(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持板部(2)と，前記支持板部に設けられ厚さが50μm〜250μmである1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)とを具備する構造物(5)を製造するための鋳型を製造する方法であって；
熱酸化膜(21)を有するシリコン基板上（22）に，感光性レジスト(23)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記微細針部(4)と支持板部(2)とに対応した開口部(24)を有する露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(25)の開口部(24)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位をパターニングするパターニング工程を含む，第1のリソグラフィー工程と；
前記第1のリソグラフィー工程で製造された所定のパターンを有するシリコン基板(22)に金属膜(31)を形成する工程と，前記金属膜(31)に感光性レジスト(32)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記支持板部(2)に対応した開口部(33)を有する露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(34)の開口部(33)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)に相当する部位をパターニングし，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位は金属膜で覆われるが，前記支持板部(2)に相当する部位はシリコン基板(22)が露出した状態とするパターニング工程を含む，第2のリソグラフィー工程と；
前記第2のリソグラフィー工程で露出した前記シリコン基板(22)のうち前記支持板部(2)に相当する部位をエッチングする第1のドライエッチング工程と；
前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を覆う金属膜を除去した状態でドライエッチングを行うことにより，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を含む部位をエッチングする第2のドライエッチング工程と；
を含むシリコン製鋳型の製造方法。
【請求項２】
前記第1のドライエッチング工程では，
前記支持板部(2)の厚さをD1とし，前記微細針部の厚さをD2としたときに，
前記シリコン基板(22)のうち前記支持板部(2)に相当する部位を，
0.5（D1-D2）以上（D1-D2）未満エッチングする，請求項1に記載のシリコン製鋳型の製造方法。
【請求項３】
前記熱酸化膜(21)の平均膜厚が0．5μm〜2μmである請求項1に記載のシリコン製鋳型の製造方法。
【請求項４】
前記微細針(3)は，前記支持板部(2)と接する辺の長さが100μm〜1mmであり，その辺を底辺としたときに高さが100μm〜2mmとなる三角形を底面とした三角柱状であり，
前記支持板部(2)の厚さが300μm〜1cmである請求項1に記載のシリコン製鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，構造物製造用シリコン鋳型の製造方法などに関する。本発明は，より詳しく説明すると，医療および生体へ機能剤を投与することができる微細針を有する構造物などを製造するためのシリコン鋳型の製造方法やその製造方法により製造されるシリコン鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，医療業など様々な分野において，微細針（無痛針）を有する構造物が開発されている。たとえば，特表2001−525227号公報（下記，特許文献1）には，微細針を有する経皮的薬剤流量を高めるための装置が開示されている。具体的には，「薬剤を身体表面を通して導入し又は引き出す上で使用するための装置であって，身体表面に近い方の部分から延びる複数の微小突起を有する部材を備えた装置において，前記部材の少なくとも一部分と接触し且つこの部材を横切って延びる構造支持体を含み，この支持体は，剛性が前記部材よりも大きい，ことを特徴とする装置」が開示されている（同文献の請求項1）。
【０００３】
しかし，この文献に開示された無痛針は，「シート部材及び微小突起は，強度及び微小突起の製造性が十分な材料，たとえば，ガラス，セラミック，剛性ポリマー，強化（たとえば，カーボンファイバ強化）ポリマー，金属，及び合金等から製造できる」とされているように（同文献[0031]段落），金属等であるため，その鋳型として金属製の鋳型を用いなければならない。
【０００４】
一方，特開2003−238347号公報（下記特許文献2）には，糖質からなる柱状パイルを基板に設けた機能性マイクロパイル及びその製造方法が開示されている。そして，リソグラフィーを用いて鋳型を製造する点も開示されている。この文献で開示される機能性マイクロパイルは，基本的には柱状パイル部のみが糖質で製造されている。このため，基本的には柱状パイル部のみを製造するための鋳型が設けられている。
【０００５】
しかし,このように柱状パイル部のみに対応した鋳型を用いて微細針を製造すると，鋳型から抜き出す際に，微細針が折れる，微細針が鋳型からうまく抜けないなどの問題があった。
【０００６】
微細な鋳型を作製する方法として,特開2004−255680号公報（下記特許文献3）に記載される感光性レジストを用いたリソグラフィー法，または電鋳法により微細鋳型を製造する技術が知られている。図9に，この製造技術に基づく微細鋳型の製造方法の例を示す。図9(a)〜図9(f)は，それぞれ，従来技術における製造ステップを説明するための図である。まず，図9（a）に示すように，シリコン基板(50)の上に感光性レジスト(51)を塗布する。次に図9（b）に示すように,感光性レジスト(51)に所定パターンを持つ露光マスク(52)を配置し,この露光マスク(52)を透過して感光性レジスト(51)に紫外線等の光を照射する。次に図9（c）に示すように,光が照射された感光性レジスト(51)の未感光部分を現像液にて除去し,所定のレジストパターンを得る。図9の例では光硬化型（ネガ型）の感光性レジスト(51)を用いているので,感光部分がレジストパターンとして基板(50)上に形成されている。次に図9(d)に示すように,基板(50)の表面及び感光性レジスト(51)の表面に導電性被膜(53)を形成する。次に図9(e)に示すように,導電性被膜(53)への通電による電鋳にて導電性被膜(53)の表面にニッケルなどの金属を堆積させて微細鋳型(54)を形成する。この後,図9(f)に示すように微細鋳型(54)から基板(50)及び感光性レジスト(51)を除去する。このようにして微細鋳型(54)を製造することができる。
