JP2009229620A - ドライエッチングによるパターニング方法及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】難エッチング材を含む部材であっても、簡便に、かつ、良好な形状にパターニングすることができるドライエッチングによるパターニング方法及びインクジェットヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】被エッチング部材のドライエッチングを施す面に感光性樹脂のマスク24aを形成した後、撥水処理28を施す。撥水処理後、感光性樹脂のマスクをポストベークする。次いで、感光性樹脂のマスクを介してドライエッチングを施すことにより被エッチング部材をパターニングする。被エッチング部材としては、磁性体材料、強誘電体材料、及び貴金属の少なくとも一種を含む膜を有するものを好適に用いることができる。
【選択図】図1
【解決手段】被エッチング部材のドライエッチングを施す面に感光性樹脂のマスク24aを形成した後、撥水処理28を施す。撥水処理後、感光性樹脂のマスクをポストベークする。次いで、感光性樹脂のマスクを介してドライエッチングを施すことにより被エッチング部材をパターニングする。被エッチング部材としては、磁性体材料、強誘電体材料、及び貴金属の少なくとも一種を含む膜を有するものを好適に用いることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、ドライエッチングによるパターニング方法及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
圧電体等をドライエッチングによりパターニングするためにはエッチング用のマスクが必要である。このようなエッチング用のマスクとして、酸化膜や金属などのハードマスクや、エッチングする面にレジストをパターニングしたマスクが用いられる。
例えば、FeRAMや圧電素子、インクジェットヘッドに用いられる圧電膜やその電極に用いる貴金属など、硬質であり、エッチングによる加工が難しい材料(難エッチング材)をドライエッチングにより加工する場合、金属などのハードマスクを用いてドライエッチング法によりパターニング(個別化)を行う方法がある。しかし、ハードマスクを用いてドライエッチングを行う場合、工程が増えるため、コストダウンなどの観点から、レジストをマスクとすることが望ましい。
例えば、FeRAMや圧電素子、インクジェットヘッドに用いられる圧電膜やその電極に用いる貴金属など、硬質であり、エッチングによる加工が難しい材料(難エッチング材)をドライエッチングにより加工する場合、金属などのハードマスクを用いてドライエッチング法によりパターニング(個別化)を行う方法がある。しかし、ハードマスクを用いてドライエッチングを行う場合、工程が増えるため、コストダウンなどの観点から、レジストをマスクとすることが望ましい。
エッチングする面にレジストをパターニングしてマスクとして用いれば、工程が簡略化されるので有用であるが、この場合、低温でドライエッチングを行う一方、圧電膜やその電極に用いられる貴金属などの難エッチング材は、エッチング時に発生する反応生成物の沸点が高く、不揮発性であるため、マスクを構成するレジストパターンの側面の形状が基板表面に対して垂直に近いと、不揮発性の反応生成物がマスク側面に付着し易い。
このような反応生成物のマスク側面への付着を防ぐため、フォトリソ条件の工夫などによりその対策が行われている。例えば、レジストのマスク側面をテーパー形状にする方法(プロキシ露光条件制御、デフォーカス、ポストベーク温度制御等)があるが、テーパー形状の形成と耐プラズマ性の両立が困難である。
また、スパッタエッチングにより被エッチング膜のレジストマスク側面への再付着を防ぐため、レジストを露光現像後、180〜200℃の温度でベークすることでレジストをリフローさせてテーパー形状とし、これをマスクとして被エッチング膜をスパッタエッチングする方法が提案されている(特許文献1参照)。
