JP2002079499A - 針形状物の作製方法および作製された針 - Google Patents
針形状物の作製方法および作製された針Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少ない工程数で薬液を供給するための貫通孔
を有する針形状物の作製方法および作製された針を提供
する。 【解決手段】 ウェットエッチングに対する保護膜を両
面に施した金属もしくは金属化合物または半導体の単結
晶基板の片面に複数本の溝を形成することにより該基板
の片面に多角柱を形成し、該単結晶基板をエッチング剤
液中に浸漬して不要な部分の単結晶材料をエッチングす
ることにより、針形状物を形成させることを特徴する針
形状物の製造方法および該方法で作製された針。
を有する針形状物の作製方法および作製された針を提供
する。 【解決手段】 ウェットエッチングに対する保護膜を両
面に施した金属もしくは金属化合物または半導体の単結
晶基板の片面に複数本の溝を形成することにより該基板
の片面に多角柱を形成し、該単結晶基板をエッチング剤
液中に浸漬して不要な部分の単結晶材料をエッチングす
ることにより、針形状物を形成させることを特徴する針
形状物の製造方法および該方法で作製された針。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、針形状物の作製方
法および作製された針に関するものである。詳しく述べ
ると、針形状物の根元付近に液体を供給するための貫通
孔を有する針形状物の作製方法および作製された針に関
するものである。
法および作製された針に関するものである。詳しく述べ
ると、針形状物の根元付近に液体を供給するための貫通
孔を有する針形状物の作製方法および作製された針に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ヒトの皮膚を経由して薬剤を体内
に投与する技術がさかんに研究され、例えば、特開平８
−１５０１４７号公報のように、円形薄板状の皮膚針板
を用いて皮膚に傷をつけ、その傷から薬液を投与するも
のが開示されている。しかしながら、該発明によれば、
皮膚に形成した傷が大きく、それだけ侵襲が大きいた
め、薄板状針ではなく、通常の形状の針を用いた機器が
望ましい。
に投与する技術がさかんに研究され、例えば、特開平８
−１５０１４７号公報のように、円形薄板状の皮膚針板
を用いて皮膚に傷をつけ、その傷から薬液を投与するも
のが開示されている。しかしながら、該発明によれば、
皮膚に形成した傷が大きく、それだけ侵襲が大きいた
め、薄板状針ではなく、通常の形状の針を用いた機器が
望ましい。
【０００３】また、特表平９−５０４９７４号公報に
は、そのような針を用いた皮膚内薬剤供給装置が開示さ
れている。しかしながら、該装置は、１本の針を用いた
ものであるため、単位時間当りの薬液の投与量が少ない
という問題があった。
は、そのような針を用いた皮膚内薬剤供給装置が開示さ
れている。しかしながら、該装置は、１本の針を用いた
ものであるため、単位時間当りの薬液の投与量が少ない
という問題があった。
【０００４】そこで、微小な針形状を多数本形成する方
法として、例えば、「Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ
Ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｓ： Ａ Ｎｏｖｅｌ Ａｐ
ｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ Ｄｒｕ
ｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ」，Ｊ．Ｐｈａｍａｃｅｕｔｉｃ
ａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｖｏｌ．８７，Ｎｏ．８，
１９９８．や「Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｎｅｅｄ
ｌｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ Ｄ
ｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ Ｄｒｕｇｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ９８，１９９８．に報告され
ているように、特殊な反応性イオンエッチング装置を用
いたもの、あるいはＥＣＲプラズマエッチング装置を用
いたものなど、いわゆるドライブプロセスを利用した方
法が知られている。これらの方法によれば、高アスペク
ト比加工を活用した、いわゆるするどく細長いシリコン
針の加工が出来る反面、専用の特殊な半導体プロセス装
置が必要である。さらに、薬液が通るための貫通孔を有
した針形状を作製するためには（前記文献には開示され
ていない）、前述した技術で作製した針形状のものに金
属蒸着、めっきなどを施すなどの方法も知られている
が、工程が複雑になり、工程数も増える。
法として、例えば、「Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ
Ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｓ： Ａ Ｎｏｖｅｌ Ａｐ
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ｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ」，Ｊ．Ｐｈａｍａｃｅｕｔｉｃ
ａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｖｏｌ．８７，Ｎｏ．８，
１９９８．や「Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｎｅｅｄ
ｌｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ Ｄ
ｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ Ｄｒｕｇｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ９８，１９９８．に報告され
ているように、特殊な反応性イオンエッチング装置を用
いたもの、あるいはＥＣＲプラズマエッチング装置を用
いたものなど、いわゆるドライブプロセスを利用した方
法が知られている。これらの方法によれば、高アスペク
ト比加工を活用した、いわゆるするどく細長いシリコン
針の加工が出来る反面、専用の特殊な半導体プロセス装
置が必要である。さらに、薬液が通るための貫通孔を有
した針形状を作製するためには（前記文献には開示され
ていない）、前述した技術で作製した針形状のものに金
属蒸着、めっきなどを施すなどの方法も知られている
が、工程が複雑になり、工程数も増える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、新規な針形状物の作製方法および作製された針
を提供することにある。
目的は、新規な針形状物の作製方法および作製された針
を提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、少ない工程数で簡便
に針形状物の根元付近に薬液を供給するための貫通孔を
有する針形状物の作製方法および作製された針を提供す
ることにある。
に針形状物の根元付近に薬液を供給するための貫通孔を
有する針形状物の作製方法および作製された針を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記諸目的は、下記
（１）〜（６）により達成される。
（１）〜（６）により達成される。
【０００８】（１） ウェットエッチングに対する保護
膜を両面に施した金属もしくは金属化合物または半導体
の単結晶基板の片面に複数本の溝を形成することにより
多角柱を形成し、該単結晶基板をエッチング剤液中に浸
漬して不要な部分の単結晶材料をエッチングすることに
より、針形状物を形成させることを特徴とする針形状物
の製造方法。
膜を両面に施した金属もしくは金属化合物または半導体
の単結晶基板の片面に複数本の溝を形成することにより
多角柱を形成し、該単結晶基板をエッチング剤液中に浸
漬して不要な部分の単結晶材料をエッチングすることに
より、針形状物を形成させることを特徴とする針形状物
の製造方法。
【０００９】（２） ウェットエッチングに対する保護
膜を両面に施した金属もしくは金属化合物または半導体
の単結晶基板の片面に針形状を形成するための第１のパ
ターニングを施し、別の片面に該単結晶基板に貫通孔を
形成するための第２のパターニングを施し、該単結晶基
板の該第１のパターニングが施された面に溝を形成する
ことにより多角柱を形成し、該単結晶基板をエッチング
剤液中に浸漬して不要な部分の単結晶材料をエッチング
することにより針形状と貫通孔とを同時に形成させるこ
とを特徴とする針形状物の作製方法。
膜を両面に施した金属もしくは金属化合物または半導体
の単結晶基板の片面に針形状を形成するための第１のパ
ターニングを施し、別の片面に該単結晶基板に貫通孔を
形成するための第２のパターニングを施し、該単結晶基
板の該第１のパターニングが施された面に溝を形成する
ことにより多角柱を形成し、該単結晶基板をエッチング
剤液中に浸漬して不要な部分の単結晶材料をエッチング
することにより針形状と貫通孔とを同時に形成させるこ
とを特徴とする針形状物の作製方法。
【００１０】（３） 該針形状物の針形状部分の高さは
１０〜５００μｍであり、該針形状部分の頂点からの垂
線と側辺との間の先端角度が２〜６０°であり、かつ一
つの単結晶基板上に形成される該針形状部分が１個また
は複数個である前記（１）または（２）に記載の方法。
１０〜５００μｍであり、該針形状部分の頂点からの垂
線と側辺との間の先端角度が２〜６０°であり、かつ一
つの単結晶基板上に形成される該針形状部分が１個また
は複数個である前記（１）または（２）に記載の方法。
【００１１】（４） 該針形状部分の高さおよび個数
が、該単結晶基板の面方位、大きさおよび厚さ、単結晶
基板に形成した前記複数本の溝の深さと間隔およびエッ
チング時間を変えることにより種々に設定できるもので
ある前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の方法。
が、該単結晶基板の面方位、大きさおよび厚さ、単結晶
基板に形成した前記複数本の溝の深さと間隔およびエッ
チング時間を変えることにより種々に設定できるもので
ある前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の方法。
【００１２】（５） 該単結晶基板はシリコン単結晶で
ある前記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の方法。
ある前記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の方法。
【００１３】（６） 前記（１）〜（５）のいずれか一
つに記載の方法により作成した針であり、かつ単結晶材
料からなり、少なくとも針先から所定長にかけては多角
錐形状を呈する針。
つに記載の方法により作成した針であり、かつ単結晶材
料からなり、少なくとも針先から所定長にかけては多角
錐形状を呈する針。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら、本
発明の実施の形態を詳細に説明する。
発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】基板としては、シリコン（Ｓｉ）、シリコ
ンカーバイド（ＳｉＣ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの
金属もしくは金属化合物または半導体の単結晶のウェハ
等が使用されるが、つぎにシリコンウェハを使用した場
合を例にとって説明する。
ンカーバイド（ＳｉＣ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの
金属もしくは金属化合物または半導体の単結晶のウェハ
等が使用されるが、つぎにシリコンウェハを使用した場
合を例にとって説明する。
【００１６】まず、両方位（１００）のシリコンウェハ
の片面または両面を研摩したものを用意し、保護膜成膜
前の洗浄として、例えば硫酸と過酸化水素との２：１の
割合の混合液で１０〜２０分間洗浄を行ない、ついで超
純水洗浄を行なう。さらに、希フッ酸（フッ酸と超純水
とを１：５０の割合で混合した液）で１５〜３０秒間洗
浄したのち超純水で洗浄し、さらに乾燥を行なう。
の片面または両面を研摩したものを用意し、保護膜成膜
前の洗浄として、例えば硫酸と過酸化水素との２：１の
割合の混合液で１０〜２０分間洗浄を行ない、ついで超
純水洗浄を行なう。さらに、希フッ酸（フッ酸と超純水
とを１：５０の割合で混合した液）で１５〜３０秒間洗
浄したのち超純水で洗浄し、さらに乾燥を行なう。
【００１７】つぎに、熱拡散炉を用いて、８００〜１１
００℃で４０〜６０分間の条件で熱処理を行ない、図１
に示すように基板１の両面にエッチング時の保護膜とな
る約０．１〜０．５μｍの酸化膜２ａ，２ｂが形成され
る（図１Ａ参照）。
００℃で４０〜６０分間の条件で熱処理を行ない、図１
に示すように基板１の両面にエッチング時の保護膜とな
る約０．１〜０．５μｍの酸化膜２ａ，２ｂが形成され
る（図１Ａ参照）。
【００１８】さらに、このシリコン酸化膜２ａ，２ｂが
形成された基板１の片方の面にレジスト、例えばネガレ
ジストをレジスト塗布装置（図示せず）を用いて塗布
し、０．５〜１．５μｍの厚さのレジスト層３ａを形成
させ（図１Ｂ参照）、７０〜８０℃の温度でプリベーク
したのち、ダイシング溝形成用マスク４を用いて露光す
る（図１Ｃ参照）。なお、上記マスクの形状は、該マス
ク４の使用によってシリコン酸化膜に形成されるパター
ンが後述するダイシング工程におけるダイシング位置
（溝形成位置）の目印になるダイシング用として機能す
るものであれば、いかなるものでもよい。
形成された基板１の片方の面にレジスト、例えばネガレ
ジストをレジスト塗布装置（図示せず）を用いて塗布
し、０．５〜１．５μｍの厚さのレジスト層３ａを形成
させ（図１Ｂ参照）、７０〜８０℃の温度でプリベーク
したのち、ダイシング溝形成用マスク４を用いて露光す
る（図１Ｃ参照）。なお、上記マスクの形状は、該マス
ク４の使用によってシリコン酸化膜に形成されるパター
ンが後述するダイシング工程におけるダイシング位置
（溝形成位置）の目印になるダイシング用として機能す
るものであれば、いかなるものでもよい。
【００１９】ついで、現像装置を用いて現像することに
より溝形成位置５ａのシリコン酸化膜が除去される（図
１Ｄ参照）。
より溝形成位置５ａのシリコン酸化膜が除去される（図
１Ｄ参照）。
【００２０】つぎに、該基板１の反対側の面についても
レジスト塗布装置（図示せず）を用いて同様な厚さのレ
ジスト層３ｂを形成させ、同様な条件下でプリベーク
し、ついでダイシング溝形成用マスク（図示せず）を用
いて露光し、現像装置（図示せず）を用いて現像して溝
形成位置５ｂのシリコン酸化膜を除去する（図１Ｅ参
照）。ただし、露光の際、後述のエッチングにおいて形
成される貫通孔の形成位置が、針形状物の形成位置から
ずれないように、シリコン酸化膜２ａ，２ｂに形成され
るダイシング溝形成のパターンを裏側（基板１の針形状
物が形成される面）のパターンと合わせる必要があるた
め、基板１の表側と裏側の両方を認識できる両面マスク
ライナーを用いて露光する。
レジスト塗布装置（図示せず）を用いて同様な厚さのレ
ジスト層３ｂを形成させ、同様な条件下でプリベーク
し、ついでダイシング溝形成用マスク（図示せず）を用
いて露光し、現像装置（図示せず）を用いて現像して溝
形成位置５ｂのシリコン酸化膜を除去する（図１Ｅ参
照）。ただし、露光の際、後述のエッチングにおいて形
成される貫通孔の形成位置が、針形状物の形成位置から
ずれないように、シリコン酸化膜２ａ，２ｂに形成され
るダイシング溝形成のパターンを裏側（基板１の針形状
物が形成される面）のパターンと合わせる必要があるた
め、基板１の表側と裏側の両方を認識できる両面マスク
ライナーを用いて露光する。
【００２１】その後、１００〜１２０℃の温度でポスト
ベークが行なわれる。なお、パターニングの順番は、ど
ちらのマスクからでもよい。
ベークが行なわれる。なお、パターニングの順番は、ど
ちらのマスクからでもよい。
【００２２】つぎに、図２に示すように、緩衝フッ酸
（フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液）で、パターニ
ングによって露出した部分のシリコン酸化膜を除去６
ａ，６ｂし、ついでレジスト３ａ，３ｂを剥離する（図
２Ｆ参照）。レジストの剥離は、１００〜１２０℃に加
熱した剥離液（例えば５０２Ａ、東京応化工業株式会社
製）の中に浸漬しておく。取り出してジエチレングリコ
ールモノブチルエーテルまたはモノエタノールアミン液
が入ったストリップリンス（商品名）に入れ、超音波を
かけながらレジスト剥離液を置換し、その後イソプロパ
ノールでさらに置換する。ついで超純水で洗浄し、さら
に乾燥する。
（フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液）で、パターニ
ングによって露出した部分のシリコン酸化膜を除去６
ａ，６ｂし、ついでレジスト３ａ，３ｂを剥離する（図
２Ｆ参照）。レジストの剥離は、１００〜１２０℃に加
熱した剥離液（例えば５０２Ａ、東京応化工業株式会社
製）の中に浸漬しておく。取り出してジエチレングリコ
ールモノブチルエーテルまたはモノエタノールアミン液
が入ったストリップリンス（商品名）に入れ、超音波を
