(57)【要約】【課題】  高アスペクトな構造体を、安価にかつ容易に形成する。【解決手段】  下地基板１２上に高アスペクト構造体１１を形成する構造体の形成方法であって、下地基板１２上に、中央導電部１３ａ及び中央導電部１３ａを囲う外周導電部１３ｂを形成し、これら中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂに無電解界めっきによってめっき２３を析出させ、その後、外周導電部１３ｂに析出しためっき２３を除去することを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、中央導電部及び該中央導電部を囲う外周導電部を形成し、前記中央導電部及び前記外周導電部にめっきを析出させ、その後、前記外周導電部および前記外周導電部に析出しためっきを除去することにより、前記中央導電部上に構造体を形成させることを特徴とする構造体の形成方法。
【請求項２】
前記外周導電部に対して前記中央導電部を上方へ配置することを特徴とする請求項１に記載の構造体の形成方法。
【請求項３】
前記外周導電部に対して前記中央導電部を下方へ配置することを特徴とする請求項１に記載の構造体の形成方法。
【請求項４】
前記外周導電部にめっきを析出させる前に、予め前記外周導電部の表面の一部をマスクしておき、
前記外周導電部に析出しためっきを除去する工程では、前記マスクを除去することによって露出した前記外周導電部の表面の一部から、前記外周導電部を除去することによって行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の構造体の形成方法。
【請求項５】
前記外周導電部の除去は、前記外周導電部に析出しためっきに対するエッチング速度より前記外周導電部に対するエッチング速度が速いエッチャントを用いて、エッチングにより行うことを特徴とする請求項４に記載の構造体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＭＥＭＳなどに用いる構造体の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）などに用いる構造体をめっきにより形成することが行われている。
一般的に、この構造体の形成方法としては、ＬＩＧＡプロセスと呼ばれるものを応用したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
ここで、このＬＩＧＡプロセスについて、図７を参照して説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、導電層１を形成した下地基板２に対し、厚膜レジスト３を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、厚膜レジスト３にパターンニング（主にＸ線露光）を行う。そして、図７（ｃ）に示すように、導電層１にＮｉめっき処理を行い、その後、図７（ｄ）に示すように、厚膜レジスト３を除去することにより、Ｎｉめっきからなる構造体４を形成する。
【０００４】
そして、このようにして形成された構造体４によれば、金型として用いて樹脂の成型品の製造も可能である。また、構造体の形成方法としては、紫外線を用いてパターニングを行うＬＩＧＡライクプロセスも知られている。
【特許文献１】特開平７−２６３３７９号公報
【特許文献２】特開平５−９４９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記プロセスによって構造体を形成する方法では、高アスペクトな金属を積層させるために、レジスト自体も高アスペクトとすべく厚膜レジストを用いる必要がある。つまり、５０μｍの高さの構造体を形成するためには、レジスト高さは５０μｍ以上必要となる。
【０００６】
しかしながら、高アスペクトなパターンを形成することができる厚膜レジストは極めて高価であり、したがって、安価で容易に高アスペクトな構造体を形成する方法の開発が望まれているのが現状である。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高アスペクトな構造体を、安価にかつ容易に形成することが可能な構造体の形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の構造体の形成方法は、基板上に、中央導電部及び該中央導電部を囲う外周導電部を形成し、前記中央導電部及び前記外周導電部にめっきを析出させ、その後、前記外周導電部および前記外周導電部に析出しためっきを除去することにより、前記中央導電部上に構造体を形成させることを特徴としている。
【０００９】