パターニングしたレジストマスクをリフローさせてテーパー形状とする際には高温での加熱処理が必要となる。リフローでは、フォトリソ後の凸形状のレジストが丸みを帯びることになるが、このときレジストは融点以上の温度に加熱されているため、流動化する。そのため、図5(A)に示すような凸形状のレジスト24aがダレて横に広がるとともに接触角θ0が小さくなり、パターンサイズのサイズシフトが発生し易い(図5(B))。このように広がったレジスト24aをマスクとして基板12上の圧電膜20のドライエッチングを行うと、エッチング後の圧電膜20aの幅も広がり、圧電膜20aの形状が悪化し易い(図5(C)。
本発明は、難エッチング材を含む部材であっても、簡便に、かつ、良好な形状にパターニングすることができるドライエッチングによるパターニング方法及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では以下のドライエッチングによるパターニング方法及びインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
<1> 被エッチング部材のドライエッチングを施す面に感光性樹脂のマスクを形成する工程と、
前記感光性樹脂のマスクが形成された面に撥水処理を施す工程と、
前記撥水処理後、前記感光性樹脂のマスクをポストベークする工程と、
前記ポストベーク後、前記感光性樹脂のマスクを介してドライエッチングを施すことにより前記被エッチング部材をパターニングする工程と、
を含むことを特徴とするドライエッチングによるパターニング方法。
前記感光性樹脂のマスクが形成された面に撥水処理を施す工程と、
前記撥水処理後、前記感光性樹脂のマスクをポストベークする工程と、
前記ポストベーク後、前記感光性樹脂のマスクを介してドライエッチングを施すことにより前記被エッチング部材をパターニングする工程と、
を含むことを特徴とするドライエッチングによるパターニング方法。
<2> 前記被エッチング部材が、磁性体材料、強誘電体材料、及び貴金属の少なくとも一種を含む膜を有するものであることを特徴とする<1>に記載のドライエッチングによるパターニング方法。
<3> 前記撥水処理として、前記感光性樹脂のマスクが形成された面に撥水剤を蒸着させることを特徴とする<1>又は<2>に記載のドライエッチングによるパターニング方法。
<4> 前記被エッチング部材のドライエッチングを施す面に酸化膜を設け、該酸化膜を介して前記撥水処理を施すことを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載のドライエッチングによるパターニング方法。
<5> インクジェットヘッドを製造する方法であって、<1>〜<4>のいずれかに記載のパターニング方法を用いることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
<5> インクジェットヘッドを製造する方法であって、<1>〜<4>のいずれかに記載のパターニング方法を用いることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
本発明によれば、難エッチング材を含む部材であっても、簡便に、かつ、良好な形状にパターニングすることができるドライエッチングによるパターニング方法及びインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明について説明する。
本発明では、図1(A)に示すように、例えば圧電膜20をドライエッチングによってパターニングする場合、マスクとなるレジスト24aを露光現像等により形成した後、撥水剤28で処理する。次いで、ポストベークを行うが、流動化したレジスト24aは、適度に丸みを帯びて側面が傾斜する一方、撥水剤28によって接触角θ1が高い角度に保たれ、サイズシフトとレジスト形状の変化が抑制される(図1(B))。このようにポストベーク時におけるレジスト24aのサイズシフトとレジスト形状の変化が抑制されるため、これをマスクとして圧電膜20をドライエッチングすれば、設計値に近い形状にパターニングされた圧電膜20aを得ることができる(図1(C))。
