面外極微針の製造方法

专利摘要:
構成下の各極微針（１）の上で、同時に起こる極微針のネットワークの生成と多角形形状をしたハット（２）との生成を含む面外極微針製造方法であって、前記方法は以下の段階を含む方法：ハット（２）同士の間中にブリッジ（３）を備える段階；残りの極微針の製造段階の間、ブリッジ（３）を維持する段階；極微針（１）が形成されたとき、ハット（２）と共にブリッジ（３）を除去する段階。
公开号:JP2011508619A
申请号:JP2010538958
申请日:2008-10-17
公开日:2011-03-17
发明作者:カシュメール，アストリド；カヌアン，フランソワ
申请人:デビオテック ソシエテ アノニム；
IPC主号:A61M37-00

专利说明:

[0001] この発明は、ウェハー、例えばシリコンウェハーから製造される極微針に関する。この発明による極微針は、体内に流体を経皮投与する医療分野に有利に使用されてもよい。]
背景技術

[0002] ＭＥＭＳ極微針は、２つのグループ、すなわち面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）極微針及び面外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ）極微針に分類され得る。第１のグループにおいて、極微針の軸は、ウェハーに対して平行である一方、第２のグループにおいて、軸は、基板に対して垂直である。面外極微針のグループは、２つの下位グループ、すなわち中空極微針及び中実極微針にそれ自体、分離され得る。中空極微針は、例えば、特許文献１及び特許文献２において説明されるような貫通孔を有する。先行技術により開示された極微針の製造方法は、様々な極微針の形状を得るために様々なデザインと、フォトリソグラフィーとエッチング（ドライエッチング及びウェットエッチングの両方又はその一方）との組み合わせとを使用する。全てのそれらの方法において共通の特徴は、形成時における各極微針の上の一般的に二酸化ケイ素で作られる保護マスクの存在である。このマスクは、通常、“ハット(hat)”と名づけられる。]
先行技術

[0003] 国際公開ＷＯ２００２／０１７９８５号公報
国際公開ＷＯ２００３／０１５８６０号公報]
発明が解決しようとする課題

[0004] しかしながら、いくつかの課題が、現状の極微針製造方法で観察される。例えば、面外極微針の製造において、収率は、ウェハーの中央と境界との間のシリコンエッチ速度の違いにより制限される。この違いのために、いくつかの極微針のハットは、方法の終了の前に（一般的にウェハーの周囲で）落下する。この結果、下方の極微針はもはや保護されず、結論として、もはや制御されたやり方でエッチングされない。したがって、課題、具体的には極微針の奇形及び低い生産収率が発生する。]
課題を解決するための手段

[0005] 上記において論じられた課題は、製造方法の間中にハット同士の間と、ハットと縁部との間とでハットを結合するブリッジの生成により特徴付けられるこの発明による極微針の製造方法により解消され、又は、少なくとも著しく減少される。]
[0006] より正確に、この発明は、同時に起こる極微針のネットワークの生成と、形成時に各極微針の上での多角形形状をしたハットの生成とを含む面外極微針製造方法に関し、その方法は以下の段階を含む：
− ハット同士の間にブリッジを設ける段階、
− 残りの極微針の製造段階の間中、ブリッジを維持する段階、
− 極微針が形成されたとき、ハットと共にブリッジを除去する段階。]
[0007] 本記載において、“多角形ハット”という語句は、端同士が互いに連結された直線からなる閉じられた形状として理解されなければならない。また、本記載の意義において“多角形ハット”は、円をも含む。この物体は、ゼロになる傾向がある直線を有する多角形としてみなされてもよい。]
[0008] ハットのように、ブリッジは、製造方法の最後で完全に取り除かれ、極微針のデザインの変更を生じない。]
[0009] 好ましくは、ブリッジは、吊り構造でできている。ブリッジは、吊り構造の材料と極微針の製造方法とを両立できるデザインを有する。]
[0010] ブリッジは多くの様々なデザインを有してもよい。ある実施形態において、ブリッジは直線である。他の実施形態において、ブリッジは湾曲した部分を含む。有利に、各ブリッジは、直線部分と、円部分、例えば１／２円及び１／４円との組み合わせからなる。]
[0011] ブリッジの寸法は、極微針同士の間の距離と、極微針とウェハーの縁部との間の距離とに応じて変更することができる。ハットの厚さに関連付けられるブリッジの厚さは、１００ｎｍ〜１００μｍの間で変更することができ、ブリッジの幅は、１μｍ〜１００μｍの間で変更することができる。]
[0012] さらに、機械抵抗などの特定の物理特性は、ブリッジのサイズ及び形状により影響される。]
[0013] 使用される材料は、製造方法を支援するための適切な特性を有さなくてはならない。例えば、優れた伝導率を要求する方法のために、金属が選択されるであろう。互いに異なった特性が、例えば良好な伝導率、高い選択性及び変形に対する機械抵抗として要求されるとき、特に３層を有する複層ブリッジは、興味深い妥協を提案する。]
図面の簡単な説明

