KR20040084674A - 수지성형품의 제조방법, 금속구조체의 제조방법 및수지성형품 - Google Patents

수지성형품의 제조방법, 금속구조체의 제조방법 및수지성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 정밀도있고 저가인 수지성형품의 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 수지성형품의 제조방법은 기판 상으로의 제 1 레지스트층의 형성, 기판과 마스크 (A) 의 위치맞춤, 마스크 (A) 를 사용한 제 1 레지스트층의 노광, 제 1 레지스트층의 열처리, 제 1 레지스트층상으로의 제 2 레지스트층의 형성, 기판과 마스크 (B) 의 위치맞춤, 마스크 (B) 를 사용한 제 2 레지스트층의 노광, 제 2 레지스트층의 열처리, 레지스트층의 현상을 수행하여 원하는 레지스트 패턴을 형성하는, 레지스트 패턴 형성 단계를 포함한다. 또한, 레지스트 패턴에 따라서 기판 상에 금속구조체를 도금에 의해 퇴적시키는 금속구조체 형성 단계와, 금속구조체를 몰드로 하여 수지성형품을 형성하는 성형품 형성 단계에 의해 수지성형품이 제조된다.

Description

수지성형품의 제조방법, 금속구조체의 제조방법 및 수지성형품{RESIN MOLDED PRODUCT PRODUCTION PROCESS, METAL STRUCTURE PRODUCTION PROCESS, AND RESIN MOLDED PRODUCT}
본 발명은 원하는 조형깊이 또는 다른 요철 깊이를 가진 수지성형품의 제조방법, 이에 의해 얻어지는 수지성형품, 및 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명의 방법은 임상검사분야, 유전자처리분야, 조합화학 (콤비네이트 케미스트리) 분야의, 진단, 반응, 분리, 계측 등이나 연료전지용 유로부재에 사용되는 수지성형품의 제조법으로서 유용하다.
오늘날 사회의 성숙에 따라서 의료ㆍ건강에 대한 가치관은 좁은 범위의 기본적 건강으로부터 「풍요롭고 건강한 생활」을 추구하도록 변화하고 있다. 이와 같은 가치관 변화의 배경에서 의료비가 증대되고, 또한, 건강과 질병의 경계영역에 있는 사람들이 증가하고 있다. 이와 같은 배경으로부터, 또한, 치료에 비하여 예방이 부담이 적기 때문에, 앞으로의 사회에서는 개인의 의식은 치료의학보다도 예방의학을 중시하는 방향으로 변화해 갈 것으로 생각되고 있다. 이와 같은 개인의식의 변화에 따라서 의료분야, 이 중에서도 임상검사분야에서, 환자의 가까이 예를 들면 수술실, 임상, 또는 재택 등에서 보다 신속한 검사ㆍ진단을 실시할 수 있게 되는 무구속의 검사 시스템, 혈액 등의 검사량이 보다 소량이어도 되는 무침습, 또는 저침습인 검사 시스템이 요망되고 있다.
또, 상기와 같은 신속한 검사ㆍ진단을 수행할 수 있게 되는 무구속의 검사 시스템을 실현하기 위해서는, 검사ㆍ진단시에 사용되는 기판의 소형화에 의해 예를 들면 장치에 휴대성을 부여하는 것이 필요하다.
마이크로머신 기술에 의해 예를 들면 유로의 직경이 1㎜ 내지 0.1㎜ 로 미세화가 가능하게 되면, 샘플의 미량화뿐만 아니라, 진단에 필요한 시간을 10분의 1 이하로 단축시킬 수 있다. 또한, 마이크로머신 기술에 의해 유로의 직경을 미세화할 수 있으면, 장치에 휴대성을 부여함과 동시에, 종래의 대형 장치와 동일한 기능을 달성하는 것이 기대되고 있다. 또한, 유로의 미세화에 의해 동일 기판 상에 복수개 배치할 수 있어 병렬처리도 기대되고 있다.
그리고, 유로의 미세화시에는 검체와 시약의 혼합을 효과적으로 수행하거나, 또는 센서, 전극, 커넥터 등을 동일 기판 상에 실장시키는 것 등을 목적으로, 예를 들면 30㎛ 와 100㎛ 와 같은 깊이가 다른 요철부를 구비하는 조형기술이 요망된다.
조합화학 분야, 이 중에서도 제약개발에서의 하이 스루풋 스크리닝 (HTS, High Throughput Screening) 에서 미세화가 기대되고 있다. 조합화학이란 조합을 이용하여 많은 화합물군 (라이브러리) 를 효율적으로 합성하여 활용하는 것이다.
하이 스루풋 스크리닝에 사용되고 있는 96 구멍 플레이트, 384 구멍 플레이트는 복수의 샘플을 동시에 스크리닝할 수 있고, 예를 들면 자동분주장치와의 조합에 의해 창약개발의 가속에 공헌하고 있다.
마이크로머신 기술에 의해, 예를 들면 용기의 폭 또는 직경이 10㎜ 내지 0.4㎜, 깊이가 10㎜ 내지 0.3㎜ 로 미세화가 가능하게 되면, 동일 기판 상에 1,000개∼5,000개의 마이크로 용기를 가질 수 있어 창약개발의 비약적인 가속을 기대할 수 있다.
그리고, 용기의 미세화시에는 샘플의 성상 등, 실험계가 다른 화합물, 또는 샘플량에 따른 스크리닝을 수행하는 것 등을 목적으로, 예를 들면 0.1㎜ 와 0.3㎜ 와 같은 깊이가 다른 조형기술이 요망된다.
이와 마찬가지로 조합화학 분야, 이 중에서도 화학산업분야의 화학합성ㆍ분석용도에 이용하게 하는 경우에도 미세화가 기대되고 있다.
세계적인 인간ㆍ게놈 해석계획의 진전에 의해 현재 DNA 진단이 가능한 질환의 종류나 수는 증가의 일로에 있어, 종래에는 생화학적 분석에 의해 간접적으로 진단되어 온 질환의 대부분이, DNA 레벨에서 질환의 원인 또는 발생기전에까지 다가서는 확정적인 진단이 가능하게 되었다. 그 결과, 장래에는 오더메이드 의료로 불리는 개인에게 적합한 부작용이 없는 약물치료를 위한 진단, 개인별 특정질환의 유무의 진단에 사용하는 기판이 마을 진료소 레벨에 보급되는 것이 예측되고 있다.
또한, 샘플의 미량화, 진단시간의 단축, 검사장치에 휴대성을 부여하기 위해 정밀도있고 저가의 기판이 기대되고 있다.
유전자 관련 용도에서 흔히 이용되는 방법에는, 캐필러리 전기영동법, 마이크로어레이 방식, 미량의 게놈 샘플을 10만배 이상으로 증폭한 고감도로 검출할 수 있는 유전자증폭 (PCR: Polymerase Chain Reaction) 법 등이 있다. 캐필러리 전기영동법은 직경 100∼200㎛ 의 캐필러리에 시료를 도입, 전기영동에 의해 분리, 광학적으로 검출하는 것이다. 이 캐필러리 직경의 미세화가 가능하게 되면, 나아가 진단시간의 고속화가 기대되고 있다. 캐필러리 직경의 미세화에 의해 동일 기판 상에 복수개 배치할 수도 있어 병렬처리도 기대되고 있다.
그리고, 캐필러리 직경의 미세화시에는 분리, 검출을 효과적으로 수행하거나 또는 전기적 센서 등을 동일 기판 상에 실장시키는 것 등을 목적으로, 예를 들면 30㎛ 와 100㎛ 와 같은 깊이가 다른 오목부를 형성하는 조형기술이 요망된다.
마이크로어레이 방식의 검출에는 일반적으로 형광강도법이 이용되고 있고, 검출감도 및 재현성이 높지 않으면 정확한 유전자 발현정보를 취득할 수 없다.기판 상의 어레이 밀도를 낮게 하지 않고 검출감도 및 재현성을 높이기 위해 1개의 어레이 면적을 넓게 하는 것이 시도되고 있다. 그러나, 평면기판 상에서 확대가능한 면적에는 한계가 있고, 기판 상의 어레이 밀도를 낮게 하지 않고, 검출감도와 재현성을 높이는데에 한계가 생긴다. 미세한 오목, 또는 볼록 형상을 가진 기판이 가능하게 되면, 1개의 어레이 면적 및 용적을 비약적으로 증대시킬 수 있게 되어, 검출감도 및 재현성을 높이는 것이 기대되고 있다.
그리고, 미세화시에는 샘플의 성상 등이 다른 화합물 또는 샘플량에 따른 스크리닝을 수행하는 것 등을 목적으로, 예를 들면 30㎛ 와 100㎛ 와 같은 깊이가 다른 오목부를 형성하는 조형기술이 요망된다.
PCR법은 폴리멜라아제를 사용함으로써 목적으로 하는 DNA 를 단시간에 10만배 이상으로 증폭하는 것이다. 이 용기의 소형화가 가능하게 되면, 고속화ㆍ고효율화와 함께 고가의 항체나 기질의 사용량을 저감할 수 있다는 저비용화도 기대되고 있다. 또한, 미세화에 의해 동일 기판 상에 복수의 유로, 복수의 혼합부, 복수의 용기를 배치할 수 있으면, 캐필러리 전기영동법과 PCR 법을 동일 기판 상에서 수행하는 것도 기대되고 있다.
그리고, 용기의 미세화시에는 샘플의 성상 등, 실험계가 다른 화합물 또는 샘플량에 따른 스크리닝을 수행하는 것 등을 목적으로, 예를 들면 30㎛ 와 100㎛ 와 같은 깊이가 다른 오목부를 형성하는 조형기술이 요망된다.
종래의 수지성형품은 주형 또는 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하여, 사출성형, 블로우 성형 또는 프레스성형함으로써 형성하였다.
그러나, 주형으로부터 금속제 금형을 작성하는 경우에는, 주형의 정밀도에 한계가 있기 때문에, 이것을 사용한 금속제 금형으로의 조형범위에 제약이 있다. 또한, 절삭법에 의해 금속제 금형을 제작하는 경우도, 절삭 바이트 및 이를 사용한 공작 정밀도에 한계가 있기 때문에, 어느 가공법을 이용해도 정밀도있고 미세한 형상을 가진 수지성형품은 실현되고 있지 않은 것이 실정이다.
이와 같이 주형이나 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하는 경우, 어느 가공법에서도 정밀도있고 미세한 형상을 가진 수지성형품은 실현되고 있지 않은 것이 현 실정이다.
이 때문에 얻어진 수지성형품을 임상검사분야, 이 중에서도 혈액검사, 요검사, 생화학분석용도 등에 이용하게 하는 경우, 유로, 용기의 정밀도, 소형화에는 한계가 있어, 혈액 등의 검체량이 많아진다는 문제가 있었다. 나아가서는, 주형이나 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하는 경우, 검사ㆍ진단장치의 휴대성을 부여할 수 없다는 결점을 가졌다.
동일하게 또한, 주형이나 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하여 얻어진 수지성형품을 조합화학 관련용도, 이 중에서도 제약개발에서의 하이 스루풋 스크리닝 용도에 이용하게 하는 경우, 용기의 미세화에는 한계가 있어, 창약개발의 비약적인 가속 (신속화), 미량화 (비용절감) 가 불가능하다는 결점을 가졌다.
이와 동일하게 얻은 수지성형품을 조합화학 관련용도, 이 중에서도 화학산업분야의 화학합성ㆍ분석용도에 이용하게 하는 경우, 유로의 정밀도, 미세화에는 한계가 있어, 화학합성ㆍ분석시간을 단축할 수 없고, 혼합, 반응에 사용하는 약품량의 저감, 폐액량의 저감, 환경부하의 저감이 불가능하다는 결점을 가졌다.
이와 마찬가지로 주형이나 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하여 얻어진 수지성형품을 유전자관련분야, 이 중에서도 캐필러리 전기영동법, 마이크로어레이 방식에 의한 해석용도 등, 유전자 증폭 (PCR) 법에 의한 증폭용도 등에 이용하게 하는 경우, 미세화에는 한계가 있어, 해석속도를 높일 수 없고, 샘플량을 적게 할 수 없다는 결점을 가졌다. 나아가서는 주형이나 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하는 경우, 기판을 소형화할 수 없다는 문제점도 갖고 있었다.
이와 같은 주형 또는 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하는 경우의 이러한 문제를 해결하는 가공법으로서 반도체 미세가공기술을 응용한 유리 또는 실리콘 기판으로의 웨트 에칭 가공, 또는 드라이 에칭 가공에 의해 미세가공을 실시하는 기술이 알려져 있다. 그러나, 웨트 에칭에서는 마스킹 재료 하부의 언더 에칭의 진행에 의해 조형깊이가 0.5㎜ 보다도 깊어지면 폭 (또는 직경) 정밀도가 얻기 어려워지기 때문에 정밀한 가공법이라고는 할 수 없었다.
웨트 에칭에 대해서 드라이 에칭은 Si 반도체의 패턴 형성 프로세스로부터 발전된 기술로, 각종 플라즈마원종에 의한 각종 전자부품, 화합물 반도체로의 응용이 연구되고 있다. 그러나, 이 방법은 우수한 미세가공성을 가진 반면, 에칭 속도가 500∼2,000㎚/분으로 느리기 때문에, 예를 들면 조형 깊이가 0.1㎜ 인 가공을 수행하는 경우, 50분 이상의 가공시간이 필요하게 되어 생산성이 우수한 저가의 가공법이라고는 할 수 없었다.
또한, 드라이 에칭의 가공시간이 1시간 이상이 되면, 장치전극이 열을 갖게되어, 기판의 변형 또는 장치의 손상이 우려되기 때문에, 장치 전극이 60℃ 를 초과하는 경우는 장치를 일시 정지시키고, 다시 가공을 개시하는 등의 처치가 필요하게 되어 생산성은 더욱 저하된다.
그리고, 주형 또는 절삭법에 의한 금속성 금형을 사용하는 경우의 이러한 문제를 해결하는 다른 방법으로서 리소그래피법이 알려져 있다. 이 리소그래피법에서는 먼저 기판 상에 레지스트층을 형성하고, 이 레지스트층의 노광을 실시한 후, 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 레지스트 패턴에 따라서 상기 기판 상에 금속구조체를 전기도금에 의해 퇴적시킨 후, 상기 금속구조체를 몰드로 하여 사출성형에 의해 수지성형품을 형성한다.