このようにすれば、中央導電部および外周導電部から成長しためっきは、両者の中間点で出合い、その後は上方に向かって成長する。しかしながら、両めっきの出合部の低層領域では、両めっき間に微小な隙間が形成されるので、両めっきは接合されない。しかも、中央導電部を囲うように外周導電部が形成されているので、両めっきの出合部は環状に形成され、出合部に対して横からめっき液が流入しない。その結果、両めっきは出合部に隙間を保持したまま上方に向かって成長するので、中央導電部上のめっきにより高アスペクトの構造体を形成することができる。
したがって、高アスペクトなパターンを形成するための高価な厚膜レジストを用いることなく、例えば、アスペクト比３以上の高アスペクトな構造体を、安価で容易に形成することができる。
【００１０】
また、前記構造体の形成方法は、前記外周導電部に対して前記中央導電部を上方へ配置することを特徴としている。
このようにすれば、上方へ向かって外側へ広がる逆テーパ型の高アスペクトな構造体を容易に形成することができる。
さらに、前記構造体の形成方法は、前記外周導電部に対して前記中央導電部を下方へ配置することを特徴としている。
このようにすれば、上方へ向かって内側へ窄まるテーパ型の高アスペクトな構造体を容易に形成することができる。
【００１１】
また、前記外周導電部にめっきを析出させる前に、予め前記外周導電部の表面の一部をマスクしておき、前記外周導電部に析出しためっきを除去する工程では、前記マスクを除去することによって露出した前記外周導電部の表面の一部から、前記外周導電部を除去することによって行うことを特徴としている。
なお、前記外周導電部の除去は、前記外周導電部に析出しためっきに対するエッチング速度より前記外周導電部に対するエッチング速度が速いエッチャントを用いて、エッチングにより行うことが望ましい。
このようにすれば、外周導電部およびそこに析出しためっきのみを簡単に除去することが可能になり、中央導電部およびそこに析出しためっきにより所望の高アスペクトな構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、本発明の構造体の形成方法について、図１から図４を参照して説明する。
ここで、図１は構造体を示す断面図、図２は構造体を示す平面図、図３は構造体の形成方法を説明する断面図、図４は構造体の形成方法を説明する平面図である。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明の構造体の形成方法によって形成される構造体１１は、下地基板１２に積層された導電層１３からなる中央導電部１３ａに形成されている。
この構造体１１は、外径１０μｍに対して高さ寸法が５０μｍの高アスペクトな略円柱形状であり、この構造体１１が形成された導電層１３の膜厚は１μｍである。
【００１４】
次に、第１の実施形態に係る構造体の形成方法として、高さ５０μｍで外径１０μｍの高アスペクト円柱形状の上記構造体１１を形成する場合について図３及び図４を参照して説明する。
【００１５】
図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、アルミニウムをベースにした５０００〜８０００Åの厚みの導電層１３を形成した下地基板１２に対し、レジスト２１を塗布する。このレジスト２１としては、一般的なパターンニングに用いられるノボラック樹脂ベースのポジレジストが使用可能であり、厚みは１μｍ程度のものである。
【００１６】
次に、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、レジスト２１にパターンニングを行う。なお、レジスト２１に形成するパターンとしては、中央の十字状部分と、この十字状部分に対して間隔をあけた中抜きの十字状部分とを有するものとする。なお、中央の十字状部分は、その外径を５μｍとし、この十字状部分のレジスト２１に対して５μｍの間隔をあけて外周のレジスト２１が配置された形状とする。
【００１７】
次いで、エッチングすることにより、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、導電層１３をパターンニングし、中央の十字状に形成された中央導電部１３ａ及び、この中央導電部１３ａに対して間隔をあけた中抜きの十字状に形成された外周導電部１３ｂを形成する。
【００１８】
その後、図３（ｄ）及び図４（ｄ）に示すように、レジスト２１を除去し、外周導電部１３ｂの上面における縁部に、マスキングテープ２２を貼り付ける。
【００１９】
次に、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂにめっき処理を行い、図３（ｅ）及び図４（ｅ）に示すように、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂのそれぞれにＮｉめっき２３を析出させる。このようにすると、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂにてそれぞれめっき２３が等方成長する。
