金属構造体の製造方法および金属構造体
【課題】加工性を向上できる金属構造体の製造方法および金属構造体を提供する。
【解決手段】金属構造体の製造方法は、以下の工程を備えている。基板上にパターン１２ａを有する樹脂型を形成する。樹脂型のパターン１２ａを覆うように金属層１３を形成する。炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型を除去する。樹脂型を形成する工程は、基板を被覆するように樹脂層を形成する工程と、樹脂層上に、パターンを有するマスクを配置し、マスクのパターンを介してレーザを照射することにより、樹脂層の一部を除去する工程とを含むことが好ましい。
【解決手段】金属構造体の製造方法は、以下の工程を備えている。基板上にパターン１２ａを有する樹脂型を形成する。樹脂型のパターン１２ａを覆うように金属層１３を形成する。炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型を除去する。樹脂型を形成する工程は、基板を被覆するように樹脂層を形成する工程と、樹脂層上に、パターンを有するマスクを配置し、マスクのパターンを介してレーザを照射することにより、樹脂層の一部を除去する工程とを含むことが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属構造体の製造方法および金属構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波診断素子、コンタクトプローブなどの金属構造体の製造方法として、たとえばＸ線リソグラフィと電鋳およびモールディングとを組み合わせたＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung und Abformung）が知られている。このようなＬＩＧＡ法として、たとえば特開平１０−５０５７６号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に開示の複合圧電材料の製造方法は、基板上にリソグラフィのための樹脂層を形成する工程と、この樹脂層にパターン形成のためのマスク層を介してシンクロトン放射光（ＳＲ）を照射する工程と、樹脂層を現像して露光された部分を除去する工程と、現像によりパターンが形成された樹脂層上に金属材料を堆積させる工程と、樹脂層を除去してパターン形成された樹脂層の形状が金属材料からなる型を得る工程とを備えている。また、特許文献１には、樹脂層を除去する工程では、ウエットエッチングあるいはプラズマエッチングにより除去することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５０５７６号公報（特許文献１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は鋭意研究の結果、ウエットエッチングあるいはプラズマエッチングにより樹脂層を除去する際に、樹脂層を十分に除去できない場合があることを見出した。樹脂層を十分に除去できない場合には、樹脂層のパターンに形成された金属材料の加工性が悪くなる。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、加工性を向上できる金属構造体の製造方法および金属構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、樹脂層を除去する際に樹脂層を十分に除去できる手段について鋭意研究した結果、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザを用いることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明の金属構造体の製造方法は、以下の工程を備えている。基板上にパターンを有する樹脂型を形成する。樹脂型のパターンを覆うように金属層を形成する。炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型を除去する。
【０００９】
本発明の金属構造体の製造方法によれば、炭酸ガスレーザを照射することにより樹脂型を除去している。この炭酸ガスレーザは金属層に与える影響が小さいので、金属構造体となる金属層の特性を維持できる。このため、金属層を維持して樹脂型を十分に除去することができる。したがって、本発明の金属構造体の製造方法は、加工性を向上することができる。
【００１０】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂型を形成する工程は、基板を被覆するように樹脂層を形成する工程と、樹脂層上に、パターンを有するマスクを配置し、マスクのパターンを介してレーザを照射することにより、樹脂層の一部を除去する工程とを含む。
【００１１】
当業者であれば、樹脂層の一部を除去するためにレーザを照射すると、一般的には、干渉縞ができることに起因して、所望のパターンを形成することができないと考えられていた。しかし、本発明者は、レーザを用いて樹脂層の一部を除去すると、樹脂型のパターンとなるべき所望のパターンを形成できることを見出した。さらに、レーザを照射することにより樹脂層の一部を除去できるので、上記特許文献１のようにシンクロトン放射光を用いて樹脂層の一部を除去する場合に比べてコストを低減することができる。したがって、加工性を向上できるとともに、コストを低減することができる。
【００１２】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程では、レーザとして炭酸ガスレーザを用いる。
【００１３】
炭酸ガスレーザの波長は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）などの多くの樹脂に対し吸収を持つ。このため、炭酸ガスレーザを用いて樹脂層の一部を除去する場合に、樹脂層の材料を広く選択することができる。
【００１４】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程は、炭酸ガスレーザを照射する工程と、炭酸ガスレーザを照射する工程後に、ファイバレーザ、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザおよびＹＶＯ4（イットリウム・バナデート）レーザの少なくとも１つのレーザを照射する工程とを含む。
【００１５】
炭酸ガスレーザの照射後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射することにより、炭酸ガスレーザにより除去すべき樹脂層の一部が残存した場合であっても、残存した樹脂を効果的に除去することができる。このため、加工性をより向上することができる。
【００１６】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程では、テレセントリックレンズを用いる。
【００１７】
テレセントリックレンズを用いることにより、基板に対する垂直性を高めてレーザを照射することができる。したがって、樹脂層の一部をより精度を向上して除去することができる。
【００１８】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程は、マスクとなるべき材料を準備する工程と、マスクとなるべき材料にレーザを照射することにより、パターンを有するマスクを形成する工程とを含む。
【００１９】
これにより、マスクの製造コストを低減できるので、コストを低減して金属構造体を製造することができる。
【００２０】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程では、レーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスをレーザの照射領域に向けて吹き付ける。また上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂型を除去する工程では、炭酸ガスレーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを炭酸ガスレーザの照射領域に向けて吹き付ける。
