(57)【要約】本発明は、電気めっきにより製造された、立体的な深いリソグラフィにより生ぜしめられた構造を有する構成部材２３′を測定するための方法であり、１層若しくは多層の構成部材２３′を電気めっきによる金属析出によって形成し、このとき構成部材の望みの開口輪郭４０，４１，４２の周囲で金属をフォトレジストから析出し、マイクロ電気めっきによる製造に際して、製造された構成部材２３′の構造を意図的に中断するフォトレジスト４５の取付けを行い、少なくとも中断するフォトレジスト領域４５をこの中断された構成部材２３′から溶解し、測定装置を用いて、フォトレジスト領域４５のかつてのラック縁部４６の領域で、中断された構成部材２３′の開口構造を無接触で測定する。
2004518827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ電気めっきによって製造された、立体的な深いリソグラフィにより生ぜしめられる構造を備えた構成部材を測定するための方法において、次の方法段階で行う、すなわち、
電気めっきの金属析出によって１層若しくは複数層の構成部材（２３′）を形成し、この場合に構成部材の所望の開口輪郭（４０，４１，４２）を付与しようとする構造の周囲で、金属をフォトレジストから析出し、
マイクロ電気めっきによる製造に際して、製造しようとする構成部材（２３′）の構造を意図的に中断するフォトレジスト領域（４５）を取付け、
少なくとも構成部材の構造を中断するフォトレジスト領域（４５）を、中断された構成部材（２３′）から溶かし去り、
中断された構成部材（２３′）の開口構造を、フォトレジスト領域（４５）のかつてのラック縁部（４６）の領域において、測定装置（５０）を用いて無接触で測定する、
という方法段階で行うことを特徴とする、マイクロ電気めっきにより製造された構成部材を測定するための方法。
【請求項２】
フォトレジスト領域（４５）を次のように構成する、つまり、構成部材（２３′）の開口構造を、全ての平面（３５，３６，３７）において、同時に中断するように構成する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
構成部材（２３′）の開口構造の角度（４７，４８）、中空室（ｈ）、戻りスペース（Ｚ）、及びずれ（ｘ）を無接触で測定することができる、請求項１若しくは２記載の方法。
【請求項４】
構成部材（２３′）の層の厚さ（ａ）を無接触で測定することができる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
測定装置（５０）として、ラスタエレクトロマイクロスコープ、照明装置を備えたプロフィールプロジェクタ、ＣＣＤカメラ若しくは赤外線カメラのような光学的撮影装置、距離測定システムを備えたマイクロスコープ、若しくはレーザ走査式のマイクロフォーカス測定システムを使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
測定される測定値を、評価ユニット（５１）において処理及び評価する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
構成の同じ１層もしくは複数層の構成部材（２３）を、所望の開口構造を中断するフォトレジスト領域（４５）を全く設けずに、中断するフォトレジスト領域（４５）を有する構成部材（２３′）と共に、電気めっきの金属析出によってウェハ上に製造する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
１つのウェハ上における、中断された構成部材（２３′）の割合を、同じ構造の完全な構成部材（２３）に対して３〜５：１０００にする、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は請求項の上位概念部に記載の電気めっきにより製造された部材を測定するための方法に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６０７２８８号明細書によれば、マイクロ電気めっきによって製造された構成部材が既に公知であり、この構成部材は燃料噴射弁における孔付円板の形式で、若しくはもっと一般的に、例えば大きい噴射角度をもつ微細なスプレーを生ぜしめるために使用される。