(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であって、
（Ａ）少なくとも１つの構造材料と少なくとも１つの犠牲材料とから基板上に第１の層を形成する工程と、
（Ｂ）前記第１の層上に第１の連続的な層を付着させて形成し、前回形成された連続的な層上に追加する連続的な層のそれぞれを付着させて形成し、前記複数の層のそれぞれを少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料とから形成し、前記複数の連続的な層の少なくとも何れか形成する工程は、（ｉ）電気化学的な堆積工程と、（ｉｉ）電気化学的なエッチング工程の群から選択される工程を備えており、前記第１の層と前記複数の連続的な層は、全体として、少なくとも１つの構造原料、犠牲材料、シール材のパターンを含んでおり、前記パターンは、
（１）前記少なくとも１つの構造原料から形成され、前記三次元構造体を部分的に形成する保護されるべき所望の構造的構成要素と、
（２）少なくとも部分的に構造原料から形成され、その少なくとも一部が、前記所望の構造的構成要素を少なくとも部分的に取り囲み、少なくとも１つの開口部を有し、前記三次元構造体を部分的に形成する保護用エンクロージャと、
（３）前記少なくとも１つの開口部の近傍に配置され、一時的に流動して再固化することで少なくとも１つの開口部を封止するためのシール用構造体を形成し、前記三次元構造体を部分的に形成する前記シール材と、
（４）前記保護されるべき構造的構成要素と前記保護用エンクロージャにおける前記少なくとも一部との間に、少なくとも部分的に配置された前記犠牲材料とを含んでいる、複数の連続的な層を形成する工程と、
（Ｃ）前記第１の層と前記複数の連続的な層を形成する工程の後、前記所望の構造的構成要素と前記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に配置された前記犠牲材料の少なくとも一部を除去する工程と、
（Ｄ）前記犠牲材料の除去後、少なくとも１つの封止された開口部を介して前記保護用エンクロージャの外部から前記保護用エンクロージャの内部への材料の通過を防止するために、前記シール材を一時的に流動させ再固化させて少なくとも１つの開口部を封止する工程とを備える電気化学的製造方法。
【請求項２】
前記犠牲材料の除去は、エッチング工程を含んでいる請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項３】
前記犠牲材料の除去後および封止前に、前記少なくとも１ヵ所における酸化物を還元するために、還元ガスを前記少なくとも１つの開口部の内部あるいはその近傍の少なくとも１ヵ所に供給する工程を備える請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項４】
前記犠牲材料の除去後および封止の前に、所望の充填ガスを前記構造的構成要素が少なくとも部分的に配置された前記保護用エンクロージャの内部の孔に充填する工程を備える請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項５】
前記犠牲材料の除去後および封止の前に、前記構造的構成要素が少なくとも部分的に配置された前記保護用エンクロージャ内部の空洞を少なくとも部分的に真空排気する工程を備える請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項６】
前記シール材は前記少なくとも１つの開口部の近くに配置され、前記シール材を流動させ再凝固させることで前記開口部を封止する請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの開口部は、流動性を有するようになった前記シール材の表面張力によって少なくとも部分的に封止され、前記シール材の表面張力は前記シール材を突出させ、前記開口部の間隙を埋めさせる請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの開口部は、前記保護用エンクロージャの壁を貫通して設けられ、様々な横断面で前記開口部を生じさせる階段状の壁面を有する請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの開口部は、前記開口部を封止する際に、周りを前記シール材が流れる制限部を有する請求項１に記載の電気化学的製造方法。
【請求項１０】
三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であって、
（Ａ）少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料のパターンから形成される第１の層を基板上に形成する工程と、
（Ｂ）前記第１の層上に第１の連続的な層を付着させて形成し、前回形成された連続的な層上に追加する連続的な層のそれぞれを付着させて形成し、前記複数の層のそれぞれを少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料のパターンから形成し、前記複数の連続的な層の少なくとも何れか形成する工程は、（ｉ）電気化学的な堆積工程と、（ｉｉ）電気化学的なエッチング工程の群から選択される工程を備えており、前記第１の層上と前記複数の連続的な層上における少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料の前記パターンは、全体として、
（１）前記少なくとも１つの構造原料から形成され、前記三次元構造体を部分的に形成する保護されるべき所望の構造的構成要素と、
（２）少なくとも部分的に構造原料から形成され、その少なくとも一部が、前記所望の構造的構成要素を少なくとも部分的に取り囲み、少なくとも１つの開口部を有し、前記三次元構造体を部分的に形成する保護用エンクロージャと、
（３）前記保護されるべき構造的構成要素と前記保護用エンクロージャの前記少なくとも一部との間に、少なくとも部分的に配置された犠牲材料とを含んでいる、複数の連続的な層を形成する工程と、
（Ｃ）前記保護用エンクロージャ又はシール構造の少なくとも一方に流動性を有するシール材を供給する工程と、
（Ｄ）前記第１の層と前記複数の連続的な層を形成する工程の後、前記所望の構造的構成要素と前記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に配置された前記犠牲材料の少なくとも一部を除去する工程と、
（Ｅ）前記犠牲材料の除去後、少なくとも１つの封止された開口部を介して前記保護用エンクロージャの外部から前記保護用エンクロージャの内部への材料の通過を防止するために、前記保護用エンクロージャと前記シール構造をシール位置に移動させ、前記シール材を流動させ再凝固させることで前記保護用エンクロージャと前記シール構造の間に封止を形成する工程とを備える電気化学的製造方法。
【請求項１１】
三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であって、
（Ａ）少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料とから第１の層を基板上に形成する工程と、
（Ｂ）前記第１の層上に第１の連続的な層を付着させて形成し、前回形成された連続的な層上に追加する連続的な層のそれぞれを付着させて形成し、前記複数の層のそれぞれを少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料とから形成し、前記複数の連続的な層の少なくとも何れか形成する工程は、（ｉ）電気化学的な堆積工程と、（ｉｉ）電気化学的なエッチング工程の群から選択される工程を備えており、
前記第１の層と前記複数の連続的な層は、全体として、
（１）少なくとも１つの構造原料から形成され、前記三次元構造体を部分的に形成する保護されるべき所望の構造的構成要素と、
（２）少なくとも部分的に構造原料から形成され、その少なくとも一部が、前記所望の構造的構成要素を少なくとも部分的に取り囲み、少なくとも１つの開口部を有し、前記三次元構造体を部分的に形成する保護用エンクロージャと、
（３）前記保護用エンクロージャの内部において、シール材の堆積方向において少なくとも１つの開口部より下方に配置され、前記構造的構成要素から離れて配置され、三次元構造体を部分的に構成する少なくとも１つの遮断構造と、
（４）前記保護されるべき構造的構成要素と前記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に、少なくとも部分的に配置された犠牲材料とを含んでいる、複数の連続的な層を形成する工程と、
（Ｃ）前記複数の層の形成後、前記構造的構成要素と前記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に配置された前記犠牲材料の少なくとも一部を除去する工程と、
（Ｄ）前記犠牲材料の除去後、少なくとも１つの封止された開口部を介して前記保護用エンクロージャの外部から前記保護用エンクロージャの内部への材料の通過を防止するために、シール構造を形成する前記シール材の連続的な堆積によって少なくとも１つの開口部を封止し、前記遮断構造に接触して前記遮断構造によって前記保護用エンクロージャの中へ入ることが停止される前記シール材を堆積する工程を備える電気化学的製造方法。
【請求項１２】
三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であって、
（Ａ）少なくとも１つの構造材料と少なくとも１つの犠牲材料とから基板上に第１の層を形成する工程と、
（Ｂ）前記第１の層上に第１の連続的な層を付着させて形成し、前回形成された連続的な層上に追加する連続的な層のそれぞれを付着させて形成し、前記複数の層のそれぞれを少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料とから形成し、前記複数の連続的な層の少なくとも何れか形成する工程は、（ｉ）電気化学的な堆積工程と、（ｉｉ）電気化学的なエッチング工程の群から選択される工程を備えており、前記複数の連続的な層の形成は、前記連続的な層のそれぞれを構成する少なくとも１つの構造原料と少なくとも１つの犠牲材料を一定の高さにする平坦化工程を備えており、前記第１の層と前記複数の連続的な層は、全体として、
（１）少なくとも１つの構造原料から形成され、前記三次元構造体を部分的に形成する保護されるべき所望の構造的構成要素と、
（２）少なくとも部分的に構造原料から形成され、その少なくとも一部が、前記所望の構造的構成要素を少なくとも部分的に取り囲み、少なくとも１つの開口部を有し、三次元構造体を部分的に形成する保護用エンクロージャと、
（３）前記保護されるべき構造的構成要素と前記保護用エンクロージャの前記少なくとも一部との間に、少なくとも部分的に配置された犠牲材料とを含むパターンを含んでいる、複数の連続的な層を形成する工程と、
（Ｃ）前記第１の層と前記複数の連続的な層の形成後、前記構造的構成要素と前記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に配置された前記犠牲材料の少なくとも一部を除去する工程と、
（Ｄ）前記犠牲材料の除去後、少なくとも１つの封止された開口部を介してシール材が前記保護用エンクロージャの外部から前記保護用エンクロージャの内部へ流れることを防止するために、少なくとも１つの開口部を閉じるように封止を形成する工程とを備える電気化学的製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的成型加工の分野およびそれに関連した、堆積した材料を積層によって形成した三次元構造体の形成に関する。特に、本発明は、微細構造の形成、および、そのような構造と同時に発生するパッケージングの形成に関する。例えば、犠牲材料はパッケージの内部空隙から除去され、上記構造の重要な部分は空隙の内部で封止される。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願）
本出願は、この特許出願に組み込まれた、２００２年５月７日に出願された米国仮特許出願第６０／３７９，１８２号と、２００２年１２月２日に出願された米国仮特許出願第６０／４３０，８０９号の利益を要求するものである。
【０００３】