【００２１】
これにより、樹脂層の一部を除去するためのレーザの照射、または樹脂型を除去するための炭酸ガスレーザの照射により樹脂層が炭素またはその化合物に分解されることで生じる残留物を除去することができる。
【００２２】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層を形成する工程では、樹脂層としてラミネータフィルムを形成する。
【００２３】
ラミネータフィルムは炭酸ガスレーザで除去することが可能な材料であるため、安価なラミネータフィルムを用いることで、コストを低減することができる。またラミネータフィルムは薄いので、炭酸ガスレーザによる干渉縞の発生をより抑制できるので、加工性をより向上できる。
【００２４】
本発明の金属構造体は、上記いずれかに記載の金属構造体の製造方法により製造される。本発明の金属構造体によれば、本発明の金属構造体の製造方法により製造されるので、樹脂型を十分に除去できるので、加工性を向上した金属構造体を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明の金属構造体の製造方法および金属構造体によれば、加工性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における金属構造体を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の一実施の形態における金属構造体１０について説明する。図１に示すように、本実施の形態における金属構造体１０は、板状部１０ａと、板状部１０ａから突出した突起部１０ｂとを備えている。板状部１０ａは、平面形状がたとえば円形または矩形である。突起部１０ｂは、たとえば柱状または針状であり、単数であっても複数であってもよい。
【００２９】
金属構造体１０は金属材料で構成されていれば特に限定されないが、たとえばニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、金、金合金などからなる。
【００３０】
続いて、図２〜図８を参照して、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法について説明する。
【００３１】
まず、図２に示すように、基板１１を準備する。基板１１の材料は特に限定されないが、たとえばシリコン、銅、ニッケル、ステンレス、クロムなどが挙げられる。
【００３２】
次に、図３に示すように、基板１１上にレジスト１２を形成する。レジスト１２の形成方法は特に限定されず、たとえば、コーターやスプレー方式により塗布することができる。レジスト１２の材料は特に限定されないが、たとえばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂などの材料からなるフォトレジストなどが挙げられる。
【００３３】
次に、図４に示すように、レジスト１２の上にパターン１４ａを有するマスク１４を配置し、マスク１４を介してレジスト１２にＸ線を照射する。マスク１４は、たとえばＸ線を吸収する材料であるＸ線マスクである。この露光により、レジスト１２にパターン１２ａ（図５参照）を転写する。なお、露光は、Ｘ線に限定されず、たとえばＵＶ光を用いてもよい。
【００３４】
次に、レジスト１２を現像して露光された部分を除去することで、レジスト１２にパターン１２ａを形成する。パターン１２ａは、貫通していなくてもよいが、貫通していることが好ましい。なお、本実施の形態のレジスト１２はポジ型であるが、ネガ型の材料を用いてもよい。これにより、図５に示すように、基板１１上にパターン１２ａを有する樹脂型（レジスト１２）を形成することができる。
【００３５】
次に、図６に示すように、樹脂型としてのレジスト１２のパターン１２ａを覆うように金属層１３を形成する。金属層１３は、レジスト１２のパターン１２ａが露出しない程度に形成する。つまり、レジスト１２のパターン１２ａの高さよりも厚くなるように金属層１３を形成する。
【００３６】
金属層１３を形成する方法は特に限定されず、たとえば電解めっき法などを用いることができる。金属層１３の材料は特に限定されないが、たとえばニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、金、金合金などを用いることができる。
【００３７】
金属層１３を形成した後に、金属層１３のレジスト１２と反対側の表面１３ａを研磨、切断、研削などにより加工してもよい。
【００３８】
次に、図７に示すように、基板１１を除去する。基板１１を除去する方法は特に限定されないが、ウエットエッチングなどを用いることができる。
【００３９】
次に、図８に示すように、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型としてのレジスト１２を除去する。炭酸ガスレーザは、レジスト１２に対し吸収可能な波長であることが好ましく、吸収が大きい観点から波長が９．３μｍ程度の波長であることがより好ましい。
【００４０】
またこの工程では、炭酸ガスレーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを炭酸ガスレーザの照射領域に向けて吹き付けることが好ましい。炭酸ガスレーザの照射領域とは、本実施の形態では、炭酸ガスレーザが照射されるレジスト１２である。炭酸ガスレーザ照射時に圧縮空気または酸素ガスを吹き付けることで、炭酸ガスレーザによって炭素またはその化合物に分解された残留物を炭酸ガスに変えて除去することができる。同時に酸化熱も発生するため低出力でのレーザ照射でレジスト１２の除去が可能となる。
【００４１】
また炭酸ガスレーザを照射する際に、テレセントリックレンズを用いてもよい。この場合、炭酸ガスレーザをレジスト１２に対して垂直度を高めて照射することができるため、効率よくレジスト１２を除去できる。このため、レジスト１２の厚みが大きい場合に特に効果的である。
【００４２】
なお、金属構造体１０となる金属層１３への熱ダメージの懸念がある場合には、レーザスキャン速度を上げる等の方策をとってもよい。
【００４３】
また、レジスト１２の除去が十分でないと判断される場合には、炭酸ガスレーザの照射後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射する。この場合、レジスト１２の除去をより効果的にすることができる。
【００４４】
上述した工程を実施することにより、図１に示す金属構造体１０を製造することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法によれば基板１１上にパターン１２ａを有する樹脂型としてのレジスト１２を形成する工程と、レジスト１２のパターン１２ａを覆うように金属層１３を形成する工程と、炭酸ガスレーザを照射することにより、レジスト１２を除去する工程とを備えている。
【００４６】
本実施の形態における金属構造体１０の製造方法によれば、炭酸ガスレーザを照射することによりレジスト１２を十分に除去できる。また、炭酸ガスレーザは金属層１３に与える影響が小さいので、金属構造体となる金属層１３の特性を維持できる。このように、金属層１３のみを残してレジスト１２を選択的に除去できるので、金属構造体１０に残留するレジスト１２を低減できるため、加工性を向上することができる。
【００４７】
また、炭酸ガスレーザにより樹脂型を除去すると、プラズマにより樹脂型を除去する場合に比べて、除去する際に発生する熱を低減できるので、温度上昇を低減することができる。
【００４８】
本実施の形態の製造方法により製造される金属構造体１０は加工性を向上できるので、微細な金属構造体であるコンタクトプローブや超音波診断素子、金型などを高い精度で製造することができる。つまり、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法は微細金属構造体に好適に用いられる。
【００４９】
（実施の形態２）
本実施の形態の金属構造体は、実施の形態１の図１に示す金属構造体１０と同様である。
【００５０】