孔付円板の個々の層若しくは機能平面は、電気めっきの金属析出によって連続して形成される（多層電気めっき）。層は電気めっきにより次々に析出され、これにより後続する層が電気めっきによる被着のために、その下にある層と堅固に結合され、全ての層が一緒になって一体的な孔付円板を形成する。多数の孔付円板を効率よく処理するために、ウェハにおいて様々な製造方法段階を用いる場合、例えば孔付円板１つにつき２つの位置決め受容部が円形の貫通孔の形で、孔付円板の外側の境界近くに設けられ、これらの位置決め受容部は、孔付円板の軸方向の高さ全体にわたって延びている。時間的に次々に行われる、複数の電気めっき層の形成は、こうして極めて簡単に行われる。電気めっきににより製造されたこのような構成部材の内側の開口構造は、破壊を伴う製造方法（研磨）によってのみ、再試験若しくは再測定可能である。
【０００３】
発明の利点
本発明の請求項１の特徴部に記載のようにマイクロ電気めっきにより製造された構成部材を測定するための方法には次のような利点がある。つまり、簡単な形式で、構成部材の内部の構造の具体的な寸法を再調査し、測定することができるため、有利には構成部材の形成及び輪郭付与のための情報に素早く確実に、しかも間違いなくアクセスできる。さらに、構成部材をマイクロ電気めっきにより製造する際に、通常例えば極めて多くの個数でウェハ若しくはパネルに配置されている構成部材の内、意図的に選択された極少数の構成部材にのみ、フォトレジスト領域若しくはフォトレジストウェブを取り付けることにより、これらの選択された構成部材は、自らの構造体において所望に中断される。フォトレジストの溶解後、個々の構成部材の内部構造は簡単な形式で露出され、これにより極めて簡単に無接触で破壊を伴わない測定が可能になる。
【０００４】
本発明の実施例の従属請求項に記載の手段によって、請求項１に記載の方法の別の有利な構成及び改良が可能である。
【０００５】
特に有利には、構成部材の開口構造の角度、中空室、戻りスペース、ずれ、及び構成部材の層の厚さが、無接触に測定可能である。
【０００６】
有利には、個々のウェハに、同じ構成の１層若しくは複数層の構成部材を、所望の開口構造を中断するフォトレジスト領域を全く設けずに、中断するフォトレジスト領域を有する構成部材と共に、電気めっきの金属析出によって製造することができる。構成部材の再測定を無作為抽出的にのみ行いたい場合、１つのウェハ上における中断された構成部材の割合を、同じ構造をもった完全な構成部材に対して３〜５：１０００に設定すると有利である。ウェハ全体において製造された構成部材の寸法の正確さ及びクオリティを判断するためには、これで十分である。
【０００７】
本発明の実施例を図面を用いて以下に詳しく説明する。
【０００８】
図面
図１は、電気めっきにより製造された、孔付円板の形の構成部材を備えた燃料噴射弁の部分図、
図２は、電気めっきにより製造可能な孔付円板の平面図、
図３は、図２に示されたもとの孔付円板を中断するように、内部のフォトレジスト領域を設けた孔付円板の平面図、
図４は、図３の矢印ＩＶに従ったラック縁部の領域で中断された孔付円板の断面図、
図５は、概略的な測定及び評価装置の部分図である。
【０００９】
実施例の説明
図１には、混合気圧縮火花点火式内燃機関の燃料噴射装置ための燃料噴射弁の形状の弁が部分的に示されており、この弁は孔付円板２３を有していて、この孔付円板２３は本発明の実施例に従って測定可能なマイクロ電気めっき（ｍｉｃｒｏｇａｌｖｎｉｓｃｈ）により製造された構成部材である。ただし後に詳しく説明するこの孔付円板２３は、燃料噴射弁にのみ設けられるわけではない。つまりこれに類する構成部材は、例えば塗装ノズル、吸入器、インクジェットプリンタ、又はフリーズドライ方法において、飲料などの液体の散布又は噴射、薬剤の噴霧のために使用される。例えば大きい角度できめ細かいスプレーを生ぜしめるためには、多層電気めっきにより製造された孔付円板２３が一般に適している。
【００１０】