【０００７】
しかしながら，特開2004―255680に記載されているような従来の微細鋳型の製造方法は以下のような問題点がある。図10は，従来のリソグラフィーを用いた鋳型を製造する方法の問題を説明するための図である。図10（a）は，感光性レジストが不均一となることを示す概念図であり，図10（b）は鋳型の形状が均一にならないことを説明するための概念図である。通常の感光性レジストの厚さは最大でも10μmであるため，10μmを超える厚さの成型品を製造するための鋳型を作製することが難しい。そのため10μmの厚さを超える感光性レジストも開発されている。しかしながら,図10（a）に示すように感光性レジスト(51)を100μmを超える厚さの状態で，均一に塗布することは困難である。従って，図10（b）に示されるように,微細鋳型（54)の形状が均一にならないという問題点があった。
【０００８】
図11は，従来の電鋳法を用いて鋳型を製造する方法の問題を説明するための図である。図11(a)は，下方に湾曲した鋳型を示し，図11(b)は上方に湾曲した鋳型を示す概念図である。電鋳法による微細鋳型の厚さは，約100μmであり，金属としては薄い。このため,基板および感光性レジストを除去した後,図11（a）に示すように微細鋳型(60)が下に湾曲する場合や，図11（b）に示すように微細鋳型(61)が上に湾曲する場合があるという問題点がある。
【０００９】
【特許文献１】特表2001−525227号公報
【特許文献２】特開2003−238347号公報
【特許文献３】特開2004−255680号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は，上記の課題のうち少なくともひとつ以上を解決するためになされたものであり，具体的には，微細鋳型の形状が均一で，かつ微細鋳型の変形が少ない鋳型の製造方法を提供することを第一の目的とする。
【００１１】
また本発明は，複数の無痛針（微細針）を有する構造物を効果的に製造するためのシリコン鋳型の製造方法を提供することを上記とは別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は，基本的には，シリコン基板上の支持板部(2)に相当する部位を露出させ，前記微細針部(4)に相当する部位については金属膜で覆われる状態を作り出し，支持板部(2)に相当する部位をエッチングした後に，金属膜を除去し，さらにエッチングを行うことで，微細針部(4)と支持体部(2)に相当する部位の厚みに差を持った鋳型を製造することができるという知見に基づくものである。
【００１３】
より具体的には，本発明は，支持板部(2)と，前記支持板部に設けられた1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)とを具備する構造物(5)を製造するための鋳型を製造する方法であって；熱酸化膜(21)を有するシリコン基板上（22）に，感光性レジスト(23)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記微細針部(4)と支持板部(2)とに対応した開口部(24)を有する露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(25)の開口部(24)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位をパターニングするパターニング工程を含む，第1のリソグラフィー工程と；  前記第1のリソグラフィー工程で製造された所定のパターンを有するシリコン基板(22)に金属膜(31)を形成する工程と，前記金属膜(31)に感光性レジスト(32)を塗布する工程と，前記シリコン基板上(22)に，前記支持板部(2)に対応した開口部(33)を有する露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射し，前記露光マスク(34)の開口部(33)に対応する部位の感光性レジストを感光する工程と，前記感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)に相当する部位をパターニングし，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位は金属膜で覆われるが，前記支持板部(2)に相当する部位はシリコン基板(22)が露出した状態とするパターニング工程を含む，第2のリソグラフィー工程と；前記第2のリソグラフィー工程で露出した前記シリコン基板(22)のうち前記支持板部(2)に相当する部位をエッチングする第1のドライエッチング工程と；前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を覆う金属膜を除去した状態でドライエッチングを行うことにより，前記シリコン基板(22)表面のうち前記微細針部(4)に相当する部位を含む部位をエッチングする第2のドライエッチング工程とを含むシリコン製鋳型の製造方法などに関する。
【００１４】
なお，熱酸化膜(21)の平均膜厚として，0．5μm〜2μmが好ましい。熱酸化膜の厚さが2μm以上であると，レジストを塗布する際にレジストを均一に塗布することが難しくなり，一方,熱酸化膜の厚さが0.5μm以下であれば後述のドライエッチング工程によるエッチングに熱酸化膜が耐えられなくなる場合があるからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば，微細針部(4)と支持体部(2)に相当する部位を分けてエッチングすることで，微細鋳型の形状が均一で，かつ微細鋳型の変形が少ない鋳型の製造方法を提供することができる。
【００１６】
本発明によれば，微細針部(4)と支持体部(2)に相当する部位の厚みに差を持った鋳型を製造することができるので，複数の無痛針（微細針）を有する構造物を効果的に製造するためのシリコン鋳型の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下，図面を用いて，本発明のある実施形態に係る構造物製造用シリコン鋳型の製造方法について説明する。
【００１８】
[構造物]