互いに付着した複数の層から三次元構造体（部品、構成要素、装置など）を形成する技術は、アダム  エル．  コーエンによって発明され、電気化学的成型加工として知られている。上記技術の研究は、現在もカリフォルニア州のバーバンクのメンゲンコーポレーションにおいてＥＦＡＢTMの名のもとに商業的に続行されている。この技術は、２０００年の２月２２日に発行された特許文献１に記載されている。この電気化学的な堆積方法により、マスクの使用を含む独自のマスキング技術を用いて材料の選択的堆積を可能にする。上記マスキング技術においては、めっきが施される基体とは別個の支持構造上にパターン形成された適合材料を含むマスクが使用される。上記マスクを用いて電着を行いたい場合は、めっき液の存在のもとで上記マスクの適合部分と基体との接触により、選択された位置での堆積は行われない。便宜上、これらのマスクは適合接触マスクと呼ぶことができ、これらのマスキング技術は適合接触マスクめっきプロセスと呼ぶことができる。詳しくは、カリフォルニア州のバーバンクのメンゲンコーポレーションにおいてＥＦＡＢTMの名において、上記のマスクは、インスタントマスクとして知られるようになり、上記プロセスはインスタントマスキング又はインスタントマスクめっきとして知られるようになった。適合接触マスクを使った選択的堆積は材料の単層形成または多層構造の形成を行うのに用いる事が出来る。ここで、上記６３０特許（特許文献１）について参考のために説明する。特許文献１の出願に関して、適合接触マスクめっき（インスタントマスキング）および電気化学的成型加工に関して下記の論文が発行されている（非特許文献１〜９参照）。
【特許文献１】米国特許第６，０２７，６３０号明細書
【非特許文献１】エイ．  コーエン，ジー．  チャン，エフ．  チェン，エフ．  マンスフェルド，ユー．  フロディス，ピー．  ウィルによって書かれた「ＥＦＡＢ：マイクロスケイルな特徴を有する機能的で充分に質の密な金属部品のバッチ生産」,ソリッドフリーダム成型加工の第９巻，オースチンのユニバーシティ  オブ  テキサス，１６１頁，１９９８年８月
【非特許文献２】エイ．  コーエン，ジー．  チャン，エフ．  チェン，エフ．  マンスフェルド，ユー．  フロディス，ピー．  ウィルによって書かれた「ＥＦＡＢ：高いアスペクト比の真の三次元  ＭＥＭＳを有する高速，安価なデスクトップ微細切削加工」，第１２巻，ＩＥＥＥ，微細電気機械システムワークショップの２４４頁，１９９９年１月
【非特許文献３】エイ．  コーエンによって書かれた「電気化学成型加工による三次元微細切削加工」，微細切削加工装置，１９９９年３月
【非特許文献４】ジー．  チャン，エイ．  コーエン，ユー．  フロディス，エフ．  チェン，エフ．  マンスフェルド，ピー．  ウィルによって書かれた「ＥＦＡＢ：真の三次元微細構造を有する高速デスクトップ生産」，宇宙応用のための集積微細構造に関する国際会議，第２巻，エアロスペース（株），１９９９年４月
【非特許文献５】エフ．  チェン，ユー．  フロディス，ジー．  チャン，エイ．  コーエン，エフ．  マンスフェルド，ピー．  ウィルによって書かれた「ＥＦＡＢ：安価な自動式バッチプロセスを用いた，高いアスペクト比を有する随時三次元金属微細構造」，の第三巻，高いアスペクト比を有する微細構造技術（ＨＡＲＭＳＴ，１９９９年）に関する第三回国際ワークショップ，１９９９年６月
【非特許文献６】エイ．  コーエン，ユー．  フロディス，エフ．  チェン，ジー．  チャン，エフ．  マンスフェルド，ピー．  ウィルによって書かれた「ＥＦＡＢ：随時三次元微細構造を有する安価な自動式電気化学バッチ成型加工」，微細切削加工及び微細成型プロセス技術，ＳＰＩＥ，１９９９年微細切削加工及び微細成型に関するシンポジウム，１９９９年９月
【非特許文献７】エフ．  チェン，ジー．  チャン，ユー．  フロディス，エイ．  コーエン，エフ．  マンスフェルド，ピー．  ウィルによって書かれた「ＥＦＡＢ：安価な自動式バッチプロセスを用いた，高いアスペクト比を有する随時三次元金属微細構造」，ＭＥＭＳシンポジウム，ＡＳＭＥ  １９９９年国際機械エンジニアリング会議及び展示会，１９９９年１１月
【非特許文献８】エイ．  コーエンによって書かれた「電気化学的成型加工（ＥＦＡＢTM）」モハメド  ギャド−エル−ハックによって編集されたＭＥＭＳハンドブックの第１９章，ＣＲＣ  プレス，２００２年
【非特許文献９】「微細成型加工−高速プロトタイピングのキラー応用」，高速プロトタイピングレポート，ＣＡＤ／ＣＡＭ出版社，１９９９年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの９つの非特許文献の開示内容を一体として以下に説明する。
【０００５】
電気化学的堆積方法は、上記特許および出版物において説明した種々の方法を用いて実施することができる。１つの形態では、形成されるべき構造の各層の形成工程において、３つの分離した工程を行う。
【０００６】
１．少なくとも１つの材料を電着によって基板の１またはそれ以上の好ましい領域に選択的に堆積する。
【０００７】
２．その後、少なくとも１つの追加材料を電気化学的堆積によって全面的な堆積を行う。これによりこの追加堆積は予め選択的に堆積された領域および予め選択的な堆積がなされていない基板の領域をカバーする。
【０００８】
３．最後に、１番目と２番目の工程を行っている間に堆積された材料の厚さを平坦化する。これにより、少なくとも１つの材料を含有する少なくとも１つの領域と少なくとも１つの追加材料を含有する少なくとも１つの領域とを有する好ましい厚さの第１層のスムーズな表面を形成する。
【０００９】
第１層を形成した後、１または複数の層を、その直前の層に隣接して形成することができ、上記直前の層のスムーズな表面に付着させることができる。これらの追加層は、第１から第３の工程を一度かまたは二度以上繰り返す事によって形成される。次の各層の形成によって、先に形成された層および最初の基板は、新しく且つ厚い基板として扱われる。
【００１０】
すべての層が形成されると、少なくともひとつの堆積された材料の少なくともひとつの部分はエッチング工程において除去され、形成すべき三次元構造体を露出させ、開放する。
【００１１】
第１の工程に含まれる選択的電着を行う好適な方法は、適合接触マスクめっきを用いて行なわれる。このタイプのめっきにおいては、１または複数の適合接触（ＣＣ）マスクが最初に形成される。この適合接触マスクは支持構造を有する。この支持構造には、パターン形成された適合誘導体が堆積されるか、または形成される。各マスク用の適合材料の形状は、めっきをされるものの各断面形状に合わせて決められる。めっきをされるものの各断面形状に対して少なくともひとつの適合接触マスクが必要である。
【００１２】
上記適合接触マスク用の支持体は、典型的には選択的に電着される金属で形成された板状の構造を有し、めっきされるものは溶融される。この典型的な方法においては、上記支持体は電着工程において陽極として作用する。他の方法では、支持体は、末端の陽極から堆積表面への電気めっき工程中に堆積材料が通る多孔性かまたは孔のあいた材料である。どちらの方法においても、複数の適合接触マスクは上記支持体を共有することが可能である。即ち、多数の層をめっきする為の適合誘導体のパターンが単一の支持体の異なった領域に配置することができる。単一の支持体が多くのめっきパターンを有する場合は、支持体全体を適合接触マスクと称し、個々のめっき用のマスクを「サブマスク」と称する。本出願においては、そのような区別は特別な点に関連した場合においてのみ行う。
【００１３】
第１の工程の選択的な堆積を準備する際に、適合接触マスクの適合部分は、堆積を行う基板（或いは、予め形成された層または層に予め堆積した部分）の選択された部分に位置合わせされ、押しつけられる。適合接触マスクの基板への押しつけは、適合接触マスクの適合部分において開口部がめっき液を含むように行う。基板と接触する適合接触マスクの適合材料は電着におけるバリヤとして作用し、電気めっき液で満たされた適合接触マスクの開口部は、適当なポテンシャルおよび／または電流が供給されたときに、材料を陽極（例えば、適合接触マスクの支持体）から基板（めっき工程中に陰極として作用する）の非接触部分へ移動させるための通路として作用する。
【００１４】
適合接触マスクの例および適合接触マスクめっきの例が図１（ａ）〜図１（ｃ）に示されている。図１（ａ）は、陽極１２上にパターン形成された、整合的つまり変形可能な（例えば高分子物質）絶縁体１０からなる適合接触マスク８の側面図である。陽極は２つの機能を備えている。図１（ａ）には、マスク８とは別体である基板６が示されている。
上記２つの機能のうち、１つはパターン形成された絶縁体１０用の支持材料としての機能であって、その完全な状態および直線状態を維持する。何故なら、パターンは位相幾何学的に複雑であるからである（例えば、絶縁体の分離した「島」を含む）。もう１つの機能は、図１（ｂ）に示されているように、電気めっき工程における陽極として働くことである。適合接触マスクめっきにおいては、堆積材料２２を、単に絶縁体を基板に押しつけ、その後、絶縁体の開口２６ａおよび２６ｂを通じて上記堆積材料２２を電着するだけで基板６に選択的に堆積する。材料を基板に堆積した後、図１（ｃ）に示されているように、適合接触マスクは壊さないように基板６と分離するのが好ましい。適合接触マスクめっきの工程は、「貫通マスク」めっき工程とは区別される。何故ならば、貫通マスクめっき工程では、マスキング材料の基板からの分離は破壊を伴うからである。貫通マスクめっきの場合のように適合接触マスクめっき工程においては層全体の上に材料を選択的に、または、同時に堆積させる。めっきされた領域は１または複数の孤立しためっき領域からなり、これらの領域は、形成中の単一の構造に属するか、または、同時に形成されつつある多くの構造に属するかである。適合接触マスクのめっきにおいては、個々のマスクは除去過程において意図的には壊されないので、マスクは多くのめっき工程において使用可能である。
【００１５】
適合接触マスクおよび適合接触マスクめっきの他の例が図１（ｄ）〜図１（ｆ）に示されている。図１（ｄ）には、パターン形成された適合材料１０’と支持構造２０からなるマスク８’とは別体の陽極１２’が示されている。図１（ｄ）には、また、マスク８’とは別体の基板６が示されている。図１（ｅ）に示されているマスク８’は基板６と接触している。図１（ｆ）には、電流を陽極１２’から基板６へ流して形成された堆積物２２’が示されている。図１（ｇ）には、マスクから分離後の基板６上の堆積物２２’が示されている。この例では、電解液は基板６と陽極１２’との間に位置している。一方あるいは両方の溶液および陽極１２’からの電流が、マスクの開口部を介して材料が堆積した基板へ流される。このタイプのマスクは「陽極なしのインスタントマスク（ＡＩＭ）」または「陽極なしの適合接触（ＡＣＣ）マスク」と呼ぶことにする。
【００１６】
貫通マスクめっきとは異なり、適合接触マスクめっきは、めっきを行う（形成される三次元構造体から分離した）基板の成型加工とは完全に分離して適合接触マスクが形成される。適合接触マスクは色々な方法で形成する事ができる。例えば、写真平板工程を使う事ができる。構造の成型加工中よりも成型加工前にマスクをすべて同時に作ることができる。この分離方法により、簡単で、低コストで、自動化された、独立した、内部がクリーンな「デスクトップ工場」をほとんど何処にでも設置して、例えば、写真平板工程をサービスビューロウにおいて必要なクリーンな室内工程を行う事ができる。
【００１７】
上記の電気化学成型加工の一例が図２（ａ）〜図２（ｆ）に示されている。これらの図には、犠牲材料である第１材料１２および構造原料である第２材料１４を堆積させる工程を示す。この例では、適合接触マスク８は、パターン形成された適合材料（例えば、高分子誘導体）１０および堆積材料２からなる支持体１２を含む。適合接触マスクの適合部分は、適合材料１０の開口部１６内に位置するめっき液１４で基板６に対して押しつけられる。電源１８から供給された電流は陽極としての二重支持体１２および陰極としての二重基板６を介してめっき液１４を通過する。図２（ａ）において、電流の通過によってめっき液内の材料２および陰極１２からの材料２が選択的に陰極へ移動し、陰極がめっきされる。第１堆積材料２を、適合接触マスク８を用いて基板６に電気めっきした後で、図２（ｂ）に示すように、適合接触マスクは除去される。図２（ｃ）は、先に堆積された第１堆積材料２および基板６の他の部分に全面的に堆積された（即ち、非選択的に堆積された）第２の堆積材料４を示す。全面的な堆積は、めっき液によって第２の材料からなる陽極（図示せず）から陰極／基板６へ電気めっきすることによって行われる。図２（ｄ）に示されているように、２つの材料からなる層全体（の厚さ）を平坦化して正確な厚さと平面度を得る。図２（ｄ）に示されているように、すべての層に対してこのプロセスを繰り返すことによって第２の材料４（構造原料）からなる多層構造２０は第１材料２（即ち、犠牲材料）で埋められる。埋められた構造物は、所望のデバイス、即ち図２（ｆ）に示すような構造物２０を得るためにエッチングされる。
【００１８】