이 방법에 의해 제조되는 제품으로서 레이저 디스크, CD-ROM, 미니디스크 등, 피트나 그루브 등의 깊이가 다른 구조를 가진 광디스크가 일본 공개특허공보 2001-338444호에 개시되어 있다. 2층의 레지스트층을 사용하고, 다른 패턴을 형성함으로써 피트나 그루브 등의 깊이가 다른 구조를 형성한다. 이 방법에 의해 1장의 금속구조체로부터, 예를 들면 약 5만장 이상의 광디스크를 얻을 수 있다. 또한, 리소그래피법은 정밀도있고 매우 저가로 제조할 수 있는 점에서 생산성이 우수한 방법이라고 할 수 있다. 또한, 취급할 수 있는 재료가 실리콘과는 다른 점에서도 우수하다. 그러나, 리소그래피법이 실현되고 있는 상품분야는 상기 광디스크 등의 분야에 한정되어 있고, 임상검사, 조합화학 또는 유전자관련분야 등, 광디스크와는 크게 다른 분야에서 사용되는 물질처리를 위한 수지성형품에 대해, 각종 요철구조를 가진 정밀한 수지성형품을 제조하는 것은 실현되어 있지 않다.
또는, 종래의 광디스크의 조형깊이는 1∼3㎛ 로 얕기 때문에, 현상처리로 계획대로의 레지스트 패턴을 얻는 것은 가능하였다. 그러나, 동일하게 예를 들면 5㎛ 이상, 또는 30㎛ 이상과 같은 깊이의 정밀한 레지스트 패턴을 얻고자 하면, 레지스트 패턴이 현상시에 용해 또는 변형되어, 계획대로의 형상을 가진 레지스트 패턴을 얻기가 곤란한 것을 발명자들은 발견하였다. 따라서, 계획대로의 패턴을 가진 금속구조체 나아가서는 수지성형품을 얻을 수 없다.
리소그래피법, 이 중에서도 싱크로트론 방사광을 노광 광원으로 한 리소그래피법이 일본 공개특허공보 2001-38738호에 개시되어 있다. 싱크로트론 방사광이 가진 높은 지향성은 레이저광에 필적하고, 레이저로 실현할 수 없는 단파장의 광은 미세가공으로 인해 문제가 되는 회절한계를 클리어할 수 있다. 따라서, 싱크로트론 방사광을 노광 광원으로 사용한 경우, 보다 두꺼운 층을 노광처리할 수 있으므로, 종래의 광원과 비교하여 보다 미세하고 깊은 조형깊이를 얻을 수 있다.
그러나, 싱크로트론 방사광을 사용한 레지스트 패턴 형성에서도, 현상공정에서의 레지스트의 용해성 제어는 마찬가지로 어려운 것으로 추측된다.
싱크로트론 방사설비는 매우 대형 설비로, 그 설비를 건설ㆍ유지해 나가는 것은 용이하지 않다. 특히 설비의 건설 및 유지에 막대한 비용이 든다. 또한, 노광시에 사용되는 마스크는, 싱크로트론 방사광을 흡수하는 특수 마스크가 사용되고 있어, 깊이가 다른 구조체를 얻는데에는 복수의 마스크가 필요하게 되어 더욱 비용이 든다. 따라서, 사출성형에 의해 얻어진 성형품의 비용은, 통상의 리소그래피법에 의해 얻어진 성형품보다도 수십배의 고가격이 될 것으로 예측된다.
그런데 연료전지는 산소와 수소원료로부터 물을 합성하는 것을 기본반응으로 하고 있으나, 전하 담체나 전해질의 차이로부터 5종류의 형식으로 크게 구별된다. 종래의 전지 (1차 전지 또는 1차 전지) 에서는, 셀내에 전극과 전해질이 존재, 밀폐계에서의 전해질/전극계면에서의 반응이 대부분이었다. 그러나, 연료전지에서는 원료를 연속적으로 전극에 공급하는 방식이기 때문에, 셀 내에는 원료유로가 존재한다.
예를 들면 원료를 공급하는 관통구멍 (포트) 과 유로 (채널) 를 가진 세퍼레이터 또는 전극 등의 원료공급용의 유로부재를 복수개 겹쳐 배치하여 셀을 형성한다. 그리고, 관통구멍으로부터 원료 가스를 공급하여 셀내의 전기화학적 반응에 의해 전류를 얻어 발전하고 있다.
유로는 세퍼레이터 또는 전극 등 자체에 형성할 필요가 있고, 내식성ㆍ전기전도성ㆍ박육 강성을 가진 재료선정이 필요하다. 또한, 유로는 형식에 따라서 미세성은 다르지만, 가전용으로 개발중인 다이렉트 메탄올형 (DMFC) 은, 50∼100㎛ 의 홈이 타당하다고 생각되고 있다. 유로부재의 재료에는 SUSㆍNi 로 대표되는 금속판을 사용하는 것, 또는 표층에 금속 도전화 처리를 실시한 실리콘 기판을 사용하는 것, 또는 도전성 수지 등의 도전성 탄소재를 성형한 것을 사용한 것이 개발되고 있다. 에너지 취출 효율의 향상에는 미세ㆍ박육화가 필수이고, 이를 위해서는 미세가공기술이 필요하게 된다.
표층에 금속도전화 처리를 실시한 실리콘기판을 사용한 세퍼레이터에서는 포토리소그래피에 의해 SiO2기판에 홈 및 관통구멍을 형성하고, 그 후 도전성과 내구성을 갖게 하기 위해 Au, Cr, Pt 등의 박막을 부여하는 방법이 「Mu Chiao, Kien B. Lam, and Liwei Lin "MICROMACHINED MICROBIAL FUEL CELLS" IEEE International Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 2003, Kyoto Japan, pp383-386」 에 개시되어 있다. 이에 의해 정밀도있게 형성된 세퍼레이터를 제조할 수 있다. 그러나, 이 방법으로는 각각의 기판마다 레지스트 도포, 노광, 현상, 에칭 및 레지스트 박리공정을 수행할 필요가 있는데다, 고가의 실리콘기판을 사용하고 있다. 따라서, 생산성이 낮고 연료전지의 비용 저감이 곤란하였다.
이와 같이 종래의 방법에서는 정밀도있게 형성된 다단구조의 연료전지용 세퍼레이터를 생산성이 양호하게 제조할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래기술을 감안하여 이루어진 것으로, 원하는 형상 또는 다른 요철 깊이를 가진 수지성형품을 생산성이 양호하게 제조할 수 있는 수지성형품의 제조방법 및 그 제조에 사용되는 금속구조체의 제조방법을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 원하는 조형깊이를 가진 수지성형품, 그 중에서도, 임상검사분야, 유전자관련분야, 조합화학 분야에서의 사용에 적합한 칩이나 연료전지용 유로부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 실시형태에서의, 수지성형품을 형성하는 공정을 나타내는 모식도.
도 2 는 도 1 에 나타내는, 수지성형품을 형성하는 공정에 의해 제조되는 수지성형품의 일례를 나타내는 도면.
도 3 은 도 1 에 나타내는, 수지성형품을 형성하는 공정에 의해 제조된, 유로를 가진 수지성형품을 나타내는 도면.
도 4 는 도 1 에 나타내는, 수지성형품을 형성하는 공정에 의해 제조된, 유로를 가진 수지성형품을 나타내는 도면.
도 5 는 도 1 에 나타내는, 수지성형품을 형성하는 공정에 의해 제조된, 용기를 가진 수지성형품을 나타내는 도면.
도 6 은 도 1 에 나타내는, 수지성형품을 형성하는 공정에 의해 제조된, 용기를 가진 수지성형품을 나타내는 도면.
도 7 은 도 1 에 나타내는, 수지성형품을 형성하는 공정에 의해 제조된, 볼록 패턴을 가진 수지성형품을 나타내는 도면.
도 8 은 본 발명의 실시형태 2 에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 9 는 본 발명의 실시형태 3 에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 10 은 본 발명의 실시형태 4 에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 11 은 본 발명에 의해 제조된 수지성형품 또는 수지성형품용 금속구조체 (스탬퍼) 의 일례를 나타내는 사시도.
도 12 는 본 발명에 관련되는 세퍼레이터 또는 전극의 구성을 나타내는 사시도.
도 13 은 본 발명에 관련되는 세퍼레이터 또는 전극의 다른 구성을 나타내는 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 기판
2: 제 1 레지스트층
3: 마스크 (A)
4: 제 2 레지스트층
5: 마스크 (B)
6: 레지스트 패턴
7: 도전성막
8: 금속구조체
9: 수지성형품
51: 기판
52: 1층째의 레지스트
53: 1층째의 마스크
54: 제 1 중간구조체
55: 2층째 레지스트
56: 2층째 마스크
57: 제 2 중간구조체
58: 금속구조체 (스탬퍼)
100: 세퍼레이터
101: 채널
103: 포트
이하, 본 발명의 해결수단을 개시한다. 본 항목에서의 기재에서, 각 단계의 기재순서는 명시적 기재가 없는 한, 각 단계의 처리순서를 규정하는 것은 아니다. 또한, 아래에 기재된 각 태양에서의 요소는 적절하게 조합하여 구성할 수 있다.
본 발명은 수지성형품의 제조방법으로서, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 금속구조체를 형성하는 단계와, 상기 금속구조체를 사용하여 수지성형품을 형성하는 단계를 포함한 수지성형품의 제조방법에서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 복수의 레지스트층을 형성하고, 상기 기판 상에 형성된 상기 복수의 레지스트층을, 현상처리하는 단계를 포함하고, 상기 현상처리하는 단계에서, 어느 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층이, 현상제에 대한 용해성이 작도록 용해성이 제어되는 것이다. 이 구성을 가짐으로써, 제 2 레지스트층의 패턴의 변형을 억제할 수 있어, 원하는 구조를 가진 수지성형품을 제조할 수 있다. 또한, 복수의 레지스트층은 2층 이상의 모든 수의 층수를 포함한다. 본 태양은 예를 들면 3 이상의 레지스트층이 형성되는 경우를 포함한다. 또한, 하나의 레지스트층과 상층의 레지스트층은, 직접 겹치는 2개의 층으로 한정되지는 않고 분리된 층일 수 있다. 금속의 부착은 도금처리 외에 각종 방법으로 수행할 수 있다. 금속구조체는 예를 들면 스탬퍼로서 또는 중간구조체로서 사용할 수 있다. 이와 같은 점들은 각 태양에서 명시가 없는 한 동일하다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 용해성의 제어는 상기 현상처리하는단계의 이전에 부여되는, 상기 하나의 레지스트층으로의 열처리량과 상기 상층의 레지스트층으로의 열처리량의 조정에 의한 제어를 포함할 수 있다. 이에 의해 효과적으로 용해성 제어를 수행할 수 있다. 또한, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 하나의 레지스트층의 노광처리 이전에 상기 하나의 레지스트층을 열처리하는 단계와, 상기 제 2 레지스트층의 노광처리 이전에 상기 상층의 레지스트층을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의해, 예를 들면 레지스트의 베이킹 처리에서의 열량의 조정을 수행할 수 있다. 여기에서 하나의 레지스트층 및 상층의 레지스트층은, 노광처리에 의해 현상액으로의 용해성이 변화되는 레지스트로 형성되어 있을 수 있다. 또는, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 하나의 레지스트층의 노광처리 이후에 상기 하나의 레지스트층을 열처리하는 단계와, 상기 제 2 레지스트층의 노광처리의 이후에 상기 상층의 레지스트층을 열처리하는 단계를 가질 수 있다. 여기에서 하나의 레지스트층 및 상층의 레지스트층은, 노광 및 열처리에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트로 형성되어 있을 수 있다. 이에 의해, 예를 들면, 화학증폭형 레지스트의 열처리에서의 열량을 조정할 수 있다.
상기의 제조방법에서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 현상처리하는 단계 전에, 상기 하나의 레지스트층을 노광처리하는 단계와, 상기 상층의 레지스트층을 노광처리하는 단계를 포함하고, 상기 용해성의 제어는 상기 하나의 레지스트층의 노광량과 상기 상층의 레지스트층의 노광량의 조정에 의한 제어를 포함할 수 있다. 이에 의해 효과적으로 용해성 제어를 수행할 수 있다. 여기에서 하나의 레지스트층 및 상층의 레지스트층은, 노광처리에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트로 형성되어 있을 수 있다. 또는 상기 하나의 레지스트층 및 상층의 레지스트층은, 노광 및 열처리에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제조방법에서, 상기 하나의 레지스트층 및 상층의 레지스트층은 노광 및 열처리에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트로서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 현상처리하는 단계 전에, 상기 하나의 레지스트층을 노광하는 단계와, 상기 노광된 하나의 레지스트층을 열처리하지 않고, 상기 상층의 레지스트층을 부착하는 단계와, 상기 상층의 레지스트층을 노광처리한 후에, 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의해 효과적으로 용해성의 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에 관련되는 수지성형품의 제조방법은 물질의 처리에 사용되는 요철 구조를 갖는 수지성형품의 제조방법으로서, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 금속구조체를 형성하는 단계와, 상기 금속구조체를 사용하여 수지성형품을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계가, 복수의 레지스트층을 형성하고, 상기 복수의 레지스트층 내의 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 하나의 레지스트층과, 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 상기 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층을 현상처리하고, 깊이가 다른 복수의 요철부를 가진 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 가진 것이다. 이 구성을 가짐으로써 깊이가 다른 복수의 구조를 가진 물질의 처리에 사용되는 요철구조를 수지성형품상에 형성할 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 하나의 레지스트층의 패턴과, 상기 상층의 레지스트층의 패턴이 다른 것이 바람직하다. 이에 의해 효과적으로 다른 깊이의 요철 패턴을 형성할 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 원하는 깊이를 가진 패턴을 형성하도록, 복수의 레지스트층을 부착하는 단계와, 상기 복수의 레지스트층을 노광 마스크로 1회의 노광을 수행하거나, 또는 각각 레지스트층을 동일 패턴의 노광 마스크로 노광을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의해 원하는 깊이의 요철 패턴의 레지스트층을 형성할 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상층의 레지스트층이 노광된 후에, 또한, 하나 이상의 레지스트층의 부착과 노광처리를 수행하여, 2 이상의 다른 깊이의 요철부를 형성할 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계에서는, 1회의 현상으로 복수의 다른 깊이의 구조를 가진 레지스트 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 상층의 레지스트층의 노광처리에서, 상기 하나의 레지스트층의 노광처리에 사용되는 마스크 패턴의 위치와 동일한 위치가 되도록, 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치를 맞추는 것이 바람직하다. 이에 의해 정확한 노광처리를 수행할 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 하나의 레지스트층과 상층의 레지스트층에 감도가 다른 레지스트를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해 보다 정밀한 패터닝을 가능하게 한다.
본 발명에 관련되는 수지성형품의 제조방법은 폭 2㎛ 이상 500㎛ 이하, 바람직하게는 폭 2㎛ 이상 100㎛ 이하이고 애스팩트비 1 이상의 홈 구조와, 상기 홈 구조와 연결되는 관통구멍을 가진 수지성형품용 금속구조체의 제조방법으로서, 요철면을 가진 제 1 구조체를 형성하는 단계와, 상기 제 1 구조체의 요철면 상에 레지스트층을 형성하는 단계와, 상기 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 구조체의 요철면의 볼록부 상에 상기 레지스트의 볼록부를 형성하는 단계 또는 오목부 상에 상기 레지스트의 오목부를 형성하는 단계와, 상기 레지스트 패턴이 형성된 제 1 구조체의 요철면상에 제 2 구조체를 구성하는 재료를 부착시키고, 제 2 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 것이다. 이에 의해 수지성형품용 금속구조체를 정밀도있게 제조할 수 있다. 여기에서 애스팩트비는 오목부 (또는 볼록부) 의 폭에 대한 깊이 (또는 높이) 의 비를 말한다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계에서 노광에 사용되는 광원은 자외선 램프 또는 레이저광인 것이 바람직하다.