図1は，本発明のある実施形態に係る構造物製造用シリコン鋳型の製造方法により製造されるシリコン鋳型を用いて製造される構造物の例を示す概念図である。すなわち，本発明のシリコン鋳型は，構造物の形状に対応した凹部が設けられる。図1に示されるように，本発明の構造物は，支持板部(2)と，前記支持板部に設けられた1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)とを具備する。図1に示されるように，支持板部(2)と微細針部(4)とは，同一平面を構成しうるように形成されることが好ましい。この構造物は，たとえば，無痛針を有する構造物として利用されうる。この構造物の主成分として，ポリ乳酸などの生体分解性ポリマー；ブドウ糖，マルトース，フルクトースなどの糖類；プラスティックなどの合成高分子により構成されるものがあげられるが，好ましくは生分解性ポリマー又は糖類であり，より好ましくはマルトースである。さらに，それらを主成分として，薬剤や，薬理学的に許容される担体などを含むものであってもよい。このように，生分解性ポリマーや糖類などで構成されていれば，微細針が無痛針として機能し，生体内に取り込まれても問題がない。薬理学的に許容される担体として，賦形剤，希釈剤，滑沢剤，結合剤，安定剤，及び矯臭剤から適宜選択されるものがあげられる。
【００１９】
支持板部(2)の形状は，特に限定されないが，四角柱状など角柱状のものが，複数枚を重ね合わせることができるので好ましい。支持板部(2)の形状は，台形柱状のような形でも構わないし，三角柱状や六角柱状のものでもかまわない。構造物を複数枚重ねあわせることで，複数列の無痛針を有する医療用などのデバイスを得ることができる。この支持板部(2)が厚いと強度が強くなるが，複数枚の支持板部(2)を重ね合わせる際に，無痛針間の距離が離れることとなるので，支持板部(2)の厚さ(6)として，300μm〜1cmがあげられ，400μm〜8mmでもよく，500μm〜5mmでもよく，2mm〜5mmでもよいし，3mm〜5mmでもよい。
【００２０】
また，角柱状の支持板部(2)のうち微細針部が設けられる辺の長さは，設けられる無痛針の数や，その用途，使い易さなどに応じて適宜調整すればよく，その辺の長さ（たとえば，四角柱における底面などの四角形のある一辺の長さ）として，100μm〜10cmがあげられ，1mm〜5cmでもよく，5mm〜5cmでもよく，1cm〜3cmでもよい。なお，角柱状の支持板部(2)のうち，微細針部が設けられる辺以外の辺の長さは，構造物の使いやすさなどを考慮して適宜調整すればよいが，具体的には，1cm〜3cmがあげられる。
【００２１】
構造物は，少なくとも，支持板部(2)と微細針部(3)とを具備するが，微細針部(3)は，たとえば多角柱状の支持板部(2)の上部に設けられるものがあげられる。そして，支持板部(2)の上面と微細針部(3)の上面とが一致するようにされるものがあげられる。
【００２２】
微細針部の厚さ(9)は，強度や，その折れやすさなどを考慮して設定すればよく，支持板部(2)以下のものがあげられ，具体的な数値として，30μm〜9mmがあげられ，0.5mm〜5mmでもよく，50μm〜250μmでもよく，40μm〜70μmでもよいし，50μm〜60μmであってもよい。また，支持板部と微細針部との厚さの比として，10：9〜10：1があげられ，10：8〜10：2でもよいが，微細針部の強度と折れやすさのバランスを考慮すると10：6〜10：4が好ましい。
【００２３】
構造物の微細針部(4)には，微細針(3)が形成される。微細針(3)は，微細針部(4)全体に等間隔又はランダムに一列に設けられてもよいし，たとえば微細針部(4)の中心から8割〜9割の領域までにわたり等間隔又はランダムに一列に設けられてもよい。微細針(3)の本数として，1または複数本があげられ，具体的には1本，又は2本から100本があげられ，3本〜10本であってもよい。
【００２４】
図2は，構造物の微細針(3)の例を示す概念図である。微細針の形状として，特に限定されないが，図2に示されるような三角柱状のものがあげられる。微細針(3)のうち支持板部(2)と接する辺（底辺:7）の長さとして，100μm〜1mmがあげられ，200μm〜500μmでもよい。また，その三角形の高さ(8)として，100μm〜2mmがあげられ，200μm〜1mmでもよい。さらに，三角形の頂角は，鋭角である方が無痛針としたときに効果的であるが，できあがった微細針がもろくなるため5°〜45°があげられ，好ましくは10°〜30°である。
【００２５】
[製造工程全体]
図3は，本発明の基本的な製造工程を説明するためのフローチャートである。なお，Sはステップ（工程）を示す。図3に示されるように，本発明の製造方法は，基本的には，微細針部と支持板部をパターニングする第1のリソグラフィー工程（S101）と，支持板部のみをパターニングする第2のリソグラフィー工程（S102）と，支持板部のみをエッチングする第1のドライエッチング工程（S103）と，微細針部と支持板部を同時にエッチングする第2のドライエッチング工程（S104）とを含む。以下，各工程について説明する。
【００２６】
[第1のリソグラフィー工程]
図4は，第1のリソグラフィー工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図4（a）は，シリコン基板(22)，熱酸化膜（21）及び感光性レジスト（23）の構成を説明するための概念図である。まず，図4（a）に示されるように，シリコン基板(22)と，その基板の上に形成された熱酸化膜（21）と，その熱酸化膜の上に形成された感光性レジスト（23）を含む基材を公知の方法により製造すればよい。具体的には，熱酸化膜(21)を有するシリコン基板上（22）に，感光性レジスト(23)を塗布することにより基材を得ればよい。
【００２７】
シリコン基板（22）の材質は，シリコンがあげられるが，結晶状，アモルファス状のシリコンでもよい。シリコン基板（22）の厚さは，製造される鋳型の大きさに応じて適宜調整すればよく，具体的には，200μm〜1.5cmがあげられ，200μm〜1cmでもよく，300μm〜5mmでもよく，300μm〜600μmでもよい。基板（22）の形状として，平面のもの（四角柱状）があげられるが，特に限定されない。
【００２８】