図３（ａ）〜図３（ｃ）には、代表的な手動式の電気化学成型加工システム３２の色々な構成要素が示されている。このシステム３２は、いくつかのサブシステム３４、３６、３８、４０からなる。基板保持用サブシステム３４は図３（ａ）〜図３（ｃ）の各図の上部に示されており、複数の構成要素として、（１）キャリヤ４８、（２）層が堆積する金属基板６、（３）アクチュエータの駆動力によってキャリヤ４８に対して基板６を上下に移動させる事ができる直線スライド部を含んでいる。上記サブシステム３４は、層の厚さおよび／又は堆積厚さを設定または決定するのに使われる基板の鉛直方向の差異を計測する為のインジケータもまた備えている。上記サブシステム３４は更に上記キャリヤ４８のための脚部６８を有する。この脚部６８はサブシステム３６に正確に取り付けられる。
【００１９】
図３（ａ）の下部に示されたサブシステム３６は、複数の構成要素として、（１）支持体／陽極１２を共有する複数の適合接触マスク（即ちサブマスク）からなる適合接触マスク８、（２）精密Ｘステージ５４、（３）精密Ｙステージ５４、（４）サブシステム３４の脚部６８が取り付けられるフレーム７２、（５）電解液１６を入れるためのタンク５８を含んでいる。上記サブシステム３４と３６は更に、適合接触マスキングを駆動するための電源に接続される電気接続線を備えている。
【００２０】
全面的堆積用サブシステム３８が図３（ｂ）の下部に示されており、いくつかの構成要素として、（１）陽極６２、（２）電解液６６を入れる電解液タンク６４、（３）上記サブシステム３４の脚部６８が取り付けられるフレーム７４を備えている。上記サブシステム３８は更に、全面的堆積プロセスを行うための電源に陽極を接続するための電気接続線を備えている。
【００２１】
平坦化サブシステム４０が図３（ｃ）の下部に示されており、ラッピングプレート５２、関連機構、および、堆積物を平坦化するための制御システム（図示せず）を備えている。
【００２２】
電気めっきされた金属（即ち、電気化学成型加工技術を用いた）から微細構造を形成する方法が、発明の名称が「犠牲金属層を用いた多数レベルの深さのＸ線リソグラフィによる微細構造の形成」であるヘンリー  ガッケルの米国特許第５，１９０，６３７号明細書に示されている。この特許は、マスク照射を利用した金属の形成に関して示している。第１金属の第１層が露出しためっきベース上に電気めっきが施され、フォトレジストの空隙を満たす。その後、フォトレジストは除去され、第２金属が第１層とめっきベース上に電気めっきされる。露出した第２金属の表面を、第１金属を露出させる程度まで機械で切削し、第１金属と第２金属の両方を横切って延在する平坦で一様な表面を形成する。その後、第２層の形成は、フォトレジストを第１層に塗布し、そして、第１層を形成するのに用いた方法を繰り返すことによって始められる。その後、この方法は構造全体が形成され、第２金属がエッチングによって除去されるまで繰り返される。フォトレジストは、めっきベースまたは先の層上に鋳造によって形成され、フォトレジストの空隙はＸ線あるいは紫外線によってパターン形成されたマスクを介してフォトレジストを露光する事によって形成される。
【００２３】
電気化学的成型加工は、電着できる材料を用いて複雑な形状を備えた構造を形成するのに用いられるが、信頼性があり、安価で、このようなものをパッケージングするのに改良した方法を用いることが必要である。
【００２４】
種々の態様を有する本発明の目的は、構造の改良されたパッケージング方法を提供する事である。
【００２５】
本発明の他の目的は、複数の構造を同時に成型加工する方法、および、それらのパッケージング方法を提供する事である。
【００２６】
本発明の更に他の目的は、密封構造を提供する事である。
【００２７】
本発明の他の目的や種々の態様の利点は、ここに述べた教示を検討すれば当業者にとっては自明の事である。本発明の色々な態様は、ここに明白に説明され、或いは、ここに述べた教示から確かめられ、上記の本発明の目的の夫々か、または、組み合わさったものから明らかであり、ここに述べた教示から確かめられる他の目的から明らかであろう。これらの目的すべてが、本発明の１つの態様によってではなくて、幾つかの態様から明らかにされるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の第１態様は、複数の付着された層から三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であり、（Ａ）少なくとも層の一部を、先に堆積された材料からなる基板に堆積させる工程と、（Ｂ）複数の層を、連続する層が隣接するように、且つ、先に上記基板に堆積された層に接着するように形成する工程を備えている。上記複数の層は、少なくとも３つの異なる材料からなり、材料のパターンを含む。上記複数の層は、（１）保護され、且つ、少なくとも１つの構造原料から形成される構造的構成要素、（２）その少なくとも１つの部分が、上記構造的構成要素を少なくとも部分的に取り囲み、その内部に形成された少なくとも１つの開口部によって限定される、少なくとも部分的に構造原料から形成される保護用エンクロージャ、（３）少なくとも１つの開口部の近くに配置されたシール材、（４）上記保護されるべき構造的構成要素と上記保護用エンクロージャとの少なくとも一部との間に少なくとも部分的に配置された犠牲材料からなる。上記複数の層の形成後、上記保護されるべき構造的構成要素と上記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に少なくとも部分的に配置された上記犠牲材料の少なくとも一部は除去され、上記犠牲材料の除去後、上記シール材は一時的に流され、少なくとも１つの開口部を封止し、少なくとも１つの封止された開口部を介して上記シール材が上記保護用エンクロージャの外部から上記保護用エンクロージャの内部へ流れることを防止するか、または、実質的に制限する。
【００２９】
本発明の第２態様は、複数の付着された層から三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であり、（Ａ）少なくとも層の一部を、先に堆積された材料からなる基板に堆積させる工程と（Ｂ）複数の層を、連続する層が隣接するように、且つ、先に上記基板に堆積された層に接着するように形成する工程からなり、上記複数の層は、少なくとも２つの異なる材料からなり、材料のパターンを含む。上記複数の層は、（１）保護され、且つ、少なくとも１つの構造原料から形成される構造的構成要素、（２）その少なくとも１つの部分が上記構造原料を少なくとも部分的に取り囲み、その内部に形成された少なくとも１つの開口部によって制限される、少なくとも部分的に構造原料から形成される保護用エンクロージャ、（３）上記保護されるべき構造的構成要素と上記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に少なくとも部分的に配置された犠牲材料からなる。上記複数の層の形成後、上記保護されるべき構造的構成要素と上記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に少なくとも部分的に配置された上記犠牲材料の少なくとも一部は除去され、上記犠牲材料の除去後、上記保護用エンクロージャと封止構造との間に封止が行われ、上記保護用エンクロージャの少なくとも１つ、または上記封止構造は、少なくとも１つの開口部の封止を確実に行うために用いられ、少なくとも１つの封止された開口部を介して上記シール材が上記保護用エンクロージャの外部から上記保護用エンクロージャの内部へ流れることを防止するか、または、実質的に制限する。
【００３０】
本発明の第３態様は、複数の付着された層から三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であり、（Ａ）少なくとも層の一部を、先に堆積された材料からなる基板に堆積させる工程と（Ｂ）複数の層を、連続する層が隣接するように、且つ、先に上記基板に堆積された層に接着するように形成する工程からなり、上記複数の層は、少なくとも２つの異なる材料からなり、材料のパターンを含む。上記複数の層は、（１）保護され、且つ、少なくとも１つの構造原料から形成される構造的構成要素、（２）その少なくとも１つの部分が上記構造原料を少なくとも部分的に取り囲み、その内部に形成された少なくとも１つの開口部によって制限される、少なくとも部分的に構造原料から形成される保護用エンクロージャ、（３）上記少なくとも１つの開口部を含み、上記保護用エンクロージャから隔てられている視覚の線に沿って位置する少なくとも１つの遮断構造、（４）上記保護されるべき構造的構成要素と上記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に少なくとも部分的に配置された犠牲材料からなる。上記複数の層の形成後、上記保護されるべき構造的構成要素と上記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に少なくとも部分的に配置された上記犠牲材料の少なくとも一部は除去され、上記犠牲材料の除去後、シール材は、上記保護用エンクロージャの中へ上記シール材が入ることを禁止する上記遮断材料に衝突するように堆積し、上記シール材の連続的な蓄積によって、少なくとも１つの封止された開口部を介して材料が上記保護用エンクロージャの外部から上記保護用エンクロージャの内部へ流れることを防止するか、または、実質的に限定する。
【００３１】
本発明の第４態様は、複数の付着された層から三次元構造体を製造するための電気化学的製造方法であり、（Ａ）少なくとも層の一部を、先に堆積された材料からなる基板に堆積させる工程と（Ｂ）複数の層を、連続する層が隣接するように、且つ、先に上記基板に堆積された層に接着するように形成する工程からなり、上記複数の層は、少なくとも２つの異なる材料からなり、材料のパターンを含む。上記複数の層は、（１）保護され、且つ、少なくとも１つの構造原料から形成される構造的構成要素、（２）その少なくとも１つの部分が上記構造原料を少なくとも部分的に取り囲み、その内部に形成された少なくとも１つの開口部によって限定される、少なくとも部分的に構造原料から形成される保護用エンクロージャ、（３）上記保護されるべき構造的構成要素と上記保護用エンクロージャの少なくとも一部との間に少なくとも部分的に配置された犠牲材料からなる。
【００３２】
本発明の更なる態様は、ここに述べる教示を検討すれば当業者にとっては明らかであろう。他の態様として、本発明の上記の態様の組み合わせおよび／または１つ、或いは、２つ以上の実施形態の多くの特徴が含まれる。更なる態様として、本発明の上記１つ、或いは、２つ以上の方法を実施するのに用いられる装置が含まれる。本発明のこれらの態様として、上記態様の組み合わせ以外に、下記に説明する形状、構造、機能的関係、プロセスなども含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１（ａ）〜図１（ｇ）、図２（ａ）〜図２（ｆ）、および図３（ａ）〜図３（ｃ）は、公知の電気化学的成型加工の１つの形態の種々の特徴を示す。他の電気化学的成型加工技術は、上記６３０特許の明細書、種々の上記の公報、参考のためにここで説明する種々の特許や特許出願において説明されている。この明細書において説明された教示に基づいて、これらの公報、特許、特許出願において説明された技術、または他の公知の技術等を組み合わせて当業者が電気化学的成型加工技術を導き出す事ができる。本発明の教示はすべて本発明の種々の態様を有する実施形態と組み合わせて好ましい実施形態を創り出す事が可能である。この明細書において明白に説明された実施形態を組み合わせて、更に他の実施形態を引き出せる。
【００３４】
図４（ａ）〜図４（ｉ）は多層成型加工過程の単一層の形成における種々の段階を示す。この多層成型加工過程において、第２金属は第１金属上および第１金属の開口部内に堆積する。この堆積物は上記層の一部を形成する。基体８２の側面図である図４（ａ）において、図４（ｂ）に示されるように、パターン形成可能なフォトレジスト８４を基板８２に流し込む。図４（ｃ）において、フォトレジストの硬化、露光、現像により形成されるそのパターンが示されている。上記フォトレジスト８４のパターニングを行う事によって、フォトレジストの表面８６から基板８２の表面８８へと延びる開口部９２（ａ）〜９２（ｃ）が形成される。図４（ｄ）に示されるように、金属９４（例えばニッケル）が上記開口部９２（ａ）〜９２（ｃ）内に電気めっきされる。図４（ｅ）に示されるように、上記フォトレジストが基板から除去され（化学的に除去され）、第１金属９４で覆われていない基板８２の領域が露出される。図４（ｆ）は、第２金属９６（例えば銀）が、基板（導電性）８２の露出された部分全体上および第１金属９４（導電性）上に全面的な電気めっきが施された状態を示している。図４（ｇ）には、上記第１金属９４を露出させるまで上記第１金属９４および上記第２金属９６の厚さを平坦化して（上記第２金属９６の高さを第１金属９４の厚さまで減少させて）生じた構造の第１層が示されている。図４（ｈ）には、図４（ｂ）〜図４（ｇ）に示されている過程を数回繰り返して生じた結果が示されており、各層が２つの材料からなる多層構造が形成される。ほとんどの用途において、図４（ｉ）に示されるように、これらの（２つの）材料の１つは除去され、所望の三次元構造体９８（構成部分またはデバイス）が形成される。
