JP4769962B2 - 金属系微細構造物の作製方法及びその装置 - Google Patents
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Description
(1)金属系微細構造物を電気めっき法により作製する方法において、基板の上に、貫通穴を具備する型板を駆動可能に設置し、上記貫通穴を介して基板の上にめっき処理を行い、上記型板を基板から離れていく方向に移動させることにより、基板上に金属系構造物を形成する、ことからなる金属系微細構造物の作製方法であって、
基板に、所望の金属系微細構造物の底面形状に略対応した輪郭を有する複数個の貫通穴を具備する型板を極めて近接又は密着させて設置し、駆動手段により、型板を基板から離れていく方向に、80〜10000nm/分の速度で、移動させることを特徴とする金属系微細構造物の作製方法。
(2)電極+及び型板と電極−及び基板をめっき液に浸し、電流を流し、基板の上にめっき処理を行う前記(1)に記載の方法。
(3)前記(1)又は(2)に記載の金属系微細構造物の作製方法で使用する装置であって、
電気めっき槽と、基板と、該基板の上に設置する所望の金属系微細構造物の底面形状に対応した輪郭を有する複数個の貫通穴を具備する型板と、該型板を上記基板から離れていく方向に移動させる駆動手段と、上記基板上にめっき処理するための電極とを有することを特徴とする金属系微細構造物の作製装置。
(4)槽内に、電極−及び基板と、電極+及び型板を設置した前記(3)に記載の金属系微細構造物の作製装置。
(5)めっき槽(11)内に位置する、電極−及び基板(17)と、該電極に対向し、距離を可変できる駆動部(19)に連結しているホルダー(13)及び他方の電極+(12)と、槽内で電極間に位置した所望の金属系微細構造物の底面形状に対応した輪郭を有する複数個の貫通穴(20)を具備する型板(18)と、電極間を接続する電線と、その間に位置する電源とを具備してなる装置であって、
電極−及び基板(17)に型板(18)を極めて近接又は密着させた状態で、前記槽内の両電極(12,17)と型板(18)をめっき液(12)に浸し、電流を流している間に80〜10000nm/分の速度で駆動部(19)により電極+及び型板(18)が電極−及び基板(17)から離れていく方向に移動させ、電極−及び基板(17)上に金属系微細構造物を形成する操作を実行できるようにした、前記(3)又は(4)に記載の金属系微細構造物の作製装置。
本発明は、金属系微細構造物を電気めっき法により作製する方法であって、電気めっき槽に、基板と、該基板の上に、所望の金属系微細構造物の底面形状に略対応した輪郭を有する複数個の貫通穴を具備する型板を駆動可能に設置し、上記貫通穴を介して基板の上にめっき処理を行い、同時に、上記型板を基板から離れていく方向に移動させることにより、基板上に連続的に金属系構造物を形成することを特徴とするものである。
(1)従来技術の代表的な問題点である、設備費が高価であること、環境問題、工程数が多いこと等の問題を解消した金属系微細構造物を作製することを可能とする、金属系微細構造物の作製方法と金属系微細構造物の作製装置を提供できる。
(2)レジスト材を用いる従来のLIGA法に代わる、金属系微細構造物の新しい加工技術を提供できる。
(3)従来のLIGA法と比べ、簡便な構造で低コストの装置により、簡便な製造プロセスで、微細加工することが可能な、新しい微細加工技術を提供できる。
(4)工程数が少なく、低エネルギー消費で、環境低負荷型の金属系微細構造物の微細加工技術を提供できる。
(5)構造体の高さを設定する場合に、レジスト材の基板への塗布条件を設定する従来法(特許文献1、2、非特許文献1等)と比べ、形成時間を設定するだけという簡便な製造プロセスで、高さの異なる構造体を得ることができる微細加工技術を提供できる。
(6)型板の駆動範囲を広げることにより、高アスペクト比を有する構造体を形成可能とする微細加工技術を提供できる。
(7)1つの構造体で作製した型を消費する必要のある従来法(特許文献1、2、非特許文献1等)と異なり、何度でも繰り返し型板を使用することができる、ランニングコストの低い微細加工技術を提供できる。
本実施例では、直径が0.1mmで、ピッチが0.3mmの貫通穴を49個(縦7行、横7列)有する厚さ0.02mmのアクリル材を型板として用いた。図4に、型板の構造の平面図を示す。この型板は、直径0.1mm、ピッチ0.3mmの円49個(縦7行、横7列)を有する。電極+及び基板には、Niを用いた。電気めっき槽内に、上記型板を基板に極めて近接させて設置した。型板(18)の貫通穴近傍にひずみゲージ(図示せず)が設置されており、始めに、型板(18)を基板(17)と接触させ、その後、基板(17)から離れる方向に型板(18)を駆動させ、ひずみが検出されないところを出発位置とした(図2、3)。