かけながらレジスト剥離液を置換し、その後イソプロパ
ノールでさらに置換する。ついで超純水で洗浄し、さら
に乾燥する。
【００２３】パターニングを終了した基板１は、ダイシ
ングされる（図２Ｇ参照）。シリコンウェハ（基板）１
をダイシングソーにセットする際、ダイシング用のパタ
ーンが表にくるようにセットする。ダイシングブレード
とウェハ（基板）のオリエンテーションフラット（この
場合（１１０）面）が平行になるように、ウェハ（基
板）を所定のダイシング装置に対しアライメント（位置
合わせ）する。ウェハ（基板）を切断しない高さにダイ
シングブレードをセットし、ダイシング用のパターンに
対してダイシングブレードが所定のダイシングを行なう
ように、ダイシング装置をプログラミングしてダイシン
グを行なう。碁盤目状にダイシングするので、最初のダ
イシングが終了したらウェハを９０度回転させ、同様に
ダイシングする。これにより、図３に示すように角柱状
のウェハ（基板）の構造物が作製される。
ングされる（図２Ｇ参照）。シリコンウェハ（基板）１
をダイシングソーにセットする際、ダイシング用のパタ
ーンが表にくるようにセットする。ダイシングブレード
とウェハ（基板）のオリエンテーションフラット（この
場合（１１０）面）が平行になるように、ウェハ（基
板）を所定のダイシング装置に対しアライメント（位置
合わせ）する。ウェハ（基板）を切断しない高さにダイ
シングブレードをセットし、ダイシング用のパターンに
対してダイシングブレードが所定のダイシングを行なう
ように、ダイシング装置をプログラミングしてダイシン
グを行なう。碁盤目状にダイシングするので、最初のダ
イシングが終了したらウェハを９０度回転させ、同様に
ダイシングする。これにより、図３に示すように角柱状
のウェハ（基板）の構造物が作製される。
【００２４】つぎに、ダイシング終了後のウェハ（基
板）１を、９０〜１３０℃、好ましくは１００〜１１０
℃に加温したエッチング液中に２０〜８０分間、好まし
くは４０〜６０分間浸漬して基板のエッチングを行な
う。その後、該基板を取出し、水洗し、さらに乾燥を行
なう。
板）１を、９０〜１３０℃、好ましくは１００〜１１０
℃に加温したエッチング液中に２０〜８０分間、好まし
くは４０〜６０分間浸漬して基板のエッチングを行な
う。その後、該基板を取出し、水洗し、さらに乾燥を行
なう。
【００２５】エッチング液としては、基板がシリコンウ
ェハの場合には、例えばテトラメチルアンモニウムヒド
ロキサイドの２５重量％水溶液、水酸化カリウムの２０
重量％程度の水溶液、エチレンジアミンとピロカテコー
ルと水との混合液等がある。また、基板がゲルマニウム
の場合にも、シリコンと同様のエッチング液が用いられ
得る。
ェハの場合には、例えばテトラメチルアンモニウムヒド
ロキサイドの２５重量％水溶液、水酸化カリウムの２０
重量％程度の水溶液、エチレンジアミンとピロカテコー
ルと水との混合液等がある。また、基板がゲルマニウム
の場合にも、シリコンと同様のエッチング液が用いられ
得る。
【００２６】このようなエッチング工程において、基板
１は、図２Ｇの破線より上および下の部分がエッチング
され、図２Ｈに示すような基板の底部から形成される平
板部１０に貫通孔８がある剣山タイプの微小針９が形成
される。このような、基板１において、針状形状が残っ
てエッチングされるとともに、貫通孔８の部分がエッチ
ングされるのは、単結晶ウェハの異方性エッチングによ
るものと思われる。例えばシリコンウェハの場合、エッ
チングの開始とともにエッチング保護膜の四隅に（１０
０）面よりエッチ速度の大きな結晶面（ｎｎ１）が現わ
れ、島の形状崩れは急速に進行する。ｎはエッチング液
の条件に依存し、ｎ＝２〜４の範囲で変化する。エッチ
ングが進行すると、角柱状の構造物（図４Ａ参照）の真
ん中付近がくびれてゆき（図４Ｂ参照）、ついにはエッ
チング保護膜側の侵蝕がシリコンが基板１から分離し、
基板１側に残った構造物が最終的には針形状となる（図
４Ｃ参照）。
１は、図２Ｇの破線より上および下の部分がエッチング
され、図２Ｈに示すような基板の底部から形成される平
板部１０に貫通孔８がある剣山タイプの微小針９が形成
される。このような、基板１において、針状形状が残っ
てエッチングされるとともに、貫通孔８の部分がエッチ
ングされるのは、単結晶ウェハの異方性エッチングによ
るものと思われる。例えばシリコンウェハの場合、エッ
チングの開始とともにエッチング保護膜の四隅に（１０
０）面よりエッチ速度の大きな結晶面（ｎｎ１）が現わ
れ、島の形状崩れは急速に進行する。ｎはエッチング液
の条件に依存し、ｎ＝２〜４の範囲で変化する。エッチ
ングが進行すると、角柱状の構造物（図４Ａ参照）の真
ん中付近がくびれてゆき（図４Ｂ参照）、ついにはエッ
チング保護膜側の侵蝕がシリコンが基板１から分離し、
基板１側に残った構造物が最終的には針形状となる（図
４Ｃ参照）。
【００２７】このようにして得られた基板を、例えば矢
印方向に切断することより、図２Ｉ、図５および図６
（顕微鏡写真）に示す針形状物が得られる。すなわち、
基板１（平板部１ａ）上に、四角錐状の針形状物９が形
成されているとともに該針形状物９の斜面の基部付近に
は、該基板１（平板部１ａ）を貫通してなる貫通孔８が
形成されている。
印方向に切断することより、図２Ｉ、図５および図６
（顕微鏡写真）に示す針形状物が得られる。すなわち、
基板１（平板部１ａ）上に、四角錐状の針形状物９が形
成されているとともに該針形状物９の斜面の基部付近に
は、該基板１（平板部１ａ）を貫通してなる貫通孔８が
形成されている。
【００２８】つぎに、別の実施態様としては、図７に示
すように、１個の基板上に複数本の針形状物を形成する
方法について説明する。
すように、１個の基板上に複数本の針形状物を形成する
方法について説明する。
【００２９】まず、図１Ａ〜図１Ｅおよび図２Ｆ〜図２
Ｉの工程と同様に、面方位（１００）のシリコンウェハ
１１の両面を研磨したものを同様に処理したのち、両面
に同様な酸化膜１２ａ，１２ｂを形成し、レジストを塗