本発明では、図1(A)に示すように、例えば圧電膜20をドライエッチングによってパターニングする場合、マスクとなるレジスト24aを露光現像等により形成した後、撥水剤28で処理する。次いで、ポストベークを行うが、流動化したレジスト24aは、適度に丸みを帯びて側面が傾斜する一方、撥水剤28によって接触角θ1が高い角度に保たれ、サイズシフトとレジスト形状の変化が抑制される(図1(B))。このようにポストベーク時におけるレジスト24aのサイズシフトとレジスト形状の変化が抑制されるため、これをマスクとして圧電膜20をドライエッチングすれば、設計値に近い形状にパターニングされた圧電膜20aを得ることができる(図1(C))。
−第1実施形態−
図1は、第1実施形態に係るドライエッチングによるパターニング方法の工程を示す図である。
図1は、第1実施形態に係るドライエッチングによるパターニング方法の工程を示す図である。
<被エッチング部材>
まず、ドライエッチングを施してパターニングを行う部材(被エッチング部材)を用意する(図2(A))。被エッチング部材は特に限定されないが、本発明では、ドライエッチングによる加工が難しい材料(難エッチング材)、例えば、磁性体材料、強誘電体材料、及び貴金属の少なくとも一種を含む膜を有する部材を好適に用いることができる。具体的には、以下のような難エッチング材料を含む部材を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
まず、ドライエッチングを施してパターニングを行う部材(被エッチング部材)を用意する(図2(A))。被エッチング部材は特に限定されないが、本発明では、ドライエッチングによる加工が難しい材料(難エッチング材)、例えば、磁性体材料、強誘電体材料、及び貴金属の少なくとも一種を含む膜を有する部材を好適に用いることができる。具体的には、以下のような難エッチング材料を含む部材を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
磁性体(磁気ディスク、MRAMなど):Fe,Co,Mn,Niなど
貴金属(各種電極など):Pt,Ru,RuO2,Ir,IrO2,Auなど
高誘電体(DRAMキャパシタ):BST:(Ba,Sr)TiO3、SRO:SrTiO3、BTO:BaTiO3、ZnO、ZrO2、HfO2
強誘電体(FeRAM、アクチュエータ等):PZT:Pb(Zr,Ti)O3、PZTN:Pb(Zr,Ti)Nb2O8、PLZT:(Pb,La)(Zr,Ti)O3
貴金属(各種電極など):Pt,Ru,RuO2,Ir,IrO2,Auなど
高誘電体(DRAMキャパシタ):BST:(Ba,Sr)TiO3、SRO:SrTiO3、BTO:BaTiO3、ZnO、ZrO2、HfO2
強誘電体(FeRAM、アクチュエータ等):PZT:Pb(Zr,Ti)O3、PZTN:Pb(Zr,Ti)Nb2O8、PLZT:(Pb,La)(Zr,Ti)O3
本実施形態における被エッチング部材10は、シリコン基板12上に、絶縁膜14、Ti等の密着層16、下部電極に相当する貴金属膜18が順次形成されている。さらに、下部電極18上に圧電膜20が形成された後、上部電極に相当する貴金属膜22が形成されている。上部電極22はパターニングされている。絶縁膜14は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)をスパッタ法、CVD法、熱酸化法等により形成する。また、下部電極18及び上部電極22は、Pt、Ir、Ruやその酸化物を用いれば良く、スパッタ法、CVD法等で形成する。圧電膜20は、PZT等を用いれば良く、スパッタ法、CVD法等で形成すれば良い。
このような被エッチング部材10(以下、単に「基板」という場合がある。)に対し、圧電膜20であるPZTをドライエッチングによりパターニングする方法について説明する。
このような被エッチング部材10(以下、単に「基板」という場合がある。)に対し、圧電膜20であるPZTをドライエッチングによりパターニングする方法について説明する。
<感光性樹脂層の形成>
被エッチング部材10のドライエッチングを施す面に感光性樹脂のマスク24aを形成する(図2(B)、(C))。