[0014] 従来技術による極微針の製造方法を示す図。
この発明による極微針の製造方法を示す図。
図２において示される構成要素の上面図。
従来技術による極微針及びハットの組体の写真（ブリッジなし）。
この発明によるブリッジの一実施例を示す図。
この発明によるブリッジの他の実施例を示す図。
この発明によるブリッジの他の実施例を示す図。
この発明による１つのブリッジの他の実施例を示す図。
図５において示される実施例の写真。
除去の前（図１１の前の状態）のハット及びブリッジを有する極微針の写真。
この発明による方法により得られる極微針の写真。] 図１１ 図２ 図５
実施例

[0015] この発明は、上記の図によって説明される実施例と共に、より詳細に以下において論じられる。]
[0016] 図１において説明されるような従来のＭＥＭＳ極微針製造方法は、通常ウェハー、好ましくはシリコンウェハー４から始める。このシリコンウェハーの頂部において、二酸化ケイ素層は、極微針をパターン形成するための保護マスクとして使用される。] 図１
[0017] この方法は、互いから分離された複数の極微針を得ることを目的としており、結果として、段階Ａにおける連続の保護マスクは、段階Ｂの極微針の構造化の当初において不連続になる。この不連続な保護マスクの部分は、ハット２と呼ばれ、各極微針は、ハットにより見落とされ、極微針を保護し、制御されかつ良好に形成された構造化作用を可能にする。図４は、ハット２の下の極微針１の作成の実施例を示す。] 図４
[0018] 極微針のこの構造化は、図１の段階Ｂ〜Ｅにおいて示されるように一連の等方性及び異方性のエッチングにより行われる。図１の段階Ｂにおいて示されるような第１の等方性エッチングは、極微針の先端を始める。第１の異方性エッチング（図１、段階Ｃ）は、極微針の頭部の形成に使用される。図１の段階Ｄに示されるように第２の等方性エッチングの目的は、極微針の肩部を始め、第２の異方性エッチング（図１、段階Ｅ）の結果得られる軸部と極微針の頭部を分離することにある。この方法で最も重要なエッチングである最後の等方性エッチング（図１、段階Ｆ）は、最後に来る。このエッチングにより、極微針の先端と、後側のトラフホールと、極微針の最終的なデザインとがパターン形成される。次いで、図１の段階Ｇにおいて示されるような酸化及び酸化ケイ素エッチングが、ハットを除去し、シリコンの表面を研磨するために実現される。] 図１
[0019] 頻繁に、ハットは、最後の方法の前に落下するおそれがある（図１、段階Ｆの参照番号２）。このことは、奇形及び低製造収率をもたらす、極微針の構造化が制御されないという状況を招来する。加えて、落下したハットは、図１の参照番号５に示されるように、劣悪な表面状態を招来する。] 図１
[0020] この発明は、ハットが最後の方法の前に落下しないように、共にハットを保持するためのやりかたを提供する。この趣旨で、ハットは一緒に結合され、図３で示されるように縁部に結合される。また、本記載においてブリッジと名づけられるこれらの結合（図２、参照番号３）は、方法の最後まで所定の位置にとどまり、極微針の製造が終了されるまで（図２、段階Ｆ）各ハットの安定性を保証する。方法が完了されるとき（図１、段階Ｇ）、完全な極微針のパターン形状（例えば図１１参照）及びチップ（ｃｈｉｐ）の表面状態を見せながら、ハット及びこれらの結合は取り除かれる。] 図１ 図１１ 図２ 図３
[0021] これらの結合の重要な利点は、これらが極微針の構造化パラメータを変更しないことである。等方性及び異方性エッチングは、結合を伴っても、伴わなくても同じである。]
[0022] 以前に説明したように、ブリッジ及びハットは、深く結合され、実際のところ、ブリッジ及びハットは、同じ材料で作られ、同じ厚さを有する。]
[0023] ブリッジのデザインに関する限り、多くの形状を取ることができる。ハット同士の間の単純な直線ブリッジは、図５において概略的に、かつ、図１の段階Ｂの極微針の方法を示す図９の写真において示されるように、１つの選択肢であり得る。] 図１ 図５ 図９
[0024] 図６及び図７のように曲線部分、又は図８のように直線及び曲線部分の組み合わせもまた、可能である。] 図６ 図７ 図８
[0025] ブリッジのデザインの他の特徴は、材料である。単層ブリッジは、多くの方法に適することができるが、方法の複雑さ及びクリーニング段階にも応じて、多層ブリッジは、より良い選択肢となることができる。多層ブリッジは、ブリッジの特性を改善させる（図１０）。金属層（アルミニウム、タングステン、ニッケル等）及び非伝導層（二酸化ケイ素、窒化ケイ素等）を結合させてもよい。金属層は、ブリッジの熱伝導率を改善させ、非伝導層は、ブリッジの機械的な耐久性及び高い選択性を改善させる。] 図１０
[0026] １極微針
２ハット
３ブリッジ
４ウェハー
５ 被損傷域
６ 直線部分
７ １／２円
８ １／４円
９金属層
１０ ＳｉＯ２層]