【００２０】
ここで、中央導電部１３ａから等方成長するめっき２３は、外側に２.５μｍ成長した時点で、外周導電部１３ｂからのめっき２３と出合い、その後は、図３（ｆ）及び図４（ｆ）に示すように上方に向かって成長する。しかしながら、両めっきの出合部の低層領域では、両めっき間に微小な隙間が形成されるので、両めっきは接合されない。しかも、中央導電部１３ａを囲うように外周導電部１３ｂが形成されているので、両めっきの出合部は環状に形成され、出合部に対して横からめっき液が流入しない。その結果、両めっきは出合部に微小スペースを保持したまま上方に向かって成長する。
なお、めっき処理としては、以下の処理プロセスにより無電解めっきを施す。
【００２１】
まず、アルミニウムの導電層１３の表面の濡れ性の向上、残さ除去の目的で、フッ酸が０.０１〜０.１％、硫酸が０.０１〜１％含有した水溶液中に１〜５分浸漬する。あるいは、０.１〜１０％の水酸化ナトリウムなどのアルカリベースの水溶液に１〜１０分浸漬しても良い。
【００２２】
その次に、水酸化ナトリウムベースでｐＨが９〜１３のアルカリ性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒〜５分浸漬し、表面の酸化膜を除去する。なお、５〜３０％硝酸をベースとしたｐＨ１〜３の酸性水溶液を２０〜６０℃に加温した中に１秒から５分浸漬しても良い。
【００２３】
その後、ＺｎＯを含有したｐＨ１１〜１３のジンケート液中に１秒〜２分浸漬し、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂの表面をＺｎに置換する。
次に、５〜３０％の硝酸水溶液に１〜６０秒浸漬し、Ｚｎを剥離する。
そして、再度ジンケート浴中に１秒〜２分浸漬し、緻密なＺｎ粒子を配線２５の表面に析出させる。
【００２４】
その後、無電解Ｎｉめっき浴に浸漬し、Ｎｉめっき２３を形成する。
ここで、めっきは、５０μｍ程度の高さまで析出させる。また、めっき浴は次亜リン酸を還元剤とした浴であり、ｐＨ４〜５、浴温８０８５〜９５℃である。次亜リン酸浴のため、リンが共析する。
さらに、置換Ａｕめっき欲中に浸漬し、Ｎｉ表面をＡｕにしても良い。なお、Ａｕは、０.０５μｍ〜０.３μｍ程度形成する。また、Ａｕ浴は、シアンフリータイプを用い、ｐＨ６〜８、浴温５０〜８０℃とし、１〜３０分浸漬する。
【００２５】
このようにしてアルミニウムの中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂ上にＮｉあるいはＮｉ−Ａｕめっき２３を形成する。
なお、各化学処理の間には、水洗処理を行う。水洗槽としては、オーバーフロー構造あるいはＱＤＲ機構を有したものを用い、最下面からＮ２バブリングを行う。なお、バブリング方法は樹脂製のチューブなどに穴をあけ、Ｎ２を出す方法や燒結体などを通じてＮ２を出す方法がある。こうすることで、短時間で十分効果のあるリンスをすることができる。
【００２６】
上記のようにして下地基板１２の中央導電部１３ａに高さ５０μｍのめっき２３を析出させたら、図３（ｇ）及び図４（ｇ）に示すように、マスキングテープ２２を除去する。
【００２７】
次に、エッチングによって、外周導電部１３ｂを、マスキングテープ２２によりめっき２３が析出されなかった部分から溶解させて除去する。なお、エッチャントとしては、外周導電部１３ｂに析出しためっき２３に対するエッチング速度より、外周導電部１３ｂに対するエッチング速度が速いものを用いる。例えば、ＫＯＨ等のアルカリ溶液などのＮｉめっき層を溶解せず、アルミニウムの導電層１３のみをエッチングする材料を選定する。
【００２８】
そして、外周導電部１３ｂをエッチングによって除去すると、図３（ｈ）及び図４（ｈ）に示すように、この外周導電部１３ｂに析出した外周側のめっき２３のみが下地基板１２から除去される。なお、中央導電部１３ａはめっき２３に覆われているためエッチングされない。
これにより、下地基板１２には、中央導電部１３ａおよびそこに析出しためっき２３により、高さ５０μｍで外径１０μｍの高アスペクト円柱形状の構造体１１が形成される。
【００２９】
上述したように、第１の実施形態に係る構造体の形成方法によれば、高アスペクトなパターンを形成するための高価な厚膜レジストを用いることなく、例えば、アスペクト比３以上の高アスペクトな構造体１１を、安価で容易に形成することができる。
【００３０】
［第２実施形態］
次に、第２の実施形態として、逆テーパ型の高アスペクト円柱形状の構造体を形成する場合について図５を参照して説明する。
ここでは、高さ５０μｍ、外径１０μｍの構造体を形成する場合を例にとって説明する。
図５（ａ）に示すように、構造体１１を形成する部分が上方へ配置するように段差をつけた下地基板１２に導電層１３を形成し、外周導電部１３ｂに対して中央導電部１３ａを上方へ配置する。また、外周導電部１３ｂの上面における縁部にマスキングテープ２２を貼り付ける。