本実施の形態の金属構造体の製造方法は、基本的には実施の形態１の金属構造体の製造方法と同様の構成を備えているが、樹脂型を形成する工程において異なる。具体的には以下の通りである。
【００５１】
まず、実施の形態１と同様に、図２に示す基板１１を準備する。
次に、図９に示すように、基板１１上に膜２１を形成する。膜２１の形成方法は特に限定されず、たとえばスパッタ法などの成膜法により形成してもよく、金属薄膜を載せることで形成してもよい。膜２１の材料は、たとえばチタン、クロムなどの金属や、紙などを用いることができる。膜２１を用いることにより、後述する基板１１を樹脂層２２から除去する工程において、基板１１と樹脂層２２とを容易に分離することができる。また、膜２１として金属膜を用いる場合には、後述する樹脂型に金属層を形成する工程において、電界めっきを用いることができる。なお、この工程は省略されてもよい。
【００５２】
次に、図１０に示すように、膜２１を被覆するように樹脂層２２を形成する。樹脂層２２は膜２１の全体を被覆し、樹脂層２２が形成される側から見て、膜２１および基板１１は露出していない。
【００５３】
樹脂層２２の形成方法は特に限定されないが、たとえば樹脂層２２としてラミネートフィルムを用いることができる。詳細には、膜２１が形成された基板１１上にラミネートフィルムを配置し、あるいは膜２１が形成された基板１１を２枚のラミネートフィルムで挟み込み、ラミネートフィルムを加熱し、基板１１とラミネートフィルムとを接着する。なお、ラミネートフィルムとは、ベースフィルムと糊材とが積層された構造である。ベースフィルムは、たとえばＰＥＴ、ＰＶＣなどが用いられ、糊材は、たとえばポリ酢酸ビニルなどの熱可塑性樹脂が用いられる。
【００５４】
なお、２枚のラミネートフィルムで基板１１を挟む場合（図示せず）には、膜２１が形成される面と反対側の面と、基板１１との間に、金属膜等を乗せて置く等、最終的にラミネートフィルムを基板１１から容易に剥離できる状態にしておくことが好ましい。
【００５５】
次に、図１１に示すように、樹脂層２２上に、パターン２３ａを有するマスク２３を配置する。マスクは、たとえば金属ステンシルマスクを用いる。パターン２３ａは貫通していることが好ましい。
【００５６】
この工程では、マスクとなるべき材料を準備し、このマスクとなるべき材料にレーザを照射することにより、パターン２３ａを有するマスク２３を形成することが好ましい。言い換えると、レーザを照射することによりパターン２３ａを有するマスク２３を形成することが好ましい。さらに言い換えると、マスクを構成する金属に吸収を持つ波長のレーザを照射することで、パターン２３ａを有するマスク２３を形成することが好ましい。マスクとなるべき材料は、たとえば金属薄膜が挙げられ、レーザとしてはたとえばファイバレーザが挙げられる。この場合、コストを低減できる。
【００５７】
次に、図１２に示すように、マスク２３のパターン２３ａを介して（マスク２３の上方から）レーザを照射することにより、図１３に示すように、樹脂層２２の一部を除去する。樹脂層２２の一部は、樹脂型のパターン（開口部）となるべき領域である。
【００５８】
レーザとしては、炭酸ガスレーザを用いることが好ましく、９．３μｍ程度の波長を有する炭酸ガスレーザを用いることがより好ましい。
【００５９】
この工程では、炭酸ガスレーザを照射した後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射することが好ましい。炭酸ガスレーザの照射のみでは、数μｍ程度、基板１１上に樹脂層２２が残る場合がある。しかし、炭酸ガスレーザの照射後に、ファイバレーザ、ＹＡＧおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射することで、下地の膜２１を多少除去することにはなるが、実質的に完全に樹脂層２２のパターン２２ａとなるべき領域を除去できるという知見を本発明者は得ている。このため、炭酸ガスレーザにより樹脂残渣が生じた場合には、この樹脂残渣を除去できる。
【００６０】
レーザを照射する際には、圧縮空気または酸素ガスをレーザの照射領域に向けて吹き付けることが好ましい。レーザの照射領域とは、本実施の形態では、レーザが照射される樹脂層２２である。この場合、レーザ照射周辺の炭化物付着を抑制できる。
【００６１】
また、テレセントリックレンズを通してレーザを照射することが好ましい。つまり、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。ｆθレンズをテレセントリックレンズにすることで、範囲の広いスキャンにおいても照射によって得られる樹脂層２２の孔（パターン２２ａ）の側面について、基板１１の表面に対して垂直性を高めることができる。
【００６２】
次に、図１４に示すように、マスク２３を取り外す。これにより、基板１１上にパターン２２ａを有する樹脂型としての樹脂層２２を形成することができる。
【００６３】
次に、図１５に示すように、樹脂型としての樹脂層２２のパターン２２ａを覆うように金属層１３を形成する。この工程は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６４】
次に、図１６に示すように、基板１１および膜２１を除去する。基板１１の除去方法は、実施の形態１と同様である。膜２１がラミネータフィルムで挟まれている場合、つまり、膜２１が基板１１および樹脂層２２に接着していない場合には、基板１１を除去すると、膜２１も除去できる。膜２１が基板１１に接着している場合には、たとえばウエットエッチングなどにより膜２１を除去できる。
【００６５】
次に、図１７に示すように、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型としての樹脂層２２を除去する。この工程は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６６】
上述した工程を実施することにより、図１に示す金属構造体１０を製造することができる。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法は、樹脂型としての樹脂層２２を形成する工程では、樹脂層２２上に、パターン２３ａを有するマスク２３を配置し、マスク２３のパターン２３ａを介してレーザを照射することにより、樹脂層２２の一部を除去する。
【００６８】
本実施の形態における金属構造体１０の製造方法によれば、レーザを照射することにより樹脂層２２の一部（樹脂型のパターンとなる領域）を除去できるので、シンクロトン放射光を用いて樹脂層の一部を除去する場合に比べてコストを低減することができる。また、露光工程を省略できるので、製造プロセスを簡略にすることができる。したがって、加工性を向上でき、かつコストを低減することができ、かつ製造プロセスを簡略化できる。
【００６９】
本実施の形態における金属構造体１０の製造方法において好ましくは、樹脂層２２としてラミネートフィルムを形成する。熱可塑性樹脂を含んだラミネートフィルムは、汎用的な材料であるため安価に入手可能である。従来のＬＩＧＡ等ではアクリル樹脂と基板１１とを接着するためにアクリル樹脂を液状またはアクリル樹脂に接着材塗付等の工夫が必要であった。しかし、市販のラミネータフィルムは接着剤となる熱可塑性樹脂が含まれているため、基板１１上に容易に樹脂層２２を形成することができる。またラミネートフィルムは厚みが小さいため、レーザの干渉縞ができる前に樹脂型を除去できる。このため、ラミネートフィルムは炭酸ガスレーザで除去可能な材料であることから、本実施の形態の樹脂層２２として好適に使用することができる。
【実施例】
【００７０】
本実施例では、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型を除去する工程を備えることによる効果について調べた。
【００７１】
（実施例１）
実施例１の金属構造体の製造方法は、実施の形態２にしたがった。具体的には、まず、図２に示すように、基板１１として、３インチの直径を有し、かつ１ｍｍの高さを有するＳｉ基板を準備した。
【００７２】
次に、図９に示すように、基板１１上に、２μｍの厚さを有するニラコ製のチタン箔を乗せることで、膜２１を形成した。