熱酸化膜（21）として，シリコン熱酸化膜などのシリコン酸化膜（半導体酸化膜），金属などの熱酸化膜があげられるが，好ましくはシリコン熱酸化膜である。熱酸化膜の厚さが2μm以上であると，レジストを塗布する際にレジストを均一に塗布することが難しくなり，一方,熱酸化膜の厚さが0.5μm以下であれば後述のドライエッチング工程によるエッチングに熱酸化膜が耐えられなくなる場合がある。そこで，熱酸化膜（21）の厚さとして，0．1μ4m〜4μmがあげられるが，好ましくは0．5μm〜2μmであり，より好ましくは1μm〜1.5μmである。シリコン熱酸化膜は，シリコンを酸素雰囲気中で約1000℃（たとえば，800℃〜1200℃に1秒〜1時間）加熱することにより，シリコン基板（22）上に形成できる。
【００２９】
感光性レジスト（23）の材質として，ポジ型レジストがあげられ，より具体的には，アクリル樹脂又はポリメタクリル樹脂があげられ，好ましくはポリメタクリル酸メチルである。具体的には，東京応化社製のOFPR-800があげられる。感光性レジスト（23）の厚さとして，たとえば0.1μm〜5μmがあげられ，好ましくは0．5μm〜2μmであり，1μm〜1．5μmであってもよい。
【００３０】
感光性レジスト（23）は，たとえばシリコン基板を3000〜5000rpmの回転数で回転させ，回転しているシリコン基板の上に東京応化社製OFPR-800などの感光性レジスト含有液を滴下することにより形成できる。
【００３１】
図4（b）は，露光の様子を説明するための概念図である。この工程では，図4（b）に示されるように，シリコン基板上(22)に，露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射し，感光性レジストを感光する。この露光マスク(25)は，図4（b）に示されるように，前記微細針部(4)と支持板部(2)とに対応した開口部(24)を有する露光マスク(25)である。このように開口部(24)を有するので，露光マスク(25)をかぶせた状態で光を照射すると，開口部(24)からのみ光が照射される。このため，前記露光マスク(25)の開口部(24)に対応する部位の感光性レジストが感光される。図中，25aは，露光マスクの断面図を示し，25bは露光マスクの遮光部を示す。26は，感光レジストのうち，本工程で感光した部位（感光部）を示す。
【００３２】
具体的には，露光マスク（25）を感光性レジスト(23)の上に配置する。露光マスク(25)には，微細針部と支持板部に対応したパターンの開口部が設けられている。そして，図4（b）の矢印のように，露光マスク(25)の外側からシリコン基板(22)へ向かって光を照射して，感光性レジストを露光する。これにより，光が露光マスク(25)のマスク開口部(24)を透過して感光性レジスト(23)に達し，感光性レジストのうち光を照射された部分のみが露光されて感光部(26)となる。
【００３３】
この工程において用いられる光として，紫外線，近紫外線，可視光線，近赤外線，赤外線，Ｘ線があげられ，好ましくは紫外線であり，好ましくは，365nm〜436nmの波長の光である。また，光の強度として，好ましくは10〜20mW／cm2である。なお，光の照射時間は，光の強度に依存するが，たとえば，1秒〜10分があげられ，好ましくは1秒〜1分であり，2秒〜10秒でもよく，好ましくは3秒〜10秒であり，前記した光の強度では約5秒である。
【００３４】
図4（c）は，感光部を現像液により除去する工程を説明するための概念図である。図4(c)に示されるように，感光性レジスト(23)の感光部(26)を現像液と接触させることにより，感光部(26)を除去することができ，これにより，基板(22)の上に形成された熱酸化膜(21)のうち，支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を露出させることができる。
【００３５】
この工程で用いられる現像液として，公知の現像液を適宜用いればよく，具体的には水酸化テトラメチルアンモニウムがあげられる。現像液の濃度は，適宜調整すればよい。用いられる現像液の量は，感光性レジストの量などに応じて適宜調整すればよい。現像液を添加する際の温度として，室温があげられる。また，現像液を添加する時間として，10秒〜5分があげられ，好ましくは10秒〜1分であり，より具体的には約30秒があげられる。
【００３６】
図4(d)は，熱酸化膜（21）を除去する工程を説明するための概念図である。図4(d)に示されるように，この工程では，フッ化水素酸などの酸を用いて感光性レジスト（23）に覆われていない部分の熱酸化膜（21），すなわち熱酸化膜（21）のうち支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を除去する。この工程により，図4(d)に示されるようにシリコン基板(22)のうち支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を露出させることができる。
【００３７】
この工程で用いられる酸として，フッ化水素酸があげられ，好ましくは希フッ化水素酸である。フッ化水素酸の濃度は，適宜調整すればよいが，1〜5重量モル％があげられる。用いられる酸の量は，熱酸化膜の量，酸の種類，酸の濃度などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1分〜10分があげられ，1分〜2分でもよいし，これ以上時間をかけても特に問題はない。
【００３８】
図4(e)は，感光性レジスト（23）を除去するための工程を説明するための概念図である。図4(e)に示されるように，この工程では，剥離液を用いてレジスト（23）を除去する。この工程により，図4(e)に示されるように熱酸化膜（2）を露出させることができる。本工程により，微細針部と支持板部のパターニング（エッチング）が行われ，第1のリソグラフィー工程が完了する。これにより，シリコン基板(22)上に，支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位を取り除いた形状の熱酸化膜(21)が形成された状態を得ることができる。
【００３９】
この工程で用いられる剥離液として，有機溶剤があげられ，好ましくはアセトンであり，具体的には，関東化学社製のKP-201があげられる。剥離液の濃度は，適宜調整すればよいが，原液があげられる。用いられる剥離液の量は，レジストの量などに応じて適宜調整すればよい。剥離液を添加する際の温度として，10〜60℃があげられ，好ましくは50〜60℃である。剥離液を添加する時間として，5分から1時間があげられ,好ましくは10〜20分である。
【００４０】
[第2のリソグラフィー工程]