【００３５】
ここで開示された種々の実施形態、変形例、処理方式は、異なったタイプのパターニングマスクおよびマスキング技術と組み合わせて使用することが出来る。例えば、適合接触マスクおよびマスキング工程を用いる事ができる。近接マスクおよびマスキング工程（即ち、たとえマスクと基板の接触がなくてもマスクが基板に近接していれば、少なくとも部分的に選択的に基板を被うマスク用いる工程）を用いる事ができる。適合マスクおよびマスキング工程（即ち、マスクおよびその接触表面が適合しないマスクに基づく工程）を用いる事ができる。互いに接着したマスクおよびマスキング工程（マスクおよび単にマスクに接触しているだけではなくて、選択的な堆積またはエッチングが行われる基板に接着したマスクを用いる工程）も用いる事ができる。
【００３６】
図５（ａ）は本発明の実施形態の第１グループの基本的な工程のブロック図である。ブロック１０２では、電気化学的に成型加工された層のグループの構造の形成を行う。上記層は下記のものを含む。（１）保護されるべき構造的構成要素。（２）少なくとも１つの開口部を有し、構造原料から形成された保護用エンクロージャ。（３）少なくとも１つの開口部の近くに配置されたシール材。（４）上記保護されるべき構成と上記保護用エンクロージャとの間に少なくとも部分的に配置された犠牲材料。この電気化学的成型加工プロセスは図１（ａ）〜図１（ｃ）および図２（ａ）〜図２（ｆ）に示されたものと同様である。或いは、この電気化学的成型加工プロセスは、下記のものにおいて説明されたプロセスと同様である。即ち、上記６３０特許、上記先行技術として引用した公報において説明したプロセス、および、後で説明する特許や、特許出願の明細書において説明されているプロセスと同様である。或いは、これらの公報、特許、特許出願において説明された技術、または当業者が認める他の公知の技術等において説明されている種々のアプローチの組み合わせによって出来るプロセスと同様である。
【００３７】
上記層が形成された後、ブロック１０４に移行し、犠牲材料の除去を行う。
【００３８】
ブロック１０６では、上記保護されるべき構造と上記保護用エンクロージャとの間の領域における任意の除去が要求される。このプロセスでは、所望の充填ガスを用いて上記領域の裏込が行われる。充填ガスとして、例えば不活性ガス（例えば、Ｎ2、Ａｒ等）、あるいは還元雰囲気（例えばＨ2）を発生させる化学的に活性なガスを用いることができる。このプロセスでは、次の工程のための構造とエンクロージャの組み合わせを準備するためのに有用な特別な処理も含まれる。
【００３９】
最後に、ブロック１０８では、シール材が一時的に流され、少なくとも１つの開口部を封止する。
【００４０】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図５（ａ）に示されたプロセスにおける種々の段階を示す側面図であって、特定の構造に適用されるものである。図６（ａ）は、電気化学的に成型加工され、基板１１４に堆積した複数の層のグループを示す。これらの層のグループは、（１）保護されるべきものであり、構造原料から形成される構造的構成要素１２２、（２）上記構造原料から形成され、多数の開口部１２６を有する保護用エンクロージャ１２４、（３）複数の開口部の近くに配置されるシール材１２８、（４）内部空間１３４（例えば空洞）に充填される犠牲材料１３２を含む。
【００４１】
図６（ｂ）は、犠牲材料を除去した後であるが、上記犠牲材料が流されたり、上記開口部が封止されたり、シール材が再凝固する前の状態における基板１１４、エンクロージャ１２４、構造的構成要素１２２、シール材１２８を示す。上記犠牲材料は、上記エンクロージャの開口部を介して空洞に入るエッチング剤でエッチングを行う事によって除去することが好ましい。
【００４２】
図６（ｃ）は、上記犠牲材料が流され、上記開口部が封止され、上記シール材が再凝固した後の状態における上記基板１１４、上記エンクロージャ１２４、上記構造的構成要素１２２、上記シール材１２８を示す。この実施形態では、上記構造的構成要素は上記エンクロージャと上記基板によって形成されたパッケージ内で保護される。この実施形態では、上記シール材としては、低融点の電気めっき可能な金属またはインジウムや錫（Ｓｎ）／鉛（Ｐｂ）のようなはんだ合金である事が好ましい。上記犠牲材料としては、銅が好ましい。上記構造原料としては、ニッケルが好ましい。勿論、他の適切な材料も使用可能である。ただし、上記犠牲材料のエッチングによって上記構造的構成要素１２２や上記シール材１２８に損傷を与えないことが必要である。
【００４３】
図６（ｄ）は、図６（ｂ）の最上層を示す平面図である。一番左の構成要素１４２は、上記エンクロージャ１２４のカバーである最終層から２番目の層であり、上記構造原料から形成され、上記開口部１２６を含む。構成要素１４４は、上記構造の最終層であり、上記シール材１２８から形成される。上記構成要素１４２も上記開口部１２６を含む。上記構成要素１４４は、これらの２つの要素が一直線に並んだときの上記構成要素１４２の外側の境界線を示す、点線を付した境界線１４８によって囲まれている。構成要素１４６は、上記２つの構成要素１４２と１４４を上からみた状態を示し、一直線に並んだ上記開口部１２６が上記２つの構成要素１４２と１４４の上に配置されている。
【００４４】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、図６（ｂ）に示されているシール層の変更例の形状を示す。図７（ａ）において、上記シール材は、開口部間の橋渡しを行う一本のクロスバーを含む。このクロスバーは、上記シール材が流れる（充分に加熱する事によって）ときに開口部を閉じる際に助けとなる。図７（ｂ）は図７（ａ）と同様であるが、図７（ｂ）においては、２つの交差したブリッジング要素１５４と１５６が示されている。
【００４５】
図８（ａ）は図６（ｂ）に示された最終の２つの層の他の形状の平面図である。図８（ｂ）は、変形例のシール層を含む最終の２つの層の平面図である。上記最終層１４２から２番目の層の形状は図６（ｄ）に示されたものと変更されていないが、最終層１４４’は変更されている。最終層を孔を有する長方形として形成する代わりに、図６（ａ）〜図６（ｄ）の場合のように、図８（ａ）〜図８（ｂ）においては、各開口部の周囲の上記シール材は図８（ｂ）に良く示されているようにリング状である。特にリングは層１４２の孔の直径よりも小さい直径を有する。上記シール材と上記最終層１４２の上記開口部１２６との部分的な重なりによって上記シール材が流れたときに、上記シール材が開口部に充填され、封止され易くなる。
【００４６】
図９（ａ）は構造原料から形成されたエンクロージャの側面図である。ただし、最終層から３番目の層はシール材層１６２である。上記シール材は、図９（ｂ）において平面図として示されている。図９（ｂ）において、封止層を介して複数の開口部１２６’が示されている。上記シール材が流れて、拡がり、潰れ、上記開口部の橋渡しおよび封止を行う。上記シール材の潰れは、側面図として図９（ｃ）に示されている。上記シール材の拡がりと上記開口部の閉鎖は、図９（ｄ）に平面図として示されている。図９（ｄ）において、点線で示された構造は、上記シール材層１６２の元の形状、および拡がった材料１６６の流動後の新しい形状を示している。本発明の実施形態の変形例として、上記封止層の潰れと上記シール材の拡がりは、圧力または力を構造の上部に加えることによって容易になる。
【００４７】
図１０（ａ）は、構造原料から形成され、その中に傾斜面１７６を有する開口部１７４を備えたエンクロージャ１７２の厚み（例えば１あるいはそれ以上の層）を示している。図１０（ａ）に示されているように、シール材層１７８は上記構造原料の上に形成されている。傾斜面１７６は階段状に形成されているが、更に傾斜した形状に形成されてもよい。この傾斜（或いは、小さな階段状）により上記構造原料が流れたときに流動性を有するシール材が開口部の表面を濡らし易く、上記開口部を閉ざし易い。図１０（ｂ）は、上記構造原料が流れ、再び固まった後で、図１０（ａ）の上記開口部が上記シール材で閉ざされた状態を示す。
【００４８】
図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示されている開口部の平面図である。この開口部は円形で、階段は円形で、その内径が徐々に変化する。図１０（ｄ）は図１０（ａ）に示されている開口部の他の変形例である。図１０（ｄ）において、上記開口部は実質的に円形であるが、半径方向に延びた部分も有する。よって、開口部のサイズは増加し、エッチング剤が入り易く、犠牲材料は除去し易い。しかし、そのサイズは、シール材が間隙の橋渡しをしにくい程大きくはない。図１０（ｅ）に示す構造は、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）に示す構造と似ているが、開口部は円形ではなくて長方形である。図１０（ｅ）に示す開口部はほぼ正方形であるが、各辺に傾斜を付けて引き伸ばしてもよい。引き伸ばした場合は、階段を介して隙間の数が増える。
【００４９】
図１０（ｆ）は、エンクロージャ１７２の構造における開口部１７４に関連してシール材１７８の変形例の形状を示す。上記シール材はエンクロージャ１７２の開口部の上部の各辺の端部を超えて対称的に延在している。このような形状によって上記構造原料が流れたときに、開口部が閉鎖され易くなる。図１０（ｇ）は、図１０（ｆ）に示す構造の形状の変更例を示し、流動性を有する材料が加熱されたときに、流動し、開口部の遠い方の側で潰れ、開口部を閉鎖するように、垂下したシール材の一部が開口部の中点を実質的に超えて延在し、開口部の反対側との境界となる構造の下部より実質的に上に位置していることが好ましい。図１０（ｈ）は、図１０（ｆ）に示す構造の形状の更なる変更例を示し、構造原料を通る開口部が非対称であるように構造原料が形成されており、図１０（ｇ）と同様に、上記開口部は、シール材１７８の中心に位置していない。図１０（ｉ）は、更なる形状の変更例を示し、垂下したシール材は突出部１８０を含む。上記シール材が流れたとき、上記シール材の突出部によって開口部が閉鎖され易くなる。更なる変更例では、上記シール材の突出部を延在させ、傾斜面の右側全体を大きく覆ってもよい。
【００５０】
図１１（ａ）は、エンクロージャの一部を形成し、内部に開口部１８６が形成された５層からなる構造原料１８１〜１８５を示す。これらの層は開口部へと突出する突出部１８８を有するように形成されている。突出部の上には、かなりの量のシール材１９２が形成されている。上記シール材が流れ出て、開口部の上部の辺同士が接触すると、上記突出部１８８により、上記シール材がこの狭い領域において空隙間の橋渡しをし易くなり、上記シール材が所定位置に保持され易くなる。この実施形態と同様に他の実施形態においても、犠牲材料が流れる前に、上記シール材を除去することによってエンクロージャを還元ガスまたは他の活性化工程を用いて処理することが有用である。開口部の表面を活性化することにより流動性を有する上記シール材が構造原料の表面を濡らし易くなる。特に、もし上記構造原料が活性化され、その活性化が開口部の一辺から始まったとき、上記シール材が開口部の反対側へと流れることが望ましい。何故なら、活性化が始まった位置に最も近い側がより高度に活性化されるからである。其れゆえ、上記シール材は、その方向へ移動する傾向を有し、構造原料の表面を濡らす。よって、もし上記シール材がエンクロージャの内部へ流れ、活性化がエンクロージャの外部から始まるならば、開口部の外部に向かって活性化が高いレベルにおいて起こり、上記シール材は、開口部を封止する方向へ適切に移動することになる。
【００５１】
図１１（ｂ）は、シール材の他の変形例の形状を示す。この形状によって、シール材は、濡れていない構造原料の表面上を横切って流れないように出来る。何故なら、上記シール材は突出部上に堆積するので、表面張力により内方へのみ突出すれば良いからである。この構成を有する実施形態では、構造原料の表面を活性化させることが必要でなく、或いは、好ましくない。図１１（ｃ）は、シール材の更に他の変更例の形状を示す。この変更例では、シール材の突出部は開口部に隣接するポケット１９４内に形成される。上記シール材の薄い領域１９６に隣接するこのようなポケットは、上記薄い領域から材料を引き出しがちである。何故なら、表面張力のためにシール材の表面積が最少になり、ポケットの突出量が増加し、そのために開口部が封止され易くなるからである。
【００５２】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、異なった起こり得る開口部の形状に対する、堆積し、流れたシール材の堆積前と堆積後を示す。この形状においては、構造原料は２０２で示され、堆積したシール材は２０２で示され、流れたシール材は２０４’で示されている。
【００５３】