【００７３】
次に、ＰＥＴからなるベースフィルムに、ポリ酢酸ビニルが付着され、かつ１００μｍの厚さを有するラミネートフィルムを２枚準備し、膜２１が形成された基板１１を２枚のラミネートフィルム間に挟み込み、ラミネートフィルムにより加熱付着させた。ラミネートフィルムの熱可塑性樹脂により、Ｔｉ膜付きＳｉ基板を挟み込んだ状態で付着された。これにより、基板１１を被覆するように樹脂層２２を形成した。
【００７４】
次に、図１１に示すように、樹脂層２２上に、パターン２３ａを有するマスク２３を配置し、図１２に示すように、マスク２３のパターン２３ａを介してレーザを照射することにより、図１３に示すように、樹脂層２２の一部を除去した。詳細には、３０μｍの厚さを有するＮｉ薄膜に、ファイバレーザで照射して、孔径３４μｍで、孔間隔５２μｍの貫通パターニングを作ることにより、金属ステンシルマスクを形成した。この金属ステンシルマスクを樹脂層２２上に配置した。出力２０Ｗ、波長９．３μｍの炭酸ガスレーザを用い、金属ステンシルマスクの上面より、ガルバノスキャナ走査しワーキングディスタンス１８５ｍｍのｆθレンズを通してステンシルマスク上面を９０μｍステップ、スキャン速度１００ｍｍ／秒にて５〜２５０回重ね照射した。この時、アシストガスとして圧縮空気または酸素ガスを用いることで照射周辺の炭化物付着を少なくできた。またｆθレンズをテレセントリックレンズにすることで、範囲の広いスキャンにおいても照射によって得られる樹脂層２２の孔（パターン２２ａ）の側面が、基板１１の表面に対して垂直に得られた。
【００７５】
その後、出力２５Ｗ、波長１．０６μｍのファイバレーザを用いて、ガルバノスキャナ走査で上記炭酸ガスレーザを照射した面を１〜１０回照射スキャンした。これにより、炭酸ガスレーザで除去できなかった基板１１上に形成された樹脂層２２のパターン２２ａの樹脂残渣を除去することができた。
【００７６】
次に、ステンシルマスクを樹脂層２２から取り外し、給電用電極面形成のため上記で形成したパターンとは異なる部分である基板端５ｍｍ角程度の範囲で炭酸ガスレーザおよびファイバレーザを照射することで、樹脂層２２の一部を除去した。この後、アルコールにて炭化物残渣を取り除いた。
【００７７】
次に、図１５に示すように、樹脂型のパターンを覆うように金属層１３を形成した。詳細には、給電電極面にめっき用配線をクリップにて取り付け、金属構造体とする２０ｍｍ角以外の範囲にテフロン（登録商標）テープでマスキングを行った。スルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケルめっき液に図１４の試料を入れ、電界めっきにて金属層１３が厚さ３ｍｍ程度になるまでめっき成長を行なった。めっき後、めっき部分（金属層１３）が２０ｍｍ角×３ｍｍ高さになるように、切断および研磨にて成形した。
【００７８】
次に、図１６に示すように、水酸化カリウム水溶液を用いて基板１１をエッチングにより除去した。これにより、膜２１も同時に除去した。
【００７９】
ここで、ラミネート樹脂等を用いることで樹脂層２２がパターン形成面とは反対の基板１１にも形成されている場合には、基板１１のエッチング前に樹脂層を剥離するか、炭酸ガスレーザの照射などにより除去しておく。
【００８０】
次に、図１７に示すように、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型としてのパターニングされたラミネータ樹脂を除去した。
【００８１】
以上の工程を実施することにより、図１に示す金属構造体１０を製造した。実施例１の金属構造体１０は、Ｎｉよりなり、板状部１０ａと、柱状の複数の突起部１０ｂとを備えていた。板状部１０ａは、３インチの直径Ｌ１と、１００μｍの高さＬ２とを有していた。突起部１０ｂは、３４μｍの直径Ｌ３と、１００μｍの高さＬ４とを有していた。隣り合う突起部１０ｂの間隔Ｌ５は５２μｍであった。実施例１の金属構造体１０は、加工性が向上されており、内視鏡などに好適に用いられることがわかった。
【００８２】
（実施例２）
実施例２の金属構造体の製造方法は、基本的には実施例１の金属構造体の製造方法と同様の構成を備えていたが、ステンシルマスクのパターンおよび金属層を形成する工程において異なっていた。
【００８３】
詳細には、ステンシルマスクのパターンは、幅が１００μｍの微細ピン形状とした。
金属層を形成する工程では、給電電極面にめっき用配線をクリップにて取り付けた後、スルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケルめっき液に試料を入れ、電界めっきにて厚さ１５０μｍ程度になるまでめっき成長を行った。めっき後、めっき厚さが１００μｍになるまで研磨にて成形した。
【００８４】
このように製造された実施例２の金属構造体１０は、Ｎｉよりなり、板状部１０ａと、針状の複数の突起部１０ｂとを備えていた。板状部１０ａは、３インチの直径Ｌ１と、１００μｍの高さＬ２とを有していた。突起部１０ｂは、１８０μｍの直径Ｌ３と、１５０μｍの高さＬ４とを有していた。隣り合う突起部１０ｂの間隔Ｌ５は６０μｍであった。実施例２の金属構造体１０は、加工性が向上されており、コンタクトプローブなどに好適に用いられることがわかった。
【００８５】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 金属構造体、１０ａ 板状部、１０ｂ 突起部、１１ 基板、１２ レジスト、１２ａ、１４ａ、２２ａ、２３ａ パターン、１３ 金属層、１３ａ 表面、２１ 膜、１４、２３ マスク、２２ 樹脂層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属構造体の製造方法および金属構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波診断素子、コンタクトプローブなどの金属構造体の製造方法として、たとえばＸ線リソグラフィと電鋳およびモールディングとを組み合わせたＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung und Abformung）が知られている。このようなＬＩＧＡ法として、たとえば特開平１０−５０５７６号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に開示の複合圧電材料の製造方法は、基板上にリソグラフィのための樹脂層を形成する工程と、この樹脂層にパターン形成のためのマスク層を介してシンクロトン放射光（ＳＲ）を照射する工程と、樹脂層を現像して露光された部分を除去する工程と、現像によりパターンが形成された樹脂層上に金属材料を堆積させる工程と、樹脂層を除去してパターン形成された樹脂層の形状が金属材料からなる型を得る工程とを備えている。また、特許文献１には、樹脂層を除去する工程では、ウエットエッチングあるいはプラズマエッチングにより除去することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５０５７６号公報（特許文献１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は鋭意研究の結果、ウエットエッチングあるいはプラズマエッチングにより樹脂層を除去する際に、樹脂層を十分に除去できない場合があることを見出した。樹脂層を十分に除去できない場合には、樹脂層のパターンに形成された金属材料の加工性が悪くなる。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、加工性を向上できる金属構造体の製造方法および金属構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、樹脂層を除去する際に樹脂層を十分に除去できる手段について鋭意研究した結果、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザを用いることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明の金属構造体の製造方法は、以下の工程を備えている。基板上にパターンを有する樹脂型を形成する。樹脂型のパターンを覆うように金属層を形成する。炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型を除去する。