布し、ついでマスキングしかつ露光を行なったのち、現
像し、溝形成位置１６ａ，１６ｂのシリコン酸化膜１２
ａ，１２ｂを除去する。
Ｉの工程と同様に、面方位（１００）のシリコンウェハ
１１の両面を研磨したものを同様に処理したのち、両面
に同様な酸化膜１２ａ，１２ｂを形成し、レジストを塗
布し、ついでマスキングしかつ露光を行なったのち、現
像し、溝形成位置１６ａ，１６ｂのシリコン酸化膜１２
ａ，１２ｂを除去する。
【００３０】つぎに、パターニングによって露出した部
分のシリコン酸化膜１２ａ，１２ｂを除去したのち、レ
ジストを剥離する（図７Ａ参照）。パターニングを終了
した基板（ウェハ）１１はダイシングされる（図７Ｂ参
照）。図１Ａ〜図１Ｅおよび図２Ｆ〜図２Ｉの工程と同
様にダイシング装置に対しアライメントし、ダイシング
して凹没部１７を形成させる（図７Ｂ参照）。
分のシリコン酸化膜１２ａ，１２ｂを除去したのち、レ
ジストを剥離する（図７Ａ参照）。パターニングを終了
した基板（ウェハ）１１はダイシングされる（図７Ｂ参
照）。図１Ａ〜図１Ｅおよび図２Ｆ〜図２Ｉの工程と同
様にダイシング装置に対しアライメントし、ダイシング
して凹没部１７を形成させる（図７Ｂ参照）。
【００３１】つぎに、ダイシング終了後のウェハ（基
板）１１を、前記と同様にしてエッチングを行ない、そ
の後該基板１１を取出し、水洗し、さらに乾燥を行な
う。
板）１１を、前記と同様にしてエッチングを行ない、そ
の後該基板１１を取出し、水洗し、さらに乾燥を行な
う。
【００３２】このようなエッチング工程において、基板
１１は、図７Ｂの破線により上および下の部分がエッチ
ングされ、図７Ｃに示すような基板１１の底部から形成
される平板部１１ａに貫通孔１８がある剣山タイプの複
数個の微小針１９が形成される。このように、基板１１
において、針状形状が残ってエッチングされるととも
に、貫通孔１８の部分がエッチングされるのは、単結晶
ウェハの異方性エッチングによるものと思われる。
１１は、図７Ｂの破線により上および下の部分がエッチ
ングされ、図７Ｃに示すような基板１１の底部から形成
される平板部１１ａに貫通孔１８がある剣山タイプの複
数個の微小針１９が形成される。このように、基板１１
において、針状形状が残ってエッチングされるととも
に、貫通孔１８の部分がエッチングされるのは、単結晶
ウェハの異方性エッチングによるものと思われる。
【００３３】このようにして得られた基板を、例えば矢
印方向に切断することにより、図７Ｄに示す針形状物が
得られる。すなわち、基板１１上に、四角錐状の針形状
物１９が形成されているとともに該針形状物１９の斜面
の基部付近には、該基板１１を貫通してなる貫通孔１８
が形成される。
印方向に切断することにより、図７Ｄに示す針形状物が
得られる。すなわち、基板１１上に、四角錐状の針形状
物１９が形成されているとともに該針形状物１９の斜面
の基部付近には、該基板１１を貫通してなる貫通孔１８
が形成される。
【００３４】上記の実施態様においては、針形状物の形
成と貫通孔の形成とを同一のエッチング工程で同時に形
成する製造例について説明したが、本発明はこれに限定
されず、図８に示すように、針形状物形成工程と貫通孔
形成工程とを別々にしてもよい。また、貫通孔形成工程
を省けば、中実針の製造となる。
成と貫通孔の形成とを同一のエッチング工程で同時に形
成する製造例について説明したが、本発明はこれに限定
されず、図８に示すように、針形状物形成工程と貫通孔
形成工程とを別々にしてもよい。また、貫通孔形成工程
を省けば、中実針の製造となる。
【００３５】すなわち、前記実施態様と同様に、シリコ
ンウェハ（基板）２１の両面に保護膜として酸化膜２２
ａ，２２ｂを形成させ、ついで、ダイシング後パターニ
ングを用い（図８Ａ参照）、シリコンウェハ（基板）２
１のエッチングを行なって、約７０°の先端角度を有す
る凹没部３０を形成させる（図８Ｂ参照）。その後、ダ
イシングを行ない（図８Ｃ参照）、さらにシリコンウェ
ハのエッチングを行なうことにより貫通孔２８を有する
針状突起２９が形成される（図８Ｄ参照）。ついで、所
定個所を矢印方向に切断することにより図８Ｅに示され
る針状物が得られる。
ンウェハ（基板）２１の両面に保護膜として酸化膜２２
ａ，２２ｂを形成させ、ついで、ダイシング後パターニ
ングを用い（図８Ａ参照）、シリコンウェハ（基板）２
１のエッチングを行なって、約７０°の先端角度を有す
る凹没部３０を形成させる（図８Ｂ参照）。その後、ダ
イシングを行ない（図８Ｃ参照）、さらにシリコンウェ
ハのエッチングを行なうことにより貫通孔２８を有する
針状突起２９が形成される（図８Ｄ参照）。ついで、所
定個所を矢印方向に切断することにより図８Ｅに示され
る針状物が得られる。
【００３６】以上の方法により得られる針形状物の基板
１の表面からの高さＨは１０〜５００μｍ、好ましくは
１５０〜３００μｍであり、底辺の幅Ｄ６．５〜３２５
μｍ、好ましくは１００〜１９５μｍである（図５参
照）。また、該針状部分の頂点からの平板部に向かって
の垂線Ａと側辺Ｂの傾斜との間の先端角度θは２〜６０
°である。また平板部の厚さは１００μｍ以上である。
１の表面からの高さＨは１０〜５００μｍ、好ましくは
１５０〜３００μｍであり、底辺の幅Ｄ６．５〜３２５
μｍ、好ましくは１００〜１９５μｍである（図５参
照）。また、該針状部分の頂点からの平板部に向かって
の垂線Ａと側辺Ｂの傾斜との間の先端角度θは２〜６０
°である。また平板部の厚さは１００μｍ以上である。
【００３７】以上は、図３に示すように溝を碁盤目状に
形成して四角柱を形成した場合には、底面が四辺形のピ
ラミッド状の針形状物が形成される。なお、四角柱より
形成する場合でも、ダイシングブレードの形状、エッチ
ング条件等によっては、図１０に示すように、針先３９
と反対の側においては八角錐形状３１を呈する場合もあ
り、また貫通孔３８を有していてもよい。
形成して四角柱を形成した場合には、底面が四辺形のピ
ラミッド状の針形状物が形成される。なお、四角柱より
形成する場合でも、ダイシングブレードの形状、エッチ