図5は，第2のリソグラフィー工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図5（a）は，第1のリソグラフィー工程で得られた基板上に金属膜を形成するための工程を説明する概念図である。第1のリソグラフィー工程では，感光性レジストのうち感光した部位をエッチングすることで支持板部(2)と微細針部(4)とに相当する部位をパターニングする。そして，第2のリソグラフィー工程では，まず，図5（a）に示されるように，基板（22）と熱酸化膜（21）の上に金属膜（31）を形成する。
【００４１】
金属膜（31）を形成する方法として，化学メッキ，化学蒸着，スパッタリング法があげられる。この中でも，スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。スパッタリングの際の，各種条件は，通常の条件を適宜用いればよい。基板の温度として，室温があげられる。また，金属炉の温度として，室温でもよいが，100℃〜1000℃であってもよい。スパッタリングの時間として，1分〜1時間があげられ，好ましくは5分程度である。スパッタリングを行うチャンバーの真空度として，1×10―1Pa〜2×10―1Paがあげられる。
【００４２】
金属膜（31）の材質として，酸に溶解する金属があげられ，好ましくはクロム，又はアルミニウムであり，特に好ましくはクロムである。金属膜（31）は適宜調整すればよいが，この金属膜(31)が，後述のドライエッチングの際に，エッチングを防止することとなるので，好ましくは0．1μm〜1μmである。
【００４３】
図5（b）は，金属膜(31)に感光性レジスト(32)を塗布する工程を説明するための概念図である。この工程では，図5(b)に示されるように，基板（22），熱酸化膜（21），又は金属膜（21）の上に感光性レジスト（32）を形成する。具体的には，感光性レジストとして，金属膜(21)の上にのみ形成されるものがあげられる。
【００４４】
感光性レジスト（32）の材質として，アクリル樹脂があげられ，好ましくはポリメタクリル酸メチルであり，具体的には，東京応化社製のOFPR-800があげられる。感光性レジストの材質は，ポジ型レジストがあげられる。
【００４５】
感光性レジスト（32）の厚さとして，たとえば0.1μm〜5μmがあげられ，好ましくは0．5μm〜2μmであり，1μm〜1．5μmであってもよい。
【００４６】
感光性レジスト（32）は，たとえばシリコン基板を3000〜5000rpmの回転数で回転させ，回転しているシリコン基板の上に東京応化社製OFPR-800などの感光性レジスト含有液を滴下することにより形成できる。
【００４７】
図5(c)は，露光の様子を説明するための概念図である。この工程では，図5(c)に示されるように，シリコン基板上(22)に，露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射し，感光性レジストを感光する。この露光マスク(34)は，図5(c)に示されるように，支持板部(2)に対応した開口部(33)を有する露光マスク(34)である。このように開口部(33)を有するので，露光マスク(34)をかぶせた状態で光を照射すると，開口部(33)からのみ光が照射される。このため，前記露光マスク(34)の開口部(33)に対応する部位の感光性レジストが感光され，感光性レジストのうち開口部(33)に対応した部位が感光する。図中，35は，感光レジストのうち，本工程で感光した部位（感光部）を示す。
【００４８】
具体的には，露光マスク（34）を感光性レジスト(32)の上に配置する。露光マスク(34)には，支持板部のパターンが印刷されている。そして，図5(c)の矢印のように，露光マスク(34)の外側からシリコン基板(22)へ向かって光を照射して，感光性レジストを露光する。これにより，光が露光マスク(34)のマスク開口部(33)を透過して感光性レジスト(32)に達し，感光性レジストのうち光を照射された部分のみが露光されて感光部(35)となる。
【００４９】
この工程において用いられる光として，紫外線，近紫外線，可視光線，近赤外線，赤外線，Ｘ線があげられ，好ましくは紫外線であり，好ましくは，365nm〜436nmの波長の光である。また，光の強度として，好ましくは10〜20mW／cm2である。なお，光の照射時間は，光の強度に依存するが，たとえば，1秒〜10分があげられ，好ましくは1秒〜1分であり，2秒〜10秒でもよく，好ましくは3秒〜10秒であり，前記した光の強度では約5秒である。
【００５０】
図5(d)は，感光部を現像液により除去する工程を説明するための概念図である。図5(d)に示されるように，感光性レジスト(32)の感光部(35)を現像液と接触させることにより，感光部(35)を除去することができ，これにより，基板(22)上に形成された微細針部に相当する部位を，金属膜(31)及び感光体レジスト(32)で覆った状態で，基板(22)の上に形成された金属膜(31)のうち，支持板部(2)に相当する部位を露出させることができる。
【００５１】
この工程で用いられる現像液として，公知の現像液を適宜用いればよく，具体的には水酸化テトラメチルアンモニウムがあげられる。現像液の濃度は，適宜調整すればよい。用いられる現像液の量は，感光性レジストの量などに応じて適宜調整すればよいが，200〜400mｌがあげられる。現像液を添加する際の温度として，室温があげられる。また，現像液を添加する時間として，10秒〜5分があげられ，好ましくは10秒〜1分であり，より具体的には約30秒があげられる。
【００５２】
図5(e)は，金属膜（31）を除去するための工程を説明するための概念図である。図5(e)に示されるように，この工程では，金属膜(31)のうち，支持板部(2)に相当する部位をエッチングする。酸を用いて感光性レジスト（32）に覆われていない部分の金属膜（31）を除去する。この工程により，図5(e)に示されるようにシリコン基板のうち，支持板部(2)に相当する部位を露出させることができる。
【００５３】
この工程で用いられる酸として，硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液があげられる。酸の濃度は，適宜調整すればよいが，たとえば，硝酸第二セリウムアンモニウムを150ｇ，過塩素酸を30mｌ，水を1Ｌの割合とした混合液を用いてもよい。用いられる酸の量は，金属膜の量などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1〜2分があげられるが，これ以上時間をかけても特に問題はない。
【００５４】
