(57)【要約】  基板を用いて電気化学セルを形成するための電極、およびその電極の製造方法。電極は、前側にパターニングされた絶縁層（７）を有するキャリア（１）を備える。電極層（４）の導電性材料がパターニングされた絶縁層の空洞にキャリアに接触して成膜される。接続層（５）が、キャリアの裏側にキャリアに接触して形成される。電極の周辺部は絶縁材料により被覆される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、
少なくとも部分的に導電性材料からなるキャリア（１、２、３、９）と、
少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記キャリア（１、２、３、９）の略前面に形成され、少なくとも１つの空洞を備えた絶縁パターン層（７）と、を備え、
前記キャリアは、
絶縁コーティング層（３）を備えた導電性材料または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるディスク（２）と、
前記ディスク（２）に電気的に接続し、電極形成材料からなり少なくとも部分的にディスク（２）の前面を覆う少なくとも１つの導電電極層（４）と、
を備えることを特徴とする主電極。
【請求項２】
前記キャリアは、
導電性材料からなる少なくとも１つの層からなり、少なくとも前記ディスクの背面の一部を覆うおよび／または前記ディスク（２）および前記電極層（４）に電気的に接続する接続部を備えることを特徴とする請求項１に記載の主電極。
【請求項３】
前記絶縁コーティング層は、前記ディスクの導電性材料または半導体材料からなる部分を、前記ディスクの前面および背面の中心部を除いて、全部被覆することを特徴とする請求項１または２に記載の主電極。
【請求項４】
前記絶縁コーティング層は、前記ディスクの特定部分を選択的に被覆、または前記ディスクの導電層または半導体層のほぼ全面を被覆し、ウェットエッチング、ドライエッチング等のエッチングまたは機械的研磨により、選択された領域から部分的に除去されることを特徴とする請求項１、２、または３のいずれかに記載の主電極。
【請求項５】
基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、
少なくとも部分的に導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるキャリア（１、４、５、９、１１）と、
少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記キャリア（１、４、５、９、１１）の略前面に形成された絶縁パターン層（７）と、を備え、
前記キャリアは、
絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなり、透明であり得るディスク（９）と、
電極形成材料からなる少なくとも１つの層からなり、ディスクの前面の少なくとも一部を覆う導電電極層（４）と、
導電性材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記電極層（４）に電気的に接続するビア層（１１）と、
を備えることを特徴とする主電極。
【請求項６】
前記ビア層（１１）および前記電極層（４）に電気的に接続する接続層（５）をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の主電極。
【請求項７】
前記接続層（５）は、少なくともディスクの背面の一部を覆う導電性材料からなる少なくとも１つの層からなることを特徴とする請求項６に記載の主電極。
【請求項８】
前記ディスク（９）は、透明であり得る、絶縁材料からなる少なくとも１つの層を備え、ディスク（９）の少なくとも一部は導電性材料または半導体材料からなることを特徴とする請求項５に記載の主電極。
【請求項９】
前記導電部または半導体部は、前記絶縁性のディスクの中央に位置することを特徴とする請求項８に記載の主電極。
【請求項１０】
基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、
導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるディスク（２）と、
少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなる絶縁層（３）と、
を備え、
前記絶縁パターン層（３）は前側に電極形成導電性材料からなる導電電極層（４）を備えた少なくとも１つの凹みを備え、
前記絶縁層（３）は裏側に少なくとも１つの凹み（５）を備えることを特徴とする主電極。
【請求項１１】
前記絶縁層（３）は、前記ディスク（２）をほぼ囲むように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の主電極。
【請求項１２】
前記絶縁層の裏側の凹み（５）は、導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記ディスク（２）および前記電極層（４）に電気的に接続する接続層を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の主電極。
【請求項１３】
少なくとももう１つの導電層をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の主電極。
【請求項１４】
基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、
導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるキャリア（１）を備え、
前記キャリア（１）は前側に複数の凹みを備え、少なくとも１つの絶縁層（１２）が凹みの間に備えられていることを特徴とする主電極。
【請求項１５】
前記導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層の各凹みは底面と側面を有し、
前記側面は絶縁材料からなる少なくとも１つの層（７）を備えることを特徴とする請求項１４に記載の主電極。
【請求項１６】
前記底面は、電極形成導電性材料からなる導電電極層（４）を少なくとも１層備えることを特徴とする請求項１５に記載の主電極。
【請求項１７】
各凹みは底面と側面を有し、
前記底面および前記側面は、電極形成導電性材料からなる導電電極層（４）を少なくとも１層備えることを特徴とする請求項１４に記載の主電極。
【請求項１８】
前記キャリア（１）は裏側に絶縁材料からなる少なくとも１つの層（７）を備え、
前記絶縁材料は少なくとも１つの接続を形成する凹み（５）を備えることを特徴とする請求項１５に記載の主電極。
【請求項１９】
前記接続を形成する凹み（５）は少なくとも１つの導電電極層を備えることを特徴とする請求項１８に記載の主電極。
【請求項２０】
前記絶縁層（１２）上に、絶縁材料からなる少なくとも１つの層をさらに備えることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項２１】
前記キャリア（１）は導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、電極形成導電性材料からなる導電電極層（４）を絶縁パターン層（７）の空洞に備えることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項２２】
前記キャリア（１）は導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記前面にパターンを形成するための凹みを備え、
絶縁材料が凹み間の領域を覆うように堆積され、
導電電極層（４）を前記凹みの底面に備えることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項２３】
基板に対するコンタクトを配置するための凹み（１９、２０）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項２４】
前記基板との電気的接続を形成するために電極を前記基板に配置する際に基板表面と係合するコンタクト（３１）をさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の主電極。
【請求項２５】
前記コンタクト（３１）は、前記絶縁材料外のキャリア（１）の周囲面に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の主電極。
【請求項２６】
前記ディスク（２）は弾性材料および／または可撓性材料からなることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項２７】
絶縁パターン層（７）の前面は、接触する基板の３次元構造に対応する構造を備えることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項２８】
絶縁パターン層（７）の空洞の側壁は、前面の法線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項２９】
陽極材（２８）が絶縁パターン層（７）の空洞内に前記導電電極層（４）に接して事前に堆積されていることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項３０】
前記陽極材（２８）は、電気めっき、無電解めっき、浸漬めっき、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、（帯電）パウダーコーティング、化学グラフト、電子グラフトおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により事前に堆積されたことを特徴とする請求項２９に記載の主電極。
【請求項３１】
前記陽極材（２８）は電気めっきまたは無電解めっきにより堆積されたことを特徴とする請求項３０に記載の主電極。
【請求項３２】
前記絶縁パターン層を基板表面に接触させるために主電極を基板に押圧することによる基板のゆがみまたは凸凹を補償するため、前記キャリアの層は可撓性であることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項３３】
前記主電極を基板に接触させるために力を加えた時に、前記絶縁パターン層の空洞内に落ち込まないように前記キャリアの層は剛性であることを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項３４】
前記キャリアの屈曲は、例えば２５％未満、１０％未満、約１％未満というように５０％未満であることを特徴とする請求項３３に記載の主電極。
【請求項３５】
前記キャリアは、ガラス、石英またはシリコンウェハより高い、もしくはほぼ同等の可撓性を有することを特徴とする請求項１〜３４のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項３６】
前記導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層は、導電性ポリマー、導電性ペースト、金属、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｏｓ、Ｒｈ、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＰｄＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、ステンレス鋼、真鍮、はんだ材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１〜３５のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項３７】
前記導電性材料からなる少なくとも１つの層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔからなる群から選択された金属からなることを特徴とする請求項３６に記載の主電極。
【請求項３８】
前記導電性材料からなる少なくとも１つの層は、ＡｕまたはＰｔからなることを特徴とする請求項３７に記載の主電極。
【請求項３９】
前記半導体材料からなる少なくとも１つの層はＳｉであることを特徴とする請求項３６に記載の主電極。
【請求項４０】
絶縁材料は、ＳｉＯ２等の酸化物、石英、ガラス、ＳｉＮ等の窒化物、ポリマー、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシポリマ、アクリレート重合体、ＰＤＭＳ、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、エラストマ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項１〜３９のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項４１】
前記導電電極層（４）は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、ＩＴＯ、Ｓｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｎｂ、その他の金属、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、グラファイト、ステンレス鋼、導電性ポリマー、はんだ材料、導電性酸化物または半導体酸化物または混合酸化物（例えばＲｕ酸化物、Ｉｒ酸化物、Ｒｈ酸化物、Ｔｉ酸化物および／またはＴａ酸化物等の上記金属の酸化物の混合物）からなる群から選択された導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からからなることを特徴とする請求項１〜４０のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項４２】
前記導電電極層（４）が形成される前に粘着層がキャリア（１）の少なくとも一部に形成され、
前記粘着層は導電電極層の前記キャリアへの粘着性を高める１または複数の材料からなることを特徴とする請求項１〜４１のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項４３】
前記絶縁パターン層（７）は、１または複数の電気的に絶縁性の材料からなり、複数の凹みをパターニングされていることを特徴とする請求項１〜４２のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項４４】
前記絶縁パターン層（７）は表面粗さが低く、厚さの均一性が高いことを特徴とする請求項４３に記載の主電極。
【請求項４５】
前記絶縁パターン層（７）が形成される前に粘着層がキャリア（１）の少なくとも一部に形成され、
前記粘着層は絶縁パターン層とキャリア間の粘着特性を高める材料からなる少なくとも１つの層からなることを特徴とする請求項１〜４４のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項４６】
前記粘着層は、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ等の導電性材料、ＡＰ−３０００、ＡＰ−１００、ＡＰ−２００、ＡＰ−３００等の絶縁材料、ＨＭＤＳ等のシラン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなる少なくとも１つの層からなることを特徴とする請求項４５に記載の主電極。
【請求項４７】
前記電気的に絶縁性の材料は、有機化合物、ポリマー、絶縁無機化合物、酸化物、窒化物、ポリイミド、シロキサン変性ポリイミド、ＢＣＢ、ＳＵ−８、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）、シリコーン、弾性重合体、ＺＥＰ等の電子ビームレジスト、フォトレジスト、薄膜レジスト、厚膜レジスト、多環オレフィン、ポリノルボルネン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ＢＡＲＣ材料、リフトオフレイヤー（lift off layer：ＬＯＬ）材料、ＰＤＭＳ、ポリウレタン、エポキシポリマ、フルオロエラストマ、アクリレート重合体、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、フルオロメチレンシアン酸エステル、無機−有機ハイブリッドポリマー、（フッ素化および／または水素化）非晶質炭素、有機ドープシリコンガラス（organic-doped silicon glass：ＯＳＧ）、フッ素ドープシリコンガラス（fluorine-doped silicon glass：ＦＳＧ）、ＰＥＴＥ／シリコン化合物、オルトケイ酸テトラエチル（tetraethyl orthosilicate：ＴＥＯＳ）、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮ：Ｈ、ＳｉＯＣＨ材料、ＳｉＣＨ材料、シリケート、石英系材料、シルセスキオキサン（silsesquioxane：ＳＳＱ）系材料、メチルシルセスキオキサン（methyl silsesquioxane：ＭＳＱ）、水素シルセスキオキサン（hydrogen silsesquioxane：ＨＳＱ）、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項１〜４６のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項４８】
前記構造層は、Ｃｕ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｂ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの材料からなることを特徴とする請求項１〜４７のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項４９】
前記絶縁パターン層（７）を形成する前に形成されるエッチングストップ層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４８のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５０】
前記エッチングストップ層は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＴｉＷ、ＳｉＮ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ、ＩｎＧａＰ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＮｉＰ、ＮｉＰＣｏ、ＡｕＣｏ、ＢＬＯＫＴＭおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなる少なくとも１つの層からなることを特徴とする請求項４９に記載の主電極。
【請求項５１】
前記絶縁パターン層（７）の空洞の側壁はほぼ垂直であることを特徴とする請求項１〜５０のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５２】
前記側壁は前記導電電極（４）表面の法線に対して約４５°未満、例えば約２０°未満、例えば約５°未満、例えば約２°未満、例えば約１°未満、例えば約０.１°未満の角度を持つことを特徴とする請求項５１に記載の主電極。
【請求項５３】
少なくとも絶縁パターン層（７）の一部を被覆するリリース層をさらに有し、
前記リリース層は絶縁パターン層と絶縁パターン層に接するその他の材料との間の機械的および化学的結合を低減することを特徴とする請求項１〜５２のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの電気化学セルを形成する表面は、前記電気化学セルに用いられる電解質の湿潤性能が良好となる表面特性を有することを特徴とする請求項１〜５３のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５５】
前記少なくとも１つの電気化学セルを形成する表面は親水性であり、水溶液に対して低い接触角を持つことを特徴とする請求項１〜５４のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５６】
前記絶縁パターン層（７）の表面の少なくとも一部が、表面エネルギーを小さくして親水性表面を形成するような方法で処理されていることを特徴とする請求項１〜５５のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５７】
前記絶縁パターン層（７）の表面の少なくとも一部が、熱処理、酸素／窒素／アルゴンプラズマ処理、固着防止のための表面の改質（surface conversion for anti-sticking：ＳＵＲＣＡＳ)、過酸化物、過硫酸塩、濃酸／強塩基等の強酸化剤、またはそれらの組み合わせによって処理されていることを特徴とする請求項１〜５６のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５８】
前記絶縁パターン層（７）の少なくとも一部が高い表面エネルギーを持っている、または表面エネルギーを高めて疎水性表面とするために水素プラズマ等により処理されることを特徴とする請求項１〜５７のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項５９】
前記絶縁パターン層（７）は、絶縁パターン層の空洞の側壁が親水性となり、絶縁パターン層の上端部が疎水性となるような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなることを特徴とする請求項１〜５８のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項６０】
前記親水性材料は、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、酸素プラズマ処理されたポリマ（フォトレジストおよび／またはエラストマ等）、および／またはその他の表面に極性機能分子基を持つ材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であり、
前記疎水性材料は、水素終端ポリマ等の極性機能分子基を持たない材料、テフロン（登録商標）、フルオロシラン／クロロシラン、シロキサン、フルオロエラストマ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項５９に記載の主電極。
【請求項６１】
前記絶縁パターン層（７）は、主電極（８）が基板に押し当てられた時に、絶縁パターン層の上端部と前記基板の間の機械的接触を向上するような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなることを特徴とする請求項１〜６０のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項６２】
前記絶縁パターン層（７）は、少なくとも１つのエラストマ等の可撓性材料からなる層、または少なくとも１つの剛性材料からなる層と少なくとも１つの可撓性材料からなる層からなることを特徴とする請求項１〜６１のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの可撓性材料からなる層は、前記少なくとも１つの剛性材料からなる層の上に設けられていることを特徴とする請求項６２に記載の主電極。
【請求項６４】
前記可撓性材料はエラストマであり、
前記エラストマは、高圧縮率、弾性特性、電気的絶縁性、低誘電性、良好な耐化学性、金属、シリコン、ガラス、酸化物、窒化物および／またはポリマー等の下層に対する高粘着性、経時による収縮または膨張に対する高い耐久性、および／または汚染有機化合物を放出しない非ブリーディング特性、感紫外線性、リソグラフィによりパターニングされている、透明、ドライエッチング等のエッチングによりパターニングされている、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された特性を有することを特徴とする請求項６２または６３に記載の主電極。
【請求項６５】
前記エラストマは、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）、シリコーン、エポキシシリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマ、（天然）ゴム、ネオプレン、ＥＰＤＭ、ニトリルゴム、アクリレートエラストマ、ポリウレタン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項６４に記載の主電極。
【請求項６６】
前記エラストマは、０．１ＧＰａ未満、例えば１ＭＰａ未満、例えば約０.０５ＭＰａ未満の引張弾性係数（ヤング率）を有する、またはエラストマ層はＳｈｏｒｅ-Ａ硬度が９０未満、例えば３０未満、例えば約５未満であることを特徴とする請求項６４または６５に記載の主電極。
【請求項６７】
前記キャリア（１）または前記ディスク（２）は円形であることを特徴とする請求項１〜６６のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項６８】
前記キャリア（１）または前記ディスク（２）は矩形であることを特徴とする請求項１〜６７のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項６９】
前記キャリアまたは前記ディスクは、絶縁パターン層の凹みと同じ領域に凹みを有し、
前記キャリアの凹みは導電電極層を備えることを特徴とする請求項１〜６８のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項７０】
前記絶縁パターン層（７）は絶縁材料からなる接着層（１３）を前記キャリア（１）上に接着しパターニングして形成されることを特徴とする請求項１〜６９のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項７１】
前記接着層（１３）は、接着後除去可能な接着キャリア（１４）を備えることを特徴とする請求項７０に記載の主電極。
【請求項７２】
前記接着層（１３）は、ＳｉＯ２、ガラス、石英、または高分子フィルムからなることを特徴とする請求項７１に記載の主電極。
【請求項７３】
前記接着層（１３）は、粘着接着層（１５）を備えることを特徴とする請求項７０に記載の主電極。
【請求項７４】
基板の前側領域とほぼ同形の前側領域をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７３のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項７５】
凹みまたは孔である、基板への外部電気接続を可能にする接続部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７４のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項７６】
前記キャリアまたは前記ディスクは、少なくとも１つの凹みを周辺部に備えることを特徴とする請求項７５に記載の主電極。
【請求項７７】
前記キャリアまたは前記ディスクは、周辺部に近接する周辺部に接続孔を備えることを特徴とする請求項７５に記載の主電極。
【請求項７８】
前記接続部は、基板から電気化学セルを形成する際に均一の電流密度分布を得るように配置されることを特徴とする請求項７５に記載の主電極。
【請求項７９】
電極形成材料からなり、前記絶縁パターン層の上端部の凹み間の少なくとも一部に電気的シード層接続（３１）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７８のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項８０】