【０００９】
本発明の金属構造体の製造方法によれば、炭酸ガスレーザを照射することにより樹脂型を除去している。この炭酸ガスレーザは金属層に与える影響が小さいので、金属構造体となる金属層の特性を維持できる。このため、金属層を維持して樹脂型を十分に除去することができる。したがって、本発明の金属構造体の製造方法は、加工性を向上することができる。
【００１０】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂型を形成する工程は、基板を被覆するように樹脂層を形成する工程と、樹脂層上に、パターンを有するマスクを配置し、マスクのパターンを介してレーザを照射することにより、樹脂層の一部を除去する工程とを含む。
【００１１】
当業者であれば、樹脂層の一部を除去するためにレーザを照射すると、一般的には、干渉縞ができることに起因して、所望のパターンを形成することができないと考えられていた。しかし、本発明者は、レーザを用いて樹脂層の一部を除去すると、樹脂型のパターンとなるべき所望のパターンを形成できることを見出した。さらに、レーザを照射することにより樹脂層の一部を除去できるので、上記特許文献１のようにシンクロトン放射光を用いて樹脂層の一部を除去する場合に比べてコストを低減することができる。したがって、加工性を向上できるとともに、コストを低減することができる。
【００１２】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程では、レーザとして炭酸ガスレーザを用いる。
【００１３】
炭酸ガスレーザの波長は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）などの多くの樹脂に対し吸収を持つ。このため、炭酸ガスレーザを用いて樹脂層の一部を除去する場合に、樹脂層の材料を広く選択することができる。
【００１４】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程は、炭酸ガスレーザを照射する工程と、炭酸ガスレーザを照射する工程後に、ファイバレーザ、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザおよびＹＶＯ4（イットリウム・バナデート）レーザの少なくとも１つのレーザを照射する工程とを含む。
【００１５】
炭酸ガスレーザの照射後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射することにより、炭酸ガスレーザにより除去すべき樹脂層の一部が残存した場合であっても、残存した樹脂を効果的に除去することができる。このため、加工性をより向上することができる。
【００１６】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程では、テレセントリックレンズを用いる。
【００１７】
テレセントリックレンズを用いることにより、基板に対する垂直性を高めてレーザを照射することができる。したがって、樹脂層の一部をより精度を向上して除去することができる。
【００１８】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程は、マスクとなるべき材料を準備する工程と、マスクとなるべき材料にレーザを照射することにより、パターンを有するマスクを形成する工程とを含む。
【００１９】
これにより、マスクの製造コストを低減できるので、コストを低減して金属構造体を製造することができる。
【００２０】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層の一部を除去する工程では、レーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスをレーザの照射領域に向けて吹き付ける。また上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂型を除去する工程では、炭酸ガスレーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを炭酸ガスレーザの照射領域に向けて吹き付ける。
【００２１】
これにより、樹脂層の一部を除去するためのレーザの照射、または樹脂型を除去するための炭酸ガスレーザの照射により樹脂層が炭素またはその化合物に分解されることで生じる残留物を除去することができる。
【００２２】
上記金属構造体の製造方法において好ましくは、樹脂層を形成する工程では、樹脂層としてラミネータフィルムを形成する。
【００２３】
ラミネータフィルムは炭酸ガスレーザで除去することが可能な材料であるため、安価なラミネータフィルムを用いることで、コストを低減することができる。またラミネータフィルムは薄いので、炭酸ガスレーザによる干渉縞の発生をより抑制できるので、加工性をより向上できる。
【００２４】
本発明の金属構造体は、上記いずれかに記載の金属構造体の製造方法により製造される。本発明の金属構造体によれば、本発明の金属構造体の製造方法により製造されるので、樹脂型を十分に除去できるので、加工性を向上した金属構造体を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明の金属構造体の製造方法および金属構造体によれば、加工性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における金属構造体を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における金属構造体の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の一実施の形態における金属構造体１０について説明する。図１に示すように、本実施の形態における金属構造体１０は、板状部１０ａと、板状部１０ａから突出した突起部１０ｂとを備えている。板状部１０ａは、平面形状がたとえば円形または矩形である。突起部１０ｂは、たとえば柱状または針状であり、単数であっても複数であってもよい。
【００２９】
金属構造体１０は金属材料で構成されていれば特に限定されないが、たとえばニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、金、金合金などからなる。
【００３０】
続いて、図２〜図８を参照して、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法について説明する。
【００３１】
まず、図２に示すように、基板１１を準備する。基板１１の材料は特に限定されないが、たとえばシリコン、銅、ニッケル、ステンレス、クロムなどが挙げられる。
【００３２】
次に、図３に示すように、基板１１上にレジスト１２を形成する。レジスト１２の形成方法は特に限定されず、たとえば、コーターやスプレー方式により塗布することができる。レジスト１２の材料は特に限定されないが、たとえばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂などの材料からなるフォトレジストなどが挙げられる。
【００３３】
次に、図４に示すように、レジスト１２の上にパターン１４ａを有するマスク１４を配置し、マスク１４を介してレジスト１２にＸ線を照射する。マスク１４は、たとえばＸ線を吸収する材料であるＸ線マスクである。この露光により、レジスト１２にパターン１２ａ（図５参照）を転写する。なお、露光は、Ｘ線に限定されず、たとえばＵＶ光を用いてもよい。
【００３４】
次に、レジスト１２を現像して露光された部分を除去することで、レジスト１２にパターン１２ａを形成する。パターン１２ａは、貫通していなくてもよいが、貫通していることが好ましい。なお、本実施の形態のレジスト１２はポジ型であるが、ネガ型の材料を用いてもよい。これにより、図５に示すように、基板１１上にパターン１２ａを有する樹脂型（レジスト１２）を形成することができる。