상기 수지성형품의 제조방법에서, 상기 수지성형품을 형성하는 단계에 의해 형성되는 수지성형품의 요철부의 깊이는, 실질적으로 5㎛ 내지 500㎛ 인 것이 바람직하다. 이에 의해 물질처리에 적합한 수지성형품을 제조할 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에 의해, 유로 패턴, 혼합부 패턴, 용기 패턴 중에서 적어도 하나의 패턴을 가진 수지성형품을 제조할 수 있다. 또는 전극, 히터, 온도센서 중에서 적어도 하나의 패턴을 가질 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에 의해 임상검사에 사용되는 칩을 제조할 수 있다. 특히 혈액검사용 칩, 요검사용 칩 또는 생화학검사용 칩 중 어느 하나일 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에 의해 조합화학에 사용되는 칩을 제조할 수 있다. 특히 의약개발 칩 또는 화학합성ㆍ분석용 칩일 수 있다.
상기 수지성형품의 제조방법에 의해 유전자관련에 사용되는 칩을 제조할 수 있다. 특히 유전자 증폭용 칩일 수 있다.
본 발명에 관련되는 연료전지용 유로부재는 상기 서술한 제조방법에 의해 제조된 것이다. 이에 의해 저가의 연료전지용 유로부재를 얻을 수 있다.
본 발명에 관련되는 금속구조체의 제조방법은 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체를 형성하는 단계를 포함하는 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체의 제조방법에서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 복수의 레지스트층을 형성하고, 상기 기판 상에 형성된 상기 복수의 레지스트층을, 현상처리하는 단계를 포함하고, 상기 현상처리하는 단계에서, 어느 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층이 현상제에 대한 용해성이 작도록 용해성이 제어되는 것이다. 이 구성을 가짐으로서, 제 2 레지스트층의 패턴 변형을 억제할 수 있어, 원하는 구조를 가진 금속구조체를 제조할 수 있다.
본 발명에 관련되는 금속구조체의 제조방법은 물질의 처리에 사용되는 요철구조를 갖는 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체의 제조방법으로서, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 금속구조체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계가, 복수의 레지스트층을 형성하고, 상기 복수의 레지스트층 내의 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 하나의 레지스트층과, 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 상기 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층을 현상처리하고, 깊이가 다른 복수의 요철부를 가진 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 가진다. 이에 의해 깊이가 다른 복수의 구조를 가진 물질의 처리에 사용되는 요철구조를 수지성형품 상에 형성할 수 있다.
본 발명에 관련되는 수지성형품의 제조방법은 폭 2㎛ 이상 500㎛ 이하이고 애스팩트비 1 이상의 홈 구조와, 상기 홈 구조와 연결되는 관통구멍을 갖는 수지성형품용 금속구조체의 제조방법으로서, 요철면을 가진 제 1 구조체를 형성하는 단계와, 상기 제 1 구조체의 요철면 상에 레지스트층을 형성하는 단계와, 상기 레지스트를 패터닝하고, 레지스트 패턴을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 구조체의 요철면의 볼록부 상에 상기 레지스트의 볼록부를 형성하는 단계, 또는 오목부 상에 상기 레지스트의 오목부를 형성하는 단계와, 상기 레지스트 패턴이 형성된 제 1 구조체의 요철면 상에 제 2 구조체를 구성하는 재료를 부착시키고, 제 2 구조체를 형성하는 단계를 포함하는, 수지성형품용 금속구조체의 제조방법이다. 이에 의해 수지성형품용 금속구조체를 정밀도있게 제조할 수 있다. 여기에서 애스팩트비란오목부 (또는 볼록부) 의 폭에 대한 깊이 (또는 높이) 의 비를 말한다.
[발명의 실시형태]
이하 본 발명을 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 실시형태를 설명하는 것으로, 본 발명이 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 설명의 명확화를 위해 이하의 기재는 적절히 생략 및 간략화되어 있다. 또한, 당업자라면 이하의 실시형태의 각 요소를 본 발명의 범위에서 변경, 추가, 변환할 수 있을 것이다.
발명의 실시형태 1
도 1 은 본 실시형태에서의 수지성형품의 제조공정을 나타내고 있다. 본 실시형태를 실현하기 위해 사용되는 제조장치는 널리 알려진 것으로, 상세한 설명은 생략된다. 도 1 을 참조하여 본 실시형태에서의 제조방법을 설명한다. 또한, 도 1 은 화학증폭형 네거티브형 레지스트를 사용한 예를 나타낸다. 본 실시형태의 레지스트 패턴 형성방법은
(i) 기판 상으로의 제 1 레지스트층의 형성 [도 1(a)]
(ii) 기판과 마스크 (A) 와의 위치맞춤 [도 1(b)]
(iii) 마스크 (A) 를 사용한 제 1 레지스트층의 노광 [도 1(b)]
(Iv) 제 1 레지스트층의 열처리 [도 1(b)]
(v) 제 1 레지스트층 상으로의 제 2 레지스트층의 형성 [도 1(c)]
(vi) 기판과 마스크의 위치맞춤 [도 1(d)]
(vii) 마스크 (B) 를 사용한 제 2 레지스트층의 노광 [도 1(d)]
(viii) 제 2 레지스트층의 열처리 [도 1(d)]
(ix) 레지스트층의 현상 [도 1(e)]
를 수행하고, 원하는 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 상기 처리의 부호는 도면의 부호와는 일치하지 않는다. 형성된 레지스트 패턴에 따라서 기판 상에 금속을 부착함으로써 금속구조체를 형성한다. 금속의 부착은 바람직하게는, 전해도금 또는 무전해 도금 처리에 의해 수행된다.
이 금속구조체를 몰드로 하여 수지성형품을 형성함으로써 수지성형품을 제조할 수 있다. 또는 금속구조체는 중간체로서 사용할 수 있다. 이 중간구조체를 사용하여 몰드를 형성하고, 그 몰드에 의해 수지성형품을 형성할 수 있다. 예를 들면 금속구조체에 도금처리에 의해 금속을 부착함으로써, 금속의 몰드를 형성할 수 있다. 또한, 상기 처리의 몇가지는 사용되는 레지스트 재료 또는 프로세스에 의해 생략된다.
본 실시형태의 레지스트 패턴의 형성처리에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 기판 상에 예를 들면 깊이 30㎛ 와 깊이 100㎛ 의 요철부를 구비하는 구조체를 얻고자 한 경우, 하층인 제 1 레지스트층 (두께 70㎛), 상층인 제 2 레지스트층 (두께 30㎛) 을 순서대로 형성하고, 각 층에 노광 또는 노광, 열처리를 수행한다. 현상처리공정에서는 처음에 제 2 레지스트층이 현상되고, 깊이 30㎛ 의 패턴이 얻어진다. 다음으로 제 1 레지스트층이 현상되고, 제 1 레지스트층과 제 2 레지스트층을 합한 깊이 100㎛ 의 패턴이 얻어진다. 깊이 100㎛ 의 패턴이 얻어지는 시점에서, 제 2 레지스트층의 깊이 30㎛ 인 패턴을 현상액에 용해, 또는 변형시키지 않기 위해서는, 각 층의 현상액에 대한 용해성을 제어하는 것이 중요한 것을 본 발명자들은 발견하였다.
제 1 레지스트층과 제 2 레지스트층의 두께의 차가 크거나, 또는 그것을 합한 두께가 두꺼워짐에 따라서 각 층의 용해성을 제어하는 것, 특히 상층인 제 2 레지스트층의 현상제에 대한 용해성을 작게 하는 것이 중요하다. 제 2 레지스트층의 용해성은 하층인 제 1 레지스트층보다도 작은 것이 중요하다. 알칼리 현상액을 사용하는 현상처리에서는, 제 2 레지스트층이 내알칼리성을 가진 것이 필요하게 된다.
이하, 각 처리에 대해 설명한다.
(i) 기판 상으로의 제 1 레지스트층의 형성에 대해 설명한다.
성형품 형성 단계에서 얻어지는 수지성형품의 평면도는 기판 (1) 상으로 제 1 레지스트층 (2) 을 형성하는 공정으로 결정된다. 즉, 기판 (1) 상에 제 1 레지스트층 (2) 을 형성한 시점의 평면도가 금속구조체, 나아가서는 수지성형품의 평면도에 반영된다.
기판 (1) 상에 제 1 레지스트층 (2) 을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 스핀코팅방식, 딥핑방식, 롤방식, 드라이필름 레지스트의 접합 등을 들 수 있다. 이 중에서도 스핀코팅방식은 회전하고 있는 유리기판 상에 레지스트를 도포하는 방법으로, 직경 300㎜ 를 초과하는 유리 기판에 레지스트를 높은 평면도로 도포하는 이점이 있다. 따라서, 높은 평면도를 실현할 수 있는 관점에서, 스핀코팅 방식이 바람직하게 이용된다.
사용되는 레지스트에는 포지티브형 레지스트, 네거티브형 레지스트의 2종류가 있다. 모두 레지스트의 감도, 노광조건에 의해 레지스트의 초점심도가 변하기 때문에, 예를 들면 UV 노광장치를 사용한 경우, 노광시간, UV 출력값을 레지스트 두께, 감도에 따라서 종류를 선택하는 것이 바람직하다. 사용하는 레지스트는 패턴형상의 제어용이성 관점에서 네거티브형 레지스트가 바람직하다. 특히 큰 깊이를 구비하는 레지스트 패턴을 형성하는 경우, 현상제에 대한 불용화성을 변화시키는 네거티브형 레지스트가, 레지스트의 용해성을 효과적으로 제어할 수 있는 점에서 우수하다. 또한, 예를 들면 스핀코팅방식으로 제 1 레지스트층 (2) 상에 제 2 레지스트층 (4) 을 형성하는 경우, 제 2 레지스트층 (4) 에 포함되는 용제 (예를 들면 시너 등) 에 의해 제 1 레지스트 패턴의 변형을 방지하는데에도 네거티브형 레지스트가 바람직한 경우가 있다.
사용하는 레지스트가 웨트 레지스트인 경우, 예를 들면 스핀코팅방식으로 소정의 레지스트 두께를 얻는데에는 스핀코팅 회전수를 변경하는 방법과, 점도조정하는 방법이 있다. 스핀코팅 회전수를 변경하는 방법은 스핀코터의 회전수를 설정함으로써 원하는 레지스트 두께를 얻는 것이다. 점도조정하는 방법은 레지스트 두께가 두꺼운 경우, 또는 도포면적이 커지면 평면도가 저하될 우려가 있기 때문에, 실제 사용상에서 요구되는 평면도에 따라서 점도를 조정하는 것이다.
예를 들면 스핀코팅방식의 경우, 1회로 도포하는 레지스트층의 두께는 높은 평면도를 유지하는 것을 고려하여, 바람직하게는 50㎛ 이하의 범위내인 것이 바람직하다. 제 1 레지스트층 (2) 의 두께는 물질처리를 위한 수지성형품 제조를위해서는 1∼500㎛ 가 바람직하다. 원하는 두께의 레지스트층을 얻기 위해, 복수회의 레지스트 부착처리를 반복할 수 있다. 특히 높은 평면도를 유지한 후에 원하는 레지스트층의 두께를 얻기 위해서는, 복수의 레지스트층을 형성하는 것이 유효하다. 이들 복수의 층은 나중에 1회의 노광처리로 동시에 노광할 수 있다. 또한, 하나의 레지스트층을 형성 및 노광처리한 후, 다시 레지스트층을 형성하고, 동일 마스크패턴에서의 노광처리를 수행함으로써, 이와 마찬가지로 제 1 레지스트층에 깊이가 큰 오목부를 형성할 수 있다.
스핀코팅방식에 의해 레지스트층을 형성하는 경우, 열처리의 하나인 레지스트의 베이킹 처리 (용제의 건조) 에서의 베이킹량을 조정함으로써, 레지스트의 용해성을 제어할 수 있다. 베이킹 처리는 일반적으로 노광처리 전에 수행된다. 베이킹 처리에 사용하는 장치는 용제를 건조할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 오븐, 핫플레이트, 열풍건조기 등을 들 수 있다. 열처리량의 일례인 베이킹량은 베이킹 시간 또는 베이킹 온도를 제어함으로써 변화시킬 수 있다. 예를 들면 체적당의 베이킹량을, 제 1 레지스트층 (2) 이 제 2 레지스트층 (4) 보다도 작아지도록 조정함으로써, 2개의 레지스트의 용해성을 제어할 수 있다. 또한, 베이킹량에 의한 제어는 네거티브형 레지스트 또는 포지티브형 레지스트의 쌍방에 적용할 수 있다.
제 1 레지스트층 (2) 에 광분해형의 포지티브형 레지스트를 사용한 경우, 제 1 레지스트층 (2) 의 베이킹이 너무 진행되면, 레지스트가 극도로 경화되어, 나중의 현상에서 광이 조사된 부분을 용해시켜 패턴을 형성하기가 곤란해지는 점에서,베이킹 시간을 짧게 하는 등, 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
광분해형의 포지티브형 레지스트 또는 화학증폭형 포지티브형 레지스트는, 광가교형의 네거티브형 레지스트와 비교하여, 내알칼리성의 발현폭은 제한되기 때문에, 설정하는 레지스트 두께는 제 1 및 제 2 의 각 층을 합하여 5∼200㎛ 의 범위내가 바람직하고, 10∼100㎛ 범위내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 제 1 레지스트와 제 2 레지스트의 재료가 다른 경우, 동일한 베이킹량에 의해 용해성을 변화시킬 수도 있다.
(ii) 기판과 마스크 (A) 와의 위치맞춤에 대해 설명한다.
제 1 레지스트층 (2) 의 패턴과, 제 2 레지스트층 (4) 의 패턴에서의 위치관계를 원하는 설계대로 하기 위해서는, 마스크 (A; 3) 를 사용한 노광시에, 정확한 위치맞춤을 수행하는 것이 필요하게 된다.
위치맞춤에는 기판과 마스크 (A; 3) 의 같은 위치에 절삭가공을 실시하여 핀 고정하는 방법, 레이저 간섭계를 사용하여 위치내기를 하는 방법, 기판과 마스크 (A) 의 동 위치에 위치 마크를 제작, 광학현미경으로 위치맞춤을 하는 방법 등을 들 수 있다.
광학현미경으로 위치를 맞추는 방법은 예를 들면 포토리소그래피법으로 기판에 위치 마크를 제작하여 마스크 (A; 3) 에는 레이저 묘화장치로 위치마크를 묘화한다. 광학현미경을 사용한 수동조작에서도 5㎛ 이내의 정밀도가 간단히 얻어지는 점에서 유효하다.