前記電気的シード層接続（３１）は、キャリア、ディスク、導電電極層、または接続層の導電性材料または半導体材料から絶縁材料により絶縁されていることを特徴とする請求項７９に記載の主電極。
【請求項８１】
前記電気的シード層接続（３１）は、キャリアまたはディスク端周囲に層として設けられることを特徴とする請求項７９または８０に記載の主電極。
【請求項８２】
前記電気的シード層接続（３１）は、パターン層の空洞の隣接部を除いて、絶縁パターン層（７）の広い表面およびほぼ全面にわたって設けられていることを特徴とする請求項７９、８０または８１に記載の主電極。
【請求項８３】
前記電気的シード層接続（３１）の異なる部分が、キャリアの裏側においてキャリアを貫く接続領域を備えることを特徴とする請求項８２に記載の主電極。
【請求項８４】
前記絶縁パターン層をスピンコーティング法またはスプレーコーティング法等により成膜する時に形成されるエッジビードを減少させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８３のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項８５】
前記キャリアまたは前記ディスクは凹みを周辺部に備えることを特徴とする請求項８４に記載の主電極。
【請求項８６】
前記絶縁パターン層（７）を形成する際に用いられるスピンキャリアをさらに備え、
スピンキャリア（２２）はキャリア（１）が埋め込まれる凹みを備えることを特徴とする請求項８４に記載の主電極。
【請求項８７】
主電極を基板に位置合わせするための位置合わせマークをさらに備え、
前記位置合わせマークは主電極の前側および／または裏側の層の構造または空洞からなることを特徴とする請求項１〜８６のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項８８】
前記位置合わせマークは、前記キャリア、前記導電電極層、および／または前記絶縁パターン層に設けられていることを特徴とする請求項８７に記載の主電極。
【請求項８９】
前記キャリアは紫外線、赤外線、またはＸ線等の整合に用いられる光に対して透明であり、
前記絶縁パターン層が位置合わせマークを備えることを特徴とする請求項８７に記載の主電極。
【請求項９０】
前記導電電極層は不透明な材料からなり、前記絶縁パターン層の位置合わせマークが位置する領域に開口を備えることを特徴とする請求項８９に記載の主電極。
【請求項９１】
導電性材料は整合に用いられる光に対して透明であることを特徴とする請求項８９に記載の主電極。
【請求項９２】
前記絶縁パターン層は不透明な材料からなり、前記キャリアまたは前記導電電極層の位置合わせマークが位置する領域に開口を備えることを特徴とする請求項８８に記載の主電極。
【請求項９３】
前記位置合わせマークは不透明な材料からなり、例えば金属が石英の上というように、透明な材料の一部の上に位置することを特徴とする請求項８８に記載の主電極。
【請求項９４】
前記位置合わせマークが裏側に設けられ、
前側に配置される場合、前記絶縁パターン層のパターンが位置合わせマークに位置合わせされ、
裏側に配置される場合、位置合わせマークが前記絶縁パターン層のパターンに位置合わせされることを特徴とする請求項８８に記載の主電極。
【請求項９５】
対向位置合わせ法を用いるために、前記位置合わせマークは前側に設けられることを特徴とする請求項８８に記載の主電極。
【請求項９６】
前記位置合わせマークは前側の前記絶縁パターン層または前記導電電極層に設けられ、
前記キャリアは、裏側から前側の位置合わせマークが見えるように、位置合わせマークの位置に貫通孔を備えることを特徴とする請求項８８に記載の主電極。
【請求項９７】
前記貫通孔に透明材料を備えることを特徴とする請求項９６に記載の主電極。
【請求項９８】
基板は少なくとも一部にトポグラフィを有し、
絶縁パターン層は前記トポグラフィを保障するまたは前記トポグラフィに適合するパターンを備えることを特徴とする請求項１〜９７のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項９９】
前記絶縁パターン層は、少なくとも１つの電気化学セルを形成するために主電極と基板が密着される時に前記基板上のトポグラフィを持つ領域に対応する領域に、少なくとも１つの空洞を備えることを特徴とする請求項９８に記載の主電極。
【請求項１００】
トポグラフィを持つ領域に対応する前記少なくとも１つの空洞は、前記絶縁パターン層のその他の凹みよりも浅いことを特徴とする請求項９９に記載の主電極。
【請求項１０１】
トポグラフィを持つ領域に対応する前記少なくとも１つの空洞は、導電電極層を持たないことを特徴とする請求項９９または１００に記載の主電極。
【請求項１０２】
前記絶縁パターン層は２回以上パターニングされ、異なる高さの空洞を備えることを特徴とする請求項９９に記載の主電極。
【請求項１０３】
前記絶縁パターン層は、絶縁材料からなる少なくとも２つの層および少なくとも１つのエッチングストップ層からなることを特徴とする請求項１０２に記載の主電極。
【請求項１０４】
前記トポグラフィに適合する前記少なくとも１つの空洞は、余裕を持って前記トポグラフィを囲む十分な大きさを有することを特徴とする請求項１０２に記載の主電極。
【請求項１０５】
主電極（８）の前記キャリア（１）は絶縁パターン層（７）の少なくとも１つの空洞内に凹みを備え、
前記凹みは壁を導電電極層（４）で覆われ、
前記導電電極層上には陽極材（２８）が事前に堆積されていることを特徴とする請求項１〜１０４のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項１０６】
前記キャリア（１）および導電電極層（４）は、絶縁パターン層（７）の少なくとも１つの空洞において突出構造を有し、
前記導電電極層上には陽極材（２８）が事前に堆積されていることを特徴とする請求項１〜１０５のいずれか１項に記載の主電極。
【請求項１０７】
導電性材料または半導体材料からなる前面および背面を有するディスクを用意する工程と、
ディスクの少なくとも一部を囲む絶縁コーティング層を形成する工程と、
電極形成導電性材料からなり、前記ディスクに前記絶縁コーティング層の少なくとも１つの開口を介して電気的に接続する導電電極層を前面の少なくとも一部に形成する工程と、
少なくとも１つの空洞を前記導電電極層上に有する絶縁パターン層を形成する工程と、
を有することを特徴とする主電極の形成方法。
【請求項１０８】
導電性材料からなり、前記ディスクに前記絶縁コーティング層の少なくとも１つの開口を介して電気的に接続する接触層を背面の少なくとも一部に形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
絶縁材料からなり、前面および背面を有する絶縁ディスクを用意する工程と、
導電性材料からなる前記絶縁ディスクに接続ビアを形成する工程と、
導電性材料からなり、前記ビアに電気的に接続する電極層を前面の少なくとも一部に形成する工程と、
少なくとも１つの空洞を前記電極層上に有する絶縁パターン層を形成する工程と、
を有することを特徴とする主電極の形成方法。
【請求項１１０】
導電性材料からなり、前記ビアに電気的に接続する接触層を背面の少なくとも一部に形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるディスクを用意する工程と、
少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなる絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁材料に少なくとも１つの凹みを形成する工程と、
電極形成導電性材料からなる導電電極層を各凹みに形成する工程と、
前記絶縁層の裏側に少なくとも１つの凹みを形成する工程と、
を有することを特徴とする主電極の形成方法。
【請求項１１２】
導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記ディスクと前記電極層に電気的に接続する接触層を前記絶縁層の裏側に形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
少なくとももう１つの導電層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１４】
導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるキャリアを用意する工程と、
前記導電性材料および／または半導体材料からなる層に複数の凹みを形成する工程と、
少なくとも１つの絶縁層を凹みの間に備える工程と、
を有することを特徴とする主電極の形成方法。
【請求項１１５】
少なくとも１つの導電電極層（４）を前記凹みのうちの少なくとも１つの底面に備える工程をさらに有することを特徴とする請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
少なくとも１つの絶縁材料からなる層を前記キャリアの裏側に備える工程と、
接続部をなす前記絶縁材料に少なくとも１つの凹みを形成する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１７】
少なくとも１つの導電電極層を絶縁材料の凹みに備える工程をさらに有することを特徴とする請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１８】
少なくとも１つの絶縁材料からなる層を前記凹みのうちの少なくとも１つの側面に備える工程をさらに有することを特徴とする請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
キャリアの前側のほぼ全面を覆うように絶縁材料を堆積する工程と、
絶縁材料をキャリアの凹みの底面から除去する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記絶縁材料を、熱酸化、熱窒化、スパッタリング、ＰＥＣＶＤおよびＡＬＤからなる群から選択された方法により堆積することを特徴とする請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記絶縁材料を、凹みの前記底面に垂直な方向のエッチング速度が前記側面に垂直な方向のエッチング速度より速いドライエッチング等の異方性エッチングにより除去することを特徴とする請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
前記絶縁材料を、リソグラフィおよびエッチングにより凹みの底面から除去することを特徴とする請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２３】
前記絶縁材料層をエッチングマスクとして用いて、前記少なくとも１つの凹みを前記キャリアに形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２４】
前記絶縁層（１２）上に、絶縁材料からなる少なくとも１つの層をさらに形成することを特徴とする請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２５】
前記キャリア（１）は導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、電極形成導電性材料からなる導電電極層（４）を前記絶縁パターン層（７）の空洞に備えることを特徴とする請求項１０７〜１２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２６】
前記キャリア（１）は導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記前面にパターンを形成するための凹みを備え、
凹み間の領域を覆うように絶縁材料を堆積し、
導電電極層（４）を前記凹みの底面に形成することを特徴とする請求項１０７〜１２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２７】
基板に対するコンタクトを配置するための凹み（１９、２０）を備える工程をさらに有することを特徴とする請求項１０７〜１２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２８】
基板表面との電気的接続を形成するために電極を前記基板に配置する際に前記基板表面と係合するコンタクト（３１）を備える工程をさらに有することを特徴とする請求項１２７に記載の方法。
【請求項１２９】
前記コンタクト（３１）を、前記絶縁材料外のキャリア（１）の周囲面に配置することを特徴とする請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３０】
前記ディスク（２）は弾性材料および／または可撓性材料からなることを特徴とする請求項１０７から１２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３１】
絶縁パターン層（７）の前面は、接触する基板の３次元構造に対応する構造を備えることを特徴とする請求項１０７〜１３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３２】
絶縁パターン層（７）の空洞の側壁は、前面の法線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０７〜１３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３３】
陽極材（２８）を絶縁パターン層（７）の空洞内に前記導電電極層（４）に接して事前に堆積する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０７〜１３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３４】
陽極材（２８）を、電気めっき、無電解めっき、浸漬めっき、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、（帯電）パウダーコーティング、化学グラフト、電子グラフトおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により事前に堆積する工程をさらに有することを特徴とする請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３５】
前記陽極材（２８）を電気めっきまたは無電解めっきにより堆積することを特徴とする請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記絶縁パターン層を基板表面に接触させるために主電極を基板に押圧することによる基板のゆがみまたは凸凹を補償するため、前記キャリアの層は可撓性であることを特徴とする請求項１０７〜１３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３７】
前記主電極を基板に接触させるために力を加えた時に、前記絶縁パターン層の空洞内に落ち込まないように前記キャリアの層は剛性であることを特徴とする請求項１０７〜１３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３８】
前記キャリアの屈曲は、例えば２５％未満、１０％未満、約１％未満というように５０％未満であることを特徴とする請求項１３７に記載の方法。
【請求項１３９】
前記キャリアは、ガラス、石英またはシリコンウェハより高い、もしくはほぼ同等の可撓性を有することを特徴とする請求項１０７〜１３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４０】
前記導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層は、導電性ポリマー、導電性ペースト、金属、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｏｓ、Ｒｈ、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＰｄＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、ステンレス鋼、真鍮、はんだ材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１０７〜１３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４１】
前記導電性材料からなる少なくとも１つの層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔからなる群から選択された金属からなることを特徴とする請求項１４０に記載の方法。
【請求項１４２】
前記導電性材料からなる少なくとも１つの層は、ＡｕまたはＰｔからなることを特徴とする請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４３】
前記半導体材料からなる少なくとも１つの層はＳｉであることを特徴とする請求項１４２に記載の方法。
【請求項１４４】
絶縁材料は、ＳｉＯ２等の酸化物、石英、ガラス、ＳｉＮ等の窒化物、ポリマー、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシポリマ、アクリレート重合体、ＰＤＭＳ、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、エラストマ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項１０７〜１４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４５】
絶縁材料を、熱酸化、プラズマ化学気相成長法（plasma-enhanced chemical vapor deposition：ＰＥＣＶＤ）、物理気相成長法（physical vapor deposition：ＰＶＤ）、化学気相成長法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）、電子陽極酸化処理、原子層成長法（atomic layer deposition：ＡＬＤ）、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、粘着テープによるによる接着、熱分解、接着剤による接着、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成することを特徴とする請求項１０７〜１４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４６】
前記ウェットエッチング法またはドライエッチング法は、エッチングを施さない表面にエッチングマスクを用いることを特徴とする請求項１０７〜１４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４７】
エッチングマスクをリソグラフィ法によりパターニングすることを特徴とする請求項１４６に記載の方法。
【請求項１４８】
前記キャリアを平坦化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０７〜１４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４９】
前記導電電極層（４）は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、ＩＴＯ、Ｓｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｎｂ、その他の金属、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、グラファイト、ステンレス鋼、導電性ポリマー、はんだ材料、導電性酸化物または半導体酸化物またはＲｕ酸化物、Ｉｒ酸化物、Ｒｈ酸化物、Ｔｉ酸化物および／またはＴａ酸化物等の上記金属の酸化物の混合物等の混合酸化物からなる群から選択された導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からからなることを特徴とする請求項１０７〜１４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５０】
前記導電電極層（４）を、ＡＬＤ、有機金属化学気相成長法（metal-organic chemical vapor deposition：ＭＯＣＶＤ）、ＰＶＤ、ＣＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電着法、電子グラフト法、化学グラフト法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成することを特徴とする請求項１４９に記載の方法。
【請求項１５１】
前記導電電極層（４）を、ＰＶＤ／スパッタリング法および無電解堆積法／浸漬堆積法の組み合わせにより形成することを特徴とする請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５２】
前記導電電極層は、熱的な方法で処理されることを特徴とする請求項１０７〜１５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５３】
前記熱的な方法は、急速熱アニール（rapid thermal anneal：ＲＴＡ）等のアニーリング、炉加熱、熱板加熱、またはそれらの組み合わせであり、真空、フォーミングガス、水素ガス、窒素ガス、低酸素含有またはそれらの組み合わせからほぼなる雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１５２に記載の方法。
【請求項１５４】
前記導電電極層（４）は、少なくとも１つの材料からなる複数の層を形成し、次の層を形成する前に少なくとも１つの層に熱処理を施して形成されることを特徴とする請求項１０７〜１５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５５】
前記導電電極層（４）を形成する前に粘着層をキャリア（１）の少なくとも一部に形成する工程をさらに有し、
前記粘着層は導電電極層の前記キャリアへの粘着性を高める１または複数の材料からなることを特徴とする請求項１０７〜１５４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５６】
前記絶縁パターン層（７）は、１または複数の電気的に絶縁性の材料からなり、複数の凹みをパターニングされていることを特徴とする請求項１０７〜１５５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５７】
前記絶縁パターン層（７）は表面粗さが低く、厚さの均一性が高いことを特徴とする請求項１５６に記載の方法。
【請求項１５８】
前記絶縁パターン層の少なくとも１つの電気的に絶縁性の材料を、熱酸化、熱窒化、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、電子陽極酸化処理、ＡＬＤ、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、熱分解、粘着テープによるによる接着、接着剤による接着、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成することを特徴とする請求項１５７に記載の方法。
【請求項１５９】
前記絶縁パターン層（７）を形成する前に粘着層をキャリア（１）の少なくとも一部に形成する工程をさらに有し、
前記粘着層は絶縁パターン層とキャリア間の粘着特性を高める材料からなる少なくとも１つの層からなることを特徴とする請求項１０７〜１５８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６０】
前記粘着層は、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ等の導電性材料、ＡＰ−３０００、ＡＰ−１００、ＡＰ−２００、ＡＰ−３００等の絶縁材料、ＨＭＤＳ等のシラン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなる少なくとも１つの層からなることを特徴とする請求項１５９に記載の方法。
【請求項１６１】
前記粘着層を、電着法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、分子気相成長法（molecular vapor deposition：ＭＶＤ）、ＡＬＤ、ＭＯＣＶＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電子グラフト法、化学グラフト法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された堆積法により形成することを特徴とする請求項１５９に記載の方法。
【請求項１６２】
形成された絶縁パターン層を平坦化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０７〜１６１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６３】
前記平坦化工程を、化学機械研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）、ラップ仕上げ、接触平坦化（contact planarization：ＣＰ）等のエッチングおよび／または研磨、および／またはイオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング等のドライエッチング、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により実施することを特徴とする請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６４】
前記電気的に絶縁性の材料は、有機化合物、ポリマー、絶縁無機化合物、酸化物、窒化物、ポリイミド、シロキサン変性ポリイミド、ＢＣＢ、ＳＵ−８、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）、シリコーン、弾性重合体、ＺＥＰ等の電子ビームレジスト、フォトレジスト、薄膜レジスト、厚膜レジスト、多環オレフィン、ポリノルボルネン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ＢＡＲＣ材料、リフトオフレイヤー（lift off layer：ＬＯＬ）材料、ＰＤＭＳ、ポリウレタン、エポキシポリマ、フルオロエラストマ、アクリレート重合体、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、フルオロメチレンシアン酸エステル、無機−有機ハイブリッドポリマー、フッ素化および／または水素化非晶質炭素、有機ドープシリコンガラス（organic-doped silicon glass：ＯＳＧ）、フッ素ドープシリコンガラス（fluorine-doped silicon glass：ＦＳＧ）、ＰＥＴＥ／シリコン化合物、オルトケイ酸テトラエチル（tetraethyl orthosilicate：ＴＥＯＳ）、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮ：Ｈ、ＳｉＯＣＨ材料、ＳｉＣＨ材料、シリケート、石英系材料、シルセスキオキサン（silsesquioxane：ＳＳＱ）系材料、メチルシルセスキオキサン（methyl silsesquioxane：ＭＳＱ）、水素シルセスキオキサン（hydrogen silsesquioxane：ＨＳＱ）、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項１０７〜１６３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６５】