【００３５】
次に、図６に示すように、樹脂型としてのレジスト１２のパターン１２ａを覆うように金属層１３を形成する。金属層１３は、レジスト１２のパターン１２ａが露出しない程度に形成する。つまり、レジスト１２のパターン１２ａの高さよりも厚くなるように金属層１３を形成する。
【００３６】
金属層１３を形成する方法は特に限定されず、たとえば電解めっき法などを用いることができる。金属層１３の材料は特に限定されないが、たとえばニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、金、金合金などを用いることができる。
【００３７】
金属層１３を形成した後に、金属層１３のレジスト１２と反対側の表面１３ａを研磨、切断、研削などにより加工してもよい。
【００３８】
次に、図７に示すように、基板１１を除去する。基板１１を除去する方法は特に限定されないが、ウエットエッチングなどを用いることができる。
【００３９】
次に、図８に示すように、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型としてのレジスト１２を除去する。炭酸ガスレーザは、レジスト１２に対し吸収可能な波長であることが好ましく、吸収が大きい観点から波長が９．３μｍ程度の波長であることがより好ましい。
【００４０】
またこの工程では、炭酸ガスレーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを炭酸ガスレーザの照射領域に向けて吹き付けることが好ましい。炭酸ガスレーザの照射領域とは、本実施の形態では、炭酸ガスレーザが照射されるレジスト１２である。炭酸ガスレーザ照射時に圧縮空気または酸素ガスを吹き付けることで、炭酸ガスレーザによって炭素またはその化合物に分解された残留物を炭酸ガスに変えて除去することができる。同時に酸化熱も発生するため低出力でのレーザ照射でレジスト１２の除去が可能となる。
【００４１】
また炭酸ガスレーザを照射する際に、テレセントリックレンズを用いてもよい。この場合、炭酸ガスレーザをレジスト１２に対して垂直度を高めて照射することができるため、効率よくレジスト１２を除去できる。このため、レジスト１２の厚みが大きい場合に特に効果的である。
【００４２】
なお、金属構造体１０となる金属層１３への熱ダメージの懸念がある場合には、レーザスキャン速度を上げる等の方策をとってもよい。
【００４３】
また、レジスト１２の除去が十分でないと判断される場合には、炭酸ガスレーザの照射後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射する。この場合、レジスト１２の除去をより効果的にすることができる。
【００４４】
上述した工程を実施することにより、図１に示す金属構造体１０を製造することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法によれば基板１１上にパターン１２ａを有する樹脂型としてのレジスト１２を形成する工程と、レジスト１２のパターン１２ａを覆うように金属層１３を形成する工程と、炭酸ガスレーザを照射することにより、レジスト１２を除去する工程とを備えている。
【００４６】
本実施の形態における金属構造体１０の製造方法によれば、炭酸ガスレーザを照射することによりレジスト１２を十分に除去できる。また、炭酸ガスレーザは金属層１３に与える影響が小さいので、金属構造体となる金属層１３の特性を維持できる。このように、金属層１３のみを残してレジスト１２を選択的に除去できるので、金属構造体１０に残留するレジスト１２を低減できるため、加工性を向上することができる。
【００４７】
また、炭酸ガスレーザにより樹脂型を除去すると、プラズマにより樹脂型を除去する場合に比べて、除去する際に発生する熱を低減できるので、温度上昇を低減することができる。
【００４８】
本実施の形態の製造方法により製造される金属構造体１０は加工性を向上できるので、微細な金属構造体であるコンタクトプローブや超音波診断素子、金型などを高い精度で製造することができる。つまり、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法は微細金属構造体に好適に用いられる。
【００４９】
（実施の形態２）
本実施の形態の金属構造体は、実施の形態１の図１に示す金属構造体１０と同様である。
【００５０】
本実施の形態の金属構造体の製造方法は、基本的には実施の形態１の金属構造体の製造方法と同様の構成を備えているが、樹脂型を形成する工程において異なる。具体的には以下の通りである。
【００５１】
まず、実施の形態１と同様に、図２に示す基板１１を準備する。
次に、図９に示すように、基板１１上に膜２１を形成する。膜２１の形成方法は特に限定されず、たとえばスパッタ法などの成膜法により形成してもよく、金属薄膜を載せることで形成してもよい。膜２１の材料は、たとえばチタン、クロムなどの金属や、紙などを用いることができる。膜２１を用いることにより、後述する基板１１を樹脂層２２から除去する工程において、基板１１と樹脂層２２とを容易に分離することができる。また、膜２１として金属膜を用いる場合には、後述する樹脂型に金属層を形成する工程において、電界めっきを用いることができる。なお、この工程は省略されてもよい。
【００５２】
次に、図１０に示すように、膜２１を被覆するように樹脂層２２を形成する。樹脂層２２は膜２１の全体を被覆し、樹脂層２２が形成される側から見て、膜２１および基板１１は露出していない。
【００５３】
樹脂層２２の形成方法は特に限定されないが、たとえば樹脂層２２としてラミネートフィルムを用いることができる。詳細には、膜２１が形成された基板１１上にラミネートフィルムを配置し、あるいは膜２１が形成された基板１１を２枚のラミネートフィルムで挟み込み、ラミネートフィルムを加熱し、基板１１とラミネートフィルムとを接着する。なお、ラミネートフィルムとは、ベースフィルムと糊材とが積層された構造である。ベースフィルムは、たとえばＰＥＴ、ＰＶＣなどが用いられ、糊材は、たとえばポリ酢酸ビニルなどの熱可塑性樹脂が用いられる。
【００５４】
なお、２枚のラミネートフィルムで基板１１を挟む場合（図示せず）には、膜２１が形成される面と反対側の面と、基板１１との間に、金属膜等を乗せて置く等、最終的にラミネートフィルムを基板１１から容易に剥離できる状態にしておくことが好ましい。
【００５５】
次に、図１１に示すように、樹脂層２２上に、パターン２３ａを有するマスク２３を配置する。マスクは、たとえば金属ステンシルマスクを用いる。パターン２３ａは貫通していることが好ましい。
【００５６】
この工程では、マスクとなるべき材料を準備し、このマスクとなるべき材料にレーザを照射することにより、パターン２３ａを有するマスク２３を形成することが好ましい。言い換えると、レーザを照射することによりパターン２３ａを有するマスク２３を形成することが好ましい。さらに言い換えると、マスクを構成する金属に吸収を持つ波長のレーザを照射することで、パターン２３ａを有するマスク２３を形成することが好ましい。マスクとなるべき材料は、たとえば金属薄膜が挙げられ、レーザとしてはたとえばファイバレーザが挙げられる。この場合、コストを低減できる。
【００５７】
次に、図１２に示すように、マスク２３のパターン２３ａを介して（マスク２３の上方から）レーザを照射することにより、図１３に示すように、樹脂層２２の一部を除去する。樹脂層２２の一部は、樹脂型のパターン（開口部）となるべき領域である。
【００５８】
レーザとしては、炭酸ガスレーザを用いることが好ましく、９．３μｍ程度の波長を有する炭酸ガスレーザを用いることがより好ましい。
【００５９】
この工程では、炭酸ガスレーザを照射した後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射することが好ましい。炭酸ガスレーザの照射のみでは、数μｍ程度、基板１１上に樹脂層２２が残る場合がある。しかし、炭酸ガスレーザの照射後に、ファイバレーザ、ＹＡＧおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射することで、下地の膜２１を多少除去することにはなるが、実質的に完全に樹脂層２２のパターン２２ａとなるべき領域を除去できるという知見を本発明者は得ている。このため、炭酸ガスレーザにより樹脂残渣が生じた場合には、この樹脂残渣を除去できる。