(iii) 마스크 (A; 3) 를 사용한 제 1 레지스트층의 노광에 대해 설명한다.도 1(b) 에 표시되는 공정에서 사용하는 마스크 (A; 3 ) 는 특별히 한정되지 않지만, 에멀젼 마스크, 크롬마스크 등을 들 수 있다. 레지스트 패턴 형성 단계에서는, 사용하는 마스크 (A) 에 의해 유로의 폭, 깊이, 용기간격 및 용기 폭 (또는 직경), 깊이의 치수 및 정밀도가 좌우된다. 그리고, 그 치수 및 정밀도는 수지성형품에도 반영된다.
따라서, 수지성형품의 각 치수 및 정밀도를 소정의 것으로 하기 위해서는 마스크 (A) 의 치수 및 정밀도를 규정할 필요가 있다. 마스크 (A; 3) 의 정밀도를 높이는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 마스크 (A; 3) 의 패턴 형성에 사용하는 레이저 광원을 보다 파장이 짧은 것으로 변경하는 것을 들 수 있으나, 설계비용이 고액이고, 마스크 (A; 3) 제작비가 고액으로 되기 때문에, 수지성형품이 실용적으로 요구되는 정밀도에 따라서 적절하게 규정하는 것이 바람직하다.
마스크 (A; 3) 의 재질은 온도팽창계수, UV 투과흡수성능 면에서 석영 유리가 바람직하지만 비교적 고가이기 때문에, 수지성형품이 실용적으로 요구되는 정밀도에 따라서 적절하게 규정하는 것이 바람직하다. 계획대로의 원하는 깊이, 또는 높이가 다른 구조체, 또는 제 1 레지스트 패턴과 제 2 레지스트 패턴이 다른 구조체를 얻기 위해서는, 제 1 레지스트층 (2) 및 제 2 레지스트층 (4) 의 노광에 사용하는 마스크의 패턴 설계 (투과/차광부) 가 확실한 것이 필요하고, CAE 해석 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션도 그 해결책의 하나이다.
노광에 사용되는 광원은 설비비용이 저가인 자외선 또는 레이저광인 것이 바람직하다. 싱크로트론 방사광은 노광심도가 깊기는 하나, 소요되는 설비비용이고액으로, 실용적으로 수지성형품의 가격이 고액으로 되어 공업적으로 비실용적이다.
광가교형의 네거티브형 레지스트를 사용하여 내알칼리성을 발현시키는 방법으로서 베이킹 시간의 최적화 외에 가교밀도의 최적화를 들 수 있다. 통상 네거티브형 레지스트의 가교밀도는 노광량에 따라서 설정할 수 있다. 이와 같은 점에서 제 1 레지스트층 (2) 의 노광량과 제 2 레지스트층 (4) 의 노광량을 조정함으로써 용해성을 제어할 수 있다. 노광량은 노광시간 또는 노광강도 등을 변화시킴으로써 제어할 수 있다. 예를 들면 제 1 레지스트층 (2) 의 체적당의 노광량을, 제 2 레지스트층 (4) 의 체적당의 노광량보다도 작게 함으로써, 제 1 레지스트층 (2) 보다도 제 2 레지스트층 (4) 의 용해성을 작게 하도록 제어할 수 있다. 노광시간이나 노광강도 등의 노광조건은 레지스트층의 재질, 두께 등에 따라서 변화되기 때문에, 얻어지는 패턴에 따라서 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 특히 유로의 폭, 깊이, 용기간격 및 용기 폭 (또는 직경), 깊이 등의 패턴의 치수 및 정밀도에 영향을 주기 때문에, 노광조건은 이들도 고려하여 조절된다. 또한, 레지스트의 종류에 따라서 초점심도가 변하기 때문에, 예를 들면 UV 노광장치를 사용한 경우, 노광시간, UV 출력치를 레지스트의 두께, 감도에 따라서 선택하는 것이 바람직하다. 광가교형의 네거티브형 레지스트의 경우, 설정하는 레지스트 두께는 각 층을 합하여 5∼500㎛ 범위내가 바람직하고, 10∼300㎛ 범위내인 것인 보다 바람직하다.
(iv) 제 1 레지스트층 (2) 의 열처리에 대해 설명한다. 노광후의 열처리는 레지스트 패턴의 형상을 보정하기 위해 어닐링이라는 열처리가 알려져 있다. 특히 화학가교를 목적으로 하고, 화학증폭형 레지스트를 사용한 경우에 수행한다. 전형적인 화학증폭형 레지스트는 레지스트 중의 감광제로서 산발생제를 함유하고, 노광으로 발생된 산에 의해 다음의 열처리에서 반응이 야기되어, 현상액에 대해 불용화 또는 가용화가 촉진된다. 특히 화학증폭형 네거티브 레지스트는 주로 2성분계, 또는 3성분계로 이루어지고, 노광시의 광에 의해 화학구조의 말단의 에폭시기가 개환되고, 열처리에 의해 가교반응시킨다. 열처리시간은 예를 들면 막두께 100㎛ 인 경우, 설정온도 100℃ 의 조건하에서는 몇 분으로 가교반응이 진행된다. 화학증폭형 네거티브형 레지스트를 사용한 경우, 노광량의 조정 외에, 노광후의 열처리량을 조정함으로써, 용해성을 제어할 수 있다. 이 노광량 또는 열처리량을 많게 함으로써, 내알칼리성을 발현시키는 것이 가능해진다. 열처리량은 처리시간 또는 처리온도 등에 따라서 변화시킬 수 있다. 따라서, 제 1 레지스트층으로 부여하는 체적당의 열처리량을, 제 2 레지스트층 보다도 작게 함으로써, 용해성을 제 2 레지스트층보다도 작게 할 수 있다.
제 1 레지스트층 (2) 의 열처리가 너무 진행되면, 나중의 현상에서 미가교부분을 용해시켜 패턴을 형성하는 것이 곤란해지기 때문에, 이 점도 고려하여, 설정하는 레지스트 두께가 100㎛ 이상이 아닌 경우, 열처리시간을 짧게 하거나, 또는 나중의 제 2 레지스트층 형성후의 열처리만으로 하는 등, 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
(v) 제 1 레지스트층 상으로의 제 2 레지스트층 (4) 의 형성에 대해 설명한다. 도 1 (c) 에 나타나는 바와 같이 노광처리된 나중의 제 1 레지스트 (2) 상에 제 2 레지스트 (4) 가 부착된다. (i) 에 대해 설명한 것에 추가하여, 이하의 점을 기술한다. 제 2 레지스트층의 베이킹 처리량을 조정함으로써, 제 2 레지스트층의 현상제에 대한 용해성을 제어할 수 있다. 베이킹 처리는 온풍을 사용하여, 상측으로부터 열을 부여하는 것이 바람직하다. 예를 들면 열처리시간을 길게 하거나, 또는 열처리온도를 높게 함으로써, 내알칼리성을 발현시키는 것이 가능하다. 특히 제 1 레지스트층보다도 용해성을 작게 하기 위해, 제 1 레지스트층보다도, 체적당의 부여하는 열처리량을 크게 하는 것이 중요하다. 예를 들면 제 2 레지스트층 (4) 의 베이킹 시간 (용제의 건조시간) 을 길게 하고, 레지스트를 경화시켜, 보다 큰 내알칼리성을 발현시킬 수 있다. 통상 레지스트는 막두께, 시너 등의 용제농도, 및 감도에 따라서 베이킹 시간을 설정하고 있다. 이 시간을 길게 함으로써 보다 큰 내알칼리성을 갖게 할 수 있게 된다. 스핀코팅방식으로, 포지티브형 레지스트를 사용하여 레지스트층을 형성하는 경우, 베이킹 시간을 통상의 1.5∼2.0배 정도로 함으로써, 보다 큰 내알칼리성을 발현시킬 수 있다. 이에 의해 제 1 레지스트층과 제 2 레지스트층의 현상종료시, 제 2 레지스트층의 레지스트 패턴의 용해, 또는 변형을 억제할 수 있다.
(vi) 기판과 마스크 (B; 5) 의 위치맞춤에 대해 설명한다. (ii) 에 대해 설명한 것과 동일한 방법으로 위치맞춤을 실시한다.
(vii) 마스크 (B; 5) 를 사용한 제 2 레지스트층의 노광에 대해 설명한다. 도 1(d) 에 나타낸 바와 같이 마스크 (B; 5) 를 사용하여, 제 2 레지스트층 (4) 을노광처리한다. 마스크 (B; 5) 는 깊이가 다른 복수의 요철부를 구비하는 요철 패턴을 형성하기 때문에, 마스크 (B; 5) 와는 다른 마스크 패턴을 구비하고 있다. 일부의 노광영역은 일치하고, 일부의 노광영역이 일치하지 않는다. 예를 들면 일치하는 부분에서 보다 큰 조형 깊이를 얻을 수 있다.
(iii) 에 대해 설명한 것과 동일한 방법으로 노광을 실시한다. 이 때, 광가교형의 네거티브형 레지스트를 사용하여 노광량을 조정함으로써, 용해성을 제어할 수 있다. 제 2 레지스트층의 체적당의 노광량을 제 1 레지스트층보다도 많게 함으로써, 제 2 레지스트층의 용해성을 제 1 레지스트층보다도 작게 할 수 있다. 이에 의해 제 2 레지스트층의 레지스트 패턴의 용해 또는 변형을 억제할 수 있다.
(viii) 제 2 레지스트층 (4) 의 열처리에 대해 설명한다. (iv) 에 대해 설명한 것에 추가하여 이하의 점을 기술한다. 화학증폭형 레지스트를 사용하는 경우, 노광량 외에 노광처리후의 열처리에서의 열처리량, 예를 들면 처리시간이나 온도를 조정함으로써 용해성을 제어할 수 있다. 화학증폭형 네거티브 레지스트를 제 2 레지스트층으로서 사용하고, 노광후의 열처리를 적절하게 수행함으로써, 나중의 현상처리에서 제 1 레지스트층의 패턴이 얻어진 시점에서, 제 2 레지스트층의 패턴이 용해, 또는 변형시키지 않도록 제어할 수 있다. 열처리에 의해 화학가교가 진행되어, 가교밀도를 높임으로써 내알칼리성이 발현된다. 예를 들면 내알칼리성을 발현시키기 위한 열처리시간은, 통상의 1.1∼2.0배의 범위로부터 레지스트의 두께에 따라서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 특히 제 1 레지스트층보다도 용해성을 작게 하기 위해서는, 제 2 레지스트층으로 부여되는 체적당의 열처리량은 제 1 레지스트층보다도 많게 하는 것이 중요하다. 또한, (iv) 에서 설명한 바와 같이, 필요에 의해 제 1 레지스트층에서의 열처리는 수행되지 않는다. 제 1 레지스트층은 제 2 레지스트층의 열처리시에 동시에 열처리가 실시된다. 이 때, 예를 들면, 상측으로부터 온풍에 의해 열처리를 수행함으로써, 제 2 레지스트층과 제 1 레지스트층의 열처리량을 적절하게 조정할 수 있다. 또한, 노광처리에 의해 용해성이 변화되는 통상의 광가교성 네거티브 레지스트 또는 광분해성 포지티브 레지스트에 대해, 노광후의 열처리를 수행함으로써 용해성을 제어할 수 있다. 이것은 노광전의 베이킹 처리와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 제 2 레지스트층의 열처리량을 증가함으로써, 그 현상제에 대한 용해성을 저하시킬 수 있다.
(ix) 레지스트층의 현상에 대해 설명한다. 제 1 레지스트층 (2) 과 제 2 레지스트층 (4) 은 1회의 현상처리에 의해 현상되고 패턴이 형성된다. 도 1(e) 에 나타나는 공정의 현상은 사용한 레지스트에 대응하는 소정의 현상액을 사용하는 것이 바람직하다. 현상시간, 현상온도, 현상액 농도 등의 현상조건은 레지스트 두께나 패턴 형상에 따라서 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들면 필요한 깊이를 얻기 위해 현상시간을 너무 길게 하면, 용기 등의 조형간격 및 용기나 유로 등의 조형폭 (또는 직경) 이 소정의 치수보다도 커져 버리기 때문에, 적절하게 조건을 설정하는 것이 바람직하다.
레지스트층 전체의 두께가 증가되게 되면, 현상공정에서, 레지스트 저부의폭 (또는 직경) 보다도 표면의 폭 (또는 직경) 이 넓어질 우려가 있다. 레지스트를 복수층 형성하는 경우, 각 레지스트층의 형성에서, 감도가 다른 레지스트를 단계로 나누어 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. 이 경우에는 예를 들면 표면에 가까운 층의 레지스트의 감도를 저부에 가까운 층보다도 높게 하는 것 등을 들 수 있다. 또한, 구체적으로는 감도가 높은 레지스트로서 도꾜오우카공업주식회사제의 BMR C-1000PM을, 그리고, 감도가 낮은 레지스트로서 도꾜오우카공업주식회사제의 PMER-N-CA3000PM 을 사용할 수 있다. 그 외에, 레지스트의 건조시간을 변경함으로써 감도를 조정하도록 해도 된다. 예를 들면, 도꾜오우카공업주식회사제의 BMR C-1000PM 을 사용한 경우, 스핀코팅후의 레지스트 건조시, 1층째의 건조시간을 110℃에서 40분, 2층째의 건조시간을 110℃ 에서 20분으로 함으로서 1층째의 감도를 높일 수 있다.
유로나 혼합부, 용기 등의 깊이ㆍ정밀도가 균일한 성형품을 얻기 위한 방법으로서는, 예를 들면 레지스트 도포에서 사용하는 레지스트 종류 (네거티브형, 포지티브형) 를 변경하는 방법, 금속구조체의 표면을 연마하는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 용해성 제어를 위해 열처리 또는 노광처리 등의 조정은, 각각 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 레지스트의 용해성의 제어는 복수의 깊이를 구비하는 요철형상의 형성에 한정되지 않고, 깊이 또는 높이가 동일하고, 유일한 레벨을 구비하는 패턴에도 적용가능하다. 제 1 레지스트층과 제 2 레지스트층을 위해 특성이 다른 재료를 사용함으로써, 열처리 또는 노광처리에 대한 감도를 변화시킬 수 있다. 이에 의해 동일 조건의 노광 또는 열처리 등을 사용하여 현상제에 대한 용해성을 변화시킬 수 있다.
상기 예에서는 제 1 레지스트층 상에 직접 제 2 레지스트층이 형성되어 있으나, 용해성의 제어는 층의 순서 또는 수에 관계없이 상층과 하층의 관계에 있는 복수층의 사이에서 적용할 수 있다. 예를 들면 3 이상의 다른 깊이의 오목부를 구비하는 패턴을 형성하기 위해, 상기 설명에 따라서 3층 이상의 레지스트층의 각 레지스트층에 대해 부착ㆍ노광처리를 수행하고, 1회의 현상처리에 의해 패턴형성할 수 있다. 이 때 다른 마스크 패턴을 사용함으로써, 3 이상의 다른 깊이의 오목부를 가진 패턴을 형성할 수 있다.