前記絶縁パターン層（７）の前記凹みを、リソグラフィ、エッチングおよび／または機械研磨により形成することを特徴とする請求項１０７〜１６４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６６】
前記エッチングはウェットエッチングおよび／またはドライエッチングを含むことを特徴とする請求項１６５に記載の方法。
【請求項１６７】
前記ドライエッチングは、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング、またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１６６に記載の方法。
【請求項１６８】
前記エッチングは、前記前記絶縁パターン層の少なくとも一部のエッチングを施さない領域に、パターニングされたエッチングマスクを設ける工程を含むことを特徴とする請求項１６５、１６６または１６７に記載の方法。
【請求項１６９】
前記パターニングされたエッチングマスクを、リソグラフィおよび／またエッチングにより形成することを特徴とする請求項１６５〜１６８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７０】
前記エッチングマスクは、薄膜フォトレジスト、ポリイミド、ＢＣＢ、厚膜フォトレジスト、および／またはその他のポリマー等のリソグラフィに用いられる高分子レジスト、またはＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、ＮｉＰ等の等のハードマスク、またはそれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１６８または１６９に記載の方法。
【請求項１７１】
前記ハードマスクを、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電着法、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成することを特徴とする請求項１７０に記載の方法。
【請求項１７２】
前記エッチングマスクは、さらに形成された主電極により形成された少なくとも１つの電気化学セルの少なくとも１つの構造層からなることを特徴とする請求項１０７〜１７１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７３】
前記構造層は、Ｃｕ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｂ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの材料からなることを特徴とする請求項１７２に記載の方法。
【請求項１７４】
前記絶縁パターン層（７）を形成する前にエッチングストップ層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０７〜１７３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７５】
前記エッチングストップ層は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＴｉＷ、ＳｉＮ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ、ＩｎＧａＰ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＮｉＰ、ＮｉＰＣｏ、ＡｕＣｏ、ＢＬＯＫＴＭおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなる少なくとも１つの層からなることを特徴とする請求項１７４に記載の方法。
【請求項１７６】
前記絶縁パターン層（７）の空洞の側壁の傾斜角を調整するために、前記絶縁パターン層（７）を形成するためのパターニングを変更することを特徴とする請求項１０７〜１７５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７７】
前記絶縁パターン層（７）の空洞の側壁はほぼ垂直であり、前記導電電極（４）表面の法線に対して約４５°未満、例えば約２０°未満、例えば約５°未満、例えば約２°未満、例えば約１°未満、例えば約０.１°未満の角度を持つことを特徴とする請求項１７６に記載の方法。
【請求項１７８】
波長フィルタを用いる、反射防止コーティングを用いる、照射線量を変更する、現像時間を変更する、熱処理を用いる、および／またはそれらの組み合わせ等により、フォトリソグラフィックパターニングのパラメータを変え、傾斜角を最適化することを特徴とする請求項１７５〜１７７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７９】
反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)等のドライエッチングのためのガス組成、プラテン電力（ＲＦ電力）、および／またはプラズマ電力（コイル電力とも呼ばれる）を最適化し、特定の傾斜角を得ることを特徴とする請求項１７５〜１７７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８０】
前記絶縁パターン層（７）の空洞を形成するためにダマシンプロセスを用い、
前記ダマシンプロセスは、凹みを持つ犠牲パターン層をキャリア（１）上に形成する工程と、
前記犠牲パターン層を覆って犠牲パターン層の凹みを埋めるように絶縁材料を堆積する工程と、
犠牲パターン層が露出するまで絶縁材料を平坦化する工程と、
犠牲パターン層を除去し、絶縁パターン層（７）を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０７〜１７９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８１】
前記犠牲パターンを、リソグラフィ、めっき処理および／またはエッチングによってパターニングされた材料を用いて形成することを特徴とする請求項１８０に記載の方法。
【請求項１８２】
前記犠牲パターン層は、さらに形成された主電極（８）により形成された電気化学セルの少なくとも１つの構造層からなることを特徴とする請求項１８０に記載の方法。
【請求項１８３】
少なくとも絶縁パターン層（７）の一部をリリース層で被覆する工程をさらに有し、
前記リリース層は絶縁パターン層と絶縁パターン層に接するその他の材料との間の機械的および化学的結合を低減することを特徴とする請求項１０７〜１８２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８４】
前記リリース層は、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＭＶＤ、ＰＶＤ、および／またはその組み合わせにより形成され、メトキシシラン、クロロシラン、フルオロシラン等のシラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレングリコールシロキサン、ジメチルシロキサンオリゴマ（dimethyl-siloxane：ＤＭＳ oligomer）等のシロキサン、および／または非晶質フルオロポリマー、フルオロ炭素ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）、サイトフルオロポリマー等のその他のポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１８３に記載の方法。
【請求項１８５】
前記少なくとも１つの電気化学セルを形成する表面は、前記電気化学セルに用いられる電解質の湿潤性能が良好となる表面特性を有することを特徴とする請求項１０７〜１８４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８６】
前記少なくとも１つの電気化学セルを形成する表面は親水性であり、水溶液に対して低い接触角を持つことを特徴とする請求項１０７〜１８５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８７】
前記絶縁パターン層（７）の表面の少なくとも一部が、表面エネルギーを小さくして親水性表面を形成するような方法で処理されていることを特徴とする請求項１０７〜１８６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８８】
前記絶縁パターン層（７）の表面の少なくとも一部が、熱処理、酸素／窒素／アルゴンプラズマ処理、固着防止のための表面の改質（surface conversion for anti-sticking：ＳＵＲＣＡＳ)、過酸化物、過硫酸塩、濃酸／強塩基等の強酸化剤、またはそれらの組み合わせによって処理されていることを特徴とする請求項１０７〜１８７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８９】
前記絶縁パターン層（７）の少なくとも一部が高い表面エネルギーを持っている、または表面エネルギーを高めて疎水性表面とするために水素プラズマ等により処理されることを特徴とする請求項１０７〜１８８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９０】
前記絶縁パターン層（７）は、絶縁パターン層の空洞の側壁が親水性となり、絶縁パターン層の上端部が疎水性となるような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなることを特徴とする請求項１０７〜１８９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９１】
前記親水性材料は、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、酸素プラズマ処理されたポリマー（フォトレジストおよび／またはエラストマ等）、および／またはその他の表面に極性機能分子基を持つ材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であり、
前記疎水性材料は、水素終端ポリマー等の極性機能分子基を持たない材料、テフロン（登録商標）、フルオロシラン／クロロシラン、シロキサン、フルオロエラストマ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項１９０に記載の方法。
【請求項１９２】
前記絶縁パターン層（７）は、主電極（８）が対象とする基板に押し当てられた時に、絶縁パターン層の上端部と前記基板の間の機械的接触を向上するような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなることを特徴とする請求項１０７〜１９１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９３】
前記絶縁パターン層（７）は、少なくとも１つのエラストマ等の可撓性材料からなる層、または少なくとも１つの剛性材料からなる層と少なくとも１つの可撓性材料からなる層からなることを特徴とする請求項１０７〜１９２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９４】
前記少なくとも１つの可撓性材料からなる層は、前記少なくとも１つの剛性材料からなる層の上に設けられていることを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
【請求項１９５】
前記可撓性材料はエラストマであり、
前記エラストマは、高圧縮率、弾性特性、電気的絶縁性、低誘電性、良好な耐化学性、金属、シリコン、ガラス、酸化物、窒化物および／またはポリマー等の下層に対する高粘着性、経時による収縮または膨張に対する高い耐久性、および／または汚染有機化合物を放出しない非ブリーディング特性、感紫外線性、リソグラフィによりパターニングされている、透明、ドライエッチング等のエッチングによりパターニングされている、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された特性を有することを特徴とする請求項１９３または１９４に記載の方法。
【請求項１９６】
前記エラストマは、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）、シリコーン、エポキシシリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマ、（天然）ゴム、ネオプレン、ＥＰＤＭ、ニトリルゴム、アクリレートエラストマ、ポリウレタン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であることを特徴とする請求項１９５に記載の方法。
【請求項１９７】
前記エラストマは、０．１ＧＰａ未満、例えば１ＭＰａ未満、例えば約０.０５ＭＰａ未満の引張弾性係数（ヤング率）を有する、またはエラストマ層はＳｈｏｒｅ-Ａ硬度が９０未満、例えば３０未満、例えば約５未満であることを特徴とする請求項１９５または１９６に記載の方法。
【請求項１９８】
前記キャリア（１）または前記ディスク（２）は円形であることを特徴とする請求項１０７〜１９７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９９】
前記キャリア（１）または前記ディスク（２）は矩形であることを特徴とする請求項１０７〜１９８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２００】
前記キャリアまたは前記ディスクは、絶縁パターン層の凹みと同じ領域に凹みを有し、
前記キャリアの凹みは導電電極層を備えることを特徴とする請求項１０７〜１９９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０１】
前記絶縁パターン層（７）は絶縁材料からなる接着層（１３）を前記キャリア（１）上に接着しパターニングして形成されることを特徴とする請求項１０７〜２００のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０２】
前記接着層（１３）は、接着後除去可能な接着キャリア（１４）を備えることを特徴とする請求項２０１に記載の方法。
【請求項２０３】
前記接着層（１３）は、ＳｉＯ２、ガラス、石英、または高分子フィルムからなることを特徴とする請求項２０２に記載の方法。
【請求項２０４】
前記接着層（１３）は、粘着接着層（１５）を備えることを特徴とする請求項２０１に記載の方法。
【請求項２０５】
前記接着キャリア（１４）を、接着後、研削または研磨等の機械的手法、またはウェットエッチングまたはドライエッチング等のエッチングによって除去することを特徴とする請求項２０２に記載の方法。
【請求項２０６】
基板の前側領域とほぼ同様の前側領域をさらに備えることを特徴とする請求項１０７〜２０５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０７】
凹みまたは孔である、基板への外部電気接続を可能にする接続部をさらに備えることを特徴とする請求項１０７〜２０６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０８】
前記キャリアまたは前記ディスクは、少なくとも１つの凹みを周辺部に備えることを特徴とする請求項２０７に記載の方法。
【請求項２０９】
前記キャリアまたは前記ディスクは、周辺部に近接する周辺部に接続孔を備えることを特徴とする請求項２０７に記載の方法。
【請求項２１０】
前記接続部は、基板から電気化学セルを形成する際に均一の電流密度分布を得るように配置されることを特徴とする請求項２０７に記載の方法。
【請求項２１１】
電極形成材料からなる電気的シード層接続（３１）を、前記絶縁パターン層の上端部の凹み間の少なくとも一部に備える工程をさらに有することを特徴とする請求項１０７〜２１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１２】
前記電気的シード層接続（３１）は、キャリア、ディスク、導電電極層、または接続層の導電性材料または半導体材料から絶縁材料により絶縁されていることを特徴とする請求項２０１に記載の方法。
【請求項２１３】
前記電気的シード層接続（３１）は、キャリアまたはディスク端周囲に層として設けられることを特徴とする請求項２１１または２１２に記載の方法。
【請求項２１４】
前記電気的シード層接続（３１）は、パターン層の空洞の隣接部を除いて、絶縁パターン層（７）の広い表面およびほぼ全面にわたって設けられていることを特徴とする請求項２０９〜２１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１５】
前記電気的シード層接続（３１）の異なる部分が、キャリアの裏側においてキャリアを貫く接続領域を備えることを特徴とする請求項２１４に記載の方法。
【請求項２１６】
前記絶縁パターン層をスピンコーティング法またはスプレーコーティング法等により成膜する時に形成されるエッジビードを減少させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０７〜２１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１７】
前記キャリアまたは前記ディスクは凹みを周辺部に備えることを特徴とする請求項２１６に記載の方法。
【請求項２１８】
前記絶縁パターン層（７）を形成する際にスピンキャリアを用い、
スピンキャリア（２２）はキャリア（１）が埋め込まれる凹みを備えることを特徴とする請求項２１６に記載の方法。
【請求項２１９】
前記エッジビードを、有機溶剤中での溶解、機械的除去、および／またはリソグラフィおよび／またはエッチングによるエッジビード領域からの絶縁パターン層の除去により除去することを特徴とする請求項２１６〜２１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２０】
主電極を基板に位置合わせするための位置合わせマークをさらに備え、
前記位置合わせマークは主電極の前側および／または裏側の層の構造または空洞からなることを特徴とする請求項１０７〜２１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２１】
前記位置合わせマークは、前記キャリア、前記導電電極層、および／または前記絶縁パターン層に設けられていることを特徴とする請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２２】
前記キャリアは紫外線、赤外線、またはＸ線等の整合に用いられる光に対して透明であり、
前記絶縁パターン層が位置合わせマークを備えることを特徴とする請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２３】
前記導電電極層は不透明な材料からなり、前記絶縁パターン層の位置合わせマークが位置する領域に開口を備えることを特徴とする請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２４】
導電性材料は整合に用いられる光に対して透明であることを特徴とする請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２５】
前記絶縁パターン層は不透明な材料からなり、前記キャリアまたは前記導電電極層の位置合わせマークが位置する領域に開口を備えることを特徴とする請求項２１９に記載の方法。
【請求項２２６】
前記位置合わせマークは不透明な材料からなり、例えば金属が石英の上というように、透明な材料の一部の上に位置することを特徴とする請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２７】
前記位置合わせマークを裏側に設け、
前側に配置される場合、前記絶縁パターン層のパターンを位置合わせマークに位置合わせし、
裏側に配置される場合、位置合わせマークを前記絶縁パターン層のパターンに位置合わせすることを特徴とする請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２８】
対向位置合わせ法を用いるために、前記位置合わせマークを前側に設けることを特徴とする請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２９】
前記位置合わせマークを前側の前記絶縁パターン層または前記導電電極層に設け、
前記キャリアに、裏側から前側の位置合わせマークが見えるように、位置合わせマークの位置に貫通孔を備えることを特徴とする請求項２２０に記載の方法。
【請求項２３０】
前記貫通孔に透明材料を備えることを特徴とする請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３１】
基板は少なくとも一部にトポグラフィを有し、
絶縁パターン層は前記トポグラフィを保障するまたは前記トポグラフィに適合するパターンを備えることを特徴とする請求項１０７〜２３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３２】
前記絶縁パターン層は、少なくとも１つの電気化学セルを形成するために主電極と基板が密着される時に前記基板上のトポグラフィを持つ領域に対応する領域に、少なくとも１つの空洞を備えることを特徴とする請求項２３１に記載の方法。
【請求項２３３】
トポグラフィを持つ領域に対応する前記少なくとも１つの空洞は、前記絶縁パターン層のその他の凹みよりも浅く、導電電極層を持たないことを特徴とする請求項２３２に記載の方法。
【請求項２３４】
前記絶縁パターン層を２回以上パターニングし、異なる高さの空洞を備えることを特徴とする請求項２３２に記載の方法。
【請求項２３５】
絶縁パターン層にリソグラフィおよび／またエッチングを施してキャリアまたは導電電極に至る空洞を形成し、
絶縁パターン層を少なくとも部分的にもう１度パターニングして基板上のトポグラフィを保障し、キャリアまたは導電電極層まで及ばない空洞を形成することを特徴とする請求項２３４に記載の方法。
【請求項２３６】
絶縁パターン層をリソグラフィおよび／またエッチングによりパターニングして基板上のトポグラフィを保障し、下層のキャリアまたは導電電極層にまで及ばない空洞を形成し、
絶縁パターン層をもう１度パターニングして下層のキャリアまたは導電電極層に至る空洞を形成することを特徴とする請求項２３４に記載の方法。
【請求項２３７】
前記絶縁パターン層は、絶縁材料からなる少なくとも２つの層および少なくとも１つのエッチングストップ層からなり、少なくとももう１度パターニングされ、
前記パターニングは、
最上部の絶縁パターン層にエッチングストップ層に至る空洞をエッチングする工程と、
リソグラフィおよびエッチングによりエッチングストップ層を部分的に除去する工程と、
前記パターニングされたエッチングストップ層をエッチングマスクとして用いて、下の絶縁パターン層に下層のエッチングストップ層、キャリアまたは導電電極層に至る別の空洞をエッチングする工程とを有することを特徴とする請求項２３４に記載の方法。
【請求項２３８】
前記絶縁パターン層の空洞を、基板表面のトポグラフィと同一または略同一のトポグラフィを持つ基板テンプレートのインプリントとして形成し、
前記絶縁パターン層をパターニングして下層のキャリアまたは導電電極層に至る空洞を形成することを特徴とする請求項２３４に記載の方法。
【請求項２３９】
前記絶縁パターン層を、
ネガティブフォトレジストおよび／またはＵＶ硬化ポリマーからなる層を形成する工程と、
前記層をフォトマスクを通して紫外線に暴露する工程と、
ネガティブフォトレジストおよび／またはＵＶ硬化ポリマーからなる層をさらに形成する工程と、
前記第２の層を第２のフォトマスクを通して紫外線に暴露する工程と、
両層を同時に現像する前に、必要に応じて露光後焼き締め（post-exposure bake：ＰＥＢ）を行う工程とを有する手順を少なくとも１回実施することにより形成することを特徴とする請求項２３４に記載の方法。
【請求項２４０】
前記手順において、前記層をフォトマスクを通して紫外線に暴露する代わりに、レーザービームまたは電子ビーム等に暴露する直接描画法を用いることを特徴とする請求項２３９に記載の方法。
【請求項２４１】
リソグラフィおよび／またエッチングを繰り返し前記絶縁パターン層（７）をパターニングし、基板上の複数のレベルの異なる高さおよび形状を持つトポグラフィを保障する複数のレベルの空洞を形成することを特徴とする請求項１０７〜２４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４２】
前記トポグラフィに適合する前記少なくとも１つの空洞は、余裕を持って前記トポグラフィを囲む十分な大きさを有することを特徴とする請求項２３２に記載の方法。
【請求項２４３】
主電極の前記キャリアは絶縁パターン層の少なくとも１つの空洞内に凹みを備え、
前記凹みは壁を導電電極層で覆われ、
前記導電電極層上には陽極材が事前に堆積されていることを特徴とする請求項１０７〜２４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４４】
前記キャリアおよび導電電極層は、絶縁パターン層の少なくとも１つの空洞において突出構造を有し、
前記導電電極層上には陽極材が事前に堆積されていることを特徴とする請求項１０７〜２４３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電極およびその形成方法に関する。この主電極はエッチングまたはめっき方法に有用であり、このことは本出願と同時に提出された同時係属スイス特許出願０５０２５３８−２号「多層構造の形成方法」（代理人整理番号Ｐ５２１９０００２）にも記載されている。なお、この特許明細書の内容は参照によって本明細書に編入される。この主電極はマイクロおよびナノスケールの単層または多層構造に係るアプリケーションの製造を可能とする。この主電極は、プリント配線基板（printed wiring boards：ＰＷＢ）、プリント基板（printed circuit boards：ＰＣＢ）、マイクロ電子機械システム(micro electro mechanical systems：ＭＥＭＳ）、集積回路(integrated circuit：ＩＣ)相互接続、上記ＩＣ相互接続、センサ、フラットパネルディスプレイ、磁気および光学式記憶装置、太陽電池、およびその他の電子デバイスの製造に有用である。この主電極によれば、異なる導電性ポリマー構造、半導体構造、金属構造等の製造が可能であり、多孔性シリコンの形成によるシリコンの三次元構造でさえ製造可能となる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１はマイクロおよびナノ構造に係るアプリケーションの製造のための電気化学パターン複製方法、ＥＣＰＲ（electrochemical pattern replication）、および導電性主電極の形成に関する技術を開示している。それによると、主電極により規定されるエッチングパターンまたはめっきパターンが、導電性材料からなる基板上に複製される。主電極は基板に密着しており、エッチング／めっきパターンはコンタクトエッチング／めっき処理により直接基板上に転写される。コンタクトエッチング／めっき処理は、主電極と基板の間の閉じたもしくは開いた空洞内に形成された局所エッチングセル／めっきセルにおいて実施される。
【０００３】
主電極は、構造が形成される基板と共に、エッチングまたはめっき処理により少なくとも１つの、通常複数の、電気化学セルを形成するために使用される。
【０００４】
主電極は、複数回のエッチングまたはめっき処理での使用に耐え得るように、耐久性材料から構成されていると良い。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０２／１０３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
主電極は、基板上に先に形成されたパターンとそのパターンが整合するように、基板上に精密に調整して配置されなければならない。
【０００７】
また、主電極は、基板がトポグラフィを有する場合、基板に近接して配置されなければならない。
【０００８】