被エッチング部材10上に形成する感光性樹脂のマスク(レジストマスク)24aは、後にドライエッチングを行う際にマスクとして用いるものであり、ネガ型レジスト、ポジ型レジストなどの感光性樹脂を用いて形成する。具体的には、東京応化工業社のOFPRシリーズ、AZ社の1500シリーズ、10XTなどを用いることができる。
被エッチング部材10のドライエッチングを施す面に感光性樹脂のマスク24aを形成する(図2(B)、(C))。
被エッチング部材10上に形成する感光性樹脂のマスク(レジストマスク)24aは、後にドライエッチングを行う際にマスクとして用いるものであり、ネガ型レジスト、ポジ型レジストなどの感光性樹脂を用いて形成する。具体的には、東京応化工業社のOFPRシリーズ、AZ社の1500シリーズ、10XTなどを用いることができる。
例えば、基板10のドライエッチングを施す側に、スピンコート法、スプレーコート法などによりレジストを塗布した後、ソフトベーク(プリベーク)を行う(図2(B))。感光性樹脂層24の厚みは、その材質や、ドライエッチングによりパターニングすべき層(本実施形態ではPZT圧電膜20)の材質及び厚みなどにもよるが、ドライエッチング時にマスクとして機能し、かつ、ドライエッチング後は容易に除去するため、ソフトベーク後の厚みが、例えば、0.1μm〜20μm程度となるように形成する。
ソフトベークは、ホットプレートやオーブンなどの加熱装置を用い、レジスト材料に応じて適温で行う。塗膜中の溶剤を蒸発させ、塗布膜の硬化、基板との密着性の強化を図るため、通常は、例えば90〜120℃で、1〜5分間ソフトベークを行う。
感光性樹脂層24を形成した後、フォトリソグラフィ(露光及び現像)によりマスク形状にパターニングする(図2(C))。
露光は、現像後のレジストマスク24aが、ドライエッチング後の圧電膜20aのパターン形状に対応した形状に残留するように行う。アライナーやステッパーを用い、感光性樹脂層24の一部が所望の位置にレジストマスク24aとして残留するようにフォトマスクを介してレジスト材料に応じた露光量で露光を行う。例えば、OFPR−800により膜厚1μmの感光性樹脂層を形成した場合は、120mJ/cm2で露光すればよい。
露光は、現像後のレジストマスク24aが、ドライエッチング後の圧電膜20aのパターン形状に対応した形状に残留するように行う。アライナーやステッパーを用い、感光性樹脂層24の一部が所望の位置にレジストマスク24aとして残留するようにフォトマスクを介してレジスト材料に応じた露光量で露光を行う。例えば、OFPR−800により膜厚1μmの感光性樹脂層を形成した場合は、120mJ/cm2で露光すればよい。
露光後、現像を行う。使用するレジストによっては、現像する前に露光後ベーク(PEB:Post Exposure Bake)を行ってもよい。PEBもレジスト材料に応じて行えば良く、通常は、例えば60〜150℃で、1〜10分間PEBを行う。露光後、現像前にPEBを施すことで、露光量不足を補うことや定在波の影響を解消することができる。
現像は、露光後の基板10を現像液につけた後、純水でリンスし、その後、基板10を乾燥させる。例えば、露光後の基板10をNMD−3(東京応化工業社製)等のアルカリ性現像液に60秒程度浸漬した後、純水リンス60秒を2回行い、その後、スピンドライヤ等で基板10に付着している水分を取り除く。
<撥水処理>
次に、感光性樹脂のマスク24aが形成された面に撥水処理を施す(図2(E))。
撥水処理としては、例えば、サイトップ、テフロン(登録商標)AF、フルオロアルキルシラン、オプツール等、フッ素系又はシリコーン系の撥水剤を用い、公知のコーティング方法、例えばスピンコート法、ディップコート法、蒸着法、CVD法などによりコーティングする方法や、基板の表面をフッ素プラズマにより処理する方法などが挙げられる。
次に、感光性樹脂のマスク24aが形成された面に撥水処理を施す(図2(E))。
撥水処理としては、例えば、サイトップ、テフロン(登録商標)AF、フルオロアルキルシラン、オプツール等、フッ素系又はシリコーン系の撥水剤を用い、公知のコーティング方法、例えばスピンコート法、ディップコート法、蒸着法、CVD法などによりコーティングする方法や、基板の表面をフッ素プラズマにより処理する方法などが挙げられる。