다음으로 금속구조체 형성 단계에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 금속구조체 형성 단계란 레지스트 패턴 형성 단계에서 얻어진 레지스트 패턴 (6) 을 따라서 금속을 퇴적시키고, 금속구조체의 요철면을 레지스트 패턴을 따라서 형성함으로써 금속구조체를 얻는 공정이다.
도 1(f) 에 나타나는 바와 같이 이 공정에서는 미리 레지스트 패턴 (6) 을 따라서 도전성막 (7) 을 형성한다. 이 도전성막 (7) 의 형성방법은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 증착, 스퍼터링 등을 이용할 수 있다. 도전성막에 사용되는 도전성 재료로서는 금, 은, 백금, 구리 등을 들 수 있다.
도 1(g) 에 나타나는 바와 같이 도전성막 (7) 을 형성한 후, 패턴을 따라서 금속을 도금에 의해 퇴적하여 금속구조체 (8) 를 형성한다. 금속을 퇴적시키는 도금방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 전해도금, 무전해 도금 등을 들 수있다. 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않지만, 니켈, 구리, 금을 들 수 있고, 경제성ㆍ내구성의 관점에서 니켈이 바람직하게 사용된다.
금속구조체 (8) 는 그 표면상태에 따라서 연마해도 상관없다. 단, 오염이 조형물에 부착될 우려가 있기 때문에, 연마후, 초음파 세정을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 금속구조체 (8) 는 그 표면상태를 개선하기 위해, 이형제 등으로 표면처리해도 상관없다. 또한, 금속구조체의 깊이방향의 경사각도는 수지성형품의 형상으로부터 50°∼90°인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60°∼87°이다. 도금에 의해 퇴적한 금속구조체 (8) 는 레지스트 패턴으로부터 분리된다.
성형품 형성 단계에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 성형품 형성 단계는 도 1(h) 에 나타나는 바와 같이, 상기 금속구조체 (8) 를 몰드로 하여, 수지성형품 (9) 을 형성하는 공정이다. 수지성형품 (9) 의 형성방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 사출성형, 프레스성형, 모노머 캐스트 성형, 용제 캐스트 성형, 압출성형에 의한 롤전사법 등을 들 수 있고, 생산성, 몰드 전사성의 관점에서 사출성형이 바람직하게 사용된다. 소정 치수를 선택한 금속구조체를 몰드로 하여 사출성형으로 수지성형품을 형성하는 경우, 금속구조체의 형상을 높은 전사율로 수지성형품으로 재현할 수 있다. 전사율을 확인하는 방법으로서는 광학현미경, 주사전자현미경 (SEM), 투과전자현미경 (TEM) 등을 사용하여 수행할 수 있다.
금속구조체를 몰드로 하여 예를 들면 사출성형으로 수지성형품을 형성하는 경우, 1장의 금속구조체로 1만장∼5만장, 경우에 따라서는 20만장이나 수지성형품을 얻을 수 있고, 금속구조체의 제작에 드는 비용부담을 대폭 해소할 수 있다. 또한, 사출성형 1 사이클에 필요한 시간은 5초∼30초로 짧고, 생산성의 면에서 매우 효율적이다. 사출성형 1 사이클로 동시에 복수개의 수지성형품을 형성가능한 성형금형을 사용하면, 더욱 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 상기 성형방법에서는 금속구조체를 금속 몰드로 사용해도, 금속구조체를 미리 준비한 금속 몰드 내부에 세트하여 사용해도 상관없다.
수지성형품을 형성하는데에 사용하는 수지재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 아크릴계 수지, 폴리젖산, 폴리글리코올산, 스티렌계 수지, 아크릴ㆍ스티렌계 공중합 수지 (MS 수지), 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 에틸렌ㆍ비닐알코올계 공중합 수지, 스티렌계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머, 염화비닐계 수지, 폴리디메틸실록산 등의 실리콘 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는 필요에 따라서 활성제, 광안정제, 열안정제, 방담제, 안료, 난연제, 대전방지제, 이형제, 블록킹 방지제, 자외선흡수제, 산화방지제 등의 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.
상기 성형방법에 의해 얻어지는 수지성형품에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 2 는 본 실시형태의 제조방법을 사용하여 제조할 수 있는 수지성형품의 일례를 나타내고 있다. 도 2 의 수지성형품은 유로 및 복수의 유로가 교차하는 혼합부를 갖고 있다. 또한, 수지성형품은 히터, 온도센서 및 전극을 갖고 있다. 히터 및 온도센서는 유로 상에 배치되어 있다. 전극 또는 히터 등의 금속부는스퍼터링이나 증착으로 형성할 수 있다. 가온 (加溫) 또는 반응처리를 수행하기 위해 필요하게 되는 온도제어를 위해, 온도센서가 배치되어 있다. 이와 같은 수지성형품 (9) 의 각 치수 및 정밀도에 대해서는, 실제 사용상에서 필요하게 되는 수치에 따라서 상기 각 공정에 의해 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.
수지성형품의 유로 폭의 최소값은 마스크의 가공정밀도에 유래하고 있고, 공업기술적으로는 X선, 레이저 등 파장이 짧은 레이저광을 사용함으로써 미세화는 가능할 것으로 추측된다. 그러나, 본 발명은 정밀도있고 저가인 수지성형품 (9) 을 의료분야, 공업분야, 바이오테크놀로지 분야로 넓게 제공하는 것이 목적이고, 특히 임상검사, 조합화학, 또는 유전자관련에 사용되는 칩에 적합한 것이기 때문에, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 폭이 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 규격화되어 있지 않은 다품종 소 로트의 수지성형품 (9) 의 용도에서도, 정밀도있고 저가의 용기로서 제공하는 관점에서 폭이 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 유로 폭의 최대값은 특별히 한정되지 않지만, 미세화에 의한 진단시간의 단축, 복수회 처리를 가능하게 하고, 장치에 휴대성을 부여하기 위해 300㎛ 이하인 것이 바람직하다.
수지성형품의 유로 깊이의 최소값은 유로로서의 기능을 갖기 위해서는, 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 유로 깊이의 최대값은 특별히 제한되지 않지만, 화학분석, DNA 진단 등의 용도에서, 유로 폭의 미세화에 의한 진단시간의 단축, 복수처리를 가능하게 하여 장치에 휴대성을 부여하는 것과 같은 이점을 손상시키지 않기 위해, 300㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 200㎛ 이하이다.
수지성형품의 유로 길이의 최소값은 화학분석, DNA 진단 등의 용도에서, 시료의 도입, 분리 (해석) 의 기능을 갖기 위해 5㎜ 이상인 것이 바람직하다. 유로 길이의 최대값은 특별히 제한되지 않지만, 화학분석, DNA 진단 등의 용도에서, 유로의 길이를 짧게 함으로써 진단시간의 단축, 복수처리를 가능하게 하고 장치에 휴대성을 부여한다는 이점을 손상시키지 않기 위해, 300㎜ 이하인 것이 바람직하다.
수지성형품의 용기 간격의 최소값은 마스크의 가공정밀도에 유래하고 있고, 공업기술적으로는 X선, 레이저 등 파장이 짧은 레이저광을 사용함으로써 미세화는 가능할 것으로 추측된다. 그러나, 본 발명은 정밀도있고 저가인 용기를 의료분야, 공업분야, 바이오테크놀로지 분야 등으로 넓게 제공하는 것이 목적으로, 특히 임상검사, 조합화학, 또는 유전자관련에 사용되는 칩에 적합한 것이기 때문에, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 용기 간격이 5㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 용기간격의 최소값은 예를 들면 혈액검사장치의 위치결정 정밀도에 의해 결정되는 경우도 상정되는 점에서, 장치의 사양에 따라서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 규격화되어 있지 않은 다품종 소로트의 용도에서도, 정밀도있고 저가의 용기로서 제공하는 관점에서 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 용기 간격의 최대값은 특별히 제한되지 않지만, 용기의 소형화에 의해 복수처리를 가능하게 하고, 장치에 휴대성을 부여하기 위해 10,000㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 이유에 의해, 수지성형품의 용기 폭 (또는 직경) 에서도, 최소값 5㎛ 이상, 최대값 10,000㎛ 이하인 것이 바람직하다. 수지성형품 (9) 의 용기 깊이의 최소값은 특별히 제한되지 않지만, 용기로서의 기능을 갖기 위해 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 용기 깊이의 최대값은 예를 들면 복수회의 레지스트 도포, 충분한 초점심도를 얻기 위해 노광광원을 X선 빔 등의 레이저를 사용하거나 함으로써, 보다 깊은 조형을 얻는 것은 가능할 것으로 추측된다. 그러나, 본 발명은 정밀도있고 저가인 용기를 의료분야, 공업분야, 바이오테크놀로지 분야로 넓게 제공하는 것이 목적으로, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 깊이가 1000㎛ 이하인 것이 바람직하다.
수지성형품의 평면도의 최소값은 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 수지성형품의 평면도의 최대값은 예를 들면 이 성형품을 다른 기판과 접합하여 사용할 때에 지장이 되지 않는 관점에서 200㎛ 이하인 것이 바람직하다. 수지성형품의 유로의 폭, 깊이의 치수정밀도는 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5∼10% 범위내인 것이 바람직하다. 수지성형품의 용기 간격, 용기 폭 (또는 직경), 깊이의 치수정밀도는 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5∼10% 범위내인 것이 바람직하다.
수지성형품의 두께에 대한 치수정밀도는 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5∼10% 범위내인 것이 바람직하다. 수지성형품의 두께는 특별히 규정되지 않지만, 사출성형에서의 취출시의 파손, 취급시의 파손, 변형, 휨을 고려하여 0.2∼10㎜ 범위내인 것이 바람직하다. 수지성형품의 치수는 특별히 한정되지 않지만, 리소그래피법으로 레지스트 패턴을 형성할 때, 예를 들면 레지스트층의 형성을 스핀코팅법으로 수행하는 경우, 직경 400㎜ 범위 중에서 채취할 수 있도록 용도에따라서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품의 용도는 특히 DNA 진단용, 검체용기, 항체용기, 시약용기 등의 의료용도, 광학관련의 전면판 등의 공업용도, 세포처리 등의 바이오테크놀로지 용도, 반응용기 등의 자동화학분석 등의 용도에 적합하다. 특히 상기 분야 또는 그 외의 분야에서 물질처리를 위한 요철구조를 갖는 수지성형품으로, 복수의 다른 깊이를 구비하는 요철구조를 가진 수지성형품 제조에 적용할 수 있다.
의료분야, 그 중에서도 항혈전성 (항혈소판 부착) 이나 세포독성시험에서의 유해성의 배제와 같은 생체적합성을 필요로 하는 용도에는, 항혈전성의 효과가 알려져 있는 재료를 사용하거나, 표면처리를 실시하는 것이 바람직하다. 표면처리에 의해 생체적합성을 향상시키는 방법으로서, 예를 들면 사출성형으로 성형품을 형성한 후, 스퍼터링에 의해 SiO2막을 퇴적시킨 후, 열산화에 의해 SiO2막을 성장시킴으로써 생체적합성을 부여하는 방법을 들 수 있다.
수지성형품을 형성한 후, 의료분야, 그 중에서도 임상검사분야에서, 생화학분석, DNA 진단분야 등에 사용하는 경우, 수지성형품상에서 가온, 반응, 신호검출 등의 처리를 필요로 하는 경우가 있다. 수지성형품상에서 가온, 또는 반응처리를 수행하는 방법으로서는 예를 들면 스퍼터링으로 전극 패턴을 형성하고, 장치로부터 전압을 인가하는 방법이나, 히터를 배치하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 가온, 또는 반응처리를 실시할 때, 온도제어가 필요하게 되는 경우는 예를 들면 온도센서를 배치하는 것도 생각할 수 있다. 신호검출을 수행하는 경우, 예를 들면 포토다이오드를 배치하는 것을 생각할 수 있다.
의료분야, 그 중에서도 임상검사분야에서, 생화학분석, DNA 진단분야 등에 사용하는 경우, 유로의 미세화에 의해 진단에 필요한 시간을 단축하는 것이 기대되고 있는 성형품은 본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품을 사용함으로써 달성된다. 본 실시형태에 의해 얻어지는 수지성형품은 정밀도있고 저가이고, 생화학분석, DNA 진단분야 등, 그 중에서도 수술실, 임상, 재택, 또는 마을의 진료소 등, 산업상 대량 사용되는 용도에서 특히 효과적이다.
본 실시형태에 의해 얻어지는 수지성형품은 정밀도있고 저가이고, 이 성형품을 반복하여 사용할 수 있으나, 기판표면의 오염, 변형 등의 결함이 발생한 경우, 비용상승이 최대한 억제되기 때문에 폐기하여 신품을 사용해도, 노동력의 해소, 처리시간의 단축과 같은 작업효율이 중요한 용도에서 특히 효과적이다. 본 실시형태에 의해 얻어지는 수지성형품 (9) 은 정밀도있고 저가이고, 의료분야, 공업분야, 바이오테크놀로지 분야 외에 조합화학과 같은 자동화학 분석의 분야에서도 넓게 응용을 기대할 수 있다. 특히 검체량의 미소화는 동시에 폐기시의 폐액량을 대폭 삭감할 수 있어, 환경보전의 관점에서도 특히 효과적이다.
또한, 본 발명에 관련되는 제조방법에 의해 금속구조체 및 수지성형품을 제조한 경우, 금속구조체 및 수지성형품에, 제 1 레지스트층 상에 제 2 레지스트층을 형성하는 것에 의한 제 1 레지스트층 표면의 수 ㎛ 이내의 기복, 및 제 1 레지스트층 패턴 단부의 경사가 형성되는 경우가 있으나, 실용상 아무런 문제가 없다.
본 실시형태에 의해 얻어지는 수지성형품은 종래의 성형품과 대비하여 높은 정밀도 등을 발휘할 수 있다. 또한, 당해 수지성형품은 정밀함과 동시에 저가로 형성할 수 있기 때문에, 제조비용을 최대한 억제할 수 있는 이점을 발휘할 수 있는 산업상 대량으로 사용되는 용도에 적용한 경우에 특히 효과적이다.
실시예
이하, 본 발명에 따라서 수지성형품을 형성하는 방법에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1(a) 를 참조하여 먼저 기판 상에 유기재료 (도꾜오우카공업제 「PMER N-CA3000PM」을 베이스로 하는 1회째의 레지스트 도포를 수행하였다. 그리고, 도 1(b) 를 참조하여 제 1 레지스트층을 형성한 후, 기판과 원하는 용기의 마스크 패턴으로 가공한 마스크 (A) 와의 위치맞춤을 수행하였다.
