ｘ線回折研究は、Siemensの回折計を使用して行っ
た。放射源は、ＣｕKαであった。
【００４７】−耐化学薬品性： 20% NaOH 100h沸点 ⇒ Δm＝0.1重量％ 20% HCl 100h沸点 ⇒ Δm＝0.06重量％ conc.HNO3 100h沸点 ⇒ Δm＝0.006重量％ conc. H2SO4 100h沸点 ⇒ Δm＝1.3重量％
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を概略的に示す図である。
【図２】組み立てられたPMMA型インサートの走査電子顕
微鏡写真を示す。
【図３】組み立てられたPMMA型インサートの走査電子顕
微鏡写真を示す。
【図４】熱分解されていない高分子構造物の走査電子顕
微鏡写真を示す。
【図５】熱分解されていない高分子構造物の走査電子顕
微鏡写真を示す。
【図６】本発明の製造方法によって生ずるセラミック微
細構造物の走査電子顕微鏡写真を示す。
【図７】本発明の製造方法によって生ずるセラミック微
細構造物の走査電子顕微鏡写真を示す。
【図８】本発明の製造方法によって生ずるセラミック微
細構造物の走査電子顕微鏡写真を示す。
【図９】本発明の製造方法によって生ずるセラミック微
細構造物の走査電子顕微鏡写真を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/589 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０２ Ｎ (72)発明者 マルティン・ブリュック ドイツ連邦共和国デー−61276 ヴァイル ロート，フォルデーレ・ヴァルテ 14 (72)発明者 ティロ・ファース ドイツ連邦共和国デー−65510 イドシュ タイン，カルル−ヤコブ−フランケンバッ ハヴェーク 10 (72)発明者 ヴォルフガング・ベッカー ドイツ連邦共和国デー−65817 エップシ ュタイン，アム・ケニッヒスベルク ９ (72)発明者 ヴォルフガング・エールフェルト ドイツ連邦共和国デー−55116 マインツ, ヴァイスリリエンガッセ ３ (72)発明者 マンフレート・ラヒャー ドイツ連邦共和国デー−55116 マインツ, アム・ケストリッヒ 53 (72)発明者 ルートヴィヒ・ギーベル ドイツ連邦共和国デー−55129 マインツ, アムフォルト・ムール 35

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原子力法によって測定して、表面状態深
    さ１μm未満を有するセラミック微細構造物を製造する
    ための方法であって、最初に、高分子前駆体物質を製造
    し、ついで、固有に安定な型インサート材料製の構造物
    への導入によってそれを造形し、最後に、それを熱分解
    することを含む方法。
  2. 【請求項２】 前記造形された前駆体物質が、化学的な
    架橋、例えば、加水分解または化学線によって不融性と
    される、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 使用される前記固有に安定な型インサー
    ト材料が、ストラクチャリングのために十分な強度を有
    する材料であり、成形品の高正確度を達成し、好ましく
    は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネートお
    よびポリメチルメタクリレートである、請求項１または
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記固有に安定な型インサート材料のス
    トラクチャリングが、リソグラフィー、電鋳および成形
    の組み合わせが用いられるＬＩＧＡ法によって行われ
    る、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記使用される前駆体物質が、ポリシラ
    ザン類、ポリカーボシラン類、ポリシラン類もしくはポ
    リシロキサン類、または、ケイ素を含有しないポリマー
    類、例えば、ボラジン類もしくは有機アルミニウムポリ
    マー類、あるいは、これら全ての混合物であり、好まし
    くは、ポリシラザン類、ポリカーボシラン類、ポリボロ
    シラン類およびポリシラン類であり、特に好ましくは、
    ポリビニルシラザン類である、請求項１〜３のいずれか
    １項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記使用される前駆体が、溶剤含量５０
    重量％を有するテトラヒドロフラン溶液として導入され
    るポリビニルシラザンである、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前駆体物質の製造が、溶融、溶剤による
    希釈または増粘によって行われる、請求項１〜６のいず
    れか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記前駆体物質の製造のために、活性お
    よび非活性充填剤、例えば、微細なセラミックまたは金
    属粉末が、混合物の総体積基準で、０〜６０体積％の量
    加えられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 前記前駆体物質の製造のために、溶剤含
    量が、不活性ガスに通過させることによって２０〜３５
    重量％の範囲の量に低下させられる、請求項６に記載の
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記微細構造物の造形が、注型、プレ
    ス、噴霧、射出成形、ミクロ射出成形または型押によっ
    て前駆体物質を組み立てられた型インサートに導入する
    ことにより行われ、ついで、溶剤が、外部への拡散によ
    って除去される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記熱分解が、減圧、または、不活性
    もしくは反応性ガス雰囲気中、気密の燃焼炉内で行わ
    れ、前記造形した微細構造物が、７００〜２，０００
    ℃、好ましくは、９００〜１，４００℃の範囲の温度
    に、加熱速度０．１〜１０K/minで加熱され、ついで、
    最終温度が、０〜１８０分の間、好ましくは、１５〜１
    ２０分間、一定に保持される、請求項１〜１０のいずれ
    か１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 生成するセラミックが、カーバイド
    類、ナイトライド類、ボライド類、オキシド類およびこ
    れらの混合物、好ましくは、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｂおよ
    びＡｌの元素組み合わせを与え、これらの元素の少なく
    とも２つがセラミック中に存在する、請求項１〜１１の
    いずれか１項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    の方法によって製造される微細構造物の高温で化学的に
    活性な液体中で物質混合物を分離するための方法におけ
    る用途に対してのミクロ分離素子としての使用。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    の方法によって製造される微細構造物の燃料注入技術に
    おける構成成分としての使用。
  15. 【請求項１５】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    の方法によって製造される微細構造物の物理的パラメー
    タ、特に、光学的、機械的または電気的パラメータおよ
    び化学的パラメータの測定におけるセンサ技術での使
    用。
  16. 【請求項１６】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    の方法によって製造される微細構造物のマイクロ波技術
    に対する構成成分および集積光学に対する構成成分にお
    ける使用。
  17. 【請求項１７】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    の方法によって製造される微細構造物のマイクロシステ
    ムに対する構成成分、特に、アクチュエータおよびセン
    サにおける使用。
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