さらに、エッチング速度またはめっき速度は、他の領域に比べシード層の接触領域に近い、例えば周辺部の電気化学セルにおいてより高くなることがある。
【０００９】
さらなる問題は以下の記述から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、上記問題の少なくとも一部を解決または軽減できる電極を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、複数回のエッチングまたはめっき処理に使用できる主電極を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、基板上に先に形成されたパターンに対して調整できる主電極を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、シード層の接触領域に対する電気化学セルの位置に関係なく、セルにおけるエッチング速度またはめっき速度の均一性を向上できる主電極を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、トポグラフィを有する基板に近接して配置できる主電極を提供することにある。
【００１５】
本発明のある様態によれば、主電極の形成方法は、導電性材料または半導体材料からなる前面および背面を有するディスクを用意する工程と、ディスクの少なくとも一部を囲む絶縁コーティング層を形成する工程と、電極形成導電性材料からなり、前記ディスクに前記絶縁コーティング層の少なくとも１つの開口を介して電気的に接続する導電電極層を前面の少なくとも一部に形成する工程と、少なくとも１つの空洞を前記導電電極層上に持つ絶縁パターン層を形成する工程とを有する。この方法は、前記ディスクに絶縁コーティング層の少なくとも１つの開口を介して電気的に接続する導電性材料からなる接触層を背面の少なくとも一部に形成する工程をさらに有しても良い。
【００１６】
別の様態によれば、主電極の形成方法は、絶縁材料からなり、前面および背面を有する絶縁ディスクを用意する工程と、前記導電性材料からなる絶縁ディスクに接続ビアを形成する工程と、導電性材料からなり前記ビアに電気的に接続する電極層を前面の少なくとも一部に形成する工程と、少なくとも１つの空洞を前記電極層上に持つ絶縁パターン層を形成する工程とを有する。この方法は、前記ビアに電気的に接続する導電性材料からなる接触層を背面の少なくとも一部に形成する工程をさらに有しても良い。
【００１７】
さらに別の様態によれば、主電極の形成方法は、導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるディスクを用意する工程と、少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなる絶縁層を形成する工程と、前記絶縁材料に少なくとも１つの凹みを形成する工程と、電極形成導電性材料からなる導電電極層を各凹みに形成する工程と、前記絶縁層の裏側に少なくとも１つの凹みを形成する工程とを有する。この方法は、前記ディスクと前記電極層に電気的に接続する、導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなる接触層を前記絶縁層の裏側に形成する工程をさらに有しても良い。また、この方法は、少なくとももう１つの導電層を形成する工程をさらに有しても良い。
【００１８】
さらに別の様態によれば、主電極の形成方法は、導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるキャリアを用意する工程と、前記導電性材料および／または半導体材料からなる層に複数の凹みを形成する工程と、少なくとも１つの絶縁層を凹みの間に備える工程とを有する。この方法は、少なくとも１つの導電電極層を前記凹みのうちの少なくとも１つの底面に備える工程をさらに有しても良い。また、この方法は、少なくとも１つの絶縁材料からなる層を前記キャリアの裏側に備える工程と、接続部をなす前記絶縁材料に少なくとも１つの凹みを形成する工程とをさらに有しても良い。また、この方法は、少なくとも１つの導電電極層を絶縁材料の凹みに備える工程をさらに有しても良い。また、この方法は、少なくとも１つの絶縁材料からなる層を前記凹みのうちの少なくとも１つの側面に備える工程をさらに有しても良い。また、この方法は、キャリアの前側のほぼ全面を覆う絶縁材料を堆積する工程と、絶縁材料をキャリアの凹みの底面から除去する工程とをさらに有しても良い。
【００１９】
絶縁材料は、熱酸化、熱窒化、スパッタリング、ＰＥＣＶＤおよびＡＬＤからなる群から選択された方法により堆積されても良い。絶縁材料は、凹みの前記底面に垂直な方向のエッチング速度が前記側面に垂直な方向のエッチング速度より速いドライエッチング等の異方性エッチングにより除去しても良い。絶縁材料は、リソグラフィおよびエッチングにより凹みの底面から除去しても良い。
【００２０】
ある実施の形態によれば、この方法は、前記絶縁材料層をエッチングマスクとして用いて前記少なくとも１つの凹みをキャリアに形成する工程をさらに有しても良い。少なくとも１つの絶縁材料からなる層を前記絶縁層上にさらに形成しても良い。
【００２１】
さらに別の様態によれば、主電極は、基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、少なくとも部分的に導電性材料からなるキャリアと、少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記キャリアの略前面に形成され、少なくとも１つの空洞を備えた絶縁パターン層とを備え、前記キャリアは、絶縁コーティング層を備えた導電性材料または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるディスクと、前記ディスクに電気的に接続し、電極形成材料からなり少なくとも部分的にディスクの前面を覆う少なくとも１つの導電電極層とを備えることを特徴とする。キャリアは、導電性材料からなる少なくとも１つの層からなり、少なくともディスクの背面の一部を覆うおよび／または前記ディスクおよび前記電極層に電気的に接続する接続部を備えていても良い。絶縁コーティング層は、ディスクの導電性材料または半導体材料からなる部分を、前記ディスクの前面および背面の中心部を除いて、全部被覆しても良い。絶縁コーティング層は、前記ディスクの特定部分を選択的に被覆しても良い、または前記ディスクの導電層または半導体層のほぼ全面を被覆し、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング等のエッチングまたは機械的研磨により、選択された領域から部分的に除去されても良い。
【００２２】
さらに別の様態によれば、主電極は、基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、少なくとも部分的に導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるキャリアと、少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記キャリアの略前面に形成された絶縁パターン層とを備え、前記キャリアは、絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなり透明であり得るディスクと、電極形成材料からなる少なくとも１つの層からなり少なくとも部分的にディスクの前面を覆う導電電極層と、導電性材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記電極層に電気的に接続するビア層と、を備えることを特徴とする。接続層がビア層および電極層に電気的に接続していても良い。接続層は、少なくともディスクの背面の一部を覆う導電性材料からなる少なくとも１つの層を備えていても良い。ディスクは、透明であり得る、絶縁材料からなる少なくとも１つの層を備え、ディスクの少なくとも一部は導電性材料または半導体材料からなっていても良い。導電部または半導体部は、前記絶縁性のディスクの中央に位置しても良い。
【００２３】
さらに別の様態によれば、主電極は、基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるディスクと、少なくとも部分的に絶縁材料からなる少なくとも１つの層からなる絶縁層とを備え、絶縁パターン層は前側に電極形成導電性材料からなる導電電極層を備えた少なくとも１つの凹みを備え、前記絶縁層は裏側に少なくとも１つの凹みを備えることを特徴とする。絶縁層は、前記ディスクをほぼ囲むように形成されても良い。絶縁層の裏側の凹みは、導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記ディスクおよび前記電極層に電気的に接続する接続層を備えていても良い。主電極は、少なくとももう１つの導電層をさらに備えていても良い。
【００２４】
さらに別の様態によれば、主電極は、基板を用いて電気化学セルを形成するための主電極であって、導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなるキャリアを備え、前記キャリアは前側に複数の凹みを備え、少なくとも１つの絶縁層が凹みの間に備えられていることを特徴とする。前記導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層の各凹みは底面と側面を有し、側面は絶縁材料からなる少なくとも１つの層を備えていても良い。底面は、電極形成導電性材料からなる導電電極層を少なくとも１層備えていても良い。
【００２５】
ある実施の形態によれば、キャリアは導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、電極形成導電性材料からなる導電電極層を絶縁パターン層の空洞に備えていても良い。キャリアは導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からなり、前記前面にパターンを形成するための凹みを備えていても良い。この場合、凹み間の領域を覆うように絶縁材料が堆積され、導電電極層（４）が前記凹みの底面に形成される。
【００２６】
ある実施の形態によれば、主電極は、基板に対するコンタクトを配置するための凹みを備えていても良い。前記基板との電気的接続を形成するために電極が前記基板に配置される時の、基板表面との係合のためにコンタクトを配置しても良い。コンタクトは、前記絶縁材料外のキャリアの周囲面に配置されても良い。
【００２７】
ある実施の形態によれば、ディスクは弾性材料および／または可撓性材料からなっていても良い。絶縁パターン層の前面は、接触する基板の３次元構造に対応する構造を備えていても良い。
【００２８】
ある実施の形態によれば、陽極材を絶縁パターン層の空洞内に前記導電電極層に接して事前に堆積しても良い。陽極材は、電気めっき、無電解めっき、浸漬めっき、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、（帯電）パウダーコーティング、化学グラフト、電子グラフトおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により事前に堆積できる。陽極材を蒸着する方法としては、電気めっきまたは無電解めっきを用いることができる。
【００２９】
ある実施の形態によれば、前記絶縁パターン層を基板表面に接触させるために主電極を基板に押圧することによる基板のゆがみまたは凸凹を補償するため、前記キャリアの層は可撓性であっても良い。または、前記主電極を基板に接触させるために力を加えた時に前記絶縁パターン層の空洞内に落ち込まないように、前記キャリアの層は剛性であっても良い。キャリアの屈曲は、例えば２５％未満、１０％未満、約１％未満というように５０％未満であって良い。キャリアは、ガラス、石英またはシリコンウェハより高い、もしくはほぼ同等の可撓性を持っていても良い。
【００３０】
ある実施の形態によれば、前記導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層は、導電性ポリマー、導電性ペースト、金属、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｏｓ、Ｒｈ、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＰｄＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、ステンレス鋼、真鍮、はんだ材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であって良い。導電性材料からなる少なくとも１つの層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔからなる群から選択された金属であって良い。導電性材料からなる少なくとも１つの層はＡｕまたはＰｔであって良い。半導体材料からなる少なくとも１つの層はＳｉであって良い。絶縁材料は、ＳｉＯ２等の酸化物、石英、ガラス、ＳｉＮ等の窒化物、ポリマー、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシポリマ、アクリレート重合体、ＰＤＭＳ、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、エラストマ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であって良い。絶縁材料は、熱酸化、プラズマ化学気相成長法（plasma-enhanced chemical vapor deposition：ＰＥＣＶＤ）、物理気相成長法（physical vapor deposition：ＰＶＤ）、化学気相成長法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）、電子陽極酸化処理、原子層成長法（atomic layer deposition：ＡＬＤ）、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、粘着テープによるによる接着、熱分解、接着剤による接着、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により堆積できる。
【００３１】
ある実施の形態によれば、ウェットエッチングまたはドライエッチングにおいて、エッチングを施さない表面にエッチングマスクを用いても良い。エッチングマスクはリソグラフィ法によりパターニングされても良い。
【００３２】
ある実施の形態によれば、前記キャリアに平坦化工程を施しても良い。導電電極層は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、ＩＴＯ、Ｓｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｎｂ、その他の金属、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、グラファイト、ステンレス鋼、導電性ポリマー、はんだ材料、導電性酸化物または半導体酸化物またはＲｕ酸化物、Ｉｒ酸化物、Ｒｈ酸化物、Ｔｉ酸化物および／またはＴａ酸化物等の上記金属の酸化物の混合物等の混合酸化物からなる群から選択された導電性材料および／または半導体材料からなる少なくとも１つの層からからなっていても良い。導電電極層は、ＡＬＤ、有機金属化学気相成長法（metal-organic chemical vapor deposition：ＭＯＣＶＤ）、ＰＶＤ、ＣＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電着法、電子グラフト法、化学グラフト法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成することができる。導電電極層は、ＰＶＤ／スパッタリング法および無電解堆積法／浸漬堆積法の組み合わせによりされても良い。導電電極層に熱処理を施しても良い。熱処理は、急速熱アニール（rapid thermal anneal：ＲＴＡ）等のアニーリング、炉加熱、熱板加熱、またはそれらの組み合わせであって良く、真空、フォーミングガス、水素ガス、窒素ガス、低酸素含有またはそれらの組み合わせからほぼなる雰囲気下で行われても良い。
【００３３】
ある実施の形態によれば、導電電極層は、少なくとも１つの材料からなる複数の層を形成してなっても良く、次の層を形成する前に少なくとも１つの層に前記熱処理を施しても良い。前記導電電極層を形成する前に粘着層をキャリアの少なくとも一部に形成しても良く、前記粘着層は、導電電極層の前記キャリアへの粘着性を高める１または複数の材料からなっていても良い。
【００３４】
絶縁パターン層は電気的に絶縁性の材料からなる１または複数の層からなり、複数の凹みをパターニングされても良い。絶縁パターン層は表面粗さが低く、厚さの均一性が高くても良い。
【００３５】
ある実施の形態によれば、絶縁パターン層の少なくとも１つの電気的に絶縁性の層は、熱酸化、熱窒化、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、電子陽極酸化処理、ＡＬＤ、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、熱分解、粘着テープによるによる接着、接着剤による接着、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成できる。前記絶縁パターン層を形成する前に粘着層をキャリアの少なくとも一部に形成しても良く、前記粘着層は、絶縁パターン層とキャリアの間の粘着特性を高める材料からなる少なくとも１つの層からなっていても良い。粘着層は、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ等の導電性材料、ＡＰ−３０００、ＡＰ−１００、ＡＰ−２００、ＡＰ−３００等の絶縁材料、ＨＭＤＳ等のシラン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなる少なくとも１つの層からなっていても良い。粘着層は、電着法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、分子気相成長法（molecular vapor deposition：ＭＶＤ）、ＡＬＤ、ＭＯＣＶＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電子グラフト法、化学グラフト法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された堆積法により形成することができる。
【００３６】
ある実施の形態によれば、形成された絶縁パターン層に平坦化工程を施しても良い。平坦化工程は、化学機械研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）、ラップ仕上げ、接触平坦化（contact planarization：ＣＰ）等のエッチングおよび／または研磨、および／またはイオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング等のドライエッチング、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により実施することができる。
【００３７】
電気的に絶縁性の材料は、有機化合物、ポリマ、絶縁無機化合物、酸化物、窒化物、ポリイミド、シロキサン変性ポリイミド、ＢＣＢ、ＳＵ−８、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）、シリコーン、弾性重合体、ＺＥＰ等の電子ビームレジスト、フォトレジスト、薄膜レジスト、厚膜レジスト、多環オレフィン、ポリノルボルネン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ＢＡＲＣ材料、リフトオフレイヤー（lift off layer：ＬＯＬ）材料、ＰＤＭＳ、ポリウレタン、エポキシポリマ、フルオロエラストマ、アクリレート重合体、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、フルオロメチレンシアン酸エステル、無機−有機ハイブリッドポリマー、フッ素化および／または水素化非晶質炭素、有機ドープシリコンガラス（organic-doped silicon glass：ＯＳＧ）、フッ素ドープシリコンガラス（fluorine-doped silicon glass：ＦＳＧ）、ＰＥＴＥ／シリコン化合物、オルトケイ酸テトラエチル（tetraethyl orthosilicate：ＴＥＯＳ）、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮ：Ｈ、ＳｉＯＣＨ材料、ＳｉＣＨ材料、シリケート、石英系材料、シルセスキオキサン（silsesquioxane：ＳＳＱ）系材料、メチルシルセスキオキサン（methyl silsesquioxane：ＭＳＱ）、水素シルセスキオキサン（hydrogen silsesquioxane：ＨＳＱ）、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であって良い。前記絶縁パターン層の凹みは、リソグラフィ、エッチングおよび／または機械研磨により形成されても良い。エッチングとしては、ウェットエッチングおよび／またはドライエッチングを用いても良い。ドライエッチングとしては、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング、またはそれらの組み合わせを用いても良い。エッチングは、前記前記絶縁パターン層の少なくとも一部の領域、つまりエッチングを施さない表面、にパターニングされたエッチングマスクを設ける工程を含んでいても良い。パターニングされたエッチングマスクは、リソグラフィおよび／またエッチングにより形成されても良い。エッチングマスクは、薄膜フォトレジスト、ポリイミド、ＢＣＢ、厚膜フォトレジスト、および／またはその他のポリマー等のリソグラフィに用いられる高分子レジスト、またはＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、ＮｉＰ等の等のハードマスク、またはそれらの組み合わせからなっていても良い。ハードマスクは、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電着法、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成することができる。エッチングマスクは、さらに形成された主電極により形成された少なくとも１つの電気化学セルの少なくとも１つの構造層からなっていても良い。
【００３８】
ある実施の形態によれば、構造層は、Ｃｕ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｂ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの材料からなっていても良い。前記絶縁パターン層を形成する前にエッチングストップ層を形成しても良い。エッチングストップ層は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＴｉＷ、ＳｉＮ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ、ＩｎＧａＰ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＮｉＰ、ＮｉＰＣｏ、ＡｕＣｏ、ＢＬＯＫＴＭおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなる少なくとも１つの層からなっていても良い。
【００３９】
ある実施の形態によれば、絶縁パターン層の空洞の側壁の傾斜角を調整するために、前記絶縁パターン層を形成するためのパターニングを変更しても良い。絶縁パターン層の空洞の側壁はほぼ垂直であっても良く、それにより側壁は導電電極表面の法線に対して約４５°未満、例えば約２０°未満、例えば約５°未満、例えば約２°未満、例えば約１°未満、例えば約０.１°未満の角度を持つ。例えば波長フィルタを用いる、反射防止コーティングを用いる、照射線量を変更する、現像時間を変更する、熱処理を用いる、および／またはそれらの組み合わせにより、フォトリソグラフィックパターニングのパラメータを変えることによって、傾斜角を最適化できる。反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)等のドライエッチングのためのガス組成、プラテン電力（ＲＦ電力）、および／またはプラズマ電力（コイル電力とも呼ばれる）を最適化することによって、特定の傾斜角を得ることができる。
【００４０】
ある実施の形態によれば、絶縁パターン層の空洞を形成するためにダマシンプロセスを用いても良い。前記ダマシンプロセスでは、凹みを持つ犠牲パターン層をキャリア上に形成し、前記犠牲パターン層を覆って犠牲パターン層の凹みを埋めるように絶縁材料を堆積し、犠牲パターン層が露出するまで絶縁材料を平坦化した後、犠牲パターン層を除去することによって絶縁パターン層が形成される。犠牲パターンは、リソグラフィ、めっき処理および／またはエッチングによってパターニングされた材料を用いることによって得ることができる。犠牲パターン層は、さらに形成された主電極により形成された電気化学セルの少なくとも１つの構造層からなっていても良い。
【００４１】
ある実施の形態によれば、この方法は、少なくとも絶縁パターン層の一部をリリース層で被覆する工程をさらに有し、前記リリース層は絶縁パターン層と絶縁パターン層に接するその他の材料との間の機械的および化学的結合を解除しても良い。リリース層は、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＭＶＤ、ＰＶＤ、および／またはその組み合わせにより形成できる。リリース層は、メトキシシラン、クロロシラン、フルオロシラン等のシラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレングリコールシロキサン、ジメチルシロキサンオリゴマ（dimethyl-siloxane：ＤＭＳ oligomer）等のシロキサン、および／または非晶質フルオロポリマー、フルオロ炭素ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）、サイトフルオロポリマー等のその他のポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなっていても良い。前記少なくとも１つの電気化学セルを形成する表面は、前記電気化学セルに用いられる電解質の湿潤性能が良好となる表面特性を有していても良い。前記少なくとも１つの電気化学セルを形成する表面は親水性であっても良く、水溶液に対して低い接触角を持っていても良い。前記絶縁パターン層の表面の少なくとも一部は、表面エネルギーを小さくして親水性表面を形成するような方法で処理されていても良い。前記絶縁パターン層の表面の少なくとも一部は、熱処理、酸素／窒素／アルゴンプラズマ処理、固着防止のための表面の改質（surface conversion for anti-sticking：ＳＵＲＣＡＳ)、過酸化物、過硫酸塩、濃酸／強塩基等の強酸化剤、またはそれらの組み合わせによって処理されていても良い。前記絶縁パターン層の少なくとも一部が高い表面エネルギーを持っている、または表面エネルギーを高めて疎水性表面とするために水素プラズマ等により処理されても良い。絶縁パターン層は、絶縁パターン層の空洞の側壁が親水性となり、絶縁パターン層の上端部が疎水性となるような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなっていても良い。親水性材料は、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、酸素プラズマ処理されたポリマー（フォトレジストおよび／またはエラストマ等）、および／またはその他の表面に極性機能分子基を持つ材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であって良い。疎水性材料は、水素終端ポリマー等の極性機能分子基を持たない材料、テフロン（登録商標）、フルオロシラン／クロロシラン、シロキサン、フルオロエラストマ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料であって良い。