다음에 UV 노광장치 (캐논제 「PLA-501F」파장 365㎚, 노광량 300mJ/㎠) 에 의해, 제 1 레지스트층을 UV광에 의해 노광을 수행한 후, 핫플레이트 (100℃×4분) 를 사용하여 제 1 레지스트층의 열처리를 수행하였다.
도 1(c) 를 참조하여 먼저 기판 상에 유기재료 (도꾜오우카공업제 「PMERN-CA3000PM」를 베이스로 하는 2회째의 레지스트 도포를 수행하였다. 그리고, 도 1(d) 를 참조하여 제 2 레지스트층을 형성한 후, 기판과 원하는 용기의 마스크 패턴으로 가공한 마스크 (B) 와의 위치맞춤을 수행하였다.
다음에 UV 노광장치 (캐논제 「PLA-501F」파장 365㎚, 노광량 100mJ/㎠) 에 의해, 제 2 레지스트층을 UV 광에 의해 노광을 수행한 후, 핫플레이트 (100℃×8분) 를 사용하여 제 2 레지스트층의 열처리를 수행하였다.
도 1(e) 에 나타낸 바와 같이 상기 레지스트층을 가진 기판을 현상하고, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하였다 (현상액: 도꾜오우카공업제 「PMER 현상액 P-7G」).
그리고, 도 1(f) 에 나타낸 바와 같이 상기 레지스트 패턴을 가진 기판표면에 증착, 또는 스퍼터링을 수행하고, 레지스트 패턴의 표면에 은으로 이루어지는 도전성 막을 퇴적시켰다. 이 공정에서 추가로 백금, 금, 구리 등을 퇴적시킬 수 있다.
다음에 도 1(g) 에 나타낸 바와 같이 상기 레지스트 패턴을 가진 기판을 도금액에 침지하여 전기 도금을 수행하고, 레지스트 패턴의 홈 사이에 금속구조체 (이하 Ni 구조체) 를 얻었다. 이 공정에서 추가로 구리, 금 등을 퇴적시킬 수 있다.
도 1(h) 에 나타낸 바와 같이 얻어진 Ni 구조체를 금형으로 하고, 사출성형으로 플라스틱재를 Ni 구조체에 충전하여 플라스틱 성형체를 얻었다.
수지성형품 1 [유로를 가진 성형품의 제조]
도 1 에 나타내는 성형품을 형성하는 방법에 따라서 레지스트 도포를 2회 반복하여 제 1 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시, 또한, 레지스트 도포를 1회 반복하여 제 2 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시한 후, 도 3 에 나타낸 바와 같은 가로 75㎜×세로 50㎜, 두께 1.5㎜ 의 기판에, 50㎛와 200㎛ 의 유로깊이를 가진 수지성형품을 제조하였다.
수지성형품 2 [유로를 가진 성형품의 제조]
도 1 에 나타내는 성형품을 형성하는 방법에 따라서 레지스트 도포를 3회 반복하여 제 1 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시, 또한, 레지스트 도포를 1회 반복하여 제 2 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시한 후, 도 4 에 나타낸 바와 같은 가로 75㎜×세로 50㎜, 두께 1.5㎜ 의 기판에, 25㎛와 300㎛ 의 유로깊이를 가진 수지성형품을 제조하였다.
수지성형품 3 [용기를 가진 성형품의 제조]
도 1 에 나타내는 성형품을 형성하는 방법에 따라서 레지스트 도포를 3회 반복하여 제 1 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시, 또한, 레지스트 도포를 1회 반복하여 제 2 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시한 후, 도 5 에 나타낸 바와 같은 가로 75㎜×세로 50㎜, 두께 1.5㎜ 의 기판에, 30㎛와 300㎛ 의 용기깊이를 가진 수지성형품을 제조하였다.
수지성형품 4 [용기를 가진 성형품의 제조]
도 1 에 나타내는 성형품을 형성하는 방법에 따라서 레지스트 도포를 1회 수행하여 제 1 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시, 또한, 레지스트 도포를 2회 반복하여 제 2 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시한 후, 도 6 에 나타낸 바와 같은 가로 70㎜×세로 50㎜, 두께 1.5㎜ 의 기판에, 깊이 150㎛의 저부와 깊이 30㎛ 의 용기를 가진 수지성형품을 제조하였다.
수지성형품 5 [볼록 패턴을 가진 성형품의 제조]
도 1 에 나타내는 성형품을 형성하는 방법에 따라서 레지스트 도포를 1회 수행하여 제 1 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시, 또한, 레지스트 도포를 3회반복하여 제 2 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시한 후, 도 7 에 나타낸 바와 같은 가로 75㎜×세로 50㎜, 두께 1.5㎜ 의 기판에, 20㎛ 와 300㎛ 의 볼록 패턴을 가진 수지성형품을 제조하였다. 이 패턴은 20㎛ 와 300㎛ 의 오목부를 가진 것으로 파악할 수 있다.
발명의 실시형태 2
본 실시형태에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 및 수지성형품의 제조방법에 대해 도 8 을 사용하여 설명한다. 도 8 은 본 실시형태에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 51 은 기판, 52 는 1층째의 레지스트, 53 은 1층째의 마스크, 54 는 제 1 중간구조체, 55 는 2층째의 레지스트, 56 은 2층째의 마스크, 57 은 제 2 중간구조체, 58 은 금속구조체 (스탬퍼) 이다. 스탬퍼는 본 실시형태에 대한 금속구조체의 일 례로 한다. 상기 서술한 실시형태와 동일한 공정에 대해서는, 실시형태 1 에서 설명한 내용과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
레지스트 도포공정에 대해 설명한다. 먼저 기판 (51) 상에 유기재료 (예를 들면 클라리언트재팬제 「AZP4400」) 를 베이스로 하는 1층째의 레지스트 (52) 를 도포한다. 레지스트 (52) 는 포지티브형의 감광성 레지스트로서, 광이 조사된 영역 즉 노광된 영역이 현상액에 용해된다. 기판 (51) 은 예를 들면 유리기판을 이용할 수 있다. 수지성형품의 평면도는 기판 상으로 레지스트층을 형성하는 공정에 크게 영향을 받는다. 즉, 기판 상에 레지스트층을 형성한 시점의 평면도가 금속구조체 (스탬퍼), 나아가서는 수지성형품의 평면도에 반영된다.
평면도를 유지하는 방법으로서 기판면이 노출될 때까지 현상을 수행하는 것도 생각할 수 있다. 기판에 유리를 사용한 경우, 그 평면도는 표면연마에 의해 1㎛ 이내로 억제하는 기술이 공업적으로 확립되어 있다. 기판면이 노출될 때까지 현상을 수행함으로써 그 평면도를 재현할 수 있어, 평면도를 높이는 것을 기대할 수 있다.
기판 상에 레지스트 (52) 를 형성하는 방법의 하나로서 스핀코팅방식을 들 수 있다. 스핀코팅방식이란 회전하고 있는 기판 상에 레지스트를 도포하는 방법으로, 직경 300㎜ 를 초과하는 기판에 레지스트를 도포하는 경우에도 높은 평면도가 얻어지는 이점이 있다. 스핀코팅방식으로 소정의 레지스트의 두께를 얻는 경우, 레지스트 점도를 높이는 방법도 효과적이다. 그러나, 도포면적이 커지면 평면도가 저하될 우려가 있기 때문에, 실제 사용상에서 요구되는 평면도에 따라서 레지스트 점도를 조정하는 것이 바람직하다.
1층째의 레지스트 도포로 가능한 레지스트 두께는 높은 평면도를 유지하는 것, 및 노광장치에 의한 노광심도를 고려하여 2∼500㎛, 바람직하게는 20∼50㎛ 범위내인 것이 바람직하다. 이 레지스트의 두께가 나중에 형성되는 금속구조체 (스탬퍼), 수지성형품의 단차가 된다. 스핀코팅법 이외의 레지스트층 형성의 방법으로서는 딥핑방식, 롤방식, 드라이필름 레지스트의 접합 등을 들 수 있다. 그러나, 높은 평면도를 실현할 수 있는 관점에서, 스핀코팅법이 바람직하다. 또한, 레지스트층은 1회의 레지스트 도포공정에 한정되지 않고, 2회 이상의 레지스트 도포공정에 의해 형성해도 된다.
다음으로 레지스트 (52) 의 노광공정에 대해 설명한다. 레지스트 (52) 를 도포한 후, 도 8(a) 에 나타낸 바와 같이 원하는 마스크 패턴으로 가공한 마스크 (53) 를 사용하여, UV 노광장치에 의해 레지스트 (52) 를 UV 광에 의해 노광을 수행한다. 마스크 (53) 의 백색 부분은 광을 투과하고, 흑색 부분은 광을 차단하는 것으로 한다. UV 노광장치는 예를 들면 광원으로서 UV 램프를 갖고, 파장 365㎚, 조도 20mW/㎠ 의 노광장치를 이용할 수 있다. 상기 레지스트의 노광에 대해 설명한다. 노광조건에 따라서 레지스트로의 초점심도가 변하기 때문에, 예를 들면 UV 노광장치를 사용한 경우, 파장, 노광시간, UV출력값을 레지스트의 두께, 감도에 따라서 선택하는 것이 바람직하다. 노광장치는 UV 레이저를 이용한 것을 사용할 수도 있다. UV 레이저는 UV 램프보다도 깊은 심도를 달성한다.
리소그래피법을 이용하여 레지스트 (52) 에 패턴을 형성하는 공정에서는, 사용하는 마스크 및 노광조건에 따라서 패턴의 폭, 깊이 및 이들의 정밀도가 좌우된다. 그리고, 그 치수 및 정밀도는 수지성형품에도 반영된다. 따라서, 플라스틱을 성형한 수지성형품의 각 치수 및 정밀도를 소정의 것으로 하기 위해서는 마스크의 치수 및 정밀도를 규정할 필요가 있다. 사용하는 마스크는 특별히 한정되지 않지만, 에멀젼 마스크, 크롬마스크 등을 들 수 있다. 미세한 패턴 정밀도를 확보하기 위해 크롬 마스크가 바람직하게 사용된다.
다음으로 1층째의 레지스트 (52) 의 현상공정에 대해 설명한다. 도 8(b) 에 나타낸 바와 같이 상기 레지스트 (52) 를 가진 기판 (51) 을 기판면이 노출될 때까지 현상하고, 기판 (51) 상에 레지스트 패턴 (52a) 을 형성한다. 이 레지스트 패턴 (52a) 에 의해 평활한 기판 상에 볼록부가 형성된다. 현상액은 예를 들면 클라리언트재팬제의 「AZ400K 디벨로퍼」를 사용할 수 있다. 리소그래피법을 이용하여 레지스트 패턴을 형성할 때에는 알칼리액인 현상액의 농도, 현상시간도 고려하는 것이 필요한 경우가 있다. 특히 기판 (51) 의 표면까지 현상하고자 할 때에는, 레지스트 저부의 폭 (또는 직경) 보다도 표면의 폭 (또는 직경) 이 넓어질 우려가 있기 때문에, 예를 들면 현상액의 희석배율을 올림으로써 현상속도를 저하시켜, 현상시간을 최적화함으로써, 현상을 제어할 수 있다.
또한, 조형깊이방향의 직사각형 패턴이 사다리꼴형, 또는 수직형상을 선택할 수도 있다. 요구되는 형상, 정밀도, 사출성형으로 플라스틱을 성형할 때의 이형성을 고려하여 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
다음으로 제 1 중간구조체 (54) 를 형성하기 위한 도전화, 전주 (전기주조) 공정에 대해 설명한다. 제 1 중간구조체 (54) 를 형성하기 위한 금속의 부착에는 도금처리를 이용할 수 있다. 금속을 부착하는 도금방법은 특별히 한정되지 않지만, 전해도금, 무전해도금 등을 이용할 수 있다. 도전화공정에서는 레지스트 패턴 (52a) 이 형성된 기판 (51) 의 표면에 증착, 또는 스퍼터링을 수행하고, 레지스트 패턴 (52a) 및 기판 (51) 의 표면에 도전막인 도금종자층으로서 Ni 를 퇴적시킨다. 이 공정에서 추가로 Pt, Au, Ag, Cu, Al 등을 퇴적시킬 수 있다.
전주공정에서는 상기 레지스트 패턴 (52a) 을 가진 기판 (51) 을 도금액에 침지하여 전기도금을 수행하고, 레지스트 패턴 상과 기판 상에, Ni 를 퇴적시켜 제 1 중간구조체를 형성한다. 이 공정에서 추가로 Cu, Au 등을 퇴적시킬 수 있다.아세톤, 질산수용액 등의 용매를 사용하여 레지스트를 용해시켜 박리하고, 중간구조체 (54) 를 기판 (51) 으로부터 분리한다. 얻어진 제 1 중간구조체 (54) 의 패턴은 도 8(c) 에 나타낸 형태로 기판의 패턴이 전사된 역패턴으로 된다.
도금처리에 의한 금속층의 부착은 상기의 전기도금 대신에, 무전해 도금을 이용할 수 있다. 무전해 도금 처리에서는 먼저 대상물 표면에 도금종자층으로서 무전해 도금의 핵이 되는 촉매금속 (예를 들면 Pd-Sn 착물) 이 흡착된다. 다음에 대상물 표면의 주석염을 용해시켜, 산화환원반응에 의해 금속팔라듐을 생성한다. 대상물이 Ni 도금액에 삽입되면, 대상물 상에 Ni층이 형성된다. 이 점은 이하의 도금 처리에서 동일하다.
상기 설명에서는 제 1 중간구조체를 금속에 의해 형성하였으나, 수지 등의 전사체를 밀착 또는 프레스 성형시킴으로써 수지에 의해 형성할 수 있다. 전사체를 밀착 또는 프레스 성형하는데에 사용하는 수지는 예를 들면 열경화성수지, 광경화성수지를 사용하여 전사후에 경화시킬 수도 있다.
다음으로 제 1 중간구조체 (54) 상으로의 레지스트 패턴 형성공정에 대해 설명한다. 여기에서도 리소그래피처리에 의해 패터닝이 수행된다. 제 1 중간구조체 (54) 의 전사면상에 유기재료를 베이스로 하는 2층째의 레지스트 (55) 를 도포한다. 여기에서는 1층째의 레지스트 (52) 와 동일한 레지스트를 동일한 조건에 의해 도포하고 있다. 그 후, 마스크 위치가 1회째의 노광에서의 마스크 패턴과 동일한 위치가 되도록 위치맞춤을 실시하고, 2층째의 마스크 (56) 를 사용하여, UV 노광장치에 의해, 상기 레지스트 (55) 를 UV 광에 의해 2회째의 노광을수행한다. 이에 의해 1층째의 패턴과 2층째의 패턴을 정밀도있게 형성할 수 있다.