図5(f)は，感光性レジスト（31）を除去するための工程を説明するための概念図である。図5(f)に示されるように，たとえば金属膜(31)を覆う感光性レジスト(32)が除去される。この工程では，たとえば，剥離液を用いて感光性レジスト（31）を除去すればよい。この工程により，図5(f)に示されるように，シリコン基板（22）を露出させることができる。本工程により，支持板部のパターニングが行われ，第2のリソグラフィー工程を完了としてもよい。たとえば，シリコン基板(22)表面のうち微細針部(4)に相当する部位は金属膜で覆われるが，支持板部(2)に相当する部位はシリコン基板(22)が露出した状態とする。このようにパターニングするので，段差を持ったシリコン鋳型を製造できることとなる。
【００５５】
この工程で用いられる剥離液として，有機溶剤があげられ，好ましくはアセトンであり，具体的には，関東化学社製のKP-201があげられる。剥離液の濃度は，適宜調整すればよいが，原液があげられる。用いられる剥離液の量は，レジストの量などに応じて適宜調整すればよい。剥離液を添加する際の温度として，10〜60℃があげられ，好ましくは50〜60℃である。剥離液を添加する時間として，5分から1時間があげられ,好ましくは10〜20分である。
【００５６】
[第1のドライエッチング工程]
図6は，第1のドライエッチング工程おける基板などの状態を説明するための概念図である。この工程では，図6に示されるように，露出したシリコン基板（22）をエッチングする。具体的には，支持板部(2)に相当する部位をエッチングする。
【００５７】
露出したシリコン基板（22）を除去する方法として，ドライエッチング法があげられる。ドライエッチング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。ドライエッチングをする際の，基板の温度として，室温があげられる。また，金属炉の温度として，室温があげられる。ドライエッチングの時間として，除去する深さに依存するが，10分〜1時間があげられ，より具体的には約30分があげられる。ドライエッチングを行うチャンバーの真空度として，1Pa〜10Paがあげられる。
【００５８】
ドライエッチングのエッチングガスとしてフッ素系のガスがあげられ，好ましくは六フッ化硫黄ガス，より好ましくは六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合ガスである。六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合比は，基板（22）をエッチングする深さに応じて適宜調整すれば良いが，より具体的には六フッ化硫黄ガス4に対して酸素ガス1を用いたものがあげられる。この際のエッチングが多ければ，後に製造される微細針部の厚さと，支持体部との厚さの差が大きくなる。この差は，上述した構造体における微細針部の厚さと支持体部の厚さとを考慮して設定すればよい。
【００５９】
第1のドライエッチング工程におけるエッチングとして，前記支持板部(2)の厚さをD1とし，前記微細針部の厚さをD2としたときに，後述のように第2のドライエッチング工程でも，支持板部(2)に相当する部位がD2程度エッチングされるので，シリコン基板(22)のうち支持板部(2)に相当する部位を，0.5（D1- D2）以上（D1- D2）以下エッチングするものがあげられ，0.6（D1- D2）以上0.95（D1- D2）以下エッチングしてもよく，0.7（D1- D2）以上0.9（D1- D2）以下エッチングしてもよい。また，第2のドライエッチング工程でエッチングする理想量D2からのずれを考慮して，D1-0.5D2以上D1- D2以下エッチングするものがあげられ，D1-0.6D2以上D1-0.95D2以下エッチングしてもよく，D1-0.7D2以上D1-0.9D2以下エッチングしてもよい。基板（22）を除去する深さの具体的数値として，10μm〜1cmがあげられ，100μm〜5mmでもよく，300μm〜5mmでもよい。
【００６０】
[第2のドライエッチング工程]
図7は，第2のドライエッチング工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図7(a)は，金属膜（31）（図6参照）を除去する工程を説明するための概念図である。まず，図7（a）に示されるように，図6に示される金属膜(31)を除去する。この工程では，たとえば，硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液などの酸を用いてシリコン基板（22）と熱酸化膜（21）の上に形成され金属膜（31）を除去する。この工程により，図7(a)に示されるようにシリコン基板などの微細針部のエッチング面（36）を露出させることができる。
【００６１】
この工程で用いられる酸として，硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液があげられる。酸の濃度は，適宜調整すればよいが，硝酸第二セリウムアンモニウムを150ｇ，過塩素酸を30mｌ，水を1Ｌの混合液を用いた。用いられる酸の量は，金属膜の量などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1〜2分があげられるが，これ以上時間をかけても特に問題はない。
【００６２】
図7（b）は，シリコン基板（22）をドライエッチングする工程を説明するための概念図である。この工程では，図7(b)に示されるように，シリコン基板（22）のうち，微細針部に相当する部位(36)や，支持体部に相当する部位(37)をエッチングする。図7(b)に示されるように，シリコン基板のうち微細針部に相当する部位(36)と支持体部に相当する部位(37)がエッチングされた状態となる。
【００６３】
基板（22）をエッチングする方法として，ドライエッチング法があげられる。ドライエッチング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。ドライエッチングをする際の，基板の温度として，室温があげられる。また，金属炉の温度として，室温があげられる。ドライエッチングの時間として，除去する深さに依存するが，5〜10分があげられる。ドライエッチングを行うチャンバーの真空度として，1Pa〜10Paがあげられる。
【００６４】
ドライエッチングのエッチングガスとしてフッ素系のガスがあげられ，好ましくは六フッ化硫黄ガス，より好ましくは六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合ガスである。六フッ化硫黄ガスと酸素ガスの混合比は，基板（22）を除去する深さに応じて適宜調整すれば良いが，たとえば六フッ化硫黄ガス4に対して酸素ガス1の体積比のものを用いてもよい。基板（22）を除去する深さは，たとえば30μm〜80μmがあげられ，40μm〜70μmでもよい。