図５（ｂ）は本発明の実施形態の第２グループの基本的な工程のブロック図である。この図において、図５（ａ）に示されるものと同様のものは、同じ参照番号を用いる。ブロック１０２’では、電気化学的に成型加工された複数の層のグループの構造の形成を行う。上記層は下記のものを含む。（１）保護されるべき構造的構成要素。（２）少なくとも１つの開口部を有し、構造原料から形成された保護用エンクロージャ。（３）少なくとも１つの開口部の近くに配置された犠牲材料。ブロック１０２’では更に形成された複数の層が少なくとも１つの開口部の近くに位置するシール材を含む。
【００５４】
上記複数の層が形成された後、ブロック１０４に移行して犠牲材料の除去を行う。これは、構造原料に損傷を与える事なしに犠牲材料が選択的に除去されるように行われる（例えば、選択的な化学的エッチング又は溶融によって）。
【００５５】
次に、ブロック１０６では、上記保護されるべき構成と上記エンクロージャとの間の領域の選択的排除を行う。このプロセスでは、好ましい充填ガスを用いて上記領域の裏込が行われる。充填ガスとして、例えば、不活性ガス（例えば、Ｎ2、Ａｒ等）或いは還元雰囲気（例えば、Ｈ2）を発生させる化学的に活性なガスが好ましい。このプロセスでは、次の工程に対する構成とエンクロージャの組み合わせを準備するのに有用で特別な処理も含まれる。
【００５６】
次に、プロセスはブロック１１０へ進み、封止構造をエンクロージャ内で所定位置へ移動させる。上記封止構造にはシール材が含まれてもよい。典型的には、形成された複数の層の中、少なくとも１つの層または封止構造にはシール材が含まれる。エンクロージャまたは上記封止構造は接着剤を含んでもよい。上記封止構造の移動は、並進、回転、またはその組み合わせによって行われる。上記封止構造の移動は、例えば、構造を押すことによって、空気圧によって、犠牲材料の除去に伴う陥没によって、層を順次形成している間に発生した応力による誘発によって、相の変化を引き起こして相対運動をさせることによって行ってもよい。
【００５７】
最後に、ブロック１０８’で、保護用エンクロージャと封止構造が接触し、一体化され、シール材が一時的に流され、保護用エンクロージャ内の構造を封止する。
【００５８】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、図５（ｂ）に概略を示した実施形態のグループの一例を示す。図１３（ａ）は壁２１４の上に配置された蓋２１２を示す。壁２１４はシール材２１６によって被われている。犠牲材料（図示せず）が除去された後で、上記蓋は所定位置に下ろされ、上記シール材２１６が流される（例えば、上記蓋を加熱した状態で）。上記シール材は圧縮され、上記蓋と上記壁との間に封止を形成する。上記蓋２１２は電気化学的成形加工プロセスまたは他の方法で形成される。上記蓋の材料は上記エンクロージャの材料と異なっていてもよい。上記蓋は誘電体または透明な材料でもよい。
【００５９】
他の実施形態では、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示されているように、上記エンクロージャの壁は上記構造物と共に成型加工されるが、蓋はそうではない。上記壁はエッチング孔を備えていても備えていなくてもよい。形成された構造中の最終層には密封材（はんだ等）が塗布されてもよいが、上記密封材（の厚さ）は平坦化されていてもいなくてもよい。エッチング後に、箱内の上記構造物を開放するために、成型加工された蓋（例えば、金属シート等）は構造物の上に載置される。これは薄膜ウェハまたはデバイス上で行われる。はんだが流され、デバイスは封止される。この方法は下記のような利点を有する。（１）封止の前にデバイスまたは構造は容易に視覚的に検査する事が出来る。（２）封止の前に追加プロセス（例えば、金属化、不動態化、テスト工程等）が行える。（３）エッチングの剥離において問題が起こりがたい。（４）流動性を有する材料の塗布または平坦化において問題が起こるのを最少に出来る。（５）上記ＥＦＡＢによって製造された１または複数の層は、本質的に無地のシートを使用することによって除去されるので安価である。（６）蓋は容易に電着されない材料で作ることが出来る。（７）はんだによる壁の表面と蓋の表面の濡れは、壁の表面と蓋を一緒にプレスできる結果、重要性が低下する。
【００６０】
他の変形例では、はんだ（または他の流動的なシール材）は壁に対向する蓋の上に堆積させてもよい。
【００６１】
上記の実施形態は多様に変更可能で、他の多くの実施形態も当業者にとっては自明のことである。多くの構造原料を使う事が可能である。多くのタイプの流動性材料を使う事が可能である。構造的構成要素やエンクロージャは、種々の材料、或いは、多くの材料から形成することが出来る。封止のために、１つまたは多くの流動性材料を使うことが出来る。他の流動性材料は、互いに移動のために使用することが出来る。犠牲材料を除去した後で、これらは構造を自動的に封止するのに貢献する事が出来る。相互接続が上記エンクロージャまたは基板を通じて行われるので、上記エンクロージャ内の構造の電気接続が確実に遂行される。光学的要素が上記上記エンクロージャ内に埋め込まれ、光学信号が上記エンクロージャ内で受信されたり、上記エンクロージャから送信されたり出来る様に、蓋または基板は透明な窓によって被われた開口部を備えていてもよい。上記基板は、導電材で覆われた透明な構造（例えばガラス）を含んでいてもよい。この構造においては、コーティングが、犠牲材料の除去に関連して除去されるか、または犠牲材料の除去に続いて除去される。他の例として、充分に導電的で、光学的に伝達可能なコーティングを、ガラス、石英等のような透明な基板に施してもよい。
【００６２】
上記プロセスを改善し、補足するために種々の技術を用いることが出来る。
【００６３】
加熱をより均等に行うため、また、保護されるべき構造（例えばデバイス）および基板の加熱を最小限にするためにＩＲリフローを用いることが出来る。このプロセスにおいては、基板よりも大きなＩＲ源を、はんだ層に平行に、はんだ層と所定の距離を保って置く。基板は、層の平面に直角に相対的に平行移動させて（すなわちｚ軸に沿って）、上記ＩＲ源に近接させるか、またはコンベヤに乗せて上記ＩＲ源を通過させるか、または加熱をする前に所定位置に固定する事が出来る。
【００６４】
変形例の加熱方法においては、加熱板を使用する。この方法では、はんだ層または上記はんだと接する構造原料の蓋を加熱板に接触させる。加熱板は、はんだの濡れを良くするように処理する事が可能である。上記加熱板はｚ軸に沿って平行移動させることによって、はんだ層または上記はんだと接する構造原料の蓋と接触させる事が出来る。上記加熱板は、横方向に平行移動させることによって除去する事が出来る。さらに極端な例では、上記加熱板ははんだを伴うことができ、パッケージ層をはんだでめっきする必要がない。上記加熱板の使用に代わるものとして、開口部を備えた層を溶融したシール材（例えば、溶融したはんだ）に接触させる事ができる。上記溶融したシール材は濡れ、除去されたときに、層の表面に接着し、上記開口部を封止する。
【００６５】
シール材（例えばはんだ）の構造原料への濡れを向上させるために種々の表面処理を用いる事ができる。フラックス、レジン、表面活性剤等の化学的処理を用いることができる。電気化学処理やプラズマ処理も用いることができる。犠牲材料の除去に用いられるエッチング剤に表面処理剤を添加することができる。
【００６６】
シール材の流れを防止することができ、その濡れを改良することが出来る酸化物の層を還元するために還元プロセスを用いることができる。その実施の一例として、上記シール材が流される前に還元雰囲気（例えば水素）を供給する。酸化物の層が完全に還元されるまで、上記シール材はその融点以下に保たれる。その後、還元雰囲気を不活性ガス（例えば窒素）で置換する。不活性ガスは真空排気され、真空空間を生じさせる。または、不活性ガスを保持する。上記エンクロージャが真空排気されている間、または、適当なガスで満たされる間に、上記シール材が流れた結果、封止がなされ、その後、温度が下がり、溶融したシール材が再凝固するように、上記エンクロージャの温度をリフロー温度まで上げるか、または、リフロー温度以上の好ましい温度にする。
【００６７】
他の実施形態では、上記シール材が流れ易くするようにウィッキング構造を用いることができる。理想的には、開口部は、エッチング剤の流れに対して最大の面積を与えるように大きさにするべきで、かつ、位置を選ぶべきであるが、上記シール材を濡らすための最低限度の手段を提供するべきである、円形の開口部は最も望ましいものではなく、長細い開口部（スロット）か、または星形の方がよいが、他の形状でもよい。円形の開口部は濡れ構造を付加することにより、より多く閉ざされ（即ちシール）易い。図７（ａ）に示されているように、シール材を濡らす簡単な形状としては、開口部を二等分する線が好ましい。この線は、構造原料、またはシール材、または双方の組み合わせ（即ち、構造原料とシール材が隣接）で構成することが出来る。この線は、層の平面部からアーチ状に形成されるか、または非直線状（例えば、曲線状あるいはさまざまな寸法）である。１またはそれ以上の同心のリングが、１または複数の線（例えば二組の二等分線）によって接続された複数のリングで構成される複雑な濡れ構造も採用される。
【００６８】
更に他の実施形態においては、開口部を充填するために堆積を行ってもよい。特に、上記のような堆積が、実質的に直線状の堆積プロセスの場合、且つ、開口部の下に構造的要素が位置した場合、その位置は堆積の停止位置、且つ、累積点として作用し、開口部を封止する。これについて、図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明する。図１４（ａ）は、パッケージ構造の壁３０２又は蓋３０２を示しており、パッケージ構造の下には封止されるべき要素が存在する。上記壁または上記蓋は、開口部３０４を含み、その下には遮断要素３０６が存在する。上記壁または上記蓋の下に位置する犠牲材料は、少なくとも部分的に、開口部３０４を介して取り除かれる。犠牲材料が取り除かれると、パッケージは適当なガスまたは他の原料で充填されるか、または真空排気された状態に保たれる。充分な量の原料を開口部に堆積させるために、実質的に又は少なくとも大部分は直線堆積処理（例えばＰＶＤ）が使われ、開口部が封止される。図１４（ｂ）示されるように、そのような封止は、原料３０８の堆積によってなされる。図１４（ｂ）において、原料３０８の堆積は選択的に行われる。他の変更例では、原料は全面的に堆積する。
【００６９】
他の実施形態では、はんだタイプの封止剤による気密封止を促進するために、ＰＶＤや他の堆積工程を封止された開口部上で行って、気密的になり易い原料を開口部に堆積させる事が可能である。他の実施形態では、封止を促進するために、はんだで封止された開口部の上で電着工程を行う事も可能である。
【００７０】
図１５（ａ）〜図１５（ｆ）を参照して以下に他の実施形態を説明する。図１５（ａ）において、成型加工されたデバイス４２４（例えば、図示されているようなコンデンサ）が示されている。最上部に位置する金属の剥離層４０８（例えば低融点のはんだ）が仮の基板４０２に付けられる。図１５（ｂ）において、最終基板を取り付ける前に犠牲材料が部分的にエッチングされる。このとき、できるだけ多くのエッチングが施されるが、上記デバイス全体および個々の要素はその所定の位置から移動するので、パッケージ内のデバイスを完全に外さないほうが好ましい。長い距離にエッチングを施したい場合で、各要素が固定されない場合（例えば、要素が比較的高さが低いために）、各要素には、最初のエッチングを行っている間、犠牲材料内に埋め込まれるように、デバイスの各要素には、上方へ延設された固定部（この例では図示されておらず必要とされない）を設ける。構造が側壁の接合される実施形態の場合、完全なエッチングが可能である。
【００７１】
図１５（ｃ）において、接着層４３８（熱可塑性材料あるいはそれ自身で構造原料に接着する他の材料で形成された基板を除く）でコートされた最終基板４３２に構造は堆積されている。接着剤は、気密性あるいはほぼ気密性の封止を行うタイプであるのが好ましく、構造原料によく接着することが好ましい。
【００７２】
図１５（ｄ）において、剥離層は除去され（例えば、はんだの場合には溶融で）、仮の基板も除去されている（必要であれば、剥離層の残留物はエッチング、ラップ仕上げ、研磨等によって除去することが出来る）。図１５（ｅ）においては、残っている犠牲材料に対してパッケージ内の開口部を介してエッチングが施される。図１５（ｆ）においては、はんだ（一般的に、剥離層に用いられたはんだの溶融点よりも高い溶融点を有する）は溶かされてデバイスを封止する（この工程は、適当なガスで充填され加熱されたチャンバ内あるいは真空チャンバ内で行われる）。
【００７３】