마스크의 위치맞춤에 대해 설명한다. 마스크의 위치맞춤은 1층째의 레지스트 (52) 에 노광된 마스크 패턴과, 2층째의 레지스트 (55) 에 노광하는 마스크 패턴 위치를 동일한 위치로 하기 위해 수행한다. 마스크의 위치맞춤에서, 1층째의 레지스트 (52) 에 노광한 마스크 패턴과, 2층째의 레지스트 (55) 에 노광하는 마스크 패턴 위치에 위치어긋남이 발생하면, 금속구조체 (스탬퍼) 및 수지성형품의 조형정밀도에 크게 영향을 주기 때문에, 위치맞춤은 오차범위 ±20㎛ 범위내인 것이 바람직하고, ±1㎛ 범위인 것이 보다 바람직하다.
마스크의 위치맞춤 정밀도를 높이는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 노광, 미노광부분의 광의 회절차를 이용한 오프셋 조절 등이 있다. 마스크의 위치맞춤 정밀도를 높이는 다른 방법으로서 예를 들면 기판 상, 및 마스크의 지정위치에 레이저광에 의해 기호를 묘화해 놓고, 광학현미경 등을 사용하여 서로의 위치결정을 수행함으로써 정밀도를 높이는 방법을 들 수 있다. 또한, 유리마스크에는 마스크 얼라이너 등을 사용하는 것을 고려하여, 1층째의 마스크 (53) 와 2층째의 마스크 (56) 의 동일한 위치에 얼라인먼트 마크를 넣어 두는 것이 바람직하다.
2층째의 노광에서는 1층째의 노광과 동일한 노광조건에 의해 노광한다. 또한, 레지스트에 대한 초점심도가 변하기 때문에, 예를 들면 UV 노광장치를 사용한 경우, 파장, 노광시간, UV 출력값은 레지스트의 두께, 감도에 따라서 변경해도된다.
제 1 중간구조체 (54) 상에 형성된 2층째의 레지스트 (55) 를 제 1 중간구조체 (54) 가 노출될 때까지 현상하고, 도 8(e) 에 나타낸 바와 같이 2층째의 레지스트 패턴 (55a) 을 형성한다. 이에 의해 2단의 요철 패턴이 형성된다. 본 실시형태에서는, 제 1 중간구조체 (54) 의 볼록부의 일부 이외를 노광하고 있다. 현상처리에 의해, 제 1 중간구조체 (54) 에 설치된 볼록부의 일부 이외의 레지스트 (55) 를 제거하고 있다. 이에 의해 도 8(e) 에 나타낸 바와 같이 1단째의 볼록부 상에 다시 2단째의 볼록부가 형성되고, 제 1 중간구조체 (54) 는 2단의 요철을 가진 다단구성이 된다.
다음으로 제 1 중간구조체 (54) 의 요철면 상으로의 도전화, 전주공정에 대해 설명한다. 레지스트 패턴 (55a) 을 가진 제 1 중간구조체 (54) 의 표면에 스퍼터링, 또는 증착을 수행하고, 2층째의 레지스트 패턴 (55a) 의 표면에 도금종자층으로서 Ni 를 퇴적시킨다. 이 공정에서 추가로 Pt, Au, Ag, Cu, Al 등을 퇴적시킬 수 있다.
다음에 2층째의 레지스트 패턴 (55a) 을 가진 제 1 중간구조체 (54) 를 도금액에 침지하여 전기 도금을 수행하고, 2층째의 레지스트 패턴 (55a) 이 형성된 제 1 중간구조체 (54) 상에 Ni 를 퇴적시켜 제 2 중간구조체를 형성한다. 제 2 중간구조체에는 레지스트 패턴 (55a) 을 가진 제 1 중간구조체의 패턴이 전사된다. 이 공정에서 추가로 Cu, Au 등을 퇴적시킬 수 있다. 이어서 도 8(f) 에 나타내는 바와 같이 제 1 중간구조체 (54) 와 레지스트 패턴 (55a) 을 제거하고 제 2 중간구조체 (57) 를 얻는다. 또한, 동일한 공정에 의해 제 2 중간구조체 (57) 에 전주처리를 실시하여 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 형성한다. 이 때, 제 2 중간구조체 (57) 의 표면에는 산화처리를 실시한다. 이에 의해 도 8(g) 에 나타낸 바와 같이 제 2 중간구조체의 패턴이 전사되어, 복수의 요철 깊이를 가진 다단 구성의 Ni제의 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 제조할 수 있다.
다음으로 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 사용한 수지의 성형공정에 대해 설명한다. 수지성형품의 형성방법은 사출성형, 프레스성형, 모노머 캐스트성형, 용제 캐스트 성형, 압출성형에 의한 롤전사법 등을 이용할 수 있다. 생산성, 몰드 전사성의 관점에서 사출성형이 바람직하게 사용된다. 소정의 치수를 선택한 금속구조체를 몰드로 하여 사출성형으로 수지성형품을 형성하는 경우, 금속구조체의 형상을 높은 전사율로 수지성형품으로 재현할 수 있다. 얻어진 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 금형으로 하여, 사출성형으로 플라스틱재를 금속구조체 (스탬퍼; 58) 에 충전하여 수지성형품을 얻는다. 사출성형으로 수지성형품을 형성하는데에 사용하는 플라스틱재료로서는 예를 들면 아크릴계 수지, 폴리젖산, 폴리글리코올산, 스티렌계 수지, 아크릴ㆍ스티렌계 공중합 수지 (MS 수지), 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 에틸렌ㆍ비닐알코올계 공중합 수지, 염화비닐계 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는 필요에 따라서 활성제, 광안정제, 열안정제, 방담제, 안료, 난연제, 대전방지제, 이형제, 블록킹방지제, 자외선흡수제, 산화방지제 등의 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.
레지스트의 두께가 증가하게 되면, 예를 들어 UV 노광장치를 사용하는 경우, 1회의 노광에서는 충분한 초점심도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 따라서, 본 실시형태에서의 방법은 요철면을 가진 중간구조체를 형성한 후에, 그 볼록부 상에 레지스트를 도포한다. 이에 의해, 2회분의 리소그래피 공정에 상당하는 홈을 형성할 수 있어 조형깊이를 늘릴 수 있다. 이 처리를 필요에 따라서 반복함으로써, 원하는 조형깊이를 가진 수지성형품을 정밀도있게 제조할 수 있게 된다. 즉, 본 실시형태에서는 1층분의 두께의 레지스트에만 광을 조사하고 있기 때문에, 초점심도에 의존하지 않고 정밀도있게 제조할 수 있다.
원하는 레지스트 두께를 갖고, 또한, 미세한 레지스트 패턴을 형성하고자 할 때, 복수회의 노광, 레지스트 패턴의 형성을 수행함으로써 레지스트가 수축되고, 평면도나 패턴의 깊이가 균일한 기판이 얻어지지 않는 경우를 생각할 수 있다. 이 레지스트 표면형상이 중간구조체, 금속구조체 (스탬퍼) 나아가서는 최종공정에서 형성한 수지성형품에 반영된다. 본 실시형태에서는 기판 상에 1회째의 레지스트 도포, 상기 레지스트층의 노광 및 레지스트 패턴을 형성한 후, 제 1 중간구조체 (54) 를 형성, 그 위에 2회째의 레지스트 도포를 실시함으로써, 평면도나 패턴의 깊이를 균일하게 하는 것이다. 각 레지스트층의 노광처리와 현상처리는 1회 수행되고, 레지스트층이 복수회의 노광 또는 현상처리가 실시될 필요가 없다. 이 때문에 레지스트층의 열화, 또는 그에 따른 수지성형품의 오차를 억제할 수 있다.
본 실시형태에서의 수지성형품의 제조방법에서는, 이상과 같이 1층째의 레지스트로서 포지티브형 레지스트를 사용하고 있다. 이 때문에, 1층째의 레지스트 패턴 (52a) 상에 직접 2층째의 레지스트를 형성한 경우, 2층째의 노광공정에서 1층째의 레지스트 패턴 (52a) 이 노광에 노출되어, 1층째의 레지스트 패턴 (52a) 이 변질될 우려가 있다. 1층째의 레지스트 패턴 (52a) 이 변질된 경우, 그 후의 현상공정에서 1층째의 레지스트가 용출되어 패턴이 변형되어 버린다. 기판 상에 1층째의 레지스트 패턴을 형성한 후에 제 1 중간구조체를 형성함으로써, 2단 이상의 단차를 가진 패턴을 정밀도있게 형성할 수 있고, 제 1 중간구조체의 요철 깊이보다도 깊은 패턴을 가진 금속구조체 (스탬퍼) 를 정밀도있게 형성할 수 있다. 이 때문에 이 금속구조체 (스탬퍼) 를 사용하여 수지성형품을 생산성이 양호하게 제조할 수 있다. 상기 서술한 수지성형품의 제조방법에서는, 1층의 깊이가 2∼500㎛ 정도이고 폭이 2∼500㎛ 정도인 패턴을 가진 수지성형품을 정밀도있게 형성할 수 있다.
또한, 상기 서술한 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 사용하여 도전성 수지 등의 도전성 탄소재를 예를 들면, 사출성형 또는 프레스 성형에 의해 성형함으로써, 도 12 및 도 13 에 나타내는 연료전지용 원료를 공급하기 위한 유로가 형성된 유로부재를 제조할 수 있다. 도 12 및 도 13 은 유로부재의 하나인 세퍼레이터 (100) 의 구성을 나타내는 사시도이다. 세퍼레이터에는 포트 (101) 가 되는 2개의 관통구멍이 형성되어 있다. 일방의 포트 (101) 로부터 산소나 수소 등의 원료가스가 유입되고, 타방의 포트 (101) 로부터 원료가 배출된다. 세퍼레이터의 중앙에는 복수의 홈이 형성되고, 이 홈이 2개의 포트 사이를 접속하는 채널 (103; 유로) 이 된다.
특히 폭 2㎛∼500㎛, 바람직하게는 폭 2㎛ 이상 100㎛ 이하이고 애스팩트비 1 이상인 홈 패턴을 가진 도전성 탄소재의 성형에 바람직하다. 도 8(g) 에 나타낸 바와 같은 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 유로부재의 제조에 사용하는 경우, 제 2 중간구조체 (57) 의 패턴이 전사되기 때문에 볼록부의 1단째는 얕은 홈이 형성된다. 이 때문에, 볼록부의 1단째에 대응하는 곳은 유로부재의 유로에 대응된 곳의 형성에 적합하다. 볼록부의 2단째는 깊은 홈이 형성되기 때문에, 관통구멍에 의해 구성되는 포트에 대응된 개소의 형성에 적합하다. 이와 같이 형성하는 경우, 1층째의 마스크 (53) 는 유로와 동일한 패턴으로 하면 되고, 2층째의 마스크 (56) 는 관통구멍과 동일한 패턴으로 하면 된다. 이와 같은 유로에 대응하는 패턴의 마스크 및 관통구멍에 대응하는 패턴의 2장의 마스크로 노광하면, 유로의 유로와 관통구멍을 형성하기 위한 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 사용함으로써, 연료전지용의 세퍼레이터를 정밀도있게 형성할 수 있다. 또한, 세퍼레이터의 생산성을 향상시킬 수 있고, 연료전지의 비용저감을 도모할 수 있다. 이와 같이 제조된 2장의 세퍼레이터를 대항 배치하여, 그 사이에 전극 및 전해질을 배치한다. 이에 의해 연료전지의 셀이 형성된다. 이 세퍼레이터를 가진 셀을 적층함으로써 연료전지가 형성된다.
발명의 실시형태 3
본 실시형태에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 및 수지성형품의 제조방법에대해 도 9 를 사용하여 설명한다. 도 9 는 본 실시형태에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 본 실시형태는 실시형태 2 에서 나타낸 제조공정을 변형한 것으로, 도 8 에서 붙여진 부호와 동일한 부호는 동일한 구성을 나타내기 때문에 설명을 생략한다. 또한, 상기 서술한 실시형태와 동일한 공정에 대해서는, 실시형태 1 및 2 에서 설명한 내용과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
먼저 기판 (51) 상에 1층째의 레지스트 (52) 를 도포한다. 1층째의 레지스트 (52) 에는 포지티브형 레지스트를 사용하고 있다. 그리고, 1층째의 마스크 (53) 에 의해 노광한다. 이에 의해 도 9(a) 에 나타내는 구성이 된다. 또한, 현상처리를 실시하면 노광된 영역의 레지스트 (52) 가 제거되고, 1층째의 레지스트 패턴 (52a) 이 형성된다. 이에 의해 기판 상에 볼록부가 형성되고 도 9(b) 에 나타내는 구성으로 된다.
도 9(c) 에 나타내는 바와 같이 도전화, 전주공정에 의해 제 1 중간구조체 (54) 를 형성한다. 제 1 중간구조체 (54) 상으로부터 2층째의 레지스트 (55) 를 도포한다. 본 실시형태에서는 2층째의 레지스트 (55) 에는 포지티브형의 감광성 레지스트를 사용하고 있다. 2층째의 마스크 (56) 를 사용하여 노광함으로써 도 9(d) 에 나타내는 구성이 된다. 현상을 수행하면 도 9(e) 에 나타내는 바와 같이 제 1 중간구조체 (54) 상에 레지스트 패턴 (55a) 이 형성되고, 볼록부 상면의 내측에 다시 볼록부를 가진 다단구성으로 된다. 2회의 리소그래피 공정에 의해 패터닝되어 있기 때문에, 패턴을 정밀도있게 형성할 수 있다. 그리고,도전화, 전주공정에 의해 도 9(f) 에 나타내는 바와 같이 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 형성한다. 이와 같은 공정에 의해 제작된 금속구조체 (스탬퍼; 58) 는 패턴이 전사되어 도 9(f) 에 나타내는 바와 같이 볼록부 상에 다시 볼록부가 형성된 다단구성으로 된다. 이 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 사용하여 사출성형 등에 의해 수지성형품을 형성한다.
본 실시형태에서의 수지성형품의 제조방법에서는, 실시형태 2 와 동일하게 제 1 중간구조체 (54) 를 형성함으로써, 이 제 1 중간구조체 (54) 의 요철 깊이보다도 깊은 패턴을 가진 금속구조체 (스탬퍼) 를 정밀도있게 형성할 수 있다. 따라서, 이 금속구조체 (스탬퍼) 를 사용하여 수지성형품을 생산성이 양호하게 제조할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 제 1 중간구조체 (54) 로부터 직접 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 형성하고 있기 때문에, 제 2 중간구조체 (57) 를 형성할 필요가 없이 생산성을 향상시킬 수 있다. 상기 서술한 제조방법에서는 1층의 깊이가 수십 ㎛ 정도이고 폭이 수십 ㎛ 인 패턴을 가진 수지성형품을 정밀도있게 형성할 수 있고, 수 ㎛ 정도로 할 수도 있다.