次いで、表1に示す条件で、電気めっき処理を行い、同時に、クローズドループにより変位制御のできるピエゾステージからなる駆動手段により、型板を基板から離れていく方向に1.4μm/分の速さで移動させ、70分で、基板上に連続的に金属系構造物を形成し、直径0.1mm、ピッチ0.3mm、高さ0.1mmの円柱49個(縦7行、横7列)を有するNi微細構造物を作製した。
上記Ni微細構造物について、走査型電子顕微鏡により側面から観察し、基板から先端までの微細構造体円柱の側長の評価を行った結果、高さ102μmの構造物であった。
本実施例では、実施例1と同様に、直径0.1mm、ピッチ0.3mmの貫通穴を49個(縦7行、横7列)有する厚さ0.02mmのアクリル材を型板として用いた。電極+には、白金、基板には、Cuを用いた。電気めっき槽内に、上記型板を基板に極めて近接させて設置した。型板(18)の貫通穴近傍にひずみゲージ(図示せず)が設置されており、始めに、型板(18)を基板(17)と接触させ、その後、基板(17)から離れる方向に型板(18)を駆動させ、ひずみが検出されないところを出発位置とした(図2、3)。
次いで、表2に示す条件で、電気めっき処理を行い、同時に、クローズドループにより変位制御のできるピエゾステージからなる駆動手段により、型板を基板から離れていく方向に0.6μm/分の速さで移動させ、120分で、基板上に連続的に金属系構造物を形成し、直径0.1mm、ピッチ0.3mm、高さ0.08mmの円柱49個(縦7行、横7列)を有するNi−W微細構造物を作製した。
上記Ni−W微細構造物について、走査型電子顕微鏡により側面から観察し、基板から先端までの微細構造体円柱の側長の評価を行った結果、高さ76μmの構造物であった。
11 槽
12 電極+
13 電極+と型板のホルダー
14 電源
15 電線
16 電極−(基板)ホルダー
17 電極−(基板)
18 型板
19 駆動部
20 貫通穴
21 金属系微細構造物
30 マスク
31 重金属の吸収材
32 レジスト層
33 基板
34 レジストパターン
35 金属系微細構造物
Claims (5)
- 金属系微細構造物を電気めっき法により作製する方法において、基板の上に、貫通穴を具備する型板を駆動可能に設置し、上記貫通穴を介して基板の上にめっき処理を行い、上記型板を基板から離れていく方向に移動させることにより、基板上に金属系構造物を形成する、ことからなる金属系微細構造物の作製方法であって、
基板に、所望の金属系微細構造物の底面形状に略対応した輪郭を有する複数個の貫通穴を具備する型板を極めて近接又は密着させて設置し、駆動手段により、型板を基板から離れていく方向に、80〜10000nm/分の速度で、移動させることを特徴とする金属系微細構造物の作製方法。 - 電極+及び型板と電極−及び基板をめっき液に浸し、電流を流し、基板の上にめっき処理を行う請求項1に記載の方法。
- 請求項1又は2に記載の金属系微細構造物の作製方法で使用する装置であって、
電気めっき槽と、基板と、該基板の上に設置する所望の金属系微細構造物の底面形状に対応した輪郭を有する複数個の貫通穴を具備する型板と、該型板を上記基板から離れていく方向に移動させる駆動手段と、上記基板上にめっき処理するための電極とを有することを特徴とする金属系微細構造物の作製装置。 - 槽内に、電極−及び基板と、電極+及び型板を設置した請求項3に記載の金属系微細構造物の作製装置。
- めっき槽(11)内に位置する、電極−及び基板(17)と、該電極に対向し、距離を可変できる駆動部(19)に連結しているホルダー(13)及び他方の電極+(12)と、槽内で電極間に位置した所望の金属系微細構造物の底面形状に対応した輪郭を有する複数個の貫通穴(20)を具備する型板(18)と、電極間を接続する電線と、その間に位置する電源とを具備してなる装置であって、
電極−及び基板(17)に型板(18)を極めて近接又は密着させた状態で、前記槽内の両電極(12,17)と型板(18)をめっき液(12)に浸し、電流を流している間に80〜10000nm/分の速度で駆動部(19)により電極+及び型板(18)が電極−及び基板(17)から離れていく方向に移動させ、電極−及び基板(17)上に金属系微細構造物を形成する操作を実行できるようにした、請求項3又は4に記載の金属系微細構造物の作製装置。
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