【００３１】
次に、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂに前述と同様にめっき処理を行い、図５（ｂ）に示すように、めっき２３を析出させる。このようにすると、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂにてそれぞれめっき２３が等方成長する。
【００３２】
ここで、中央から等方成長するめっき２３は、外周側からのめっき２３と接触し、その後、図５（ｃ）に示すように、これら中央部分のめっき２３は、外周部分のめっき２３とが界面をつくり、互いに一体化することなく、あるスペースを保ったまま斜め外側に広がりながら上方へ成長する。
【００３３】
上記のようにして中央部分に高さ５０μｍで外径１０μｍの逆テーパ型のめっき２３を析出させたら、図５（ｄ）に示すように、マスキングテープ２２を除去する。
【００３４】
次に、エッチングによって、外周導電部１３ｂを、マスキングテープ２２によりめっき２３が析出されなかった部分から溶解させて除去する。
そして、外周導電部１３ｂをエッチングによって除去すると、図５（ｅ）に示すように、この外周導電部１３ｂに析出した外周側のめっき２３のみが下地基板１２から除去される。
これにより、下地基板１２の中央には、高さ５０μｍで外径１０μｍの逆テーパ型の高アスペクト円柱形状の構造体１１が形成される。
【００３５】
このように、上記第２の実施形態に係る構造体の形成方法によれば、上方へ向かって外側へ広がる逆テーパ型の高アスペクトな構造体１１を容易に形成することができる。
【００３６】
［第３実施形態］
次に、第３の実施形態として、テーパ型の高アスペクト円柱形状の構造体を形成する場合について図６を参照して説明する。
ここでは、高さ５０μｍ、外径１０μｍの構造体を形成する場合を例にとって説明する。
【００３７】
図６（ａ）に示すように、構造体１１を形成する部分が下方へ配置するように段差をつけた下地基板１２に導電層１３を形成し、外周導電部１３ｂに対して中央導電部１３ａを下方へ配置する。また、外周導電部１３ｂの上面における縁部にマスキングテープ２２を貼り付ける。
【００３８】
次に、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂに前述と同様にめっき処理を行い、図６（ｂ）に示すように、めっき２３を析出させる。このようにすると、中央導電部１３ａ及び外周導電部１３ｂにてそれぞれめっき２３が等方成長する。
【００３９】
ここで、中央から等方成長するめっき２３は、外周側からのめっき２３と接触し、その後、図６（ｃ）に示すように、これら中央部分のめっき２３は、外周部分のめっき２３とが界面をつくり、一体化することなく、あるスペースを保ったまま斜め内側に窄まりながら上方へ成長する。
【００４０】
上記のようにして中央部分に高さ５０μｍで外径１０μｍのテーパ型のめっき２３を析出させたら、図６（ｄ）に示すように、マスキングテープ２２を除去する。
【００４１】
次に、エッチングによって、外周導電部１３ｂを、マスキングテープ２２によりめっき２３が析出されなかった部分から溶解させて除去する。
そして、外周導電部１３ｂをエッチングによって除去すると、図６（ｅ）に示すように、この外周導電部１３ｂに析出した外周側のめっき２３のみが下地基板１２から除去される。
これにより、下地基板１２の中央には、高さ５０μｍで外径１０μｍのテーパ型の高アスペクト円柱形状の構造体１１が形成される。
【００４２】
このように、上記第３の実施形態に係る構造体の形成方法よれば、上方へ向かって内側へ窄まるテーパ型の高アスペクトな構造体１１を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態に係る構造体の形成方法により形成される構造体の断面図。
【図２】第１の実施形態に係る構造体の形成方法により形成される構造体の平面図。
【図３】第１の実施形態に係る構造体の形成方法を説明する断面図。
【図４】第１の実施形態に係る構造体の形成方法を説明する平面図。
【図５】第２の実施形態に係る構造体の形成方法を説明する断面図。
【図６】第３の実施形態に係る構造体の形成方法を説明する断面図。
【図７】高アスペクトな構造体を形成する従来技術を説明する断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１１…構造体、１２…下地基板、１３ａ…中央導電部、１３ｂ…外周導電部、２３…めっき
【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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