【００４２】
ある実施の形態によれば、絶縁パターン層は、主電極が対象とする基板に押し当てられた時に、絶縁パターン層の上端部と前記基板の間の機械的接触を向上するような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなっていても良い。絶縁パターン層は、少なくとも１層のエラストマ等の可撓性材料からなる層からなっても良く、または少なくとも１層の剛性材料からなる層と少なくとも１層の可撓性材料からなる層からなっていても良い。少なくとも１層の可撓性材料からなる層は前記少なくとも１層の剛性材料からなる層の上に配置される。可撓性材料はエラストマであっても良い。前記エラストマは、高圧縮率、弾性特性、電気的絶縁性、低誘電性、良好な耐化学性、金属、シリコン、ガラス、酸化物、窒化物および／またはポリマー等の下層に対する高粘着性、経時による収縮または膨張に対する高い耐久性、および／または汚染有機化合物を放出しない非ブリーディング特性、感紫外線性、リソグラフィによりパターニングされている、透明、ドライエッチング等のエッチングによりパターニングされている、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された特性を有する。エラストマは、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）、シリコーン、エポキシシリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマ、（天然）ゴム、ネオプレン、ＥＰＤＭ、ニトリルゴム、アクリレートエラストマ、ポリウレタン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料である。エラストマは、０．１ＧＰａ未満、例えば１ＭＰａ未満、例えば約０.０５ＭＰａ未満の引張弾性係数（ヤング率）を有しても良い。またはエラストマ層はＳｈｏｒｅ-Ａ硬度が９０未満、例えば３０未満、例えば約５未満である。
【００４３】
ある実施の形態によれば、キャリアまたはディスクは円形であって良い。または、キャリアまたはディスクは矩形であって良い。キャリアまたはディスクは絶縁パターン層の凹みと同じ領域に凹みを有していても良く、キャリアの凹みは導電電極層を備えていても良い。絶縁パターン層は絶縁材料からなる接着層を前記キャリア上に接着しパターニングして形成しても良い。接着層は、接着後除去可能な接着キャリアを備えていても良い。接着層は、ＳｉＯ２、ガラス、石英、または高分子フィルムであって良い。接着層は粘着接着層を備えていても良い。接着キャリアは接着後、研削または研磨等の機械的手法、またはウェットエッチングまたはドライエッチング等のエッチングによって除去されても良い。
【００４４】
ある実施の形態によれば、主電極は、基板の前側領域とほぼ同様の前側領域を有しても良い。主電極は、凹みまたは孔等の、基板への外部電気接続を可能にする接続部を備えていても良い。キャリアまたはディスクは少なくとも１つの凹みをその周辺部に備えていても良い。キャリアまたはディスクは、周辺部に近接する周辺部に接続孔を備えていても良い。
【００４５】
ある実施の形態によれば、接続部は、基板から電気化学セルを形成する際に均一の電流密度分布を得るように配置されても良い。主電極は、電極形成導電性材料からなり、前記絶縁パターン層の上端部の凹み間の少なくとも一部に電気的シード層接続を有しても良い。電気的シード層接続は、キャリア、ディスク、導電電極層、または接続層の導電性材料または半導体材料から絶縁材料により絶縁されていても良い。電気的シード層接続は、キャリアまたはディスク端周囲に層として設けられてもよい。電気的シード層接続は、絶縁パターン層の空洞の隣接部を除いて、絶縁パターン層の広い表面、ほぼ全面、にわたって設けられても良い。前記電気的シード層接続の異なる部分が、キャリアの裏側においてキャリアを貫く接続領域を備えていても良い。
【００４６】
ある実施の形態によれば、主電極は前記絶縁パターン層をスピンコーティング法またはスプレーコーティング法等により形成する時に形成されるエッジビードを減少させる手段をさらに備えていても良い。キャリアまたはディスクは凹みをその周辺部に備えていても良い。絶縁パターン層を形成する際にスピンキャリアを用いても良く、スピンキャリアはキャリアが埋め込まれる凹みを備えていても良い。エッジビードは、有機溶剤中での溶解、機械的除去、および／またはリソグラフィおよび／またはエッチングによるエッジビード領域からの絶縁パターン層の除去により排除できる。
【００４７】
ある実施の形態によれば、主電極は、主電極を基板に整合するための位置合わせマークをさらに備えていても良く、前記位置合わせマークは主電極の前側および／または裏側の層の構造または空洞からなる。位置合わせマークは、キャリア、導電電極層、および／または絶縁パターン層に設けられても良い。
【００４８】
ある実施の形態によれば、キャリアは紫外線、赤外線、またはＸ線等の整合に用いられる光に対して透明であっても良い。その場合、絶縁パターン層は位置合わせマークを備える。導電電極層は不透明な材料からなり、絶縁パターン層の位置合わせマークが位置する領域に開口を備えていても良い。導電電極層は整合に用いられる光に対して透明であっても良い。絶縁パターン層は不透明な材料からなり、キャリアまたは導電電極層の位置合わせマークが位置する領域に開口を備えていても良い。位置合わせマークは不透明な材料からなっていても良く、例えば金属が石英の上というように、透明な材料の一部の上に位置する。位置合わせマークは裏側に設けられても良く、前側に配置される場合、絶縁パターン層のパターンが位置合わせマークに位置合わせされ、裏側に配置される場合、位置合わせマークが絶縁パターン層のパターンに位置合わせされる。位置合わせマークは対向位置合わせ法を用いるために前側に設けられても良い。位置合わせマークは、前側の絶縁パターン層または導電電極層に設けられても良い。キャリアは、裏側から前側の位置合わせマークが見えるように、位置合わせマークの位置に貫通孔を備える。前記貫通孔に透明材料を用いても良い。
【００４９】
ある実施の形態によれば、基板は少なくとも一部にトポグラフィを有していても良く、絶縁パターン層にはトポグラフィを保障するまたはトポグラフィに適合するパターンが形成されていても良い。絶縁パターン層は、少なくとも１つの電気化学セルを形成するために主電極と基板が密着される時に基板上のトポグラフィを持つ領域に対応する領域に、少なくとも１つの空洞を備えていても良い。トポグラフィを持つ領域に対応する少なくとも１つの空洞は、絶縁パターン層のその他の凹みよりも浅くても良く、導電電極層を持たない。２回以上絶縁パターン層をパターニングすることにより、絶縁パターン層に異なる高さの空洞を備えても良い。絶縁パターン層はリソグラフィおよび／またエッチングにより形成されても良く、キャリアまたは導電電極に至る空洞が形成されている。絶縁パターン層は、基板上のトポグラフィを保障し、キャリアまたは導電電極層まで及ばない空洞を形成するために、少なくとも部分的にもう１度パターニングされても良い。絶縁パターン層は、基板上のトポグラフィを保障し、下層のキャリアまたは導電電極層にまで及ばない空洞を形成するために、リソグラフィおよび／またエッチングによりパターニングされ、下層のキャリアまたは導電電極層に至る空洞を形成するためにもう１度パターニングされても良い。絶縁パターン層は、絶縁材料からなる少なくとも２つの層および少なくとも１つのエッチングストップ層からなっていても良く、少なくとももう１度パターニングされても良い。前記パターニングは、最上部の絶縁パターン層にエッチングストップ層に至る空洞をエッチングする工程と、リソグラフィおよびエッチングによりエッチングストップ層を部分的に除去する工程と、前記パターニングされたエッチングストップ層をエッチングマスクとして用いて、下の絶縁パターン層に下層のエッチングストップ層、キャリアまたは導電電極層に至る別の空洞をエッチングする工程とを有する。絶縁パターン層の空洞は、基板表面のトポグラフィと同一または略同一のトポグラフィを持つ基板テンプレートのインプリントとして形成されても良く、絶縁パターン層はパターニングされ、下層のキャリアまたは導電電極層に至る空洞が形成されている。絶縁パターン層は、ネガティブフォトレジストおよび／またはＵＶ硬化ポリマーからなる層を形成する工程と、前記層をフォトマスクを通して紫外線に暴露する工程と、ネガティブフォトレジストおよび／またはＵＶ硬化ポリマーからなる層をさらに形成する工程と、前記第２の層を第２のフォトマスクを通して紫外線に暴露する工程と、両層を同時に現像する前に、必要に応じて露光後焼き締め（post-exposure bake：ＰＥＢ）を行う工程とを有する手順を少なくとも１回実施することにより形成されても良い。前記手順では、前記層をフォトマスクを通して紫外線に暴露する代わりに、レーザービームまたは電子ビーム等に暴露する直接描画法を用いても良い。絶縁パターン層は、リソグラフィおよび／またエッチングを繰り返すことによりパターニングされても良く、これにより基板上の複数のレベルの異なる高さおよび形状を持つトポグラフィを保障する複数のレベルの空洞が形成される。前記トポグラフィに適合する前記少なくとも１つの空洞は、余裕を持ってトポグラフィを囲む十分な大きさを有していても良い。主電極のキャリアは絶縁パターン層の少なくとも１つの空洞内に凹みを備えていても良く、前記凹みはその壁を導電電極層で覆われている。前記導電電極層上には陽極材が事前に堆積されている。キャリアおよび導電電極層は、絶縁パターン層の少なくとも１つの空洞において突出構造を有しても良く、前記導電電極層上には陽極材が事前に堆積されている。
【００５０】
本発明のさらなる目的、特徴、利点は、以下の実施例の詳細な説明および添付図面を参照することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明する。これらの実施形態は当業者が本発明を実施できるように、かつ最良の実施の形態を例示するために説明されるが、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内でこの他にも種々な異なる特性の組み合わせが可能である。主電極および主電極の形成方法についての概略を以下に述べる。後述のＥＣＰＲ（electrochemical pattern replication）により、１または複数の材料からなる１または複数層の構造を製造するために使用される主電極の形成方法をいくつか説明する。この方法は概して、少なくとも部分的に導電性／半導体であるキャリアからなる主電極を形成する工程と、ＥＣＰＲめっき処理において陽極として機能し、ＥＣＰＲエッチングにおいて陰極として機能する導電電極層を形成する工程と、外部電源からキャリアおよび／または導電電極層への電気的接続が可能となるように、ＥＣＰＲ処理においてＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理を行う空洞を規定する絶縁パターン層を形成する工程を含む。
【００５２】
主電極は、ＥＣＰＲ（electrochemical pattern replication）により、１または複数層の構造を形成するために使用され、ＥＣＰＲは以下の６工程、すなわち
ａ）複数の電気化学セルを形成するために、主電極を基板、例えばシード層に接触させて配置する工程と、
ｂ）エッチングによりシード層に構造を形成する、またはめっきによりシード層上に構造を形成する工程と、
ｃ）前記基板から主電極を分離する工程とを有する。
【００５３】
第１の工程ａ）において、少なくとも１つの白金等の不活性材料からなる導電電極層および絶縁パターン層で構成される主電極を電解質の存在下で基板上の導電性の最上層またはシード層に物理的に密着させて配置し、主電極上の絶縁構造の空洞によって規定される電解質が充填された電気化学セルを形成する。
【００５４】
シード層は、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、それらの合金、Ｓｉ、Ｗ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、ＮｉＢ、ＮｉＰ、ＮｉＣｏ、ＮｉＢＷ、ＮｉＭ−Ｐ、Ｗ、ＴａＮ、Ｗｏ、Ｃｏ、ＣｏＲｅＰ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ等のその他の材料、ポリアニリン等の導電性ポリマ、ＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＣｕ等のはんだ材料、モネル、パーマロイ等の合金、および／またはそれらの組み合わせのいずれかからなる１または複数の層で構成されていても良い。基板上のシード層はＥＣＰＲ処理の前に洗浄されて活性化されても良い。洗浄には、アセトンまたはアルコール等の有機溶剤、および／または硝酸、硫酸、リン酸、塩酸、酢酸、フッ化水素酸、過酸化物、過硫酸塩、塩化第二鉄等の強酸化剤等の無機溶剤、および／または脱イオン水を用いても良い。また、洗浄は酸素プラズマ、アルゴンプラズマおよび／または水素プラズマを用いて行ってもよく、機械的に不純物を除去しても良い。シード層は、酸化物を除去する溶剤、例えば硫酸、硝酸、塩酸、フッ化水素酸、リン酸および過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、塩化第二鉄等のエッチング液および／または酸化剤を含むその他の溶剤を用いて活性化することができる。
【００５５】
主電極を基板上の最上層に密着させて配置する工程は、主電極の絶縁パターンを基板上のパターン層に整合させる工程を含む。この工程おいては、主電極の前側または裏側に基板上の対応する位置合わせマークに整合するよう配列された位置合わせマークを用いても良い。整合工程は、電解質を用いる前または後に実施されても良い。主電極を基板上に接触させて配置する工程に先立って、事前に堆積された陽極材を絶縁パターン層の空洞内の前記導電電極層に備えても良い。主電極を基板上に接触させて配置する工程に先立って、主電極の空洞内の事前に堆積された材料を、上述の基板上のシード層と同様に、洗浄し活性化しても良い。
【００５６】
前記電解質は、従来の電気めっき浴等の電気化学めっきおよび／またはエッチングに適切な陽イオンおよび陰イオン溶液からなる。例えば、ＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理された構造が銅からなる場合、酸性硫酸銅浴等の硫酸銅浴を用いても良い。酸性度は、例えばｐＨ＝２からｐＨ＝４程度で、ｐＨ＜４で良い。抑制剤、レベラおよび／または促進剤等の添加剤、例えばポリエチレングリコール（polyethylene glycol：ＰＥＧ）、塩化物イオンおよび／またはＳＰＳ（BiS(3-sulfopropyl)disulfide）を用いる実施の形態もある。その他の例としては、ＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理された構造がＮｉからなる場合、ワット浴を用いても良い。材料の異なるＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理された構造の適切な電解質系については、Lawrence J. Durney, et al., Electroplating Engineering Handbook, 4th ed., (1984)に記載されている。
【００５７】
第２の工程ｂ）において、外部電源からの電圧を主電極および基板上のシード層に印加することにより主電極の空洞および基板上の最上層によって規定される各電気化学セル内で同時に電気化学処理を実施し、ＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理を用いて、導電性材料からなる構造を形成する。基板上のシード層が陽極をなし、主電極の導電電極層が陰極を成すように電圧が印加された場合、シード層が溶解するとともに主電極の空洞内に材料が堆積される。シード層の溶解により形成された溝が、シード層の残留構造を別離する。残留シード層からなる構造は、主電極の絶縁パターン層の空洞のネガとなる。以下、この構造を「ＥＣＰＲエッチング構造」と呼ぶ。主電極の導電電極層が陽極をなし、基板上のシード層が陰極を成すように電圧が印加された場合、主電極の空洞内に事前に堆積された陽極材が溶解するとともに基板上の電解質が充填された空洞内の導電層に材料が堆積される。基板上の導電層に堆積された材料は主電極の絶縁パターン層の空洞のポジとなる構造を形成する。以下、この構造を「ＥＣＰＲめっき構造」と呼ぶ。
【００５８】
前記ＥＣＰＲエッチング構造またはＥＣＰＲめっき構造は、金属または合金等の導電性材料、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂおよび／またはＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＡｇＣｕおよび／またはそれらの組み合わせ、例えばＣｕで構成されても良い。
【００５９】
前記陽極材を、陽極となる材料をＥＣＰＲエッチングすることにより主電極の空洞内に事前に堆積し、主電極の絶縁パターン層の空洞内の陰極となる導電電極に前記材料を堆積する実施の形態もある。また、主電極の絶縁パターン層の空洞内の導電電極層上に、前記材料を選択的に通常の電気めっき、無電解めっき、浸漬めっき、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、（帯電）パウダーコーティング、化学グラフトおよび／または電子グラフトすることにより、前記陽極材を事前に堆積する実施の形態もある。
【００６０】
電圧は、エッチングおよび／またはめっきされた構造の均一性および／または特性を向上するように印加しても良い。印加される電圧は、直流電圧、パルス状電圧、矩形パルス状電圧、反転パルス電圧および／またはそれらの組み合わせであって良い。
【００６１】
エッチングおよび／またはめっきされた構造の均一性は、印加される電圧波形、振幅および周波数の最適な組み合わせを選択することによって向上できる。エッチング深度またはめっき厚は、時間および主電極を流れる電流をモニタリングすることにより制御できる。総電極領域が分かっている場合には、電流密度は電極領域を流れる電流から予測することができる。電流密度はエッチング速度またはめっき速度に対応するため、エッチング深度またはめっき厚はエッチング速度またはめっき速度および時間から予測することができる。
【００６２】
下層の溶解している陽極材の表面に到達する前に印加電圧を切断することにより、エッチングまたはめっき処理を中止する実施の形態もある。すなわち、エッチングにおいては、シード層にエッチングされた溝の底部にまだ層が残留し、下の基板層を被覆している状態で処理を中止する。このように処理を中止しない場合、シード層の一部への電気的接続が破壊される恐れがある。めっき処理においては、事前に堆積された陽極材からなる層がまだ、例えば５％から５０％残留し、導電電極層を被覆している状態で処理を中止する。このように処理を中止しない場合、各電気化学セルにおいて電流分布が不均等になってしまう。
【００６３】
めっき構造の所望の高さを事前に堆積された陽極材の厚さより大幅に小さくする実施の形態もある。これは、陽極材を新たに堆積する前に、複数の構造層が１または複数の基板上にめっきされることを示唆する。例えば、事前に堆積された材料の高さは少なくともめっき構造の高さの２倍であっても良い。
【００６４】
ＥＣＰＲめっき構造の複数の層が、各々の上に直接形成される実施の形態もある。
【００６５】
第３の工程ｃ）において、ＥＣＰＲエッチング構造またはＥＣＰＲめっき構造が形成された後、基板上の主電極またはＥＣＰＲエッチング構造もしくはＥＣＰＲめっき構造への損傷を最小限に抑えるように、主電極を基板から分離する。この工程は、基板を所定の位置に固定し、主電極を基板表面に対して直交する方向に移動させることによって、または主電極を所定の位置に保持し、基板を主電極表面に対して直交する方向に移動させることによって実施できる。別の実施の形態によれば、分離を容易にするために平行度の低い方法で主電極を基板から分離しても良い。ＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理後、主電極の空洞内に堆積された残留材料を、残留材料を溶解するのに適したウェットエッチング溶剤を用いて除去しても良い。また、例えばイオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング等のドライエッチングと共に異方性エッチングを用いても良い。ドライエッチングとウェットエッチングの組み合わせによる除去方法を適用する実施の形態もある。また、通常のめっき処理および／またはＥＣＰＲめっき処理を陰極および／またはダミー基板にそれぞれ施して、残留材料を除去する実施の形態もある。これは、別のＥＣＰＲエッチング工程における主電極の使用に先立って、またはＥＣＰＲめっき工程で使用される主電極の空洞内への新たな材料の事前に堆積に先立って実施される。または、めっき処理の間、１工程につき事前に堆積された材料の一部分のみ用いて、工程数分、他の部分を次の工程に用いるようにしても良い。または、エッチングの間、陰極に堆積された材料、すなわち主電極は、各工程の間に除去しなくても良く、各第２および第３工程の間等に除去しても良い。
【００６６】
概して、３つの実施の形態による主電極の形成方法は以下の工程を含む。
１．絶縁または導電性／半導体キャリアを形成する工程
２．前記キャリアの少なくとも一部に導電電極層を形成する工程
３．前記導電電極層の少なくとも一部に絶縁パターン層を形成する工程
または
１．絶縁または導電性／半導体キャリアを形成する工程
２．前記キャリアの少なくとも一部に絶縁パターン層を形成する工程
３．前記キャリアの、前記絶縁パターン層に被覆されていない選択された領域に、導電電極層を形成する工程
または
１．導電性／半導体キャリアを用意し、パターニングする工程
２．前記パターニングされたキャリアの少なくとも一部に絶縁パターン層を形成する工程
３．前記パターニングされたキャリアの、前記絶縁パターン層に被覆されていない選択された領域に、導電電極層を形成する工程
【００６７】
ＥＣＰＲエッチング、ＥＣＰＲめっき処理、事前堆積、洗浄および／または除去処理の間、化学環境および／または電気化学環境に暴露された主電極の一部に用いられた材料は、通常、前記化学環境および／または電気化学環境下で溶解および酸化に耐性を有する。
【００６８】
ある実施の形態によれば、前記導電電極層を前記キャリア上に形成し、前記絶縁パターン層を導電電極層上に形成する。
【００６９】
別の実施の形態によれば、前記絶縁パターン層を前記キャリア上に形成し、前記導電電極層を絶縁パターン層の空洞内のキャリアの少なくとも一部上に形成する。
【００７０】
さらに別の実施の形態によれば、前記キャリアに凹みを形成し、前記絶縁パターン層をキャリアの凹みのない領域に形成する一方、前記導電電極層を前記絶縁パターン層に覆われていない凹みの底部および壁に形成する。
【００７１】
前記キャリアは、少なくとも１つの導電性／半導体材料からなる１または複数の層、または少なくとも１つの導電性／半導体材料からなる１または複数の層および少なくとも１つの絶縁材料からなる層からなっていても良い。
【００７２】
前記キャリアの層は、可撓性および／または剛性および／または可撓性層と剛性層の組み合わせであって良い。主電極を基板に接触させるために力を加えた時に、前記絶縁パターン層の空洞内に落ち込まないように前記キャリアに十分な剛性を備えた実施の形態もある。これにより、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中のキャリアと基板の短絡接触を防ぐ。例えば、必要な圧力をかけた時のキャリアの屈曲幅は、空洞の高さの５０％未満であると良く、例えば２５％未満、１０％未満、約１％未満であると良い。また、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中に、主電極を基板に接触させるために加えた分散した力による基板のゆがみまたは凸凹を補償するため、前記キャリアに十分な可撓性を備えた実施の形態もある。場合によっては、キャリアは少なくとも基板と同程度の可撓性を有する。例えば、基板がガラス、石英またはシリコンウェハであった場合、主電極のキャリアはガラス、石英またはシリコンウェハと同等もしくはそれ以上の可撓性を有する。
【００７３】
導電性／半導体材料は、導電性ポリマー、導電性ペースト、金属、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｏｓ、Ｒｈ、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＰｄＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、ステンレス鋼、真鍮、導電性ポリマー、はんだ材料、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。絶縁層は、ＳｉＯ２等の酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、石英、ガラス、ＳｉＮ等の窒化物、ポリマー、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシポリマ、アクリレート重合体、ＰＤＭＳ、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、エラストマ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、および／またはその他の上記絶縁パターン層に用いられる材料からなっていても良い。
【００７４】
ある実施の形態によれば、キャリアは、少なくとも部分的に絶縁材コーティングに被覆された導電性／半導体ディスクからなる。絶縁材コーティングは、前側および裏側の中心部を除く導電性／半導体ディスクの全部分を覆うよう形成されても良い。絶縁材コーティングは、熱酸化、プラズマ化学気相成長法（plasma-enhanced chemical vapor deposition：ＰＥＣＶＤ）、物理気相成長法（physical vapor deposition：ＰＶＤ）、化学気相成長法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）、火炎加水分解蒸着（flame hydrolysis deposition：ＦＨＤ）、電子陽極酸化処理、原子層成長法（atomic layer deposition：ＡＬＤ）、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、粘着テープによるによる接着、熱分解、その他の適切なコーティング技術による接着、および／またはそれらの組み合わせ等の方法により形成できる。絶縁材コーティングは、前記導電性／半導体ディスクの対象部分に選択的に成膜しても良いし、導電性／半導体ディスクの全部分に成膜し、その後選択された領域から除去しても良い。例えば、絶縁材コーティングの除去は、残したい部分を保護するためにエッチングマスクを用いてエッチングにより行っても良いし、および／または機械的除去方法により行っても良い。
【００７５】