【００６５】
図7(c)は，熱酸化膜（21）を除去する工程を説明するための概念図である。図7(c)に示されるように，この工程では，フッ化水素酸などの酸を用いて熱酸化膜（21）を除去する。この工程により，図7(c)に示されるようにシリコン基板を露出させることができる。
【００６６】
この工程で用いられる酸として，フッ化水素酸があげられ，好ましくは希フッ化水素酸である。フッ化水素酸の濃度は，適宜調整すればよいが，1〜5重量モル％があげられる。用いられる酸の量は，熱酸化膜の量，酸の種類，酸の濃度などに応じて適宜調整すればよい。酸を添加する際の温度として，室温があげられる。酸を添加する時間として，1分〜10分があげられ，1分〜2分でもよいし，これ以上時間をかけても特に問題はない。
【００６７】
図7(d)は，シリコン基板（22）の上に導電性被膜（38）を形成するための工程を説明するための概念図である。この工程は，特になくても構わない工程である。この工程により，シリコン基板（22）の上に導電性被膜（38）を形成することができる。
【００６８】
導電性被膜（38）を形成する方法として，化学メッキ，化学蒸着，スパッタリング法があげられる。この中でも，スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法に用いられる装置は，公知の装置を適宜利用できる。スパッタリングの際の基板の温度として，室温があげられる。また金属炉の温度として，室温があげられる。スパッタリングの時間として，1分〜10分があげられ，具体的には5分があげられる。スパッタリングを行うチャンバーの真空度として，1×10―1Pa〜2×10―1Paがあげられる。
【００６９】
導電性被膜（38）の材質として，マルトースなどの構造物を組成する物質に対して剥がれやすい金属があげられ，好ましくはニッケル，又はステンレスであり，特に好ましくはニッケルである。導電性被膜（38）の厚さとして，好ましくは0．1μm〜1μmである。
【００７０】
図8は，シリコン基板（22）に補強基板（39）を接合するための任意の工程を説明する概念図である。この工程により，シリコン基板（22）の下面（凹部が設けられる面と反対側の面）に補強基板（39）が接合される。
【００７１】
補強基板を接合する方法として，接着剤を用いる方法や，拡散接合，陽極接合などの方法があげられるが，シリコン基板（22）の歪みを少なくできるので陽極接合が好ましい。陽極接合をする装置は，公知の装置を適宜利用できる。陽極接合をする際の温度は，補強基板（39）の材料によるが，300〜500℃があげられる。また電極に印加する電圧もシリコン基板（22）と補強基板（39）の大きさや物性により適宜調整すれば良いが，たとえば500V〜1kVがあげられる。また電圧をかける時間もシリコン基板（22）と補強基板（39）の物性により適宜調整すればよいが，たとえば1時間〜2時間があげられる。
【００７２】
補強基板（39）の材料としては，シリコン基板（22）に近い熱膨張係数（0.8倍〜1.2倍など）をもつ材料が好ましく，パイレックス（登録商標）ガラスやコバール金属があげられる。シリコン基板（22）の歪みを抑制するためには，パイレックス（登録商標）ガラスを補強基板（39）に用いるものが好ましい。また補強基板（39）の厚さとして，1mm以上があげられ，2mm〜5mmが好ましい。このような補強基板(39)をシリコン鋳型の底面などに接合すると，シリコン鋳型の歪みを効果的に防止できる。
【００７３】
[シリコン鋳型]
上記のような工程を経て得られるシリコン製鋳型として，厚さが300μm〜1cmである支持板部(2)に対応した凹部（へこみ部）と，前記支持板部の凹部に接続して設けられる1又は複数の微細針(3)を有する微細針部(4)に対応した厚さが30μm〜80μmの凹部とを具備するシリコン製鋳型があげられる。このような鋳型を用いれば，その凹部に所定の原料を入れ固化することで，1又は複数の微細針と支持板部とを有する構造物を容易に製造できる。
【００７４】
より具体的な，鋳型形状として，微細針(3)が，前記支持板部(2)と接する辺の長さが100μm〜1mmであり，その辺を底辺としたときに高さが100μm〜2mmとなる三角形を底面とした，三角柱状であるものがあげられる。
【００７５】
［利用方法］
上記のようにして製造された鋳型は，医療用や化粧用に用いられる構造物などを製造するために用いる。具体的には，鋳型に溶融したマルトースやポリ乳酸などの原料を流し込み，冷却などすることで原料を固化させ，固化した構造物を鋳型から取り除くことにより構造物を得ることができる。
【実施例１】
【００７６】
以下，実施例を用いて本発明を具体的に説明する。まず，厚さ1μmの熱酸化膜が付いた厚さ500μmのシリコン基板の上面全体に感光性レジストを塗布した。感光性レジストとして，光が照射された部分が現像されるポジ型レジスト（東京応化工業社製のＯＦＰＲ−800）を用いた。感光性レジストの膜厚は，1μmであった。
【００７７】
次に，微細針部と支持板部のパターンが印刷された微細針部と支持板部の露光マスクを感光性レジストの上に配置した。そして，露光マスクの外側からシリコン基板に向かって紫外線などの光を照射して露光した。これにより，光が露光マスクのマスク開口部を透過して感光性レジストに達し，感光性レジストの光照射された部分のみが露光されて感光部となる。
【００７８】
上記のように露光した後，感光性レジストの感光部を現像液により除去し，シリコン基板の上に形成された熱酸化膜を露出させた。次にフッ化水素酸を用いて感光性レジストがない部分だけ熱酸化膜を除去し，シリコン基板を露出させた。
【００７９】
剥離液を用いて，感光性レジストを除去することにより，微細針部分と支持板部のパターニングを行った。これにより第1のリソグラフィー工程を完了した。
【００８０】
上記の第1のリソグラフィー工程を完了したシリコン基板と熱酸化膜の上に，金属膜を形成した。金属膜はクロムをスパッタリング法により0．5μmの厚さで形成した。次に，金属膜の上に1μmの感光性レジストを塗布した。感光性レジストとして，東京応化工業社製のＯＦＰＲ−800を用いた。
【００８１】
次に，支持板部のパターンが印刷された支持板部の露光マスクを感光性レジストの上に配置した。そして，露光マスクの外側からシリコン基板に向かって紫外線を照射して露光した。これにより，光が露光マスクのマスク開口部を透過して感光性レジストに達し，感光性レジストの光照射された部分のみが露光され，感光部となる。
【００８２】