孔付円板２３自体もまた、電気めっきにより製造された構成部材の１実施例を示しているに過ぎない。電気めっきにより製造された、図示の孔付円板２３とは全く異なる形、輪郭、サイズ、使用目的を持つ構成部材も、もちろん本発明に従って製造し、測定することができる。
【００１１】
図１に部分的に示された燃料噴射弁は、管状の弁座支持体１を有しており、この弁座支持体１には弁縦軸２に同心的に縦方向の開口３が形成されている。この縦方向の開口３には、例えば管状の弁ニードル５が配置されており、この弁ニードル５は、下流側の端部６で例えば円錐状の弁閉鎖体７と堅固に結合しており、この弁閉鎖体７の周面には、燃料を流過させるために例えば５つ扁平部８が設けられている。
【００１２】
燃料噴射弁の操作は、公知の形式で例えば電磁式に行われる。弁ニードル５を軸方向に運動させ、ひいては図示されていない戻しばねのばね力に抗して開放させるため、若しくは燃料噴射弁を閉鎖するためには、概略的に示したマグネットコイル１０、可動子１１、及びコア１２による磁界が用いられる。この可動子１１は、弁ニードル５の、弁閉鎖体７とは反対側の端部と、例えばレーザによって形成された溶接継ぎ目によって結合されていて、コア１２に対して整列されている。
【００１３】
軸方向の運動中に弁閉鎖体７をガイドするためには、弁座体１６の案内開口１５が用いられ、この弁座体１６は弁座支持体１の下流側にある端部で、溶接によって縦方向開口３内に気密に組み付けられている。弁座体１６は、例えば鉢形に形成された孔付円板支持体２１と同心的に堅固に結合されており、この孔付円板支持体２１はこれにより、少なくとも外側のリング領域２２でもって、弁座体１６に直接に接触している。
【００１４】
電気めっきにより製造された部材、ここでは孔付円板２３は、孔付円板支持体２１内の貫通開口２０の上流側において、貫通開口２０を完全に覆うように配置されている。弁座体１６と孔付円板支持体２１との結合は、例えばレーザにより形成された環状で気密な第１の緊密な溶接継ぎ目２５によって行われる。孔付円板支持体２１は例えば環状で気密な第２の緊密な溶接継ぎ目３０によって、弁座支持体１内の縦方向開口３の壁部と結合されている。
【００１５】
孔付円板２３は、例えば、下流側で円錐台状に先細りする弁座面２９に続く、弁座体１６の円筒状の流出開口３１内に、寸法に合わせて緊締される。図２、図３、図４に示した孔付円板２３は、金属の複数の機能平面において、電気めっきの析出によって形成される（多層電気めっき）。深いリソグラフィによる電気めっき技術的な製造法に基づき、輪郭（プロフィール）付与に特徴がある。例えば、
円板面にわたって一定の厚さを有する機能平面、
深いリソグラフィの構造化による、機能面の広範囲に及ぶ垂直な、しかもそれぞれが貫流する中空室を形成する切り込み（製造技術的に限定された、最も垂直な壁部に対して約３°の誤差が生じることがある）、
個別に構造化された金属層の多層構造による、切り込みの所望のアンダーカット及び被覆、
広範囲にわたって軸線平行な任意の壁部を有する横断面を備えた切り込み、
個々の金属析出が直接に連続して行われることによる、孔付円板の一体的な形成、といった特徴である。
【００１６】
図２は孔付円板２３の実施例の平面図であり、この孔付円板は、例えばウェハ若しくはパネル（Ｎｕｔｚｅｎ）上に百倍に並べて製造することができる。孔付円板２３は平坦な円形の構成部材として構成されており、この構成部材は複数の層、例えば軸方向に重なり合って続く３つの機能平面若しくは層を成している。下の機能平面３５から始まって、例えば２つのさらなる機能平面３６，３７がその上に構成される。この場合、１回の電気めっき段階において、いわゆる横方向のオーバーグロース（ｌａｔｅｒａｌｅｒ Ｕｅｂｅｒｗａｃｈｓｅｎ）によって、複数の機能平面が生産可能である。
【００１７】
上の機能平面３７は、可能な限り大きい周を備えた長方形の流入開口４０を有している。下の機能平面３５には４つの正方形の流出開口４２が設けられており、これらの流出開口４２は、例えば弁縦軸２、つまり孔付円板２３の中心軸に対して等しい間隔をおいて、さらに例えばこの孔付円板２３の周囲に対称的に配置されている。流出開口４２は、全ての機能平面３５，３６，３７を投影すると、流入開口４０の外側にずれた１つの平面にある。このずれは様々異なる方向に様々異なるな大きさをしていてよい。