ング条件等によっては、図１０に示すように、針先３９
と反対の側においては八角錐形状３１を呈する場合もあ
り、また貫通孔３８を有していてもよい。
【００３８】このようにして得られる針形状物は、例え
ば米国特許第３，９６４，４８２号、特表平９−５０４
９７４号、特表平１０−５１０１７５号等に記載されて
いるように、薬剤供給装置に取付けて、患者の皮膚に該
針形状物を押圧し皮膚内に挿入させることにより患者の
皮膚を通して体内に必要な薬剤を無痛で投与することが
できる。
ば米国特許第３，９６４，４８２号、特表平９−５０４
９７４号、特表平１０−５１０１７５号等に記載されて
いるように、薬剤供給装置に取付けて、患者の皮膚に該
針形状物を押圧し皮膚内に挿入させることにより患者の
皮膚を通して体内に必要な薬剤を無痛で投与することが
できる。
【００３９】
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００４０】実施例１ エッチングマスク用ＳｉＯ2成膜 厚さ４５０μｍの片面研磨の直径３インチのシリコンウ
ェハ〔Ｓｉ（１００）ｎ型〕を用意し、硫酸と過酸化水
素との２：１の割合の混合液で１２０℃の温度で２０分
間洗浄したのち、超純水で洗浄を行なった。ついで、ア
ンモニア：過酸化水素水：水が１：１：５の割合の混合
水溶液で８０℃の温度で１５分間洗浄したのち、超純水
で洗浄した。さらに、塩酸：過酸化水素水：水が１：
１：５の割合の混合水溶液で８０℃の温度で１５分間洗
浄したのち、超純水で洗浄した。さらに、フッ酸と水と
の１：５０の割合の混合水溶液で３０秒間洗浄したの
ち、超純水で洗浄し、スプンドライを行なった。
ェハ〔Ｓｉ（１００）ｎ型〕を用意し、硫酸と過酸化水
素との２：１の割合の混合液で１２０℃の温度で２０分
間洗浄したのち、超純水で洗浄を行なった。ついで、ア
ンモニア：過酸化水素水：水が１：１：５の割合の混合
水溶液で８０℃の温度で１５分間洗浄したのち、超純水
で洗浄した。さらに、塩酸：過酸化水素水：水が１：
１：５の割合の混合水溶液で８０℃の温度で１５分間洗
浄したのち、超純水で洗浄した。さらに、フッ酸と水と
の１：５０の割合の混合水溶液で３０秒間洗浄したの
ち、超純水で洗浄し、スプンドライを行なった。
【００４１】このようにして処理されたシリコンウェハ
を挿入温度４００℃で炉内に挿入し、１１００℃の温度
で６０分間処理してシリコンウェハの両面に厚さ０．５
μｍのシリコン酸化膜を形成させた（図１Ａ参照）。
を挿入温度４００℃で炉内に挿入し、１１００℃の温度
で６０分間処理してシリコンウェハの両面に厚さ０．５
μｍのシリコン酸化膜を形成させた（図１Ａ参照）。
【００４２】ＳｉＯ２パターニングフォトリソ（裏窓形
成） 前記ウェハ１の研磨面に、ネガレジスト（東京応化工業
株式会社製ＯＭＲ８３６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに
塗布し、プログラムＮｏ．１（ＣａｎｏｎＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらに１２０℃で５
分間ポストベイクして表面保護コートを行なった（図１
Ｂ参照）。
成） 前記ウェハ１の研磨面に、ネガレジスト（東京応化工業
株式会社製ＯＭＲ８３６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに
塗布し、プログラムＮｏ．１（ＣａｎｏｎＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらに１２０℃で５
分間ポストベイクして表面保護コートを行なった（図１
Ｂ参照）。
【００４３】つぎに、ネガレジスト（東京応化株式会社
製ＯＭＲ８３ ６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに塗布
し、プログラムＮｏ．１（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらにマスク（ＵＲ
ＭＤ−２）を用いてマスキングしてミカサアライナーに
より７秒間露光し、プログラムＮｏ．５（Ｃａｎｏｎ
ＣＤＳ−６３０）で１４０℃でポストベイクして合わせ
フォトリソグラフィーを行なった（図１Ｃ参照）。
製ＯＭＲ８３ ６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに塗布
し、プログラムＮｏ．１（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらにマスク（ＵＲ
ＭＤ−２）を用いてマスキングしてミカサアライナーに
より７秒間露光し、プログラムＮｏ．５（Ｃａｎｏｎ
ＣＤＳ−６３０）で１４０℃でポストベイクして合わせ
フォトリソグラフィーを行なった（図１Ｃ参照）。
【００４４】さらに、フッ酸とフッ化アンモニウムの
１：４のＢＨＦエッチング液で１０分間エッチングした
のち、超純水で洗浄し、スピンドライしてＳｉＯ2エッ
チングを行なった。
１：４のＢＨＦエッチング液で１０分間エッチングした
のち、超純水で洗浄し、スピンドライしてＳｉＯ2エッ
チングを行なった。
【００４５】つぎに、剥離液（東京応化工業株式会社製
５０２Ａ）を１２０℃で６分間にわたって３分間毎に揺
動を施したのち、ストリップリンス（東京応化工業株式
会社製ストリップリンス）を用いて置換超音波洗浄を１
分間行ない、ついでイソプロパノール置換を１分間行な
い、さらにダンプリンスを行ない、さらにスピンドライ
を行なってレジスト剥離を行なった。
５０２Ａ）を１２０℃で６分間にわたって３分間毎に揺
動を施したのち、ストリップリンス（東京応化工業株式
会社製ストリップリンス）を用いて置換超音波洗浄を１
分間行ない、ついでイソプロパノール置換を１分間行な
い、さらにダンプリンスを行ない、さらにスピンドライ
を行なってレジスト剥離を行なった。
【００４６】ＳｉＯ２パターニングフォトリソ（表面合
わせマーク形成） 前記ウェハ１の非研磨面に、ネガレジスト（東京応化株