エッチングとしては、ドライエッチングおよび／またはウェットエッチングを用いることができる。ウェットエッチングでは、エッチング対象の材料を溶解する溶剤を使用する。前記溶剤は強酸等の強酸化剤を含むことが多い。例えば、ＳｉＯ２およびその他の酸化物をエッチングする場合、希釈または濃縮フッ化水素酸を用いることができる。ドライエッチングはイオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング等を含んでいても良い。エッチングマスクのパターンは、フォトリソグラフィ、レーザーリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、ナノインプリンティングリソグラフィ、および／またはエッチングマスクのパターンニングに適したその他のリソグラフィ法を用いることができる。前記エッチングマスクはポリマー材料からなっていても良く、例えば、薄膜フォトレジスト、ポリイミド、ＢＣＢ、および／または厚膜フォトレジスト等のソグラフィに用いられるレジストからなっていても良い。エッチングマスクは、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｎｉ、その他の硬質材料、および／またはそれらの組み合わせからなるハードマスクであっても良い。ハードマスクはリソグラフィでパターニングされた後、パターニングされたリソグラフィマスクで被覆されていない領域が選択的にエッチングされる。機械的除去方法は、研磨、研削、掘削、アブレーション、（サンドまたは液体）ブラスト、および／またはそれらの組み合わせを含む。
【００７６】
別の実施の形態によれば、キャリアは少なくとも部分的に導電性／半導体材料からなる絶縁ディスクからなる。この場合、導電性／半導体材料からなる部分は絶縁ディスクの中心部に位置する。ある実施の形態においては、絶縁ディスクの選択された領域に空洞を形成し、導電性／半導体材料を空洞内に堆積してキャリアを形成する。絶縁ディスクの空洞は、ウェットエッチング、ドライエッチングおよび／または機械的除去方法を用いて形成することができる。前記エッチングマスクを空洞の形成に用いることもでき、エッチングマスクは前記リソグラフィ法によってパターニングされる。前記導電性／半導体材料は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電着、化学グラフト法、電子グラフト法、機械的堆積、はんだ付け、糊付け、その他の適切な堆積法、および／またはそれらの組み合わせにより空洞内に堆積できる。平面性を向上し表面粗さを低減するために、キャリアに平坦化工程を施す実施の形態もある。
【００７７】
前記導電性電極層は、導電性／半導体材料からなる１または複数の層からなっていても良い。例えば、導電性電極層は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、ＩＴＯ、Ｓｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｎｂ、その他の金属、合金、リン合金、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ、ＮｉＰ、ＡｕＣｕ、シリサイド、グラファイト、ダイヤモンド、ステンレス鋼、導電性ポリマー、はんだ材料、導電性酸化物または半導体酸化物または混合酸化物（例えば、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、チタニウムおよび／または酸化タンタル等の上記金属の酸化物の混合物）、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。導電性電極層は、ＡＬＤ、（metal-organic chemical vapor deposition：ＭＯＣＶＤ）、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電着、電子グラフト法、その他の適切な堆積法、および／またはそれらの組み合わせによりキャリアに形成できる。例えば、無電解堆積法、電着、浸漬堆積法、電子グラフト法、化学グラフト法、選択的ＣＶＤ、および／または選択的ＭＯＣＶＤ等によって、前記導電性電極層を選択的に導電性／半導体表面に堆積する実施の形態もある。
【００７８】
導電性電極層に熱処理を施す実施の形態もある。熱処理は、高真空、フォーミングガス、水素ガス、窒素ガス、低酸素含有ガス、および／またはそれらの組み合わせからなる雰囲気下で行われても良い。熱処理は、アニーリング（例えば、急速熱アニール（rapid thermal anneal：ＲＴＡ））、炉加熱、火炎アニール、熱板加熱、および／またはそれらの組み合わせであって良い。熱処理は、キャリアへの接触抵抗および／または内部応力を低減することにより、導電性電極層とキャリアの間の粘着性を向上し、および／または主電極の電気的および／または機械的特性（硬度および／または磨耗耐性等）を向上する。少なくとも１つの材料からなる複数の層を形成して、次の層を形成する前に少なくとも１つの層に前記熱処理を施すことによって導電性電極層を形成する実施の形態もある。
【００７９】
ある実施の形態によれば、前記導電電極層を形成する前に粘着層をキャリアの少なくとも一部に形成する。前記粘着層は、導電電極層のキャリアへの粘着性を高める１または複数の材料からなっている。粘着層は、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ等の導電性材料、ＡＰ−３０００（ダウ・ケミカル社製）、ＡＰ−１００（Silicon Resources社製）、ＡＰ−２００（Silicon Resources社製）、ＡＰ−３００（Silicon Resources社製）等の絶縁材料、ＨＭＤＳ等のシラン、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。必要に応じて、例えば粘着層が絶縁性である場合キャリアへの電気的接続を確保するため、粘着層は前記キャリアの全領域を被覆しない。または、粘着層をキャリア全面に形成し、その後、例えば前側中央部のように導電電極層とキャリアの間の電気的接続が必要な領域から粘着層の一部を除去する。粘着層が、導電電極層の堆積を容易にまたは向上する触媒層として機能する実施の形態もある。粘着層は、電着法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、分子気相成長法（molecular vapor deposition：ＭＶＤ）、ＡＬＤ、ＭＯＣＶＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電子グラフト法、化学グラフト法、および／または粘着材料に適した堆積法により形成することができる。
【００８０】
前記絶縁パターン層は、パターニングされた電気的に絶縁性の材料からなる１または複数の層からなっていても良い。絶縁パターン層は、層の表面粗さが低く、厚さの均一性が高くなる方法で形成されても良い。ある実施の形態によれば、絶縁パターン層は、熱酸化、熱窒化、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、火炎加水分解蒸着（flame hydrolysis deposition：ＦＨＤ）、ＭＯＣＶＤ、電子陽極酸化処理、ＡＬＤ、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、熱分解、粘着テープによるによる接着、接着剤による接着、その他の堆積法、および／またはそれらの組み合わせ等の方法により形成できる。
【００８１】
ある実施の形態によれば、絶縁パターン層をキャリアに形成する前に粘着層を形成する。前記粘着層は、前記絶縁パターン層とキャリア表面の間の粘着特性を高める少なくとも１つの材料からなる少なくとも１つの層からなっていても良い。前記粘着層は、絶縁材料または導電性材料からなっていても良い。例えば、前記粘着層は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＡＰ−３０００（ダウ・ケミカル社製）、ＡＰ−１００（Silicon Resources社製）、ＡＰ−２００（Silicon Resources社製）、ＡＰ−３００（Silicon Resources社製）、ＨＭＤＳ等のシラン、反射防止コーティング（bottom anti-reflective coating：ＢＡＲＣ）、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。粘着層は、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、および／またはそれらの組み合わせ等の方法により形成することができる。
【００８２】
より平面度の高い表面を得るために、形成された絶縁パターン層に平坦化工程を施す実施の形態もある。前記平坦化工程は絶縁パターン層のパターニングに先立って行われても良い。平坦化工程は、化学機械研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）、ラップ仕上げ、接触平坦化（contact planarization：ＣＰ）等のエッチングおよび／または研磨、および／またはイオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング等のドライエッチング、および／またはその他の平坦化方法、および／またはそれらの組み合わせ等の方法により実施することができる。
【００８３】
絶縁パターン層は、ポリマー等の有機化合物、または酸化物および／または窒化物等の絶縁無機化合物からなっていても良い。例えば、ポリマーとしては、ポリイミド、シロキサン変性ポリイミド、ＢＣＢ、ＳＵ−８、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）、シリコーン、弾性重合体、電子ビームレジスト（ＺＥＰ等（住友）、フォトレジスト、薄膜レジスト、厚膜レジスト、多環オレフィン、ポリノルボルネン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ＢＡＲＣ材料、リフトオフレイヤー（lift off layer：ＬＯＬ）材料、ＰＤＭＳ、ポリウレタン、エポキシポリマー、フルオロエラストマ、アクリレート重合体、（天然）ゴム、シリコーン、ラッカ、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、ＰＦＴＥ、パリレン、フルオロメチレンシアン酸エステル、無機−有機ハイブリッドポリマー、（フッ素化および／または水素化）非晶質炭素、および/またはその他のポリマー、および／またはそれらの組み合わせを用いることができる。例えば、無機化合物としては、有機ドープシリコンガラス（organic-doped silicon glass：ＯＳＧ）、フッ素ドープシリコンガラス（fluorine-doped silicon glass：ＦＳＧ）、ＰＥＴＥ／シリコン化合物、オルトケイ酸テトラエチル（tetraethyl orthosilicate：ＴＥＯＳ）、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮ：Ｈ、ＳｉＯＣＨ材料、ＳｉＣＨ材料、シリケート、石英系材料、シルセスキオキサン（silsesquioxane：ＳＳＱ）系材料、メチルシルセスキオキサン（methyl silsesquioxane：ＭＳＱ）、水素シルセスキオキサン（hydrogen silsesquioxane：ＨＳＱ）、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、および／またはそれらの組み合わせを用いることができる。絶縁パターン層は、パターニング処理（リソグラフィおよび／またはエッチング）を容易にするような特性、下層への良好な粘着性、良好な力学的耐久性を有し、および／またはＥＣＰＲ処理および／または中間洗浄および／または除去工程において不活性であっても良い。
【００８４】
リソグラフィおよび／またはエッチングにより絶縁パターン層のパターン（空洞）を形成する実施の形態もある。前記リソグラフィは、ＵＶリソグラフィ、レーザーリソグラフィ、電子ビーム（electron-beam：e-beam）リソグラフィ、ナノインプリンティング、その他のリソグラフィ法、および／またはそれらの組み合わせを含む。
【００８５】
前記絶縁パターン層は、ＥＣＰＲエッチング構造またはＥＣＰＲめっき構造の所望の寸法および高さにより、異なる高さを有しても良い。ある実施の形態においては、前記絶縁パターン層は数百ミクロンまでの厚さを有しても良い。また、別の実施の形態では、前記絶縁パターン層を２０ｎｍまで薄くしても良い。また、ある実施の形態では、空洞の高さ／幅比率（アスペクト比と呼ばれる）が１０未満、例えば約５未満、例えば約２未満、例えば約１未満である。また、ある実施の形態では、例えばＩＣアプリケーション上で、アスペクト比約５未満、例えば約２未満、例えば約１未満で絶縁パターン層は約５０μｍ未満、例えば約１５μｍ未満、例えば約５μｍ未満である。また、ある実施の形態では、例えばＩＣアプリケーション上で、例えばＩＣ相互接続グローバル配線に対して絶縁パターン層は約２μｍ未満、例えばＩＣ相互接続中間配線に対して約５００ｎｍ未満、例えばＩＣ相互接続中間配線に対して約２００ｎｍ未満、例えばＩＣ相互接続「メタル１」配線に対して約１００ｎｍ未満、例えばＩＣ相互接続「メタル１」配線に対して約５０ｎｍ未満である。前記化学電気セル内部では強制対流がないため、制限最大電流および最大めっき／エッチング速度は電解質の特性と電極間の距離、すなわち絶縁パターン層の高さによって決まる。イオン濃度が高い、電気化学的にエッチングされ堆積された材料からなる電解質を用いることにより、高い制限電流を得ることができる。さらに、導電電極と基板上のシード層の間の距離を狭くすることによっても、高い制限電流を得ることができる。しかし、短い距離、つまり薄い絶縁パターン層は、短絡の危険性を増大させる。形成される構造層の厚さは絶縁パターン層の約９０％以下、例えば約５０％以下、例えば約１０％以下であって良い。
【００８６】
前記エッチングは、絶縁パターン層を残す領域を保護するためにエッチングマスクを用いて行われる、および／または機械的除去法が用いられる。エッチングは、ウェットエッチングおよび／またはイオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング等のドライエッチングを含む。エッチングマスクのパターンは前記リソグラフィ法により形成できる。前記エッチングマスクは、例えば、薄膜フォトレジスト、ポリイミド、ＢＣＢ、厚膜フォトレジスト、および／またはその他のポリマー等のソグラフィに用いられるポリマーレジストからなっていても良い。エッチングマスクは、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、ＮｉＰ、その他の硬質材料、それらの合金、および／またはそれらの組み合わせからなるハードマスクであっても良い。前記ハードマスクは、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、スパッタリング法、無電解堆積法、浸漬堆積法、電着、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、その他の適切な堆積法、および／またはそれらの組み合わせにより形成できる。ある実施の形態においては、ハードマスクはリソグラフィでパターニングされた後、パターニングされたリソグラフィマスクで被覆されていない領域がウェットエッチングおよび／またはドライエッチングにより選択的にエッチングされる。
【００８７】
ある実施の形態においては、例えばハードマスクがＣｕ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｂ、および／またはそれらの組み合わせからなっている場合は、ハードマスクはＥＣＰＲエッチング構造またはＥＣＰＲめっき構造の層を少なくとも１層含んでいても良い。この場合、主電極の絶縁電極層は、前記エッチングと組み合わせて、他の主電極を用いてパターニングされ、他のリソグラフィ法は必要ない。
【００８８】
ある実施の形態においては、前記絶縁パターン層を形成する前にエッチングストップ層が形成される。エッチングストップ層は、１または複数の、絶縁パターン層よりもエッチングの影響を受けない材料からなる少なくとも１つの層からなっている。これにより、エッチングを停止または減速し、絶縁パターン層がエッチングにより貫通した時に下層を保護する。前記エッチングストップ層は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＴｉＷ、ＳｉＮ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ、ＩｎＧａＰ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＮｉＰ、ＮｉＰＣｏ、ＡｕＣｏ、ＢＬＯＫＴＭ（適用された材料）、またはその他のエッチングによる影響が小さい材料、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。
【００８９】
ある実施の形態によれば、絶縁パターン層の空洞の側壁の傾斜角を調整するために、前記パターニングを変更しても良い。傾斜角は、ＥＣＰＲエッチング構造またはＥＣＰＲめっき構造のアプリケーションにより決まる。ある実施の形態においては、垂直に近い側壁（絶縁層の側壁とキャリア表面の間の傾斜角が９０°に近い。垂直は、水平状態の構造の通常の位置に関しての垂直を意味する）が、ある電気特性を得るために用いられる。これは、側壁が電極表面の法線に対して例えば約０.１°未満というような約１°未満の角度（傾斜角）を持っていることを意味する。別の実施の形態においては、傾斜角を大きくして、ＥＣＰＲめっき構造からの主電極の分離工程を絶縁パターン層およびＥＣＰＲめっき構造への損傷なく行えるようにしている。この場合の傾斜角は約４５°まで、例えば２０°まで、例えば５°までとしても良い。傾斜角をゼロより大きく変更することによって、絶縁層の空洞が上端部に底部より広い開口を持ち（通常、正傾斜角と呼ばれる）、前記分離工程が向上する。傾斜角は負の角度であってはならない。
【００９０】
ある実施の形態によれば、リソグラフィにより絶縁パターン層を形成する際に使用されるフォトレジストは、垂直な側壁または正傾斜角を実現する科学的または物理的特性を有していても良い。例えば、ゼロに近い傾斜角を得るために、ＳＵ−８（マイクロケム社製）、ＴＨＢ（ＪＳＲ製）等のネガティブフォトレジスト、またはＺＥＰ（住友）等の電子ビームレジストを用いることができる。ＡＺ（登録商標）、ＡＸＴＭ、ＡＺ（登録商標）Ｐ９２００、ＡＺ（登録商標）Ｐ４０００（ＡＺエレクトロニック マテリアルズ製）、ＡＲＦレジスト（ＪＳＲ製）、ＳＰＲレジスト（ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製）等のポジティブフォトレジスト、および／またはその他のポジティブフォトレジストを用いて正傾斜角の絶縁パターン層を形成することもできる。傾斜角は、フォトリソグラフィックのパラメータを変更することによっても調整できる。例えば、映写レンズを通してフォトレジストを露光する際の焦点深度を変更することによって、側壁の傾斜角を変えることができる。また、例えば波長フィルタを用いる、反射防止コーティングを用いる、照射線量を変更する、現像時間を変更する、熱処理を用いる、および／またはそれらの組み合わせによりフォトリソグラフィックパターニングのパラメータを変えることによって、傾斜角を最適化できる。
【００９１】
別の実施の形態によれば、垂直な側壁または正傾斜角を得るために、前記絶縁パターン層をパターニングするためのエッチング法を変更しても良い。例えば、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)等のドライエッチングのためのガス組成、プラテン電力（ＲＦ電力）、プラズマ電力（コイル電力とも呼ばれる）を最適化することによって、特定の傾斜角を得ることができる。前記ガス組成は、例えば、フッ化炭素、酸素、水素、塩素、および／またはアルゴンからなっていても良い。側壁上の保護物質の重合度を変更することによっても傾斜角を制御することができる。例えば、ガス組成中のフッ化炭素レベルを上げるまたは下げることにより、それぞれ、重合度が高くもしくは低くなり、傾斜角を大きく（垂直性を低く）または傾斜角を小さく（垂直性を高く）することができる。さらに、酸素および／または水素の含有量を変更することによって重合度を制御することもできる。つまり、酸素レベルを上げることによって重合度が低くなり、傾斜角を小さく（垂直性を高く）することができる。その逆についても同じことがいえる。また、水素レベルを上げることによって重合度が高くなり、傾斜角を大きく（垂直性を低く）することができる。その逆についても同じことがいえる。プラテン電力を一定に保ちつつ前記コイル電力を下げることにより前記傾斜角を小さく（垂直性を高く）する実施の形態もある。これにより、スパッタリング効果が向上し、前記絶縁パターン層をエッチングする際、側壁をより垂直にできる。逆にコイル電力を上げることにより、逆の効果を得ることができ、傾斜角を大きく（垂直性を低く）することができる。前記コイル電力を一定に保ちつつ前記プラテン電力を上げることにより前記傾斜角を小さく（垂直性を高く）する実施の形態もある。前記コイル電力を一定に保ちつつ前記プラテン電力を上げることにより、前記絶縁パターン層をエッチングする際、傾斜角を大きく（垂直性を低く）することができる。
【００９２】
さらに別の実施の形態によれば、ダマシンプロセスを用いて絶縁パターン層の空洞（パターン）を形成しても良い。前記ダマシンプロセスでは、まず犠牲パターン層をキャリア上に形成し、次に前記犠牲パターン層を覆って犠牲パターン層の空洞を埋めるように、絶縁パターン層について上述した方法を用いて絶縁材料を堆積し、前記平坦化方法により犠牲パターン層が露出するまで絶縁材料を平坦化した後、犠牲パターン層を除去することによって絶縁パターン層が形成される。例えば、犠牲パターン層は、ＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理を構造層に施すことによって、または周知のリソグラフィおよび／またはエッチング／めっき処理によって形成することができる。このパターニング法は、例えばリソグラフィおよび／またはエッチングによって直接パターニングするのが難しい絶縁パターン層材料に適用しても良い。
【００９３】
ＥＣＰＲめっき構造からの分離性を高めるために、絶縁パターン層表面を処理する実施の形態もある。例えば、絶縁パターン層表面は、前記空洞の側壁とＥＣＰＲめっき構造の側壁の間に非粘着効果を得るように処理されても良い。この処理では、ＥＣＰＲめっき構造に対する機械的および化学的結合を低下させるリリース層で、前記絶縁パターン層表面を被覆しても良い。リリース層は、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＭＶＤ、ＰＶＤ、および／またはその組み合わせにより形成できる。リリース層は、メトキシシラン、クロロシラン、フルオロシラン等のシラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレングリコールシロキサン、ジメチルシロキサンオリゴマ（dimethyl-siloxane：ＤＭＳ oligomer）等のシロキサン、および／または非晶質フルオロポリマー、フルオロ炭素ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）、サイトフルオロポリマー等のその他のポリマー、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。
【００９４】
ある実施の形態によれば、絶縁パターン層に用いられる材料は、電解質の湿潤性能を良好にして絶縁パターンの空洞を埋めるような特性を持つ、および／または処理を施される。ある実施の形態においては、絶縁パターン層材料の少なくとも一部が低い表面エネルギー特性を有し、親水性である。つまり、水溶液に対して低い接触角を持っている。さらに、絶縁パターン層材料の一部が表面エネルギーを小さくして親水性表面を形成するような方法で処理されていても良い。この表面処理は、例えば熱処理、酸素／窒素／アルゴンプラズマ処理、固着防止のための表面の改質（surface conversion for anti-sticking：ＳＵＲＣＡＳ)、および／または過酸化物、過硫酸塩、濃酸／強塩基等の強酸化剤による処理、および／またはそれらの組み合わせを含む。別の実施の形態によれば、絶縁パターン層の少なくとも一部が、高い表面エネルギーを持っている、または表面エネルギーを高めて疎水性表面とするような処理を施されても良い。その処理は水素プラズマによる処理を含んでも良い。ある実施の形態においては、絶縁パターン層は、絶縁パターン層の空洞の側壁が親水性となり、絶縁パターン層の上端部が疎水性となるような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなっている。親水性材料は、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２、酸素プラズマ処理されたポリマー（フォトレジストおよび／またはエラストマ等）、および／またはその他の表面に極性機能分子基を持つ材料、および／またはそれらの組み合わせであって良い。疎水性材料は、水素終端ポリマー等の極性機能分子基を持たない材料、テフロン（登録商標）、フルオロシラン／クロロシラン、シロキサン、フルオロエラストマ、および／またはそれらの組み合わせであって良い。
【００９５】
別の実施の形態によれば、絶縁パターン層は、主電極がシード層に押し当てられた時に、絶縁パターン層の上面と基板上のシード層表面の間の機械的接触を向上するような特性を持つ少なくとも１つの材料からなる１または複数の層からなっていても良い。上述したように、絶縁パターン層は、少なくとも１層のエラストマ等の可撓性材料からなる層からなっても良く、または少なくとも１層の剛性材料からなる層と少なくとも１層のエラストマ材料からなる層からなっていても良い。前記エラストマ材料からなる層は前記剛性材料からなる層の上に配置される。前記エラストマ層は、高圧縮率、弾性特性、電気的絶縁性および／または低誘電性を持ち、ＥＣＰＲ処理および／または中間洗浄および／または除去工程環境下で、例えば電解質に対する良好な耐化学性を有する。エラストマ層は、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ローラーコーティング法、パウダーコーティング法、熱分解、および／またはそれらの組み合わせ等の方法により形成できる。また、エラストマ層は、金属、シリコン、ガラス、酸化物、窒化物および／またはポリマー等の下層に対する高粘着性、経時によるおよび／またはＥＣＰＲ処理環境下での、例えば電解質中での、収縮または膨張に対する高い耐久性、および／または汚染有機化合物を放出しない非ブリーディング特性、感紫外線性を有し、フォトリソグラフィによりパターニングされており、透明で、例えばドライエッチング等のエッチングによりパターニングされている。ある実施の形態においては、エラストマは、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）、シリコーン、エポキシシリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマ、（天然）ゴム、ネオプレン、ＥＰＤＭ、ニトリルゴム、アクリレートエラストマ、ポリウレタン、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。エラストマ層は、０．１ＧＰａ未満、例えば１ＭＰａ未満、例えば約０.０５ＭＰａ未満、の引張弾性係数（ヤング率）を有しても良い。またはエラストマ層はＳｈｏｒｅ-Ａ硬度が９０未満、例えば３０未満、例えば約５未満であって良い。
【００９６】