또한, 상기 서술한 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 사용하여 도전성 탄소재를 성형함으로써, 실시형태 2 와 동일하게 연료전지용의 원료를 공급하기 위한 유로가 형성된 유로부재를 제조할 수 있다. 예를 들면 금속구조체 (스탬퍼; 58) 의 볼록부를 유로부재의 유로 (채널) 로 하고, 볼록부 상에 다시 형성된 2단째의 볼록부를 관통구멍 (포트) 으로 할 수 있다. 이 경우, 1층째의 마스크 (53) 의 패턴을 관통구멍의 패턴이 반전된 패턴으로 하고, 관통구멍을 형성하는 부분 이외에 광을 조사한다. 그리고, 2층째의 마스크 (56) 의 패턴은 회로의 패턴과 동일한 패턴으로 하고, 유로를 설치하는 부분에 광을 조사한다. 이와 같은 패턴을 가진 마스크를 사용함으로써 전주공정이 2회로 끝나고, 제 2 중간구조체를 설치하지 않고 유로부재용 금속구조체 (스탬퍼) 를 제조할 수 있다. 이에 의해 금속구조체 (스탬퍼) 의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 사용하여 도전성 탄소재를 성형함으로써, 폭이 2㎛∼500㎛, 바람직하게는 폭 2㎛ 이상 100㎛ 이하이고 애스팩트비가 1 이상인 패턴을 가진 도전성 탄소재를 정밀도있게 성형할 수 있다. 따라서, 전기화학반응을 촉진하기 위한 유로 및 유로에 원료를 공급하기 위한 관통구멍을 정밀도있게 형성할 수 있다.
물론 2층째의 레지스트는 네거티브형 감광성 레지스트를 사용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 2층째의 리소그래피 공정에서 제 1 중간구조체 (54) 의 오목부에 설치된 2층째의 레지스트 (55) 를 노광하지 않고 2단 이상의 단차를 가진 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 초점심도에 의존하지 않고 금속구조체 (스탬퍼) 를 정밀도있게 제조할 수 있다.
발명의 실시형태 4
본 실시형태에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 및 수지성형품의 제조방법에 대해 도 10 을 사용하여 설명한다. 도 10 은 본 실시형태에 관련되는 금속구조체 (스탬퍼) 의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 본 실시형태는 실시형태 2 에서 나타낸 제조공정을 변형한 것으로, 도 8 및 도 9 에서 붙여진 부호와 동일한부호는 동일한 구성을 나타내기 때문에 설명을 생략한다. 또한, 상기 서술한 실시형태와 동일한 공정에 대해서는, 실시형태 1 내지 3 에서 설명한 내용과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
먼저 기판 (51) 상에 1층째의 레지스트 (52) 를 도포한다. 1충째의 레지스트 (52) 에는 포지티브형 레지스트를 사용하고 있다. 그리고, 1층째의 마스크 (53) 에 의해 노광한다. 이에 의해 도 10(a) 에 나타내는 구성으로 된다. 또한, 현상처리를 실시하면, 노광된 영역의 레지스트 (52) 가 제거되고, 1층째의 레지스트 패턴 (52a) 이 형성된다. 이에 의해 기판에 요철이 형성되어 도 10(b) 에 나타내는 구성으로 된다. 도전화, 전주공정에 의해 도 10(c) 에 나타내는 바와 같이 제 1 중간구조체 (54) 를 형성한다.
본 실시형태에서는 2층째의 레지스트 (55) 에 드라이 필름 레지스트 (DFR) 를 사용하고 있다. 제 1 중간구조체 (54) 의 볼록부에 DFR 를 접합한다. DFR 을 사용함으로써, 제 1 중간구조체 (54) 의 오목부에 레지스트액이 잔존되는 경우가 없어져, 원하는 조형깊이를 가진 패턴을 보다 정밀도있게 형성할 수 있다. 그리고, 2층째의 마스크 (56) 의 위치맞춤을 수행하고, 노광하면 도 10(d) 에 나타내는 구성으로 된다. 현상을 수행하면 도 10(e) 에 나타내는 바와 같이 제 1 중간구조체 (54) 의 볼록부 상에 2층째의 레지스트 패턴 (55a) 이 형성된다.
그리고, 실시형태 2 와 동일하게 도 10(f) 에 나타내는 바와 같이 다단구성의 제 2 중간구조체 (57) 를 도전화, 전주처리에 의해 형성한다. 또한, 도전화, 전주처리를 수행함으로써, 도 10(g) 에 나타내는 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를제조할 수 있다. 또한, 이 금속구조체 (스탬퍼; 58) 를 사용하여, 수지성형품을 제조할 수 있다. 상기 서술한 제조방법에서는 1층의 깊이가 수십㎛ 정도이고 폭이 수십㎛ 인 패턴을 가진 수지성형품을 정밀도있게 형성할 수 있고, 수 ㎛ 정도로 할 수도 있다. 이와 같이 DFR 을 사용해도, 실시형태 2 와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제 1 중간구조체 (54) 의 오목부에 레지스트액이 잔존하는 경우가 없어져, 보다 정밀도있게 패턴을 형성할 수 있다. 물론 DFR 은 실시형태 3 에 나타낸 제조공정에도 이용할 수 있다.
상기 서술한 제조방법에서는 특히 폭 2㎛∼500㎛, 바람직하게는 폭 2㎛ 이상 100㎛ 이하이고 애스팩트비 1 이상의 패턴을 가진 도전성 탄소재를 정밀도있게 성형할 수 있다. 따라서, 전기화학반응을 촉진시키기 위한 유로 및 유로에 원료를 공급하기 위한 관통구멍을 정밀도있게 형성할 수 있다. 예를 들면 금속구조체 (스탬퍼; 58) 의 1단째의 볼록부를 유로부재의 유로 (채널) 로 하고, 1단째의 볼록부 상에 추가로 형성된 2단째의 볼록부를 관통구멍 (포트) 으로 할 수 있다. 이 경우, 1층째의 마스크 (53) 의 패턴을 유로의 패턴과 동일한 패턴으로 하고, 유로를 형성하는 부분 이외에 광을 조사한다. 그리고, 2층째의 마스크 (56) 의 패턴은 관통구멍의 패턴이 반전된 패턴으로 하고, 관통구멍을 형성하는 부분에 광을 조사한다. 이와 같은 패턴을 가진 마스크를 사용함으로써 전주공정이 2회로 끝나고, 제 2 중간구조체를 설치하지 않고, 연료전지용의 유로부재를 성형하기 위한 금속구조체 (스탬퍼) 를 제조할 수 있다. 이에 의해 생산성을 향상시킬 수 있고, 대량 생산에 의해 비용저감을 도모할 수 있다. 물론 2층째의 레지스트(55) 는 네거티브형의 감광성 레지스트를 사용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
기타 실시형태
상기 서술한 실시형태를 사용함으로써, 면내에 정밀도가 양호한 라인&스페이스, 타원을 포함하는 원주형, 및 사각기둥 등의 다각기둥의 패턴이 혼재되어 형성된 금속구조체 (스탬퍼) 를 생산성이 양호하게 제조할 수 있다. 예를 들면 도 11 에 나타내는 바와 같은 다단구성의 수지성형품용 금속구조체 (스탬퍼) 및 유로부재용 금속구조체 (스탬퍼) 를 제조할 수 있다. 물론, 도 11(a), 도 11(b) 및 도 11(c) 는 형성된 금속구조체 (스탬퍼) 의 일례이고, 도시한 형상에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 2단 구성 또는 3단 구성의 금속구조체 (스탬퍼) 에 한정되지 않고, 4단 이상의 다단구성을 이루는 금속구조체 (스탬퍼) 에 사용할 수 있다. 이 경우, 유로부재에는 깊이가 다른 유로를 형성할 수 있다.
또한, 각각의 실시형태를 조합하여 사용하는 것도 가능하며, 실시형태 2 에서 상세하게 설명한 제조공정에 대해서는 어느 실시형태에서도 이용가능하다. 또한, 본 발명의 수지성형품용 금속구조체 (스탬퍼) 를 사용하여 마이크로 리액터 등의 마이크로디바이스 또는 프린트 배선기판을 제작할 수도 있다. 또한, 실시형태에서 설명한 경우를 제외하고, 네거티브형 레지스트를 포지티브형 레지스트로 할 수 있고, 포지티브형 레지스트를 네거티브형 레지스트로 할 수도 있다. 특히 2층째 이후의 레지스트는 포지티브형, 네거티브형 어느 것으로나 사용할 수 있다.
본 발명에 관련되는 유로부재는 DMFC형의 연료전지에 한정되지 않고, 예를들면 고체고분자형 (PEFC) 의 연료전지에 대해 이용할 수 있다. 또한, 연료전지의 리액터를 성형하기 위한 금속구조체 (스탬퍼) 로서도 이용할 수 있다.
본 발명에 의해 원하는 형상을 가진 수지성형품 또는 정밀도있게 형성된 다단구성의 수지성형품을 생산성이 양호하게 제조할 수 있다.

Claims (21)

  1. 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 금속구조체를 형성하는 단계와,
    상기 금속구조체를 사용하여 수지성형품을 형성하는 단계를 포함하는 수지성형품의 제조방법으로서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 복수의 레지스트층을 형성하고 상기 기판 상에 형성된 상기 복수의 레지스트층을 현상처리하는 단계를 포함하며,
    상기 현상처리하는 단계에서, 어느 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층은 현상제에 대한 용해성이 작도록 용해성이 제어되는, 수지성형품의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용해성의 제어는 상기 현상처리하는 단계의 이전에 부여되는, 상기 하나의 레지스트층으로의 열처리량과 상기 상층의 레지스트층으로의 열처리량의 조정에 의한 제어를 포함하는, 수지성형품의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 하나의 레지스트층의 노광처리 이전에 상기 하나의 레지스트층을 열처리하는 단계와,
    상기 상층의 레지스트층의 노광처리 이전에 상기 상층의 레지스트층을 열처리하는 단계를 포함하는, 수지성형품의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 하나의 레지스트층의 노광처리 이후에 상기 하나의 레지스트층을 열처리하는 단계와,
    상기 상층의 레지스트층의 노광처리 이후에 상기 상층의 레지스트층을 열처리하는 단계를 포함하는, 수지성형품의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 현상처리하는 단계 이전에,
    상기 하나의 레지스트층을 노광처리하는 단계와,
    상기 상층의 레지스트층을 노광처리하는 단계를 포함하고,
    상기 용해성의 제어는 상기 하나의 레지스트층의 노광량과 상기 상층의 레지스트층의 노광량의 조정에 의한 제어를 포함하는, 수지성형품의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 레지스트층 및 상층의 레지스트층은 노광 및 열처리에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트로서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 현상처리하는 단계 전에,
    상기 하나의 레지스트층을 노광하는 단계와,
    상기 노광된 하나의 레지스트층을 열처리하지 않고, 상기 상층의 레지스트층을 부착하는 단계와,
    상기 상층의 레지스트층을 노광처리한 후에, 열처리하는 단계를 포함하는, 수지성형품의 제조방법.
  7. 물질의 처리에 사용되는 요철구조를 갖는 수지성형품의 제조방법으로서,
    기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 금속구조체를 형성하는 단계와,
    상기 금속구조체를 사용하여 수지성형품을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 복수의 레지스트층을 형성하고 상기 복수의 레지스트층 내의 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 하나의 레지스트층과, 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 상기 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층을 현상처리하고, 깊이가 다른 복수의 요철부를 가진 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 수지성형품의 제조방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는,
    원하는 깊이를 가진 패턴을 형성하도록 복수의 레지스트층을 부착하는 단계와,
    상기 복수의 레지스트층을 노광 마스크로 1회의 노광을 수행하거나, 또는 각각 레지스트층을 동일 패턴의 노광 마스크로 노광을 수행하는 단계를 포함하는, 수지성형품의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 상층의 레지스트층이 노광된 후에 또한, 하나 이상의 레지스트층의 부착과 노광처리를 수행하여, 2 이상의 다른 깊이의 요철부를 형성하는, 수지성형품의 제조방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계에서는, 1회의 현상으로 복수의 다른 깊이의 요철부를 가진 레지스트 패턴을 형성하는, 수지성형품의 제조방법.
  11. 폭 2㎛ 이상 500㎛ 이하이고 애스팩트비 1 이상의 홈 구조와, 관통구멍을 가진 수지성형품의 제조방법으로서,
    요철면을 가진 제 1 구조체를 형성하는 단계와,
    상기 제 1 구조체의 요철면 상에 레지스트층을 형성하는 단계와,
    상기 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 구조체의 요철면의 볼록부 상에 상기 레지스트의 볼록부 또는 오목부를 형성하는 단계, 또는 오목부 상에 상기 레지스트의 오목부 또는 볼록부를 형성하는 단계와,
    상기 레지스트 패턴이 형성된 제 1 구조체의 요철면상에 제 2 구조체를 구성하는 재료를 부착시키고, 제 2 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 금속구조체를 사용하는 수지성형품의 제조방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 노광에 사용되는 광원은 자외선 램프 또는 레이저광인 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지성형품을 형성하는 단계에 의해 형성되는 수지성형품의 요철부의 깊이는 실질적으로 5㎛ 내지 500㎛ 인, 수지성형품의 제조방법.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 수지성형품으로서,
    유로 패턴, 혼합부 패턴, 용기 패턴, 전극, 히터, 온도센서 중에서 적어도 하나를 가진, 수지성형품.
  15. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는, 임상검사에 사용되는 칩.
  16. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는, 조합화학에 사용되는 칩.
  17. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는, 유전자관련에 사용되는 칩.
  18. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 연료전지용 유로부재.
  19. 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체를 형성하는 단계를 포함하는 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체의 제조방법으로서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 복수의 레지스트층을 형성하고 상기 기판 상에 형성된 상기 복수의 레지스트층을 현상처리하는 단계를 포함하며,
    상기 현상처리하는 단계에서, 어느 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층은 현상제에 대한 용해성이 작도록 용해성이 제어되는, 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체의 제조방법.
  20. 물질의 처리에 사용되는 요철구조를 갖는 수지성형품의 제조에 사용되는 금속구조체의 제조방법으로서,
    기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속을 부착하여 금속구조체를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 복수의 레지스트층을 형성하고 상기 복수의 레지스트층 내의 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 하나의 레지스트층과, 마스크 패턴을 사용하여 노광처리된 상기 하나의 레지스트층보다도 상층의 레지스트층을 현상처리하며 깊이가 다른 복수의 요철부를 가진 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 금속구조체의 제조방법.
  21. 폭 2㎛ 이상 500㎛ 이하이고 애스팩트비 1 이상의 홈 구조와, 상기 홈 구조와 연결되는 관통구멍을 가진 수지성형품용 금속구조체의 제조방법으로서,
    요철면을 가진 제 1 구조체를 형성하는 단계와,
    상기 제 1 구조체의 요철면 상에 레지스트층을 형성하는 단계와,
    상기 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 구조체의 요철면의 볼록부 상에 상기 레지스트의 볼록부를 형성하는 단계, 또는 오목부 상에 상기 레지스트의 오목부를 형성하는 단계와,
    상기 레지스트 패턴이 형성된 제 1 구조체의 요철면상에 제 2 구조체를 구성하는 재료를 부착시키고 제 2 구조체를 형성하는 단계를 포함하는, 수지성형품용 금속구조체의 제조방법.
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