【００１８】
流入開口４０から流出開口４２までの液体の流れを保証するために、真ん中の機能平面３６には、流路４１（空洞）が形成されており、この流路４１は空洞として示されている。円形の輪郭を有する流路４１は、投影図において流入開口４０と流出開口４２とを完全に大きさを有している。
【００１９】
図３及び図４では、図２に示された孔付円板２３と同じ輪郭を与えられた孔付円板で、本発明に従って簡単に測定可能であるが、中断された孔付円板２３′として形成されたものがある。
【００２０】
次に、図２から図４に示した孔付円板２３を製造するための実際の方法を簡単に説明する。電気めっきによる金属析出の方法の手順は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９６０７２８８号明細書に記載されている。
【００２１】
この方法の出発点は、平坦で安定した支持プレートであり、これらの支持プレートは例えば金属（チタン、銅）、シリコン、ガラス、またはセラミックスから成っている。支持プレートには、付加的にまず少なくとも１つの補助層（Ｈｉｌｆｓｓｃｈｉｃｈｔ）が電気めっきされる。この補助層は、例えば電気めっき開始層（例えばＣｕ）であり、この電気めっき開始層は後で行われるマイクロ電気めっきのための電導線のために必要である。この電気めっき開始層は、後で孔付円板構造をエッチングによって簡単に個別化することができる犠牲層（Ｏｐｆｅｒｓｃｈｉｃｈｔ）としての働きも有している。補助層（典型的なのはＣｒＣｕ若しくはＣｒＣｕＣｒ）の塗布は、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｎ）若しくは無電解の金属析出によって行われる。支持プレートをこのように前処理した後で、補助層にフォトレジスト（フォトラック）が全面的に塗布される。
【００２２】
フォトレジストの厚さは、後に続く電気めっきプロセスにおいて実現したい金属層の厚さ、すなわち、下の層若しくは孔付円板２３の機能平面３５の厚さに相応していることが望ましい。実現したい金属構造体はフォトリソグラフィのマスクによって、フォトレジストに反転写されることが望ましい。１つの可能性は、フォトレジストをこのマスクを介して直接的に紫外線露光手段によって露光する（紫外線を用いた深いリソグラフ）ことである。
【００２３】
最終的にフォトレジストに形成された、孔付円板２３の後続する機能平面のためのネガティブ構造体は、電気めっきにより金属（例えばＮｉ，ＮｉＣｏ）で充填される（金属析出）。この金属は、電気めっきによってネガティブ構造体の輪郭に合わせて被着するので、規定された輪郭は形を維持した状態でネガティブ構造内に反復形成される。孔付円板２３の構造化を実現するためには、補助層の付加的な塗布の段階を、所望の層の数に相応して繰り返さなければならず、この場合、例えば２つの機能平面が１回の電気めっき段階において生ぜしめられる（横方向のオーバーグロース）。孔付円板２３の層には様々異なる金属を利用することができるが、しかしそれらの金属は９つの電気めっき段階のそれぞれに使用可能なものに限られる。次に孔付円板２３の個別化が行われる。このために犠牲層がエッチング除去され、これにより孔付円板２３は支持プレートから持ち上げられる。その後、電気めっきの開始層がエッチング除去され、残留したフォトレジストは金属構造体から溶解される。
【００２４】
理想的な形式で、孔付円板２３のようにマイクロ電気めっきにより構成された構成部材は、極めて多くの個数（例えば＞１０００個まで）でウェハ若しくはパネルに製造される。孔付円板２３を支持プレートから個別化した後、これらの孔付円板２３は、それぞれの使用目的のために取り付けられる。しかしながら、マイクロ電気めっきにより製造されたこのような構成部材の内側の開口構造には、もはやアクセスできない。しかし試験及び測定の目的のために、少なくとも無作為抽出検査のように、構成部材を測定するための極めて簡単で安価な可能性が求められる。図２に示されたように、孔付円板２３はこれまで破壊を伴う製造方法によってしか点検及び再測定できなかった。その上、再測定のために選択された構成部材は、費用をかけて嵌込み及び表面加工されなければならない。全体的に製造された構成部材を表面加工することによって、不都合なことにはバリ（Ｇｒａｔｅ）が生じることがあり、このバリが測定結果を歪曲しかねない。さらに測定される構成部材の嵌込み及び表面加工に際して変形の危険性が高まる。