ここで、本実施形態に係る撥水処理とは、レジストマスク24aをポストベークにより流動化させるとき、撥水処理を施していない場合の接触角をθ0、撥水処理を施してある場合の接触角をθ1とすると、θ0<θ1となる処理を意味し、特に、θ1>90°となる処理を施すことが好ましい。
以下、接触角θについて具体的に説明する。
以下、接触角θについて具体的に説明する。
図3は、固体上の液滴の様子を概略的に示している。固体、液体の表面張力、液体と固定の界面張力をそれぞれγS,γL,γSL、接触角をθとすると、以下の関係式(Young−Dupreの関係式)が成り立つ。
また、表面張力及び界面張力は次式(2)のような成分の力の和として表される。
ここで、添え字dは分散力(ファンデルワールス力)、pは双極子間力、hは水素結合力、mは金属結合力である。さらに、界面張力は液体、固体の表面張力の各成分の幾何平均で下記のように表される。
レジストなどの溶剤系薬品を考えた場合、分散成分のみで他の成分を無視できるとすると、(3)式を(1)式へ代入して下記(4)式が得られる。
そして、下記(5)式の関係を満たす時にθ>90°となって、撥水性(撥液性)を示すことになる。
例えば、レジストの表面エネルギーが30であるとすると、撥水剤(撥液剤)の表面エネルギーは8程度必要となる。
撥液材料として、例えば、フルオロアルキルシラン(10)、フッ化カーボン(〜10)、パーフルオロアルカン(6.7)、パーフルオロラウリック酸(6)を用いれば、接触角が90°以上となる撥水性を得る事が出来る(カッコ内は、撥水材料の表面エネルギーを表す。)。
撥液材料として、例えば、フルオロアルキルシラン(10)、フッ化カーボン(〜10)、パーフルオロアルカン(6.7)、パーフルオロラウリック酸(6)を用いれば、接触角が90°以上となる撥水性を得る事が出来る(カッコ内は、撥水材料の表面エネルギーを表す。)。
撥水剤の種類によっては、部材10との密着性を高めるため、スパッタ法やCVD法等により、被エッチング部材10のドライエッチングを施す面に酸化膜26を設け(図2(D))、該酸化膜26を介して撥水処理を施してもよい。例えば、フルオロアルキルシラン、オプツール等の撥水剤は、シリコン酸化膜(SiO2)に対し、シロキサン結合を介して付着し易い。従って、予めシリコン酸化膜を形成した後、シロキサン結合で結合する撥水剤を用いれば、撥水剤を確実に付着させることができる。
また、撥水処理として、感光性樹脂のマスク24aが形成されている面に撥水剤を蒸着させることで、マスク24aの側面には撥水剤が付着しないようにしてもよい(図2(F))。例えば、レジストマスク24aが形成されている面に、その対向する位置から撥水剤を気化させれば、レジストマスク24aの周りの基板表面には撥水剤28が付着するが、レジストマスク24aの側面には撥水剤が付着し難い。このように撥水剤28が成膜されていれば、後のポストベーク工程においてレジストマスク24aが軟化したときでも、レジスト24aの境界部分における表面エネルギーの違いが大きくなり、レジスト24aは外側に広がり難くなり、マスク24aのサイズシフトを一層小さく抑えることができる。
<ポストベーク>
撥水処理後、感光性樹脂のマスク24aをポストベークする(図2(G))。
例えば、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用いて基板10を加熱する。レジスト24aのポストベークにより、残留した現像液やリンス液を蒸発させて除去し、さらに、レジスト24aを硬化させてドライエッチング時のプラズマ性を向上させるとともに基板10との密着性を向上させる。ポストベークの温度及び時間は、レジスト材料に応じて設定すればよく、通常は、ホットプレートを用いた場合、100〜200℃程度で、1〜15分間行う。また、オーブンを用いた場合、100〜200℃程度で、10〜60分間程度行う。
撥水処理後、感光性樹脂のマスク24aをポストベークする(図2(G))。