上記のように露光した後，感光性レジストの感光部を現像液により除去することにより，シリコン基板の上に形成された金属膜を露出させた。次に硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液を用いて感光性レジストがない部分だけ金属膜を除去し，シリコン基板を露出させた。
【００８３】
さらに，剥離液を用いて感光性レジストを除去することにより，支持板部のパターニングを行った。これにより，第2のリソグラフィー工程が完了した。
【００８４】
上記の第2のリソグラフィー工程が完了したシリコン基板を六フッ化硫黄ガスと酸素ガスをイオン化させたプラズマに晒してドライエッチングを行った。これにより，シリコン基板の露出した面だけがエッチングされた。この時，金属膜は六フッ化硫黄ガスと酸素ガスに腐食されないので約300μmの深さまでシリコン基板を加工することができ，支持板部のみを300μm以上エッチングした。これにより，第1のドライエッチング工程が完了した。
【００８５】
上記の第1のドライエッチングを完了したシリコン基板を硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸の混合液を用いて金属膜を除去した。これにより，微細針部のエッチング面が露出した。次に微細針部のエッチング面が露出したシリコン基板を六フッ化硫黄ガスと酸素ガスをイオン化させたプラズマに晒してドライエッチングを行った。これにより，微細針部と支持板部がエッチングされた。この時，熱酸化膜は六フッ化硫黄ガスと酸素ガスに腐食され難いので30〜80μmの深さまで微細針部を加工することができる。
【００８６】
次に熱酸化膜をフッ化水素酸を用いて除去した。これにより，シリコン基板だけの型が形成された。微細針部と支持板部を同時にエッチングする第2のドライエッチング工程が完了した。なお，剥がれ性を向上させるために，シリコン基板の上に導電性被膜を形成した。導電性被膜として，ニッケルをスパッタリング法により約0．5μm形成した。
【００８７】
上記の第2のドライエッチング工程が完了したシリコン基板の下側に，補強基板として厚さ1．5mmのパイレックス（登録商標）ガラス基板を接合した。接合方法は，シリコン基板とパイレックス（登録商標）ガラスを強固に接合できる陽極接合法を用いた。陽極接合法とは，シリコンとパイレックス（登録商標）ガラスを重ね合わせ，300〜400℃に加熱し，シリコン側に正極，パイレックス（登録商標）ガラス側に負極の電極を接触させ，1ｋＶの電圧を加えることにより接合する方法である。上記のようにシリコン基板と補強基板を接合する接合工程を完了することにより，微細針部と支持板部成型用鋳型を製造した。
【００８８】
これらの工程により製造されたシリコン鋳型は，多段階のリソグラフィー法とドライエッチングを利用したため，形状が均一であった。また，シリコン鋳型の基板として変形が小さい補強基板を接合したため，鋳型の変形が少ないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明によれば，医療および生体へ機能剤を投与するための微細針を有する構造物を製造するためのシリコン鋳型の製造方法などを提供できるので，本発明は医療機器などを製造する製造業などにおいて好適に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図1は，本発明の構造物製造用シリコン鋳型の製造方法により製造される構造物の例を示す概念図である。
【図２】図2は，構造物の微細針の例を示す概念図である。
【図３】図3は，本発明の基本的な製造工程を説明するためのフローチャートである。なお，Sはステップ（工程）を示す。
【図４】図4は，第1のリソグラフィー工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図4（a）は，シリコン基板，熱酸化膜及び感光性レジストの構成を説明するための概念図である。図4（b）は，露光の様子を説明するための概念図である。図4（c）は，感光部を現像液により除去する工程を説明するための概念図である。  図4(d)は，熱酸化膜を除去する工程を説明するための概念図である。図4(e)は，感光性レジストを除去するための工程を説明するための概念図である。
【図５】図5は，第2のリソグラフィー工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図5（a）は，第1のリソグラフィー工程で得られた基板上に金属膜を形成するための工程を説明する概念図である。図5（b）は，金属膜に感光性レジストを塗布する工程を説明するための概念図である。図5(c)は，露光の様子を説明するための概念図である。図5(d)は，感光部を現像液により除去する工程を説明するための概念図である。図5(e)は，金属膜を除去するための工程を説明するための概念図である。図5(f)は，感光性レジストを除去するための工程を説明するための概念図である。
【図６】図6は，第1のドライエッチング工程おける基板などの状態を説明するための概念図である。
【図７】図7は，第2のドライエッチング工程の各工程における基板などの状態を説明するための概念図である。図7(a)は，金属膜を除去する工程を説明するための概念図である。図7（b）は，シリコン基板をドライエッチングする工程を説明するための概念図である。図7(c)は，熱酸化膜を除去する工程を説明するための概念図である。図7(d)は，シリコン基板の上に導電性被膜を形成するための工程を説明するための概念図である。
【図８】図8は，シリコン基板に補強基板を接合するための工程を説明する概念図である。
【図９】図9は，従来の製造技術に基づく微細鋳型の製造方法の例を示す概念図である。図9(a)〜図9(f)は，それぞれ，従来技術における製造ステップを説明するための図である。
【図１０】図10は，従来のリソグラフィーを用いた鋳型を製造する方法の問題を説明するための図である。図10（a）は，感光性レジストが不均一となることを示す概念図であり，図10（b）は鋳型の形状が均一にならないことを説明するための概念図である。
【図１１】図11は，従来の電鋳法を用いて鋳型を製造する方法の問題を説明するための図である。図11(a)は，下方に湾曲した鋳型を示し，図11(b)は上方に湾曲した鋳型を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９１】
2  支持板部
3  微細針
4  微細針部
5  構造体
【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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