式会社製ＯＭＲ８３６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに塗
布し、プログラムＮｏ．１（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらに１４０℃で５
分間ポストベイクして表面保護コートを行なった。
わせマーク形成） 前記ウェハ１の非研磨面に、ネガレジスト（東京応化株
式会社製ＯＭＲ８３６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに塗
布し、プログラムＮｏ．１（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらに１４０℃で５
分間ポストベイクして表面保護コートを行なった。
【００４７】つぎに、ネガレジスト（東京応化工業株式
会社製ＯＭＲ８３ ６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに塗
布し、プログラムＮｏ．１（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらにマスク（ＡＷ
ＳＭ−２）を用いてマスキングしてユニオン光学社製マ
スクアライナーにより１００ｍｊ露光し、プログラムＮ
ｏ．５（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３０）で１４０℃でポ
ストベイクして合わせフォトリソグラフィーを行なっ
た。
会社製ＯＭＲ８３ ６０ＣＰ）を、厚さ１．５μｍに塗
布し、プログラムＮｏ．１（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３
０）により８０℃でプリベイクし、さらにマスク（ＡＷ
ＳＭ−２）を用いてマスキングしてユニオン光学社製マ
スクアライナーにより１００ｍｊ露光し、プログラムＮ
ｏ．５（Ｃａｎｏｎ ＣＤＳ−６３０）で１４０℃でポ
ストベイクして合わせフォトリソグラフィーを行なっ
た。
【００４８】さらに、フッ酸とフッ化アンモニウムの
１：４のＢＨＦエッチング液で１０分間エッチングした
のち、超純水で洗浄し、スピンドライしてＳｉＯ2エッ
チングを行なった。
１：４のＢＨＦエッチング液で１０分間エッチングした
のち、超純水で洗浄し、スピンドライしてＳｉＯ2エッ
チングを行なった。
【００４９】つぎに、剥離液（東京応化工業株式会社製
５０２Ａ）を１２０℃で６分間にわたって３分毎に揺動
を施したのち、ストリップリンス（東京応化工業株式会
社製ストリップリンス）を用いて置換超音波洗浄を１分
間行ない、ついでイソプロパノール置換を１分間行な
い、さらにダンプリンスを行ない、さらにスピンドライ
を行なってレジスト剥離を行なった。（図１Ｆ参照） Ｓｉ異方性エッチング（裏窓−表面合わせマーク形） 前記ウェハの裏窓面を上にして、ヒドラジン中にオイル
バス設定温度１３５℃で６０分間浸漬したのち、超純水
で洗浄し、イソプロパノールで３０秒間置換し、ついで
５０℃で炉内で乾燥した（図２Ｇ参照）。
５０２Ａ）を１２０℃で６分間にわたって３分毎に揺動
を施したのち、ストリップリンス（東京応化工業株式会
社製ストリップリンス）を用いて置換超音波洗浄を１分
間行ない、ついでイソプロパノール置換を１分間行な
い、さらにダンプリンスを行ない、さらにスピンドライ
を行なってレジスト剥離を行なった。（図１Ｆ参照） Ｓｉ異方性エッチング（裏窓−表面合わせマーク形） 前記ウェハの裏窓面を上にして、ヒドラジン中にオイル
バス設定温度１３５℃で６０分間浸漬したのち、超純水
で洗浄し、イソプロパノールで３０秒間置換し、ついで
５０℃で炉内で乾燥した（図２Ｇ参照）。
【００５０】ダイシング（マイクロニードルの形成） 前記ウェハをダイシングソー（ＤＩＳＣＯ ＤＡＤ−３
２１，ブレードハイト０．１９ｍｍ）にセットした。 Ｓｉ異方性エッチング（マイクロニードル形成） 前記ウェハを研磨面を上にしてテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキサイド２５重量％水溶液中にオイルバス設定
温度１１０℃で４５分間浸漬したのち、超純水で洗浄
し、イソプロパノールで３０秒間置換し、ついで炉内で
５０℃で乾燥した（図２Ｈ参照）。
２１，ブレードハイト０．１９ｍｍ）にセットした。 Ｓｉ異方性エッチング（マイクロニードル形成） 前記ウェハを研磨面を上にしてテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキサイド２５重量％水溶液中にオイルバス設定
温度１１０℃で４５分間浸漬したのち、超純水で洗浄
し、イソプロパノールで３０秒間置換し、ついで炉内で
５０℃で乾燥した（図２Ｈ参照）。
【００５１】形状観察 得られたマイクロニードルを走査型電子顕微鏡で観察
し、ＴＨＳ（非接触厚さ測定機、ユニオン光学社製）に
より高さを測定したところ、基板からマイクロニードル
までの高さＨは約１２０μｍ、ニードル底辺の幅Ｄは約
８０μｍ、該針形状部分の頂点からの垂線と側辺面との
間の先端角度θ（図５参照）は約２５°であり、斜面の
基部付近には一辺が約４０μｍの貫通孔が形成されてい
た。また、ニードル下部の平板部の厚さは約１５０μｍ
であった。これを図２Ｈの矢印方向に切断してマイクロ
ニードルを得た。
し、ＴＨＳ（非接触厚さ測定機、ユニオン光学社製）に
より高さを測定したところ、基板からマイクロニードル
までの高さＨは約１２０μｍ、ニードル底辺の幅Ｄは約
８０μｍ、該針形状部分の頂点からの垂線と側辺面との
間の先端角度θ（図５参照）は約２５°であり、斜面の
基部付近には一辺が約４０μｍの貫通孔が形成されてい
た。また、ニードル下部の平板部の厚さは約１５０μｍ
であった。これを図２Ｈの矢印方向に切断してマイクロ
ニードルを得た。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、少
ない工程で金属または金属化合物の単結晶基板から簡便
に針形状物を作製でき、また該針形状物としては、針形