【００６０】
レーザを照射する際には、圧縮空気または酸素ガスをレーザの照射領域に向けて吹き付けることが好ましい。レーザの照射領域とは、本実施の形態では、レーザが照射される樹脂層２２である。この場合、レーザ照射周辺の炭化物付着を抑制できる。
【００６１】
また、テレセントリックレンズを通してレーザを照射することが好ましい。つまり、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。ｆθレンズをテレセントリックレンズにすることで、範囲の広いスキャンにおいても照射によって得られる樹脂層２２の孔（パターン２２ａ）の側面について、基板１１の表面に対して垂直性を高めることができる。
【００６２】
次に、図１４に示すように、マスク２３を取り外す。これにより、基板１１上にパターン２２ａを有する樹脂型としての樹脂層２２を形成することができる。
【００６３】
次に、図１５に示すように、樹脂型としての樹脂層２２のパターン２２ａを覆うように金属層１３を形成する。この工程は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６４】
次に、図１６に示すように、基板１１および膜２１を除去する。基板１１の除去方法は、実施の形態１と同様である。膜２１がラミネータフィルムで挟まれている場合、つまり、膜２１が基板１１および樹脂層２２に接着していない場合には、基板１１を除去すると、膜２１も除去できる。膜２１が基板１１に接着している場合には、たとえばウエットエッチングなどにより膜２１を除去できる。
【００６５】
次に、図１７に示すように、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型としての樹脂層２２を除去する。この工程は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６６】
上述した工程を実施することにより、図１に示す金属構造体１０を製造することができる。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態における金属構造体１０の製造方法は、樹脂型としての樹脂層２２を形成する工程では、樹脂層２２上に、パターン２３ａを有するマスク２３を配置し、マスク２３のパターン２３ａを介してレーザを照射することにより、樹脂層２２の一部を除去する。
【００６８】
本実施の形態における金属構造体１０の製造方法によれば、レーザを照射することにより樹脂層２２の一部（樹脂型のパターンとなる領域）を除去できるので、シンクロトン放射光を用いて樹脂層の一部を除去する場合に比べてコストを低減することができる。また、露光工程を省略できるので、製造プロセスを簡略にすることができる。したがって、加工性を向上でき、かつコストを低減することができ、かつ製造プロセスを簡略化できる。
【００６９】
本実施の形態における金属構造体１０の製造方法において好ましくは、樹脂層２２としてラミネートフィルムを形成する。熱可塑性樹脂を含んだラミネートフィルムは、汎用的な材料であるため安価に入手可能である。従来のＬＩＧＡ等ではアクリル樹脂と基板１１とを接着するためにアクリル樹脂を液状またはアクリル樹脂に接着材塗付等の工夫が必要であった。しかし、市販のラミネータフィルムは接着剤となる熱可塑性樹脂が含まれているため、基板１１上に容易に樹脂層２２を形成することができる。またラミネートフィルムは厚みが小さいため、レーザの干渉縞ができる前に樹脂型を除去できる。このため、ラミネートフィルムは炭酸ガスレーザで除去可能な材料であることから、本実施の形態の樹脂層２２として好適に使用することができる。
【実施例】
【００７０】
本実施例では、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型を除去する工程を備えることによる効果について調べた。
【００７１】
（実施例１）
実施例１の金属構造体の製造方法は、実施の形態２にしたがった。具体的には、まず、図２に示すように、基板１１として、３インチの直径を有し、かつ１ｍｍの高さを有するＳｉ基板を準備した。
【００７２】
次に、図９に示すように、基板１１上に、２μｍの厚さを有するニラコ製のチタン箔を乗せることで、膜２１を形成した。
【００７３】
次に、ＰＥＴからなるベースフィルムに、ポリ酢酸ビニルが付着され、かつ１００μｍの厚さを有するラミネートフィルムを２枚準備し、膜２１が形成された基板１１を２枚のラミネートフィルム間に挟み込み、ラミネートフィルムにより加熱付着させた。ラミネートフィルムの熱可塑性樹脂により、Ｔｉ膜付きＳｉ基板を挟み込んだ状態で付着された。これにより、基板１１を被覆するように樹脂層２２を形成した。
【００７４】
次に、図１１に示すように、樹脂層２２上に、パターン２３ａを有するマスク２３を配置し、図１２に示すように、マスク２３のパターン２３ａを介してレーザを照射することにより、図１３に示すように、樹脂層２２の一部を除去した。詳細には、３０μｍの厚さを有するＮｉ薄膜に、ファイバレーザで照射して、孔径３４μｍで、孔間隔５２μｍの貫通パターニングを作ることにより、金属ステンシルマスクを形成した。この金属ステンシルマスクを樹脂層２２上に配置した。出力２０Ｗ、波長９．３μｍの炭酸ガスレーザを用い、金属ステンシルマスクの上面より、ガルバノスキャナ走査しワーキングディスタンス１８５ｍｍのｆθレンズを通してステンシルマスク上面を９０μｍステップ、スキャン速度１００ｍｍ／秒にて５〜２５０回重ね照射した。この時、アシストガスとして圧縮空気または酸素ガスを用いることで照射周辺の炭化物付着を少なくできた。またｆθレンズをテレセントリックレンズにすることで、範囲の広いスキャンにおいても照射によって得られる樹脂層２２の孔（パターン２２ａ）の側面が、基板１１の表面に対して垂直に得られた。
【００７５】
その後、出力２５Ｗ、波長１．０６μｍのファイバレーザを用いて、ガルバノスキャナ走査で上記炭酸ガスレーザを照射した面を１〜１０回照射スキャンした。これにより、炭酸ガスレーザで除去できなかった基板１１上に形成された樹脂層２２のパターン２２ａの樹脂残渣を除去することができた。
【００７６】
次に、ステンシルマスクを樹脂層２２から取り外し、給電用電極面形成のため上記で形成したパターンとは異なる部分である基板端５ｍｍ角程度の範囲で炭酸ガスレーザおよびファイバレーザを照射することで、樹脂層２２の一部を除去した。この後、アルコールにて炭化物残渣を取り除いた。
【００７７】
次に、図１５に示すように、樹脂型のパターンを覆うように金属層１３を形成した。詳細には、給電電極面にめっき用配線をクリップにて取り付け、金属構造体とする２０ｍｍ角以外の範囲にテフロン（登録商標）テープでマスキングを行った。スルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケルめっき液に図１４の試料を入れ、電界めっきにて金属層１３が厚さ３ｍｍ程度になるまでめっき成長を行なった。めっき後、めっき部分（金属層１３）が２０ｍｍ角×３ｍｍ高さになるように、切断および研磨にて成形した。
【００７８】
次に、図１６に示すように、水酸化カリウム水溶液を用いて基板１１をエッチングにより除去した。これにより、膜２１も同時に除去した。
【００７９】
ここで、ラミネート樹脂等を用いることで樹脂層２２がパターン形成面とは反対の基板１１にも形成されている場合には、基板１１のエッチング前に樹脂層を剥離するか、炭酸ガスレーザの照射などにより除去しておく。
【００８０】
次に、図１７に示すように、炭酸ガスレーザを照射することにより、樹脂型としてのパターニングされたラミネータ樹脂を除去した。
【００８１】
以上の工程を実施することにより、図１に示す金属構造体１０を製造した。実施例１の金属構造体１０は、Ｎｉよりなり、板状部１０ａと、柱状の複数の突起部１０ｂとを備えていた。板状部１０ａは、３インチの直径Ｌ１と、１００μｍの高さＬ２とを有していた。突起部１０ｂは、３４μｍの直径Ｌ３と、１００μｍの高さＬ４とを有していた。隣り合う突起部１０ｂの間隔Ｌ５は５２μｍであった。実施例１の金属構造体１０は、加工性が向上されており、内視鏡などに好適に用いられることがわかった。