ある実施の形態によれば、絶縁層は、例えばパターニングされたキャリア等のすでにパターニングされた表面に形成されても良い。ある実施の形態においては、絶縁パターン層は、例えば、熱酸化、熱窒化、スパッタリング、ＰＥＣＶＤおよび／またはＡＬＤ等の、用いられた材料が下層のパターニングされたキャリアの構造に等角的に追随するような方法で形成される。前記絶縁層は、下層のパターニングされたキャリアの少なくとも一部が露出するようにパターニングされても良い。パターニングは、例えば、絶縁パターン層が前記キャリアの構造の上端部および／または側壁を被覆しつつ、前記パターニングされたキャリアの空洞の底部の少なくとも一部領域が露出するように行われても良い。前記パターニングは、上記のリソグラフィおよび／またはエッチングにより実施できる。前記絶縁パターン層が形成される前に、前記パターニングされたキャリアが、パターニングされた構造上に絶縁材料からなる層を少なくとも１層有する実施の形態もある。例えば、キャリアを絶縁材料からなる層を少なくとも１層含むエッチングマスクを用いてエッチングによりパターニングし、エッチングマスクを絶縁パターン層を形成する前に除去しない。これにより、構造上に絶縁材料からなる層がパターニングされたキャリアの底部に比べて厚く形成される。この実施の形態では、上端部を露出する前に、ドライエッチング等のエッチングによりパターニングされたキャリアの空洞の底部を露出する。前記ドライエッチングは、異方性エッチングとして知られる前記パターニングされたキャリアの面に垂直な方向のエッチング速度が横方向のエッチング速度より速いエッチングであって良く、これにより、側壁を絶縁材料に覆われたままに保ちつつパターニングされたキャリアの空洞の底部の絶縁パターン材料を露出できる。別の実施の形態によれば、絶縁パターン層は、前記キャリアおよび／または前記導電電極層への電気的接続に用いられる少なくとも一部を露出するようにパターニングされる。
【００９７】
以下に、主電極の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００９８】
ある実施の形態によれば、導電性／半導体ディスク２および絶縁コーティング層３からなるキャリア１を用意する。図１（ａ）に示すように、前記絶縁コーティング層３は、前側および裏側の中心領域を除く、導電性／半導体ディスク２の全領域を被覆しても良い。導電性／半導体ディスク２を被覆し、少なくとも一部と電気的に接続するように、導電電極層４がキャリア１の前側に形成されても良い。ある実施の形態においては、前記導電電極層４はまた、前記絶縁コーティング層３の少なくとも一部を被覆している。外部電源から主電極への良好な電気的接続を得るために、キャリアの裏側において、前記導電性／半導体ディスクの少なくとも一部上に接続層５を備える実施の形態もある。図１（ｂ）は、導電性／半導体ディスク２および絶縁コーティング層３からなり、導電電極層４と接続層５を備えるキャリア１の一実施の形態を示す断面図である。ある実施の形態においては、図１（ｃ）に示すように、絶縁材料６がキャリア１および導電電極層４上に堆積している。絶縁材料をリソグラフィおよび／またはエッチングによりパターニングして、絶縁パターン層７を形成しても良い。図１（ｄ）は、キャリア１、導電電極層４、接続層５、および絶縁パターン層７からなる主電極８の一実施の形態を示す断面図である。
【００９９】
ある実施の形態においては、キャリア１は、図２（ａ）に示すように、少なくとも部分的に導電性／半導体材料１０を充填した導電性ビア１１を中央に備えた絶縁ディスク９を備えている。主電極と基板の間の整合をとるために、絶縁ディスク９は透明であっても良い。ある実施の形態においては、導電電極層４をキャリア１の前側に形成されても良い。また、外部電源から主電極への良好な電気的接続を得るために、接続層５を裏側に形成しても良い。導電電極層４と接続層５の間の電気的接続はビア１１によって確保することができる。図２（ｂ）は、絶縁ディスク９および導電性ビア１１を含むキャリア１、導電電極層４、および接続層５の一実施の形態を示す断面図である。図２（ｃ）に示すように、絶縁材料６をキャリア１および導電電極層４上に堆積しても良い。絶縁材料をリソグラフィおよび／またはエッチングによりパターニングして、絶縁パターン層７を形成しても良い。図２（ｄ）は、絶縁ディスク９および導電性ビア１１を含むキャリア１、導電電極層４、接続層５、および絶縁パターン層７からなる主電極の一実施の形態を示す断面図である。
【０１００】
ある実施の形態によれば、少なくとも一部分、例えばキャリアの前側、が絶縁コーティング層３に被覆された導電性／半導体ディスク２からなるキャリア１を用意する。図３（ａ）に示すように、まず、絶縁コーティング層で導電性／半導体ディスク全面を被覆する実施の形態もある。絶縁コーティング層をリソグラフィおよび／またはエッチングによりパターニングして、絶縁パターン層７を形成しても良い。こうして形成された空洞内では、図３（ｂ）に示すように、導電性／半導体ディスク２の少なくとも一部が露出する。図３（ｃ）に示すように、絶縁パターン層の空洞の底部の導電性／半導体ディスク上に導電電極層４が選択的に形成されても良い。一部、例えば裏側中心、の絶縁パターン層７を除去し、導電性／半導体ディスク２を露出させて主電極への電気的接続を確保しても良い。外部電源から主電極への良好な電気的接続を得るために、主電極の、例えば裏側の、導電性／半導体ディスクの露出した領域に接続層５を形成しても良い。導電電極層４の形成に先立って、裏側の絶縁パターン層７の一部を除去する実施の形態もある。そして、導電電極層と同じ工程で、同様の方法により接続層５を形成しても良い。接続層５が少なくとも１層からなり、導電電極層４の形成と同じ工程で形成された後、次の工程で少なくとももう１つの導電層を形成する実施の形態もある。図３（ｄ）は、導電性／半導体ディスク２、絶縁パターン層７、導電電極層４、および接続層５からなる主電極８を示す断面図である。図３（ｅ）は、導電性／半導体ディスク２、絶縁パターン層７、導電電極層４、および接続層５からなる主電極８の別の実施の形態を示す断面図である。図３（ｅ）において、接続層は複数の層からなり、少なくとも１層が裏側で絶縁パターン層７の一部を被覆している。
【０１０１】
さらに別の実施の形態によれば、導電性／半導体のキャリア１を用意する。キャリアは、少なくとも前側をリソグラフィおよび／またはエッチングによりパターニングされている。ある実施の形態においては、パターニングに用いられるエッチングマスク１２は絶縁材料を含む。
【０１０２】
図４（ａ）は、エッチングマスク１２を備えた導電性／半導体のキャリア１を示す断面図である。絶縁パターン層７をパターニングされた前記キャリアおよび前記エッチングマスク１２上に形成しても良い。絶縁パターン層７が、図４（ｂ）に示すように、下層のパターン層の構造に等角的に追随するような方法で形成される実施の形態もある。層１２が加わることにより、前記パターン上に絶縁層が空洞の底部に比べて厚く形成される。
【０１０３】
側壁および上端部の絶縁パターン層７を残しつつパターン底部の絶縁パターン層７からキャリア１を露出させるためにエッチングを用いても良い。空洞の底におけるエッチング速度が側壁におけるエッチング速度より速いドライエッチングを用いても良い。キャリアのパターニングに用いる前記エッチングマスク１２の厚みに対応する絶縁材料厚を上端部に残しつつ、空洞の底部から上端部と同量の絶縁材料を除去する実施の形態もある。図４（ｃ）は、キャリア１、エッチングマスク１２、およびパターニングされたキャリアの空洞の底を露出するためにエッチングされた絶縁パターン層７からなる主電極８を示す断面図である。
【０１０４】
ある実施の形態においては、パターニングされたキャリアのエッチングマスク１２に被覆されていない領域または絶縁パターン層７に導電電極層が選択的に形成される。そして、図４（ｄ）に示すように、絶縁パターン層を除去するために第２のエッチングマスク１２を形成して、次の工程でキャリア１の一部を露出させても良い。
【０１０５】
裏側の絶縁パターン層の一部はリソグラフィおよび／またはエッチングにより除去することができる。外部電源から主電極への良好な電気的接続を得るために、接続層５をキャリアの露出した部分に形成しても良い。主電極における電気的接続が主電極の裏側中央に形成される実施の形態もある。導電電極層４と同じ工程で接続層５を形成する実施の形態もある。この場合、接続領域のキャリアの露出は、導電電極層４の形成に先立って実施される。接続層５をキャリア１の露出した部分にのみ形成する実施の形態もある。また、別の実施の形態においては、接続層はキャリアの露出した部分および絶縁パターン層７の一部に形成される。
【０１０６】
図４（ｅ）は、絶縁エッチングマスク１２をキャリア構造上に用いてパターニングされた導電性／半導体キャリア１、絶縁パターン層７、パターニングされたキャリアの空洞に成膜された導電電極層４、および裏側の絶縁パターン層の一部およびキャリアの露出した部分に形成された接続層５からなる主電極の一実施の形態を示す断面図である。
【０１０７】
ある実施の形態においては、導電電極層４の形成に先立って絶縁パターン層７の空洞底部のキャリア１から例えばエッチングにより材料を除去して、主電極８の空洞を深くしても良い。エッチングとしては、ドライエッチングを用いても良い。絶縁パターン層７をエッチングマスクとして用いる実施の形態もある。より深い空洞を形成することにより、主電極の空洞を、より多くのＥＣＰＲめっき処理に用いられる事前に堆積材料および／またはＥＣＰＲエッチングによりエッチングされた材料で充填できる。図５は、絶縁パターン層７の空洞をキャリア１内に深くエッチングし、その後キャリア１を選択的に堆積した導電電極層４で被覆した主電極８を示す断面図である。
【０１０８】
ある実施の形態においては、絶縁接着層１３を接着してパターニングすることにより前記絶縁パターン層７を前記キャリア１上に形成する。キャリア１が、キャリアの前側および裏側中心部を除いて絶縁コーティング層３により被覆された導電性／半導体ディスク２からなる実施の形態もある。また、キャリア１が、導電性ビア１１をキャリア中央に備えた絶縁ディスク９からなる実施の形態もある。
【０１０９】
ある実施の形態においては、絶縁接着層１３の形成に先立って導電電極層４がキャリアに形成される。絶縁接着層１３を、絶縁接着層がキャリア１上に形成された後除去できる接着キャリア１４に付着する実施の形態もある。例えば、Ｓｉ接着キャリア１４上で絶縁接着層１３はＳｉＯ２であり、またはその他の除去可能な接着キャリア１４上で絶縁接着層１３は石英等のガラスまたは高分子フィルムである。粘着強度等の接着特性を向上するために絶縁接着層１３をキャリア１に付着する前に、粘着接着層１５を絶縁接着層１３上に形成する実施の形態もある。粘着接着層１５は、キャリアおよび／またはキャリア１上の導電電極層４への良好な接着特性を実現するような材料からなっていても良く、導電性材料からなっている。または、粘着接着層１５は、非導電性材料からなり、エッチングにより選択的に除去されても良い。例えば、粘着接着層１５は、導電電極層４への良好な接着性を示す金属および／または合金からなっていても良い。粘着接着層１５は、前記導電電極層４について述べたような材料からなっていても良い。
【０１１０】
図６（ａ）は、導電電極層４を含み、絶縁接着層１３および粘着接着層１５を備えた接着キャリア１４が付着される前のキャリア１を示す断面図である。
【０１１１】
図６（ｂ）は、接着キャリア１４の絶縁接着層１３が、粘着接着層１５および導電電極層４を介してキャリア１に接着される様子を示す。絶縁接着層１３とキャリア１の間の層が接着過程で変化（混合）し、接着中間層１６が形成される実施の形態もある。接着キャリア１４は、機械的手法および／またはドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチングにより除去しても良い。接着キャリア１４が除去された後、絶縁接着層１３をリソグラフィおよび／またエッチングによりパターニングしても良い。図６（ｃ）は、パターニングされ、接着中間層１６により導電電極層４および粘着接着層１５を介してキャリア１に接着された絶縁接着層１３を備えた主電極８の一実施の形態を示す断面図である。導電電極層４が前記接着中間層１６上、もしくは、接着中間層１６が存在しない場合（つまり、絶縁接着層１３が直接キャリア１上に形成されている時）キャリア１上のパターニングされた絶縁接着層１３の空洞内に選択的に成膜される実施の形態もある。
【０１１２】
ある実施の形態においては、主電極は外部電源から前記導電電極層の少なくとも一部への電気的接続を可能にする。
【０１１３】
ある実施の形態においては、外部電源から導電電極層の少なくとも一部に接続する前記キャリアの導電性／半導体材料への電気的接続が形成される。
【０１１４】
ある実施の形態においては、外部電源から導電電極層に接続するキャリアの導電性／半導体部分の少なくとも一部に接続する接続層への電気的接続が形成される。
【０１１５】
例えば、電気的接続は前記キャリアの裏側、つまり主電極の絶縁構造の反対側、に位置する。電気的接続が前記キャリアの裏側中央に位置する実施の形態もある。また、電気的接続が、例えば前記キャリアの周辺等の前側から形成される実施の形態もある。
【０１１６】
ある実施の形態においては、ＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理間に絶縁パターン層および基板によって規定される空洞を充填する電解質中を除いて、電解質を介しておよび／または直接、導電電極層への電気的接続と基板への電気的接続の間で短絡および／または顕著な電気的接続がなくなるように、前記キャリアの絶縁部および／または絶縁パターン層が形成されていても良い。例えば、絶縁材料は、絶縁パターン層の空洞および電気的接続領域内を除くキャリアの導電性／半導体部分全体を覆っている。
【０１１７】
ある実施の形態においては、ＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理間に主電極が基板に接触して配置された時に、主電極は外部電源から基板上のシード層への電気的接続を許容する特性を有する。
【０１１８】
シード層の電気的接続に使用可能な少なくとも一部の領域が、物理的に基板に接触していない主電極に被覆されない実施の形態もある。
【０１１９】
基板上のシード層への電気的接続を、広いシード層領域に接触する領域を有する主電極を用いて実現する実施の形態もある。
【０１２０】
図７（ａ）は、大きな基板１７上のシード層１８の領域に接触する狭い領域を有する主電極８を示す断面図である。
【０１２１】
図７（ｂ）は、大きな基板上のシード層１８の領域に接触する狭い領域を有する主電極の一実施の形態を示す上面図である。
【０１２２】
ある実施の形態においては、主電極と基板は同様の寸法を有し、基板上のシード層への電気的接続のための場所を確保するために、主電極の少なくとも一部から材料が除去される。また、ある実施の形態においては、基板上のシード層への接続を許容するため、主電極周辺部に凹みを設ける。
【０１２３】
図７（ｃ）は、基板上のシード層への電気的接続を許容する凹み１９を備えた主電極８を示す断面図である。前記凹みは主電極の全周辺にわたって設けられても良いし、いくつかの特定の接続部位にのみ設けられても良い。
【０１２４】
基板１７上のシード層１７への電気的接続を許容する、主電極８を通る接続孔２０を設ける実施の形態もある。接続孔２０は主電極８の周辺部に隣接して形成される。
【０１２５】
図７（ｄ）は、絶縁パターン層７および導電電極層４を備え、周辺部に接続孔２０が形成された主電極の前側を示す上面図である。図７（ｅ）に示すように、接続孔２０は主電極８の領域内に形成さる。前記凹みおよび／または接続部位は、リソグラフィおよび／またはエッチングおよび／または研磨、研削、掘削、アブレーション、ＣＮＣ加工、超音波加工、ダイヤモンド加工、水ジェット加工、レーザー加工、（サンドまたは液体）ブラスト、および／またはそれらの組み合わせ等の機械的手法により形成することができる。凹みおよび／または接続部位は、電気的接続に適合するような寸法であって良い。電気的接続は、例えば、薄箔、バネ、ピン、および／またはその他の適切な電気的接続、および／またはそれらの組み合わせからなっていても良い。電気的接続は、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中および／またはそれらの処理に用いられるステンレス鋼、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、白金めっきチタン、および／またはそれらの組み合わせ等の電解質中で腐食または酸化しない材料からなる層を少なくとも１層含んでいても良い。
【０１２６】
ある実施の形態においては、主電極の設計により備えられるシード層への接続部位は、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中のシード層の電流分布を均一にするよう配置されている。例えば、シード層周辺部への連続電気的接続を許容するよう、凹みを主電極の全周辺にわたって設けても良い。別の実施の形態においては、基板上のシード層への電気的接続を良好に分配するよう、いくつかの（例えば少なくとも３つの）接続孔を主電極の周辺に沿って均一に配置しても良い。
【０１２７】
ある実施の形態においては、主電極の一部は導電性で導電電極層に接続され、シード層への電気的接続に接触しておよび／または近接して配置されており、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中の主電極の導電電極層から基板上のシード層への短絡を防ぐために絶縁材料によって被覆されている。
【０１２８】
シード層への電気的接続が主電極の集積部分となる実施の形態もある。この場合、主電極上のシード層接続は、導電電極層に接続する主電極の導電部から絶縁されていなければならない。さもないと、主電極がＥＣＰＲエッチングまたはＥＣＰＲめっき処理に使用された場合、２つの電極間で短絡が起こる可能性がある。主電極の導電電極層への電気的接続を、キャリアの絶縁コーティングが除去されている前記キャリアの裏側中央に設ける実施の形態もある。この場合、シード層接続は、絶縁材料によってキャリアの導電部から分離された、裏側周辺から前側への導電層であっても良い。前記シード層接続は、導電電極層について上述した材料から同様の方法を用いて形成しても良い。
【０１２９】
図７（ｆ）は、導電性キャリア、絶縁パターン層７、および導電電極層４からなる主電極８を示す。前記絶縁パターン層は、接続層５を通して電気的接続が可能な裏側中央および前側の空洞内を除く、導電性キャリアの全領域を覆っている。前記シード層接続３１は主電極の裏側周辺部、端部、および前側周辺部に設けられている。シード層接続３１は主電極のその他の導電部から絶縁パターン層により絶縁されている。絶縁パターン層はシード層接続の側部に位置しても良い。
【０１３０】
図７（ｇ）は、絶縁パターン層７、導電性キャリア１、導電電極層４、接続層５およびシード層接続３１からなる主電極８が、シード層１８を備えた基板１７に接触して配置された様子を示す。絶縁層とシード層の間の空洞によって規定される電気化学セル内に電解質２９が封入されている。外部電圧源が接続層５（接続層は前記キャリア１を介して前記導電電極層４に電気的に接続している）およびシード層接続３１（前記シード層接続は前記シード層に電気的に接続している）に接続して、絶縁パターン層の空洞内の陽極である前記導電電極層に事前に堆積された陽極材が溶解して電解質に運ばれ、陰極であるめっき構造２４が前記電気化学セル内のシード層上に形成される。電圧源の極性を反転することによって、シード層は電気化学的にエッチングされる。
【０１３１】
図７（ｈ）は、シード層接続３１が、絶縁パターン層の空洞に隣接する端部を除く絶縁パターン層７のほぼ全面にあたる広い領域に形成された様子を示す。図７（ｈ）中、シード層接続３１の個々の部分は、絶縁パターン層が連続面を形成するかもしれないため、図示されていない部分によって相互接続されている。
【０１３２】
絶縁パターン層が連続面を形成しない場合、図７（ｉ）に示すように、シード層接続３１の個々の部分は、キャリアを通って、キャリアの裏側の接続領域に接続する。さもなければ、分離したシード層接続３１の個々の部分に接触するシード層が、シード層接続３１の部分間の接続を形成する可能性がある。シード層接続３１の個々の部分は、シード層、特に薄いシード層、の抵抗の低減に寄与する。抵抗の低減には後述するような効果がある。
【０１３３】
ある実施の形態においては、キャリアに対する絶縁パターン層の形成方法を向上するために、前記凹み（図７（ｄ）参照）は主電極に用いられるキャリアの周辺部に形成される。例えば、絶縁パターン層をキャリアにポリマ（例えばフォトレジスト）をスピンコーティングまたはスプレーコーティングにより塗布して形成する場合、キャリア周辺部に塗布処理による絶縁材料のエッジビードが形成される可能性がある。スピンコーティングまたはスプレーコーティングにより絶縁パターン層を形成する前にキャリアに凹みを形成することにより、エッジビードの発生を抑制もしくは防止できる。エッジビードの発生を抑制もしくは防止することにより主電極においてより平面性の高い表面を得ることができ、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中の主電極と基板の物理的接触を高めることができる。エッジビードの発生はキャリアの凹みの特性に因るところが大きい。図８（ａ）から図８（ｈ）は、主電極に用いられるキャリアの凹みの異なる実施の形態を示す。
【０１３４】
図９（ａ）は、凹みのないキャリアを用いた場合に絶縁パターン層７に形成されるエッジビード２１の様子を示す。図９（ｂ）は、図８に例示された実施の形態の凹みのあるキャリアのいずれかを用いた場合に、絶縁パターン層７に形成されるエッジビード２１が低減している様子を示す。図８（ａ）から図８（ｈ）に示される実施の形態のすべてがいずれも、絶縁パターン層７のエッジビード２１を低減するために用いることができる。
【０１３５】
スピンコーティングにより絶縁パターン層７を形成する際にスピンキャリア２２を用いることによりエッジビード２１を低減する実施の形態もある。スピンキャリア２２を用いる方法は、図１０（ａ）に示すように、スピンキャリア２２が主電極のキャリア１を埋め込んだ凹みを有することに特徴がある。スピンキャリアの凹みの高さは主電極のキャリアの厚さと同じであって良い。主電極のキャリアの端部とスピンキャリアの空洞の側壁の間の隙間はできる限り小さくする。例えば粘着層を用いるおよび／またはスピンキャリアに形成された１または複数の真空溝を通じて真空を作ることによって、キャリア１をスピンキャリアに取り付けることができる。スピンキャリア２２を用いてスピンコーティングにより絶縁パターン層７を形成する場合、図１０（ｂ）に示すように、主電極のキャリア１の周辺部ではなくスピンキャリア２２の周辺部に絶縁パターン層６のエッジビード２１が生ずる。図１０（ｃ）は、スピンキャリア２２から分離された後絶縁パターン層７をパターニングされた主電極８を示す。
【０１３６】
ある実施の形態においては、図１１（ａ）に示すように、有機溶剤中での溶解、機械的除去、および／またはリソグラフィおよび／またはエッチングによるエッジビード領域からの絶縁パターン層の除去等のエッジビード除去方法を用いて絶縁パターン層７の前記エッジビード２１を除去することができる。図１１（ｂ）は、前記エッジビード除去方法により絶縁パターン層７のエッジビード２１が除去された主電極８を示す。
【０１３７】
ある実施の形態においては、主電極８の製造中、導電電極層４とキャリア１の導電性／半導体部分の電気抵抗が、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理が施されている基板１７上のシード層１７の電気抵抗と一致することがある。低いまたは高い低効率の材料を選択することにより、および／またはキャリア１および／または導電電極層４を厚くまたは薄くすることにより、キャリア１および／または導電電極層４の抵抗をそれぞれ大きくまたは小さくすることができる。ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中の電流の総抵抗は、以下の経路の抵抗の合計により決まる。
１．キャリア１の導電性／半導体部分
２．導電電極層４
３．ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理により形成された電気化学セル２３
４．基板上のシード層１８
【０１３８】
便宜上、前記キャリア１の導電性／半導体部分を通る経路の抵抗をＲ１とし、前記導電電極層４を通る経路の抵抗をＲ４とし、前記シード層１８を通る経路の抵抗をＲ１８とし、前記ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理により形成された電気化学セル２３を通る経路の抵抗をＲ２３とする。
【０１３９】
ある実施の形態においては、主電極８のキャリア１および導電電極層４は、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中に供給される電流が、キャリア１、導電電極層４およびシード層１８を通過する際、どの領域内で電気化学セル２３を流れるかにかかわらず等しい総抵抗を受けることを特徴とする。これは、外部電源からキャリア１の裏側中央および基板１７上のシード層１８の周辺部のみへの電気的接続を形成することにより実現できる。この場合、キャリア１の裏側中央から前記キャリア、導電電極層４、シード層１８を通って周辺部の電気的接続へ流れる電流に対する総抵抗は、どの領域内で電気化学セル２３を流れるかにかかわらず同じである。また、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理中の電流密度もシード層電気的接続に対する電気化学セルの位置にかかわらず同じである。したがって、電流密度に線形に比例するエッチング速度および／またはめっき速度は、位置にかかわらず電気化学セル内すべてで同じである。上記のように主電極／シード層抵抗を一致させることにより、本質的に従来の電着／電気化学エッチングに係る、不均一な径方向高さ分布を生じる熱効果と呼ばれる径方向依存性の不均一なエッチング／めっき速度の問題を低減または防止することができる。
【０１４０】
ある実施の形態においては、例えばシード層が薄い場合、キャリア１および導電電極層４の総抵抗はシード層１８の抵抗よりも小さくなり、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理を行なう際に、基板または主電極中央よりも周辺部に近接して位置する電気化学セル２３内の電流密度が高くなる。例えばシード層が厚い場合、キャリア１および導電電極層４の総抵抗はシード層１８の抵抗よりも大きくなり、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理を行う際に、基板１７または主電極８中央よりも周辺部に近接して位置する電気化学セル２３内の電流密度が低くなる。
【０１４１】
例えば、図１２（ａ）に示すように、中央の電気化学セル２３への経路または電気化学セル２３からの経路の抵抗Ｒ’を、Ｊ’を中央の電気化学セルの電流密度、Ｊ”を周辺部の電気化学セルの電流密度とした場合、以下の関係を満たすように周辺部の電気化学セルへの経路または電気化学セルからの経路の抵抗Ｒ”と一致させることができる。
1. if R’=1/(1/R1’+1/R4’)+R18’ is equal to R”=1/(1/R1”+1/R4”)+R18”, then j’=j”; or
2. if R’=1/(1/R1’+1/R4’)+R18’ is greater than R”=1/(1/R1”+1/R4”)+R18”+, then j’<j”; or
3. if R’=1/(1/R1’+1/R4’)+R18’ is less than R”=1/(1/R1”+1/R4”)+R18”, then j’>j”
【０１４２】
抵抗Ｒ1およびＲ4を異なる方法でＲ18と一致させることにより、主電極の中心から周辺部へ径方向に沿った、ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造の特定の高さ分布を得ることができる。
【０１４３】
詳細には、材料の低効率から層の厚さを調整することによって、主電極における抵抗をシード層における抵抗と一致させる実施の形態もある。ある実施の形態においては、Ｒ１+Ｒ４=Ｒ１８となるようにキャリア１および導電電極層４の厚さと低効率をシード層の厚さと低効率と一致させることにより、電流密度（エッチング速度またはめっき速度）が径方向に均一に分布する。図１２（ｂ）は、ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４の径方向高さ分布を示す。
【０１４４】
別の実施の形態においては、Ｒ1＋Ｒ4＜Ｒ18となるようにキャリア１および導電電極層４の厚さと低効率をシード層の厚さと低効率と一致させることにより、中心部および周辺部に近い領域における電流密度を高くしている。図１２（ｃ）は、ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４の径方向高さ分布を示す。