权利要求:

請求項1
構成下の各極微針（１）の上で、同時に起こる極微針のネットワークの生成と、多角形形状をしたハット（２）との生成を含む面外極微針製造方法であって、前記方法は以下の段階を含む方法：−ハット（２）同士の間にブリッジ（３）を備える段階、−残りの極微針の製造段階の間中、ブリッジ（３）を維持する段階、−極微針（１）が形成されたとき、ハット（２）と共にブリッジ（３）を除去する段階。
請求項2
ブリッジ（３）がハットの形成と同時に形成される、請求項１に記載の方法。
請求項3
ブリッジ（３）が複数の層で作られている、請求項１又は２に記載の方法。
請求項4
極微針（１）の内部に管を設けるための少なくとも一つの段階を含む、請求項１〜３のいずれか一に記載の方法。
請求項5
請求項１〜４のいずれか一の請求項に記載の方法による、ハット（２）及びブリッジ（３）で作られる吊り構造。
請求項6
ブリッジ（３）が多層構造である、請求項５に記載の吊り構造。
請求項7
ブリッジ（３）が３層、すなわち２層の非伝導層の間に設けられる１層の伝導層で作られる、請求項６に記載の吊り構造。
請求項8
伝導層がアルミニウムで作られ、非伝導層が二酸化ケイ素で作られる、請求項７に記載の吊り構造。
請求項9
ブリッジ（３）が直線である、請求項５〜８のいずれか一に記載の吊り構造。
請求項10
ブリッジ（３）が少なくとも部分的に湾曲している、請求項５〜８のいずれか一に記載の吊り構造。
請求項11
各ブリッジ（３）が直線部分と、円部分、例えば１／２円及び１／４円との組み合わせとで作られる、請求項８に記載の吊り構造。
請求項12
同じウェハー（４）から製造されると共に、請求項１〜４のいずれか一に記載の方法により得られる、極微針の組体。