例えば、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用いて基板10を加熱する。レジスト24aのポストベークにより、残留した現像液やリンス液を蒸発させて除去し、さらに、レジスト24aを硬化させてドライエッチング時のプラズマ性を向上させるとともに基板10との密着性を向上させる。ポストベークの温度及び時間は、レジスト材料に応じて設定すればよく、通常は、ホットプレートを用いた場合、100〜200℃程度で、1〜15分間行う。また、オーブンを用いた場合、100〜200℃程度で、10〜60分間程度行う。
ポストベークによりレジストマスク24aは軟化して丸みを帯びた形状となるが、レジストマスク24aの周囲にはレジストが広がる方向に撥水剤が付着しているので、表面エネルギーの違いにより外側に広がらずに固化する。このようにレジスト24aの周囲に付着している撥水剤28により、ポストベーク工程時に発生するレジスト形状のダレやサイズシフトの発生が抑えられ、設計値に近いマスク形状が維持されるとともに、断面のダレ(広がり)が抑えられる。
また、ポスベークによりプラズマに対する耐性が向上するとともに、ポストベーク後のレジストマスク24aは、適度なテーパー形状、すなわち、側面が適度に傾斜しているため、ドライエッチング時における反応性生成物の付着が抑制されることになる。
また、ポスベークによりプラズマに対する耐性が向上するとともに、ポストベーク後のレジストマスク24aは、適度なテーパー形状、すなわち、側面が適度に傾斜しているため、ドライエッチング時における反応性生成物の付着が抑制されることになる。
<ドライエッチング>
ポストベーク後、感光性樹脂のマスク24aを介してドライエッチングを施すことにより被エッチング部材10(PZT膜20)をパターニングする(図2(H))。
ドライエッチングの方法はエッチングによりパターニングすべき材料に応じて選択すればよく、例えば、誘電結合プラズマ(ICP)、反応性イオンエッチング(RIE)、電子サイクロトロン共鳴(ECR)、磁場強化型ICPなどの各エッチング装置によりドライエッチングを施すことができる。
ポストベーク後、感光性樹脂のマスク24aを介してドライエッチングを施すことにより被エッチング部材10(PZT膜20)をパターニングする(図2(H))。
ドライエッチングの方法はエッチングによりパターニングすべき材料に応じて選択すればよく、例えば、誘電結合プラズマ(ICP)、反応性イオンエッチング(RIE)、電子サイクロトロン共鳴(ECR)、磁場強化型ICPなどの各エッチング装置によりドライエッチングを施すことができる。
PZT膜20のドライエッチングでは、例えば、図6に示すようなアンテナ32、誘電体窓34等を備えた装置30によってプラズマエッチングを施すことができる。チャンバー36内にプロセスガスとして例えば塩素とアルゴンの混合ガスを導入する。プロセスガスとしては、塩素に代えてBCl3、HBr、SF6、CF4、CHF3、C4F8を用いても良く、酸素や窒素などを添加しても良い。更に塩素とC4F8、Ar、酸素の混合ガスなどのようにガスを複数混合して使用しても良い。アンテナ32にRFを印加してプラズマを生成し、ステージ38へバイアス用のRFを印加する事でエッチングを行う。例えばアンテナ32用のRF電源40には13.56MHzを使用し、バイアス用のRF電源42には低周波帯を使用する。アンテナ32用のRF周波数は、13.56〜60MHzなどを用いても良い。低周波電源としては、350kHz〜2MHzを使用すれば良い。代表的なエッチング条件は、以下のとおりである。
プロセスガスは、塩素を10%〜60%とアルゴン40%〜90%の混合ガスを用いる。例えば塩素の流量を20sccm、アルゴンを80sccmとすれば良い。プロセスガスの圧力は、0.1〜5Pa、例えば1.0Paにすれば良い。アンテナRF電力は、350〜1000W、例えば500Wとする。基板バイアス電力は、50〜500W、例えば150Wにする。ステージ38の温度は、−20〜150℃、例えば5℃にすれば良い。
ドライエッチングの際、基板10に形成したレジストマスク24aは、設計値に近い形状が維持されているとともに、テーパー断面のダレ(広がり)が抑えられているため、圧電膜20が良好にパターニングされ、ドライエッチング後の圧電膜20aの断面形状は設計値に近いものとなる。