【０１４５】
さらに別の実施の形態においては、Ｒ1＋Ｒ4＞Ｒ18となるようにキャリア１および導電電極層４の厚さと低効率をシード層の厚さと低効率と一致させることにより、中心部および周辺部に近い領域における電流密度を高くしている。図１２（ｄ）は、ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４の径方向高さ分布を示す。
【０１４６】
図１（ｄ）に示すように、キャリア１の導電性部分（例えば導電性／半導体ディスク２）が、絶縁コーティング層３の存在によって裏側中央の導電電極層にのみ接続している実施の形態もある。この場合、導電電極層４の厚さと低効率のみシード層１８と一致させれば良い。
【０１４７】
ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４の径方向高さ分布を、前または後の工程による異なる高さ分布を保障するために用いる実施の形態もある。ある実施の形態においては、図１３（ａ）に示すように、主電極における抵抗を、（例えばＰＶＤにより）凹面層２５を備えた基板１７上に均一な厚さで形成されたシード層１８の抵抗と一致させて、１／Ｒ1＋１／Ｒ4＜１／Ｒ18となるようにし、ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４が凹面層を保障する凹状径方向高さ分布を有して形成される。これにより、図１３（ｂ）に示すように、前記ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４の上端部の高さが基板から均一の高さｈとなる。また、別の実施の形態においては、図１４（ａ）に示すように、主電極における抵抗を、（例えばＰＶＤにより）凸面層２６を備えた基板１７上に均一な厚さで形成されたシード層１８の抵抗と一致させて、１／Ｒ1＋１／Ｒ4＞１／Ｒ18となるようにし、ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４が凸面層を保障する凸状径方向高さ分布を有して形成される。これにより、図１４（ｂ）に示すように、前記ＥＣＰＲエッチング構造および／またはＥＣＰＲめっき構造２４の上端部の高さが基板から均一の高さｈとなる。
【０１４８】
主電極とシード層の抵抗を一致させる方法は、図１２に示される主電極の実施の形態に制限されるものではなく、主電極のすべての実施の形態に適用することができる。
【０１４９】
特定のめっき効果またはエッチング効果を得るために、主電極を中心部から異なる厚みを有するおよび／または中心部から異なる低効率を有する異なる材料からなる電極層およびディスクを用いて形成しても良い。例えば、中心部から半径方向距離半分の位置において厚さを半分にしたり、または低効率を２倍にしたりしても良い。内側半分がシード層の抵抗に適合している場合、対応する領域内の構造の高さは均一になり、その他半分の領域に対応する構造の高さは低くなる。この他の設計も可能である。
【０１５０】
ある実施の形態においては、主電極をＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理に用いる基板に位置合わせするための位置合わせマークを主電極の一部に形成しても良い。前記位置合わせマークが主電極上の空洞および／または構造を含む実施の形態もある。構造および／または空洞は前記リソグラフィおよび／またはエッチングにより形成できる。位置合わせマークには、前記キャリア、前記導電電極層および／または前記絶縁パターン層と同様の材料を用いることができる。位置合わせマークは、前記キャリア、前記導電電極層および／または前記絶縁パターン層に設けることができる。位置合わせマークが導電電極層の構造または空洞の一部である実施の形態もある。位置合わせマークを、前記キャリアの裏側の絶縁パターン層を部分的に露出する工程と同じ工程で形成する実施の形態もある。ある実施の形態においては、主電極は、位置合わせに用いられる光（例えば、紫外線、可視光線、赤外線、および／またはＸ線）に対して透明なキャリア、導電電極層、位置合わせマークを備えた絶縁パターン層からなる。導電電極層が位置合わせに用いられる光に対して透明ではない場合、導電電極層の位置合わせマークが位置するおよび／または位置すべき場所に開口を形成し、位置合わせに用いられる光が開口において主電極を通過できるようにしても良い。開口は、キャリアが導電電極層に被覆される時（例えば、堆積過程で特定領域を被覆する時）に形成しても良い。開口は、導電電極層が形成された後（例えば、機械的手法、リソグラフィおよび／またはエッチングにより）に形成しても良い。整合構造を透明材料から形成し、主電極の基板に対する位置合わせを容易にする実施の形態もある。または、位置合わせマークが導電電極層および／またはキャリアに形成される。絶縁パターン層が透明ではない場合、絶縁パターン層の位置合わせマークの位置にリソグラフィおよび／またはエッチングにより開口を形成する。前記絶縁パターン層の開口を絶縁パターン層をパターニングする際に形成する実施の形態もある。ある実施の形態においては、位置合わせマークは不透明な材料からなり、例えば金属が石英の上というように、透明な材料の一部の上に位置しても良く、これにより位置合わせマークの良好なコントラストを得ることができる。ある実施の形態においては、主電極は、位置合わせマークを裏側に備えた不透明なキャリア、導電電極層、絶縁パターン層からなる。これにより、主電極前側の絶縁パターン層の構造を裏側の位置合わせマークに対して整合することができる。または、位置合わせマークを絶縁パターン層を形成した後に形成し、裏側の位置合わせマークを前側の絶縁パターン対して位置合わせする。主電極が不透明なキャリアを有していても、例えば対向位置合わせ法を用いる場合等、整合構造が絶縁パターン層および／または導電電極層の一部である実施の形態もある。例えば不透明なキャリアを用いるような実施の形態においては、主電極前側の導電電極層および／または絶縁パターン層に位置合わせマークを形成しても良い。リソグラフィおよび／またはエッチングにより、裏側から前記位置合わせマークが見えるようにキャリアの位置合わせマークの位置に貫通孔を形成し、背面位置合わせ法を可能としても良い。ある実施の形態においては、前記貫通孔を導電電極層および絶縁パターン層を形成した後に形成しても良く、また、例えば先に前記貫通孔に透明材料を充填する時等場合によっては、前記貫通孔を導電電極層および絶縁パターン層を形成する前に形成しても良い。
【０１５１】
ある実施の形態においては、整合工程はキャリブレーション工程を含んでいても良い。キャリブレーション工程は、ある電極により形成されたＥＣＰＲエッチング構造層および／またはＥＣＰＲめっき構造層のオーバーレイエラーを測定し、次のＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理工程で前記主電極を用いる際に前記エラーを保障することを特徴とする。これは、例えば背面位置合わせキーを主電極に有する場合等に有用である。
【０１５２】
ある実施の形態においては、絶縁パターン層を、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理に用いられる基板のトポグラフィを保障するまたはトポグラフィに適合するように形成しても良い。
【０１５３】
これは、ＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理の際、主電極と基板を密着する時に、基板のトポグラフィ領域に対応する領域に少なくとも１つの空洞が形成された絶縁パターン層を備えた主電極を用いることにより実現できる。ある実施の形態においては、基板のトポグラフィを保障する空洞は、絶縁パターン層のその他の空洞ほど深くなくても良い。トポグラフィ周囲の空洞が主電極の導電電極層に届かない場合、その他の実施の形態では使用されるこの特定領域においてＥＣＰＲエッチングおよび／またはＥＣＰＲめっき処理は行われない。絶縁層を２回以上パターニングすることにより異なる高さの構造から絶縁パターン層を形成する実施の形態もある。基板のトポグラフィは部分的に、シード層のように、導電性の材料が用いられていなくても良い。
【０１５４】
ある実施の形態においては、まず、リソグラフィおよび／またはエッチングにより絶縁パターン層を形成し、キャリアまたは導電電極に至る空洞を形成する、次に、絶縁パターン層を少なくとも部分的にもう１度パターニングし、基板上のトポグラフィを保障し、キャリアまたは導電電極層まで及ばない空洞を形成する。
【０１５５】
図１５（ａ）は、エッチングマスク１２が形成され、キャリア上の絶縁パターン層６の上端部でリソグラフィによりパターニングされた様子を示す。
【０１５６】
図１５（ｂ）は、下層のキャリア１に至る空洞が、前記絶縁パターン層のエッチングマスク１２で保護されていない領域にエッチングされた様子を示す。
【０１５７】
図１５（ｃ）は、第１のエッチングマスクが除去され、第２のエッチングマスク１２が先にエッチングされた絶縁パターン層６の一部にリソグラフィによりパターニングされた様子を示す。または、第１のエッチングマスクを除去し第２のエッチングマスクを形成してパターニングする代わりに、第１のエッチングマスクに２回目のパターニングを施しても良い。
【０１５８】
図１５（ｄ）は、基板上のトポグラフィを保障する空洞の第２層が、絶縁パターン層のエッチングマスク１２で保護されていない領域にエッチングされた様子を示す。
【０１５９】
図１５（ｅ）は、前記エッチングマスクを除去した後に絶縁パターン層の空洞内のキャリア上に導電電極層４を形成した主電極８の仕上り状態を示す。空洞の最上層は基板のトポグラフィを保障しても良く、導電電極層に至る空洞の最下層をＥＣＰＲエッチング構造またはＥＣＰＲめっき構造に用いても良い。
【０１６０】
別の実施の形態においては、まず、リソグラフィおよび／またはエッチングにより絶縁パターン層を形成し、基板上のトポグラフィを保障し、下層のキャリアまたは導電電極層まで及ばない空洞を形成する。次に、絶縁パターン層をもう１度パターニングし、下層のキャリアまたは導電電極層に至る空洞を形成する。
【０１６１】
図１６（ａ）は、エッチングマスク１２が形成されリソグラフィによりパターニングされた様子、および絶縁パターン層６の前記エッチングマスクで保護されていない領域に空洞がエッチングされた様子を示す。これらの第１に形成された空洞は基板上のトポグラフィを保障し、下層のキャリア１まで及ばない。
【０１６２】
図１６（ｂ）は、第１のエッチングマスクが除去され、第２のエッチングマスク１２がリソグラフィによりパターニングされて、絶縁パターン層６の次の工程でキャリア１までエッチングされない領域のみを被覆している様子を示す。
【０１６３】
図１６（ｃ）は、絶縁パターン層６のエッチングマスクで保護されていない領域にキャリア１に至る空洞がエッチングされ、前記エッチングマスクを除去した後に絶縁パターン層の空洞内のキャリア上に導電電極層４を形成した主電極８の仕上り状態を示す。第１に形成された絶縁パターン層の空洞は基板上のトポグラフィを保障する。
【０１６４】
ある実施の形態においては、基板上のトポグラフィを保障する絶縁パターン層を備えた主電極を形成する工程は、絶縁材料からなる複数の層および少なくとも１つのエッチングストップ層を形成する工程と、前記エッチングストップ層を２つの絶縁パターン層の間に配置する工程を含む。エッチングストップ層は、ＳｉＮまたはＳｉＯ２等の上記材料からなっていても良く、ＰＶＤ、ＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ等の上記方法により形成することができる。この実施の形態は、最上部の絶縁パターン層にエッチングストップ層に至る空洞をエッチングする工程と、リソグラフィおよびエッチングによりエッチングストップ層を部分的に除去（パターニング）する工程と、前記パターニングされたエッチングストップ層をエッチングマスクとして用いて、下の絶縁パターン層に下層のエッチングストップ層、キャリアまたは導電電極層に至る別の空洞をエッチングする工程とを有する。複数層の空洞を有する絶縁パターン層を備えた主電極を形成するために、この工程を複数回繰り返しても良い。
【０１６５】
図１７（ａ）は、エッチングストップ層２７を間に挟んで絶縁パターン層７がキャリア１上に形成され、エッチングマスク１２が絶縁パターン層上に形成されパターニングされた様子を示す。
【０１６６】
図１７（ｂ）は、空洞の最上層を形成するエッチングマスク１２で保護されていない絶縁パターン層７の領域がエッチングされた様子を示す。エッチングは空洞がエッチングストップ層２７に到達すると停止する。
【０１６７】
図１７（ｃ）は、エッチングストップ層２７が部分的にリソグラフィおよびエッチングにより除去され、下層の絶縁パターン層の少なくとも一部が露出した様子を示す。
【０１６８】
図１７（ｄ）は、エッチングストップ層２７で保護されていない最下部の絶縁パターン層７の一部の領域に下層のキャリア１に至る空洞がエッチングされた様子を示す。
【０１６９】
図１７（ｅ）は、前記エッチングマスク１２を除去し、最上部の絶縁パターン層６に保護されていないエッチングストップ層２７の一部を除去した後に絶縁パターン層の空洞内のキャリア１上に導電電極層４を形成した主電極８の仕上り状態を示す。
【０１７０】
ある実施の形態においては、絶縁パターン層の空洞は基板表面のトポグラフィと同一のトポグラフィを持つ基板テンプレートのインプリントとして形成され、絶縁パターン層はパターニングされ、下層のキャリアまたは導電電極層に至る空洞が形成される。
【０１７１】
図１８（ａ）は、基板テンプレート３０がキャリア１上の絶縁パターン層７に押し付けられ、基板テンプレートの突出部のインプリントである空洞が絶縁パターン層に形成される様子を示す。
【０１７２】
図１８（ｂ）は、前記基板テンプレート３０を除去した後、キャリア１上の絶縁パターン層７に空洞が形成された様子を示す。
【０１７３】
図１８（ｃ）は、最初に基板テンプレートのインプリントが形成された前記絶縁パターン層６をリソグラフィおよびエッチングによりキャリア１までパターニングした後に絶縁パターン層の空洞底のキャリア１上に導電電極層４を形成した主電極８の仕上り状態を示す。
【０１７４】
ある実施の形態においては、基板上のトポグラフィを保障する絶縁パターン層を備えた主電極を形成する工程は、絶縁パターン層を形成するために上記した方法によりネガティブフォトレジストおよび／またはＵＶ硬化ポリマーからなる層を形成する工程と、前記層をフォトマスクを通して紫外線に暴露する工程と、ネガティブフォトレジストおよび／またはＵＶ硬化ポリマーからなる第２層を形成する工程と、前記第２層を第２のフォトマスクを通して紫外線に暴露する工程と、両層を同時に現像する前に、必要に応じて露光後焼き締め（post-exposure bake：ＰＥＢ）を行う工程とを有する。前記層間の粘着性ならびに機械的および化学的特性を向上するために堅焼きを行う実施の形態もある。これにより、２以上のパターニングされた層が重なって形成される。また、前記層をフォトマスクを通して紫外線に暴露する代わりに、レーザービームまたは電子ビームに暴露する直接描画法を用いても良い。
【０１７５】
図１９（ａ）は、ＥＣＰＲめっき構造２４を形成するため、陽極材２８が事前に堆積され、シード層１８により絶縁パターン層６の空洞内に電解質２９が封入された主電極８が基板１７に接触して配置され、絶縁パターン層が基板上のトポグラフィ３０を保障している様子を示す。
【０１７６】
図１９（ｂ）は、主電極を除去した後のトポグラフィ３０を有する基板１７、およびシード層１８が除去された後めっき構造２４が構造間の領域に形成された様子を示す。
【０１７７】
ある実施の形態においては、基板上のトポグラフィ全体にわたって（すなわち、基板トポグラフィの上端部または隣接部のみではなく）連続するエッチング構造またはめっき構造の形成を可能とするように主電極の絶縁パターンを形成しても良い。
【０１７８】
図２０（ａ）は、シード層１８を備える基板１７のトポグラフィ３０を保障する上層部の空洞を有する絶縁パターン層７を備えた主電極８を示す。絶縁パターン層はまた、キャリア１上の導電電極層４に至る下層部の空洞を有する。陽極材２８は導電電極層に事前に堆積されている。
【０１７９】
図２０（ｂ）は、前記主電極８および基板１７を示す。前記主電極は前記基板のトポグラフィ３０を保障する絶縁パターン層７を備え、前記基板上にはシード層１８が形成されている。
【０１８０】
図２０（ｃ）は、主電極８が基板１７に接触して配置された様子を示す。絶縁パターン層７の空洞内において、基板上にめっき構造２４が形成され、電解質２９がシード層１８によって封入されている。絶縁パターン層７は基板のトポグラフィ３０を保障する空洞も有する。
【０１８１】
図２０（ｄ）は、主電極８が除去され、めっき構造により被覆されていなかった領域からシード層１８が除去された後の、めっき構造がトポグラフィ３０を有する基板１７に形成された様子を示す。
【０１８２】
主電極の導電電極層を陰極として用いて、電気化学処理によりエッチングパターンを形成する実施の形態もある。それによれば、基板から溶解して電解質に運ばれた材料は陰極上に堆積され、主電極の絶縁パターン層のパターンに対応したＥＣＰＲエッチング構造を基板上に形成する。基板から溶解した陽極となる材料が陰極となる導電電極層に堆積されるため、電解質中の溶解した陽極材の量は電気化学処理中ほぼ一定に保たれる。溶解した材料の堆積速度がゼロだった場合、電解質中の溶解した陽極材のイオン濃度は急速に上昇する。その結果、電気化学反応が鈍化し、最終的には停止する。過剰なイオン濃度はまた塩沈殿を引き起こす。この場合、わずかな量の材料のみが基板から溶解して薄い層がパターニングされることもある。溶解反応が適切な堆積反応を有することを確認すれば、厚い層を持つ基板をエッチングすることができる。電気化学処理における溶解反応および堆積反応は、陽極、陰極および電解質系における所定の印加電位での熱力学および動力学反応によって決まる。適切な陽極材、陰極材および電解質材料を選択することにより、選択された系における溶解反応および堆積反応が熱力学的、動力学的に良好となり、所望の溶解反応および堆積反応を得ることができる。
【０１８３】
適切な陽極、陰極および電解質系の一例として、Ｎｉを陽極材として、Ａｕを陰極材として、ワット浴を電解質として用いたものが挙げられる。ある様態によれば、堆積反応が溶解反応に正確に対応する必要はない。溶解した材料の堆積速度がゼロより大きければ、電解質中の陽極材のイオン濃度はゆっくり上昇し、反応が停止するまでの時間が長くなるため、基板上の厚い層をエッチングすることができる。例えば、溶解したイオンの堆積速度は溶解速度の９０〜１００％であっても良い。この例では、ゆっくりと上昇する溶解した陽極のイオン濃度が過度に高くなる前に所望のエッチング厚を得ることができる。溶解速度は堆積速度より低くても良く、この場合、結果として電解質中のイオン濃度が低下する。しかし、溶解反応が堆積反応に比べて過度に遅くなければ（例えば、＞堆積速度の９０％）、電解質中の陽極材のイオン濃度が低下する前に所望の厚さで基板をエッチングできる。不適切な系の一例として、Ａｇを陽極材として、Ａｌを陰極材として、アルカリシアン銀浴を電解質として用いたものが挙げられる。この例では、銀イオンの堆積速度がゼロとなり、電解質中の銀イオン濃度が急速に上昇する。
【０１８４】
主電極の導電電極層を陽極として用い、主電極により規定される空洞内の陽極上に陽極材を事前に堆積して、電気化学処理によりめっきパターンを形成する。それによれば、陽極材は溶解して電解質に運ばれて陰極となる基板上に堆積され、主電極の絶縁パターン層の空洞に対応したＥＣＰＲめっき構造を基板上に形成する。
【０１８５】
材料を事前に堆積しない従来技術の問題の１つは、図２３（ａ）に示すように、陽極材が主電極の導電電極層４から直接溶解し、溶解した材料が絶縁パターン層７を損傷するため、主電極が磨耗することである。図２３（ｂ）に示すように、主電極８の空洞に陽極材２８を事前に堆積することにより、電気化学処理中に溶解しない不活性物質を含む導電電極層４を得ることができ、絶縁パターン層７も損傷することがない。そのため、主電極を何回も再利用することが可能となり、コスト的、時間的に効率よくパターニングを行うことができる。
【０１８６】
材料を事前に堆積しない従来技術の別の問題は、溶解した材料が絶縁パターン層を損傷することにより、絶縁パターン層の小空洞内では大空洞内と異なって陽極領域が拡大することである。図２３（ａ）に示すように、大空洞内では小空洞内に比べて損傷による領域の拡大が小さい。陽極領域の拡大により陰極の電流密度（めっき速度）が高くなるため、絶縁パターン層の小空洞内にめっきされる構造は大空洞内の構造よりも高いめっき速度で堆積され、パターンによって決まる厚さ分布が不均一となる。この問題も、材料の事前に堆積により解決できる。材料を事前に堆積した場合、領域が拡大することはないため、パターンの寸法に関係なくすべての空洞内で電流密度（めっき速度）が等しくなる。
【０１８７】
また、事前に堆積された材料の溶解は、陰極に堆積された電解質中のイオン濃度の低下を防ぐ。電解質中のイオン濃度が低下すると、堆積処理は徐々に鈍化し最終的には停止することになるため、層の薄いめっき構造しか得ることができない。十分な量の電気化学堆積反応の間に溶解する事前に堆積された材料を用いることにより、安定したイオン濃度を維持し、層の厚いめっき構造を得ることができる。適切な事前に堆積する材料（陽極）、シード層材料（陰極）および電解質を選択することにより、選択された系における溶解反応および堆積反応が熱力学的、動力学的に良好となり、所望の溶解反応および堆積反応を得ることができる。適切な電気化学系の選択の一例として、Ｃｕを事前に堆積する材料（陽極）として、Ｃｕをシード層材料（陰極）として、酸性硫酸銅浴を電解質として用いたものが挙げられる。場合によっては、堆積反応が溶解反応に正確に対応する必要はない。事前に堆積された材料の溶解速度がゼロより大きければ、電解質中のイオン濃度はゆっくり低下し、反応が停止するまでの時間が長くなるため、厚い層をめっきすることができる。例えば、溶解速度は堆積速度の９０〜１００％であっても良い。この例では、ゆっくりと低下する堆積された材料のイオン濃度が過度に低くなる前に所望のめっき厚を得ることができる。
【０１８８】
すべての実施の形態において、異なる高さおよび形状のトポグラフィを保障するために、前記リソグラフィおよび／またはエッチング工程を繰り返すことにより基板上の多層のトポグラフィを保障する多層の空洞を形成して絶縁パターン層をパターニングできる。トポグラフィを保障する空洞はトポグラフィ３０に正確に適合する必要はないが、余裕を持って空洞内にトポグラフィを抱合できる大きさであると良い。
【０１８９】
ある実施の形態においては、多層の空洞を有する絶縁パターン層を備えた前記主電極を用いて、多層のＥＣＰＲめっき構造を１工程で形成できる。前記構造層は絶縁パターン層の前記多層の空洞により規定される。
【０１９０】
ＥＣＰＲエッチング構造層またはＥＣＰＲめっき構造層の厚さ分布を高精度に均一化する方法を用いて主電極を配置する実施の形態もある。前記構造層の一部に不均一なパターンを設けるため、絶縁パターン層の空洞内においてキャリアおよび／または導電電極層の少なくとも一部を変更しても良い。ある実施の形態においては、図２１（ａ）に示すように、主電極８のキャリア１は、絶縁パターン層７の少なくとも１つの空洞に凹みを有していても良い。前記凹みは壁を導電電極層４に被覆され、陽極材２８が前記導電電極層に事前に堆積されている。前記凹みを有する前記空洞内の基板１７にＥＣＰＲめっき処理を施している間、絶縁パターン層７の壁に近い領域の電流密度（めっき速度）が高くなり、図２１（ｂ）に示すように、ＥＣＰＲめっき構造２４の高さが大きくなる。
【０１９１】
別の実施の形態においては、図２２（ａ）に示すように、キャリア１および導電電極層４は絶縁パターン層７の少なくとも１つの空洞に突出構造を有し、陽極材２８が前記導電電極層に事前に堆積されている。突出構造を有する前記空洞内の基板１７にＥＣＰＲめっき処理を施している間、突出構造に近い基板上の領域の電流密度（めっき速度）が高くなり、図２２（ｂ）に示すように、ＥＣＰＲめっき構造２４の高さが大きくなる。場合によっては、連動衝突構造、はんだボール配置盤または機械的配置構造／基準等のアプリケーションには、図２１（ｂ）および図２２（ｂ）に示すように、不均一な高さの構造層を形成する実施の形態を適用しても良い。
【０１９２】
以上、本方法のいくつかの工程を異なる組み合わせで説明した。しかし、この明細書を読んだ当業者が想到し得る別の組み合わせも可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。また、これらの工程は本発明の範囲内で種々の変更が可能である。したがって、本発明は添付の請求項によってのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１】導電性または半導体キャリアから主電極を形成する方法の工程を模式的に表した断面図である。
【図２】非導電性キャリアから主電極を形成する方法の工程を模式的に表した断面図である。
【図３】パターンに導電層が追加された非導電性キャリアから主電極を形成する方法の工程を模式的に表した断面図である。
【図４】キャリアにパターンが形成された主電極を形成する方法の工程を模式的に表した断面図である。
【図５】パターンのセルが深い主電極の模式断面図である。
【図６】粘着層が絶縁パターン層に接着された主電極を形成する方法の工程を模式的に表した断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、大きな基板上の主電極の模式断面図および上面図であり、（ｃ）および（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、１または複数の空洞を備えた主電極の模式断面図および上面図であり、（ｆ）、（ｉ）は、基板への接触領域を備えた主電極の模式断面図である。
【図８】異なるタイプの端部凹みを有するキャリアの模式断面図である。
【図９】エッジビードを含むまたはエッジビードが低減された様子をそれぞれ模式的に表した断面図である。
【図１０】エッジビードのない主電極を形成する方法の工程を模式的に表した断面図である。
【図１１】エッジビードのない主電極を形成する方法の工程を模式的に表した断面図である。
【図１２】（ａ）は、電気化学セルにおける導電路の拡大断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、異なる径方向高さ分布の構造をめっきされた主電極の断面図である。
【図１３】最初から凹状の基板を示す、図１２に類似した断面図である。
【図１４】最初から凸状の基板を示す、図１３に類似した断面図である。
【図１５】実施の形態に係る、３次元空洞をパターン層に有する主電極の模式断面図である。
【図１６】他の実施の形態に係る、３次元空洞をパターン層に有する主電極の模式断面図である。
【図１７】さらに他の実施の形態に係る、３次元空洞をパターン層に有する主電極の模式断面図である。
【図１８】さらに他の実施の形態に係る、３次元空洞をパターン層に有する主電極の模式断面図である。
【図１９】図１８に示した実施の形態の主電極が使用される様子を模式的に表した断面図である。
【図２０】（ａ）は、さらに他の実施の形態に係る３次元空洞をパターン層に有する主電極の模式断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）に示した実施の形態の主電極が使用される様子を模式的に表した断面図である。
【図２１】実施の形態に係る、材料が不均一に事前に堆積された異なる深さの空洞を有する主電極の模式断面図である。
【図２２】他の実施の形態に係る、材料が不均一に事前に堆積された空洞を有する主電極の模式断面図である。
【図２３】（ａ）は、電極の導電電極層が電気化学セル中で溶解して前記電極の絶縁パターン層を損傷している様子を模式的に表した断面図であり、（ｂ）は、電極の導電電極層に事前に堆積された陽極材が電気化学セル中で溶解し、前記導電電極層に損傷がない様子を模式的に表した断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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