状物の根元付近に薬液等を供給するための貫通孔を有す
るものが作製できる。したがって、このような針形状物
は、無痛の経皮注射針として使用できるという利点があ
る。
ない工程で金属または金属化合物の単結晶基板から簡便
に針形状物を作製でき、また該針形状物としては、針形
状物の根元付近に薬液等を供給するための貫通孔を有す
るものが作製できる。したがって、このような針形状物
は、無痛の経皮注射針として使用できるという利点があ
る。
【図１】 本発明による針形状物の作製工程の一部を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】 図１に示す製造工程の残りの工程を示す断面
図である。
図である。
【図３】 本発明による作製工程の途中で形成する角柱
部を示す斜視図である。
部を示す斜視図である。
【図４】 本発明による作製工程における針状部分の形
状状態の変化を示す概略斜視図である。
状状態の変化を示す概略斜視図である。
【図５】 本発明により作製される針形状物を示す斜視
図である。
図である。
【図６】 本発明により作製される針形状物の走査型顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図７】 本発明による針形状物の他の実施態様の工程
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図８】 本発明による針形状物のさらに他の実施態様
の工程を示す断面図である。
の工程を示す断面図である。
【図９】 本発明による針形状物の他の実施態様を示す
斜視図である。
斜視図である。
１，１１，２１…基板、 ２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ…酸化
膜、 ３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ…レジス
ト層、 ４…マスク、 ５ａ，５ｂ…溝形成位置、 ６ａ，６ｂ…酸化膜除去部、 ７…凹没部、 ８，１８，２８…貫通孔、 ９，１９，２９…微小針。
膜、 ３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ…レジス
ト層、 ４…マスク、 ５ａ，５ｂ…溝形成位置、 ６ａ，６ｂ…酸化膜除去部、 ７…凹没部、 ８，１８，２８…貫通孔、 ９，１９，２９…微小針。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｂ Ｆターム(参考） 4C060 MM01 MM22 4K057 WA19 WB06 WC06 WE07 WG01 WG02 WM03 WN10 5F043 AA02 AA31 BB02 BB22 DD02 FF01 GG10
Claims (6)
- 【請求項１】 ウェットエッチングに対する保護膜を両
面に施した金属もしくは金属化合物または半導体の単結
晶基板の片面に複数本の溝を形成することにより多角柱
を形成し、該単結晶基板をエッチング剤液中に浸漬して
不要な部分の単結晶材料をエッチングすることにより、
針形状物を形成させることを特徴とする針形状物の製造
方法。 - 【請求項２】 ウェットエッチングに対する保護膜を両
面に施した金属もしくは金属化合物または半導体の単結
晶基板の片面に針形状を形成するための第１のパターニ
ングを施し、別の片面に該単結晶基板に貫通孔を形成す
るための第２のパターニングを施し、該単結晶基板の該
第１のパターニングが施された面に溝を形成することに
より多角柱を形成し、該単結晶基板をエッチング剤液中
に浸漬して不要な部分の単結晶材料をエッチングするこ
とにより針形状と貫通孔とを同時に形成させることを特
徴とする針形状物の作製方法。 - 【請求項３】 該針形状物の針形状部分の高さは１０〜
５００μｍであり、該針形状部分の頂点からの垂線と側
辺との間の先端角度が２〜６０°であり、かつ一つの単
結晶基板上に形成される該針形状部分が１個または複数
個である請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 該針形状部分の高さおよび個数が、該単
結晶基板の面方位、大きさおよび厚さ、単結晶基板に形
成した前記複数本の溝の深さと間隔およびエッチング時
間を変えることにより種々に設定できるものである請求
項１〜３のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項５】 該単結晶基板はシリコン単結晶である請
求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一つに記載の方
法により作成した針であり、かつ単結晶材料からなり、
少なくとも針先から所定長にかけては多角錐形状を呈す
る針。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000272924A JP2002079499A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 針形状物の作製方法および作製された針 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002079499A true JP2002079499A (ja) | 2002-03-19 |
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ID=18758965
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| JP2000272924A Pending JP2002079499A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 針形状物の作製方法および作製された針 |
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