図１６（ａ）〜図１６（ｆ）を参照して以下に他の実施形態を説明する。この実施形態において、構造（構成要素、デバイス等）の個々の要素は他の要素およびパッケージの内側面に固定され、犠牲材料の完全なエッチングを可能にし、個々の要素はその位置を保持する。小さな開口部４４６のみがはんだ４５０によって封止される必要がある（他の変更例では多数の開口部に供給される）。隣接するはんだと共にこの開口部は、次の場合は必要がない。即ち、パッケージの内部の空気圧が大気圧（例えば、不活性ガス又は真空と比較して）である場合、或いは、構造４２４とエンクロージャ４２４を最終基板４８０に取り付ける工程が、適切なガス又は真空の環境において行う事ができる場合である。開口部とはんだの残りの唯一の存在理由は、「基板の交換」が終了した後にパッケージの内部雰囲気を創り出すことである。
図１６（ａ）において、成型加工されたデバイス４２４が示されている。最上部に位置する金属の剥離層４７４（例えば低融点のはんだ）が仮の基板４４４に付けられる。高融点のはんだ（実際には低融点のはんだも使用可能であり、この場合は図１６（ｅ）で完全な状態で示されている分離工程に対し、図１６（ｄ）に示されているような導入工程中において柱状部が分離する。）からなり、高いアスペクト比を有する「柱状部」４５６が形成され、続いて行われるエッチング工程中にデバイスの個々の要素が固定される。図１６（ｂ）において、上記構造４２４と上記エンクロージャ４２４を最終基板４８０に取り付ける前に犠牲材料４６８は完全にエッチングされる。図１６（ｃ）において、上記構造は、接着層４８６で被われた最終基板に固定される。図１６（ｄ）に示されているように、上記金属剥離層４７４は除去される。さもなければ、仮基板４４４上でそのグリップを剥離することによって上記金属剥離層を剥離する。図１６（ｅ）において、デバイスを封止するためにより高い融点を有するはんだ４５６を溶かし、柱状部を球状にする。何故なら、柱状部は高いアスペクト比（長さ／直径）を有するので溶けたときに不安定になるからである。
【００７４】
他の実施形態のグループでは、移動可能に取り付けられた封止構造（例えば蓋）を備えたエンクロージャが提供される。これらの実施形態では、封止構造は、最初にエッチングできるように配置され、次に移動させるかあるいは封止位置へ落下させる。上記封止構造を上記エンクロージャに取り付けることによって、エッチングを行っている間、蓋はエンクロージャに取り付けたままの状態を維持し、その後、一直線になるように配置される。これらのグループの中のある実施形態では、１つ又は複数の取り付け要素および／または直線要素が用いられる。これらのグループの中のある実施形態では、これらの取り付け要素および／または直線要素は、上記エンクロージャおよび／または上記封止構造の周囲に配置される。これらのグループの中のある実施形態では、これらの取り付け要素および／または直線要素は、上記エンクロージャまたは上記封止構造の周囲の内側に配置される。
【００７５】
ある実施形態では、上記封止構造の上記エンクロージャに対する移動によって、上記直線要素、又は、取り付け要素は上記エンクロージャの内部へと入る。これにより、上記要素と上記構造との間の充分に広い間隙をパッケージする必要がある。ある変更例では、上記直線要素および／または取り付け要素を上記エンクロージャに取り付ける。これにより、封止が行われるとき、上記エンクロージャの内部のスペースの減少が引き起こされない。
【００７６】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は上記実施形態のグループにおいて形成され、パッケージングされた構造の一例を示す。図１７（ａ）および図１７（ｂ）は封止される前の状態および封止された状態におけるパッケージと構造の概略側面図である。図１７（ａ）は、取り付け要素５１０を備えた封止構造又は蓋要素５０８を示す。上記蓋要素５０８は、基板５０２に取り付けられるエンクロージャ５０６からある距離だけ隔たっている。上記基板５０２は、エンクロージャ５０６と共に、構造５０４が配置された内部領域５１４を形成する。上記取り付け要素５１０は、上記エンクロージャ５０６の一部を形成する保持構造の開口部を介して突出している。上記蓋５０８および／または上記エンクロージャ５０６（両方とも図示されている）はシール材５１２（例えば、はんだ又は封止用接着剤）を含む。図１７（ｂ）は、結合された状態の上記エンクロージャおよび上記蓋を示す。その後、シール材は溶融するか、又は、上記エンクロージャを封止するのに用いられる。
【００７７】
上記の図示された例においては、上記構造をエッチングする流路は上記エンクロージャの周囲に沿って配置されている。この構造は、ある実施形態では受け入れられる。しかし、上記エンクロージャにおいて、上記構造の縁又は周囲からエッチング剤が過剰にはみ出ていると問題が起こる（例えば、エッチング剤に曝された結果、エッチング時間が長くなったり、構造の周囲に損傷を与えたりする）。他の実施形態では、流路の形状および封止形状を変えることは可能である（例えば、蓋の内部全体に流路を供給する）。
【００７８】
犠牲材料（例えば銅）のエッチング工程中に、上記構造およびエンクロージャは好ましい上下反転をし、又は、異なった方向へ向けられる。すべての犠牲材料がエッチングされたとき、蓋は自由に動き、上記構造とエンクロージャは乾燥されて、右側に置かれる。その結果、上記蓋は、図１７（ｂ）に示すように薄い、めっきされたはんだ層の上の設置された部所に落ち込む。次に、パッケージは、加熱され、蓋とエンクロージャとの間にはんだ溶接部が形成される。これにより、パッケージングは終わる。図示されているように蓋およびエンクロージャに、はんだ溶接部の周囲を配置することが出来る。それゆえ、構造原料の濡れは必要ない。
【００７９】
図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、エンクロージャを封止する際に実用性を有する他の形状を示す。上記のように、蓋又はエンクロージャの内部に配置されたエッチング用の開口部は、エッチングを行う時間を減らすのに有用である。また、形状によっては、そのような開口部は、充填されるはんだによって封止されるサイズにあわせる必要がない。図１８（ａ）は、孔５２６を貫通する開口部の近くに配置されたシール材５２４を有するエンクロージャ５２２を示す。上記エンクロージャには、蓋要素５２８が取り付けられている。この蓋要素５２８は低い位置に形成され、エッチングが終了すると高い位置に移動可能であり、構造を封止する。上記蓋要素は、上記要素を貫通する開口部を備え、上記開口部５２６から僅かにオフセットする。図１８（ｂ）は、上記エンクロージャおよび上記蓋が、ポイント封止が可能な閉鎖状態を生じるように位置した場合を示す。図１８（ａ）に示されている構造の平面図である図１８（ｃ）では、上記蓋要素５２８が上記エンクロージャ５２２を貫通する孔５０６を通して見える。上記蓋５２８の孔５１６は点線で示されている。
【００８０】
図１８（ｄ）に示された他の形状においては、取り付け構造がエンクロージャ５３８の周囲に位置し、エンクロージャ部分５４０（蓋５４６をつかむリップを備えた溝を形成している）が、過剰のエッチング剤の供給を補助する事ができる開口部を含む。
【００８１】
いくつかの実施形態では、ここで開示されたパッケージング技術は、エンクロージャ内で気密的に構造を封止することなく実行する事ができる。
【００８２】
いくつかの実施形態では、はんだは、堆積されても良いし、又、最少量を使うか、又は、高さを平坦化する（間隙において、次の高さの平坦化レベル、又は、堆積レベルよりも低い高さで選択的堆積を行う）必要がないような方法で形成される。
【００８３】
更にいくつかの実施形態では、蓋は平坦である必要はない。エンクロージャの他の半分は電気化学的に成型加工されたか、又は、他の方法で製造された構造的構成要素を含む事が出来る。
【００８４】
更に、他の実施形態では、蓋は、犠牲材料をエッチングした後でエンクロージャの上に置くことができる。また、蓋は封止工程を完成させるためにエポキシ樹脂等で被う事ができる（特に、蓋からエンクロージャまでの橋渡し領域において）。更に他の実施形態では、蓋はテーパ状の表面でエンクロージャを被う事ができる。更に他の実施形態では、エンクロージャと蓋との間の前接着や前封止を行う際に、はんだ、溶融性材料、接着剤等を用いることができる。また、パッケージングの完全な状態を促進するためにエポキシや他の材料（例えば、電着され、スパッタされた金属）を用いてオーバーコートを行うことができる。
【００８５】
本発明に関連した特許出願や特許の内容を、以下に説明する。各特許出願の要旨、又は、各特許の要旨は、読者が種々の教示を見つけるのに助けとなるように下記に説明する。発明の内容の記載は特に指摘されたテーマに限定されることを意図しているのではなくて、これらの出願において見つけられたすべての内容を含むべきものである。これらの出願における教示は、多くの方法で本出願の教示と組みあわせることができる。例えば、構造を製造するための適切な方法が様々な教示の組みあわせによって引き出す事ができ、適切な構造を得ることができ、適切な装置を引き出す事ができる。
【００８６】
２０００年の１月２０日に出願された米国特許出願第０９／４８８，１４２号（発明の名称：適合マスクの電気化学的成型加工用装置）は、上記米国特許第６，０２７，６３０の分割出願である。この出願の明細書には、ＥＦＡＢを実施するための種々の変更方法と装置を含む適合接触マスクめっき、および電気化学的成型加工の基本のみならず、適合接触マスクを構成するための方法と装置について説明されている。
【００８７】
２００２年の１０月１日に出願された米国特許出願第６０／４１５，３７４号（発明の名称：要素を受け入れるための整列および／または保持用固定装置を備えた一体構造）の目的は、多くの要素を受け入れるための永久的なまたは一時的な整列および／または保持構造を提供する事にある。上記構造は、複数の堆積工程（例えば電着工程）によって一体的に形成することが好ましい。上記構造は、典型的には、要素を互いに配置することにおいて制御または助けとなる２つまたは３つ以上の配置装置を備える。その特徴は下記の通りである。（１）要素の配置を一方向または複数方向において固定させるか、または、少なくとも部分的に制限する配置用ガイド又は抑制手段、（２）配置された要素を希望した方向又は位置に保持する保持要素、（３）その中に要素を固定することができ、又、順次、要素の位置および／または方向を細かく調節するために用いられる調節モジュールを受け、且つ、保持する配置要素および保持要素。
【００８８】
２００３年４月２１日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０２６−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：電気化学的に成型加工された構造の層間の不連続を減少させる方法）の目的は、隣接する層間の転移における不連続を減少させるための工程および構造を含む、互いに接着した複数の層から三次元構造体を製作するための電気化学的な成型加工方法および装置を提供する事にある。この発明のいくつかの実施形態では、製造された構造体のサイズ（特に、オフセット縁を有する層に関連した転移）と三次元構造体をあらわすオリジナルデータから引き出された、意図した構造のサイズとの間の一致が証明されている。この発明のいくつかの実施形態では、選択的および／または全面的な化学的および／または電気化学的溶着処理、選択的および／または全面的な化学的および／または電気化学的エッチング処理、またはこれらの組み合わせを使用している。いくつかの実施形態では、単一の層の形成中に行われるマルチ工程からなる堆積工程またはエッチング工程を行っている。
【００８９】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０２９−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：インスタントマスクを介した選択的移動を備えたＥＦＡＢ）の目的は、パターン形成されたマスクにおける空隙を介して第１材料を、先に堆積した材料に堆積させる事によって電気化学的に成型加工された三次元構造体を提供する事にある。パターン形成されたマスクは、基板または、先に形成された材料の層に少なくとも一時的に接着され、先駆マスキング材料の好ましいパターンの転写を可能にするパターンを有する転写用具を用いて基板上にマスクのパターンを付ける。いくつかの実施形態では、先駆材料は、基板へ転移された後に、マスキング材料に変化させられることが開示されている。又、他の実施例では、先駆材料は、基板へのパターンの転写中あるいは転写前に、マスキング材料に変化させられることが開示されている。また、他の実施例では、複数の層が積層され、多層構造を形成している。また、他の実施例では、マスク材料は構造原料として作用する。更に、他の実施例では、マスク材料の各層は、導電性材料か、又は、誘電性材料で置換えることが開示されている。