【００２５】
そこで本発明によれば、マイクロ電気めっきによる構成部材、ここでは孔付円板２３を製造する際に、ウェハにおける選択された少数の構成部材２３′のみ（例えば１０００個の構成部材の内の３〜５個）を対象に、ラックウェブもしくはラックコアとして特徴づけてもよいフォトレジスト領域４５が取付けられる。対象となるフォトレジスト領域４５の取付けは、特別に成形されたマスクを介して、選択された構成部材２３′において前もって行われるので、形成したい金属構造体は下の機能平面３５から始まって、このフォトレジスト領域４５に沿ってすでに成長している。選択された構成部材２３′は、こうして自らの全構造体において所望に中断されて製造される（図３）。フォトレジスト領域４５の除去後、それぞれの構成部材２３′の内部の構造体は、簡単な形式で露出される。
【００２６】
図３に示されているように、フォトレジスト領域４５を、製造後に測定したい開口構造を切断するように配置すれば有利である。このようにして、図３に示された孔付円板２３′のフォトレジスト領域４５は、このフォトレジスト領域４５が機能平面３５，３６，３７を、流路４１の流入開口４０及び流出開口４２の領域において、同時に切断するように取り付けられている。
【００２７】
図４は、図３において矢印ＩＶで示したラック縁部４６の領域で中断された孔付円板２３′の断面図である。従ってこの断面図は、孔付円板２３′を通して切削加工によって切断された断面ではなく、あらかじめこのように製造された孔付円板部材の側面図を示している。簡単な形式で露出される開口構造は、非常に簡単に、破壊されることなく測定可能である。測定され得る孔付円板２３典型的な寸法は、例えば層の厚さａ、流路４１の高さｈ、流入開口４０及び流出開口４２のずれｘ、いわゆる戻りスペースｚ、つまり流出開口４２を介して残留する、流路４１の流れ領域、さらに流入開口４０の流入縁部角度４７、流出開口４２の流出縁部角度４８である。
【００２８】
個別化後の構成部材は、完全な構成部材２３と中断された部材２３′とに分類される。この中断された部材２３′は、測定装置５０に供給される。概略的な測定及び評価装置は図５に示されている。例えば図示されていない部品支持体に固定されている構成部材２３′の無接触測定は、様々異なる測定装置５０によって行うことができる。例えば、ラスタエレクトロマイクロスコープ、照明装置を備えたプロフィールプロジェクタ、ＣＣＤカメラ若しくは赤外線カメラのような撮影機械、距離測定システムを備えたマイクロスコープ、若しくはレーザ走査式のマイクロフォーカス測定システムが適している。記録された測定値は、例えば評価ユニット５１において処理及び評価され、これによって製造された構成部材２３の寸法の正確さ及びクオリティの評価が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
電気めっきにより製造された、孔付円板の形の構成部材を備えた燃料噴射弁の部分図である。
【図２】
電気めっきにより製造可能な孔付円板の平面図である。
【図３】
図２に示されたもとの孔付円板を中断するように、内部のフォトレジスト領域を設けた孔付円板の平面図である。
【図４】
図３の矢印ＩＶに従ったラック縁部の領域で中断された孔付円板の断面図である。
【図５】
概略的な測定及び評価装置の部分図である。
【国際公開パンフレット】
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2004518827.tif 000004
2004518827.tif 000005
2004518827.tif 000006
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2004518827.tif 000020
2004518827.tif 000021
【国際調査報告】
2004518827.tif 000022
2004518827.tif 000023