【００８２】
（実施例２）
実施例２の金属構造体の製造方法は、基本的には実施例１の金属構造体の製造方法と同様の構成を備えていたが、ステンシルマスクのパターンおよび金属層を形成する工程において異なっていた。
【００８３】
詳細には、ステンシルマスクのパターンは、幅が１００μｍの微細ピン形状とした。
金属層を形成する工程では、給電電極面にめっき用配線をクリップにて取り付けた後、スルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケルめっき液に試料を入れ、電界めっきにて厚さ１５０μｍ程度になるまでめっき成長を行った。めっき後、めっき厚さが１００μｍになるまで研磨にて成形した。
【００８４】
このように製造された実施例２の金属構造体１０は、Ｎｉよりなり、板状部１０ａと、針状の複数の突起部１０ｂとを備えていた。板状部１０ａは、３インチの直径Ｌ１と、１００μｍの高さＬ２とを有していた。突起部１０ｂは、１８０μｍの直径Ｌ３と、１５０μｍの高さＬ４とを有していた。隣り合う突起部１０ｂの間隔Ｌ５は６０μｍであった。実施例２の金属構造体１０は、加工性が向上されており、コンタクトプローブなどに好適に用いられることがわかった。
【００８５】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 金属構造体、１０ａ 板状部、１０ｂ 突起部、１１ 基板、１２ レジスト、１２ａ、１４ａ、２２ａ、２３ａ パターン、１３ 金属層、１３ａ 表面、２１ 膜、１４、２３ マスク、２２ 樹脂層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターンを有する樹脂型を形成する工程と、
前記樹脂型の前記パターンを覆うように金属層を形成する工程と、
炭酸ガスレーザを照射することにより、前記樹脂型を除去する工程とを備えた、金属構造体の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂型を形成する工程は、
前記基板を被覆するように樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層上に、パターンを有するマスクを配置し、前記マスクのパターンを介してレーザを照射することにより、前記樹脂層の一部を除去する工程とを含む、請求項１に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂層の一部を除去する工程では、前記レーザとして炭酸ガスレーザを用いる、請求項２に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂層の一部を除去する工程は、
炭酸ガスレーザを照射する工程と、
前記炭酸ガスレーザを照射する工程後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射する工程とを含む、請求項３に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂層の一部を除去する工程では、テレセントリックレンズを用いる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂層の一部を除去する工程は、
前記マスクとなるべき材料を準備する工程と、
前記マスクとなるべき材料にレーザを照射することにより、前記パターンを有するマスクを形成する工程とを含む、請求項２〜５のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂層の一部を除去する工程では、前記レーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを前記レーザの照射領域に向けて吹き付ける、請求項２〜６のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂型を除去する工程では、前記炭酸ガスレーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを前記炭酸ガスレーザの照射領域に向けて吹き付ける、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂層を形成する工程では、前記樹脂層としてラミネートフィルムを形成する、請求項２〜８のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法により製造された、金属構造体。
【請求項１】
基板上にパターンを有する樹脂型を形成する工程と、
前記樹脂型の前記パターンを覆うように金属層を形成する工程と、
炭酸ガスレーザを照射することにより、前記樹脂型を除去する工程とを備えた、金属構造体の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂型を形成する工程は、
前記基板を被覆するように樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層上に、パターンを有するマスクを配置し、前記マスクのパターンを介してレーザを照射することにより、前記樹脂層の一部を除去する工程とを含む、請求項１に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂層の一部を除去する工程では、前記レーザとして炭酸ガスレーザを用いる、請求項２に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂層の一部を除去する工程は、
炭酸ガスレーザを照射する工程と、
前記炭酸ガスレーザを照射する工程後に、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4レーザの少なくとも１つのレーザを照射する工程とを含む、請求項３に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂層の一部を除去する工程では、テレセントリックレンズを用いる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂層の一部を除去する工程は、
前記マスクとなるべき材料を準備する工程と、
前記マスクとなるべき材料にレーザを照射することにより、前記パターンを有するマスクを形成する工程とを含む、請求項２〜５のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂層の一部を除去する工程では、前記レーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを前記レーザの照射領域に向けて吹き付ける、請求項２〜６のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂型を除去する工程では、前記炭酸ガスレーザを照射する際に、圧縮空気または酸素ガスを前記炭酸ガスレーザの照射領域に向けて吹き付ける、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂層を形成する工程では、前記樹脂層としてラミネートフィルムを形成する、請求項２〜８のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属構造体の製造方法により製造された、金属構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−９１４４３（Ｐ２０１２−９１４４３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１９９７（Ｐ２０１０−２４１９９７）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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