【００９０】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０３０−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：選択的インク噴射印刷および電着による三次元構造体の形成）は、パターン形成されたマスクの間隙を通して、先に堆積した材料に第１材料を堆積させる事によって三次元構造体を電気化学的に成型加工することを意図するものである。パターン形成されたマスクは、先に形成された物質の層に少なくとも一時的に堆積され、形成され、コンピュータ制御の分配装置（例えば、インクジェットノズル、又は、アレイ、又は、押出し装置）によって選択的に分配された材料から直接に基板上にマスクのパターンを付ける。ある実施例では、複数の層が重ねられ、多層構造を形成している。また、他の実施例では、マスク材料は構造原料として作用する。また、更に他の実施例では、マスク材料の各層は、導電性材料か、又は、誘電性材料で置換えることが開示されている。
【００９１】
２００２年１０月１５日に出願された米国特許出願第１０／２７１，５７４号（発明の名称：高いアスペクト比の微細電気機械的構造を作るための方法および装置）の目的は、実施形態に記載されているように、電気化学的押し出しプロセスによって構造（例えば、ＨＡＲＭＳタイプ構造）を形成する技術を提供する事にある。好ましい実施形態では、最初に基板に押しつけられ、その後、漸次引き抜かれるか、または、堆積量が増加するにつれて分離される無陽極適合接触マスクを通して堆積によって押出しプロセスが行われる。堆積のパターンは、堆積の進行中に、マスクと基板要素との間におけるより複雑な相関運動が含まれることによって変わる。このような複雑な運動は、分離軸に並行でない要素を備えた回転要素、又は、並進運動を含む。より複雑な構成は、ＥＬＥＸTMプロセスと選択的堆積、全面的な堆積、平坦化、エッチング、ＥＦＡＢTM多層形成工程とを組み合わせることによって形成される。
【００９２】
２００２年１２月２０日に出願された米国特許出願第６０／４３５，３２４号（発明の名称：噴霧金属、又は、粉末コーティングプロセスを含むＥＦＡＢ方法および装置）の目的は、その実施形態において、電気化学的成型加工プロセスと熱噴霧プロセスとの組み合わせによって構造を形成する技術を提供する事にある。第１セットの実施形態では、選択的な堆積が、適合接触マスキングプロセスによってなされ、熱噴霧が全面的な堆積プロセスにおいて用いられて、選択的堆積プロセスにおいて残された間隙に充填される。第２セットの実施形態では、適合接触マスキングによる選択的な堆積が用いられ、噴霧された金属によって占められた網状のパターンに類似のパターンに最初の材料を置く。これらの実施形態において、第２の材料が全面的に堆積され、第１パターンに残された間隙が充填される。２つの堆積物は、望みの層厚さより幾分大きな普通のレベルに平坦化され、第１の材料は除去され（例えばエッチングによって）、第３の材料が、エッチング工程において残された間隙に噴霧される。第１セットと第２セットの実施形態において生じた堆積は、追加の層を付加する準備として所望の厚さに平坦化され、複数の互いに接着した層から三次元構造体を形成する。他の実施形態では、追加の材料を用いることが出来、異なったプロセスを用いることが出来る。
【００９３】
２００２年１１月２６日に出願された米国特許出願第６０／４２９，４８３号（発明の名称：マルチセルおよび上記マルチセルを用いた、三次元構造体を形成するための方法および装置）の目的は、複数個が積層され、接着された層における１つまたは複数の材料の堆積物を用いた、電気化学的に成型加工された多層構造を提供する事にある。堆積物の選択性は、マルチセルを制御可能なマスクによって得られる。或いは、網状のパターンの選択的堆積は全面的な堆積によって得られる。材料の選択的除去はマルチセル制御可能なマスクによって得られる。マスクの個々のセルは、堆積可能な材料からなる電極またはエッチングされた材料を基板から受け取ることが出来る電極を含む。或いは、マスクの個々のセルは、基板と外部の電極との間におけるイオンの移動を許可したり禁じたりする通路を含み、選択的にイオンの移動を許可、又は、禁止するのに使う事が出来、其れゆえに、堆積またはエッチングを許可、又は、禁止する電極または他の制御要素を含む。
【００９４】
２００２年１１月２６日に出願された米国特許出願第６０／４２９，４８４（発明の名称：非適合マスクおよび三次元構造体を形成するための方法と装置）は、互いに重なり、積層され、接着された複数の層から多層構造（例えば、装置）を形成するために用いられる電気化学的成型加工の提供を目的としている。マスクは、基板とは独立しており、選択的パターニングを達成するために用いられる。このマスクにより、基板に対して材料を選択的に堆積を可能にするか、又は、基板に対して選択的なエッチングを可能にする。形成された間隙が、（厚さ）を平坦化することが出来る選択された材料で充填された後、実際には、上記選択された材料の選択的な堆積が可能である。マスクは接触モード或いは近接モードで使用される。接触モードでは、マスクと基板は、物理的に接触し、実質的に独立したプロセスポケットを形成する。近接モードでは、マスクと基板は、充分に近接し、相応な独立したプロセスポケットを形成する。ある実施形態では、マスクは、適合接触表面（即ち、充分に変形でき、基板の表面に実質的に適合し、それを封止する）を備えるか、又は、マスクの表面は、半硬質であるか、又は、硬質である。後堆積エッチング工程はフラッシュ堆積（薄い、好ましくない堆積）を除去するために行う。
【００９５】
２００２年１２月３日に出願された米国特許出願第１０／３０９，５２１（発明の名称：小型のＲＦ（受信フィルタ）、マイクロ波要素、および、上記マイクロ波要素を成型加工する方法）は、一体的で、複数の電着工程および／または複数の、材料が堆積した層から形成され、スイッチ、誘導子、アンテナ、伝達ライン、フィルタ、および／または他の能動的又は受動的要素を含む要素を制御するＲＦおよびマイクロ波の放射に関する。上記要素は、犠牲材料を構造原料から分離するのに有用な非放射線の出入りを含む。好ましい形成プロセスにおいては、電気化学的成型加工技術（例えば、選択的堆積、バルク堆積、エッチング工程、平坦化工程）および後堆積プロセス（例えば、選択的エッチング工程および／または裏込工程）が行われる。
【００９６】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０４９−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：第２材料の堆積に備えて第１材料の表面処理を含む三次元構造体を成型加工するための方法）の目的は、少なくとも第１材料および第２材料からなる互いに接着した複数の層から三次元構造体を成型加工するための方法を提供する事にある。この方法においては、第１材料は導電性の材料であり、複数の層の夫々においては、第２材料の堆積より先に第１材料の表面処理が行われる。第１材料の表面処理によって、（１）第１材料の表面に対する第２材料の堆積性が減少されるか、または、（２）処理された第１材料の表面に堆積した第２材料の除去が容易になるか、又は、早められる。いくつかの実施形態において、第１表面を処理する事によって第１表面上に誘導性のコーティングが形成され、第２材料の堆積が電着プロセス（例えば、電気めっき、又は、電気泳動プロセス）によって行われる。
【００９７】
２００３年３月１３日に出願された米国特許出願第１０／３８７，９５８（発明の名称：改良された表面仕上げを備えた三次元構造体を製造するための電気化学的成型加工方法および装置）の目的は、堆積した材料の複数の層から三次元構造体（例えば、構成部分又は装置）を製造する電気化学的成型加工プロセスを提供することにある。このの電気化学的成型加工方法および装置において、ある層の少なくともある部分は、材料を除去するか、堆積した材料の、条件が選択された表面を除去する工程を行う事によって形成される。ある実施形態では、除去或いは条件を付ける工程は、表面の質が異なるように複数の層間によって、或いは、ある層の異なった部所間によって変わる。他の実施形態では、この除去工程或いは条件を付ける工程を変える事なしに表面の質が異なるようにする事は可能である。その代わりに、除去工程或いは条件を付ける工程とこれらの工程によって伴う異なった材料間の相互作用に依存しても表面の質が異なるようにする事は可能である。
【００９８】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０５９−Ａ−ＳＣに対応、発明の名称：  適合基板の陰極の活性化を本来の場所で利用する接触マスキング方法および装置）の目的は、堆積が行われる表面を本来の場所で活性化する電気めっきプロセス（接触マスクめっき及び電気化学的成形加工プロセス）を提供することである。堆積するべき少なくとも１つの材料は、開路の電圧よりも高い有効堆積電圧を有し、堆積制御パラメータは、有意堆積が起こらないように、又、基板の少なくともひとつの部分の表面活性化が起こりうるように有効堆積電圧と開路の電圧との間の電圧に制御できるような値に設定する事が出来る。少なくとも１つの材料からなる陽極と基板との間で電気的接触を行った後、有意堆積が起こることなしに表面を活性化するために電圧または電流を加え、その後、電気的接触を保ったままで、堆積を起こさせる。
【００９９】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０６０−Ａ−ＳＣに対応、発明の名称：改良された堆積処理を行う電気化学的成型加工方法）の目的は、互いに接着した複数の層から三次元構造体を製造するための電気化学的な成型加工方法を提供する事にあり、各層は少なくとも１つの構造原料（例えば、ニッケル）および、すべての層の形成が終了した後、構造原料からエッチングで除去される少なくとも１つの犠牲材料（例えば銅）からなる。緑泥石（例えば、Ｅｎｔｈｏｎｅ  Ｃ−３８）を含む銅のエッチング剤は腐食防止剤（例えば、硝酸ナトリウム）と結合して犠牲材料の除去中に構造原料の点触を防止する。乾燥プロセスを使う事なしに表面同士を接着させる、エッチングされた構造を乾燥するための簡単な方法においては、エッチング後、水に構造を浸漬し、その後、アルコールに浸漬し、構造を乾燥するためのオーブン内に載置する。
【０１００】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０６１−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：半導体をベースとした電気回路と一体の三次元構造体を形成するための方法と装置）の目的は、半導体ベースの電気回路を基板として用いて三次元の多層構造を形成することができる効率の高められた電気化学的成型加工プロセスを提供する事にある。構造の電気的に機能的な部分は、回路の接触パッドに堆積する構造原料（例えばニッケル）から形成される。アルミニウムの接触パッドおよびシリコン構造は、適当なバリヤ層を付加する事によって銅の拡散から保護される。幾つかの実施形態では、ニッケルは、無電解ニッケルめっきを用いて、はんだバンプ形成技術によってアルミニウムの接触パッドに塗布される。他の実施形態では、選択的な無電解銅めっき又は直接的金属化は、犠牲材料を誘導性の不動体化層へ直接にめっきするために使われる。更なる実施形態では、構造原料の堆積位置は遮蔽され、犠牲材料は堆積され、遮蔽は取り除かれ、その後、構造原料が堆積される。
【０１０１】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０６４−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：犠牲金属パターンを用いて構造を成型するための方法および装置）の目的は、成型された構造および成型された構造を製造するための方法および装置を提供する事にある。金型の表面の少なくとも一部は、多層の電気化学的に成型加工された構造（例えば、ＥＦＡＢTM形成プロセス）から形成され、典型的には１μｍ〜１００μｍの範囲内の分離を有する特徴を含む。必要ならば、層構造は他の成型要素と結合され、成型材料は金型に注入され、硬化される。層構造は、他の成型要素と共に除去（例えば、エッチング）され、成型品が製造される。幾つかの実施形態では、層構造の複数部分は成型品の中に残る。他の実施形態では、層構造が部分的に又は完全に除去された後に成型材料が付加される。
【０１０２】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０６５−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：誘導体又は活性ベースを有する電気化学的に成型加工された構造および上記構造を製造するための方法と装置）の目的は、一時的な（例えば導電体）基板上に電気化学的に成型加工され、その後、永久的な（例えば、誘導性で、パターン形成され、多数の材料で、他の点では機能的な）基板に接着され、一時的な基板から除去される多層構造を提供する事にある。幾つかの実施形態では、構造の最下層は永久基板に接着されるように、この構造は最上層から最下層へと形成される。他の実施形態では、このような構造は最下層から最上層へと形成され、その後、二重基板の取り替えが行われる。この永久基板は、積層された構造に接着された（例えば接着剤によって）固体であってもよいし、構造の一部に隣接して固化する流動性材料か、又は、固化中に接着が起こった状態で部分的に構造の一部を取り囲む流動性材料であってもよい。多層構造は、永久構造を取り付ける前か、又は、取り付け後に犠牲材料から外される。
【０１０３】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０６７−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：電気化学的に成型加工された構造を製造するための多重リリース方法）の目的は、少なくとも１つの構造原料（例えばニッケル）から電気化学的に成型加工された多層構造を提供する事にある。この多層構造は、望みの構造を形成する様な形状を有し、基板に取り付けることが出来、望みの構造を取り囲む少なくとも１つの犠牲材料（例えば銅）から形成される。構造の形成後、犠牲材料は、多段エッチング工程を行う事によって除去する。幾つかの実施形態では、除去されるべき犠牲材料は、基板上又か、付加された要素内の通路内に配置することが出来る。多段エッチング工程は、中間の後処理活動、クリーニング工程、又はバリヤ除去工程等によって互いに分けることが出来る。バリヤは、構造原料か、又は、基板との接触によって所定位置に固定される。又、バリヤは、犠牲材料によって各々所定位置に固定される。よって、バリヤは、すべての保持用の犠牲材料に対してエッチングが施された後は自由に除去される。
【０１０４】
２００３年５月７日に出願された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号（メンゲンの整理番号Ｐ−ＵＳ０６８−Ａ−ＭＧに対応、発明の名称：交錯させた複数の層によるか、又は、選択的エッチングおよび空隙の充填によって構造を電気化学的に成型加工するための方法および装置）の目的は、第１材料を堆積し、選択的に第１材料（例えばマスク）をエッチングし、エッチングによって形成された空隙に第２材料を充填し、生成中の層の境界を定めるために堆積物の厚さを平坦化し、最後に先に形成された複数の層を付加する事によって電気化学的に構造を成型加工するための方法および装置を提供する事にある。上記第１および第２堆積物は、ブランケットタイプ、又は、選択的タイプのものである。複数の連続層を形成するための形成プロセスを変動（例えば、パターン；堆積、エッチング、および／又は平坦化工程と関連するパラメータの数または存在）なしに繰り返す。他の実施形態においては、幾つかの層と関連して堆積された材料を他の層と関連して堆積された材料とを組み合わせる工程を用いて多層構造が形成される。
【０１０５】
本発明の実施形態の幾つかは、本発明の教示と参考としてここに引用した種々の教示との組み合わせに基づいている。ある実施形態では、ブランケット堆積プロセスおよび／または平坦化プロセスは使われていない。ある実施形態では、単一の層、または、異なった層上に複数の異なった材料の堆積が行われる。ある実施形態では、電着プロセスでないマスキングプロセスが用いられる。ある実施形態では、接触マスキングでなく、また、電着プロセスでない選択的堆積プロセスが用いられる。ある実施形態では、構造原料としてニッケルが用いられる。他の実施形態では、銅および／または他の幾つかの犠牲材料から分離され得る金、銀等の材料、或いは、他の電着材料が、構造原料として用いられる。ある実施形態では、犠牲材料を有する、または、有しない材料として銅が用いられる。ある実施形態では、犠牲材料が除去される。他の実施形態では、犠牲材料が除去されない。ある実施形態では、陽極は接触マスクの支持体とは異なり、支持体は多孔性の構造を有するか、または、他の孔の開いた構造を有する。ある実施形態では、異なるパターン形成された多数の適合接触マスクを用い、異なった選択的なパターン形成された材料を異なる複数の層および／または単一層の異なる部分上に堆積させる。ある実施形態では、適合接触マスクの適合部分と基板間の封止が適合材料の表面からその内部の縁へ移行するように、堆積が進行するにつれて堆積の深さは適合接触マスクを基板から引き抜く事によって増加する。
【０１０６】
この明細書における教示に鑑み、多くの実施形態、本発明のデザインおよび使用の変更例は、当業者にとっては自明の事である。それゆえ、本発明は、上記の図面を参考にして説明した実施形態やその変更例や使用に限定されるものではなくて、後に記載された特許請求の範囲に限定される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、適合接触マスクめっきプロセスの工程を示す概略側面図である。（ｄ）〜（ｇ）は、異なったタイプの適合接触マスクを用いた適合接触マスクめっきプロセスの工程を示す概略側面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、犠牲材料が選択的に堆積され、構造原料は全面的に堆積される特別な構造の形成に適応された電気化学的成型加工プロセスの工程を示す概略側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）〜（ｆ）において示された、手で行う電気化学的成型加工方法において用いられるサブアッセンブリの種々の例を示す概略側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｉ）は、第１材料の堆積位置と第１材料自身との間の開口部に、第２材料が全面的に堆積される、接着マスクめっきを用いた構造の第１層の形成を示す。
【図５（ａ）】実施形態の第１グループの基本的な工程のブロック図である。
【図５（ｂ）】実施形態の第２グループの基本的な工程のブロック図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の好ましい実施形態の構造の形成における種々の工程を示す側面図である。（ｄ）は、（ｂ）に示された構造において２つの上部の層が、分離され、載置された状態を示す。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、図６（ｂ）の封止層の形状の変形例を示す。
【図８】（ａ）は、図６（ｂ）の最終の２つの層の形状の変形例を示す側面図であり、（ｂ）は、最初は分離され、その後載置された変形例の構造の２つの上部の層を示す平面図である。
【図９】（ａ）〜９（ｄ）は、変形例の開口部および取り囲む壁の封止形状の特徴を示す側面図および平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｈ）は、開口部および封止形状の種々の変形例を示す。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、開口部および封止形状の種々の変形例を示す。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、開口部および封止形状の種々の変形例を示す。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、開口部および封止技術の種々の変形例を示す。
【図１４】（ａ）〜（ｂ）は、開口部を封止するための技術の変形例を示す。
【図１５】（ａ）〜（ｆ）は、構造のパッケージングを行う他の実施形態の種々の状態を示す側面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｆ）は、構造のパッケージングを行う他の実施形態の種々の状態を示す側面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｂ）は、犠牲材料を除去し、パッケージを封止する形状の変形例を示す側面図である。
【図１８】（ａ）および（ｂ）は、犠牲材料を除去し、パッケージを封止する形状の変形例を示す側面図である。（ｃ）は、（ａ）に示されたエンクロージャ−および蓋を示す側平面図である。（ｄ）は、犠牲材料を除去し、パッケージを封止する形状の変形例を示す側面図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図１（ｄ）】
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【図１（ｅ）】
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【図１（ｆ）】
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【図１（ｇ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図２（ｄ）】
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【図２（ｅ）】
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【図２（ｆ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図４（ｄ）】
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【図４（ｅ）】
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【図４（ｆ）】
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【図４（ｇ）】
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【図４（ｈ）】
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【図４（ｉ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図９（ｄ）】
0004554357.tif 000040
【図１０（ａ）】
0004554357.tif 000041
【図１０（ｂ）】
0004554357.tif 000042
【図１０（ｃ）】
0004554357.tif 000043
【図１０（ｄ）】
0004554357.tif 000044
【図１０（ｅ）】
0004554357.tif 000045
【図１０（ｆ）】
0004554357.tif 000046
【図１０（ｇ）】
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【図１０（ｈ）】
0004554357.tif 000048
【図１０（ｉ）】
0004554357.tif 000049
【図１１（ａ）】
0004554357.tif 000050
【図１１（ｂ）】
0004554357.tif 000051
【図１１（ｃ）】
0004554357.tif 000052
【図１２（ａ）】
0004554357.tif 000053
【図１２（ｂ）】
0004554357.tif 000054
【図１２（ｃ）】
0004554357.tif 000055
【図１３（ａ）】
0004554357.tif 000056
【図１３（ｂ）】
0004554357.tif 000057
【図１４（ａ）】
0004554357.tif 000058
【図１４（ｂ）】
0004554357.tif 000059
【図１５（ａ）】
0004554357.tif 000060
【図１５（ｂ）】
0004554357.tif 000061
【図１５（ｃ）】
0004554357.tif 000062
【図１５（ｄ）】
0004554357.tif 000063
【図１５（ｅ）】
0004554357.tif 000064
【図１５（ｆ）】
0004554357.tif 000065
【図１６（ａ）】
0004554357.tif 000066
【図１６（ｂ）】
0004554357.tif 000067
【図１６（ｃ）】
0004554357.tif 000068
【図１６（ｄ）】
0004554357.tif 000069
【図１６（ｅ）】
0004554357.tif 000070
【図１７（ａ）】
0004554357.tif 000071
【図１７（ｂ）】
0004554357.tif 000072
【図１８（ａ）】
0004554357.tif 000073
【図１８（ｂ）】
0004554357.tif 000074
【図１８（ｃ）】
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