ドライエッチングの際、基板10に形成したレジストマスク24aは、設計値に近い形状が維持されているとともに、テーパー断面のダレ(広がり)が抑えられているため、圧電膜20が良好にパターニングされ、ドライエッチング後の圧電膜20aの断面形状は設計値に近いものとなる。
<マスクの除去>
ドライエッチング後、必要に応じ、東京応化工業社製剥離液502AやAZ社製のAZリムーバー100などの剥離液等を用いてレジストマスク24aを剥離する。あるいは、酸素プラズマ等によりアッシングを行ってレジストマスク24aを除去しても良い。酸素プラズマを用いたアッシング処理では、ICP、マイクロ波アッシャー、バレル式のアッシャーを用いれば良い。アッシング処理条件は、例えば、マイクロ波を用いたSWP(Surface Wave Plasma)などで酸素ガスを200sccm、30Pa、マイクロ波出力1kWで行えばよい。
ドライエッチング後、必要に応じ、東京応化工業社製剥離液502AやAZ社製のAZリムーバー100などの剥離液等を用いてレジストマスク24aを剥離する。あるいは、酸素プラズマ等によりアッシングを行ってレジストマスク24aを除去しても良い。酸素プラズマを用いたアッシング処理では、ICP、マイクロ波アッシャー、バレル式のアッシャーを用いれば良い。アッシング処理条件は、例えば、マイクロ波を用いたSWP(Surface Wave Plasma)などで酸素ガスを200sccm、30Pa、マイクロ波出力1kWで行えばよい。
なお、撥水剤28は、通常はドライエッチング時に除去されるが、レジスト24aを剥離液や酸素プラズマによって除去すれば、レジスト24aとともに残留している撥水剤28も除去されるので、デバイス性能に影響することはない。
以上のような工程を経て、ドライエッチングにより良好な形状にパターニングされた圧電膜20aを有する圧電デバイスが得られる。
以上のような工程を経て、ドライエッチングにより良好な形状にパターニングされた圧電膜20aを有する圧電デバイスが得られる。
−第2実施形態−
図4は、第2実施形態に係るパターニング方法を示している。
ここでは、まず、被エッチング部材10の上面(上部電極22及び圧電膜20上)に酸化膜(SiO2)26を形成する(図4(A))。酸化膜26は、例えばスパッタ法又はCVD法で10nm〜1μmの厚みとなるように成膜すればよい。ここで酸化膜26をある程度厚く(例えば、1〜5μm)成膜しておけば、圧電膜20のドライエッチングの際に、酸化膜26をマスクとして用いることも出来る。
図4は、第2実施形態に係るパターニング方法を示している。
ここでは、まず、被エッチング部材10の上面(上部電極22及び圧電膜20上)に酸化膜(SiO2)26を形成する(図4(A))。酸化膜26は、例えばスパッタ法又はCVD法で10nm〜1μmの厚みとなるように成膜すればよい。ここで酸化膜26をある程度厚く(例えば、1〜5μm)成膜しておけば、圧電膜20のドライエッチングの際に、酸化膜26をマスクとして用いることも出来る。
次いで、酸化膜26上に感光性樹脂層24を形成する(図4(B))。第1実施形態の場合と同様、スピンコート法、スプレーコート法などによりレジストを塗布した後、ソフトベーク(プリベーク)を行えばよい。
さらに、感光性樹脂層24をフォトリソグラフィ(露光及び現像)によってマスク形状にパターニングする(図4(C))。第1実施形態の場合と同様、現像後に残留させるべき感光性樹脂層(レジストマスク)24aの形状に応じて、フォトマスクを介して露光を行った後、アルカリ性現像液による現像、純水によるリンス、スピンドライヤ等による乾燥を順次行う。
次いで、感光性樹脂のマスク24aが形成された面に撥水処理を施す。撥水処理も、第1実施形態の場合と同様、スピンコート法、ディップコート法、蒸着法、CVD法などにより撥水剤をコーティングすればよい。なお、現像によって感光性樹脂層24が除去された部分では酸化膜26が露出しているため、酸化膜26とシロキサン結合で結合する撥水剤(例えば、フルオロアルキルシラン、オプツール等)を用いれば、撥水剤28が酸化膜26上のみにコーティングするとが可能となる(図4(D))。これにより、レジストマスク24aと、撥水剤28が設けられたマスク24aの周囲との間で表面エネルギーの差をより大きくすることが可能となる。撥水処理後、必要に応じて洗浄を行う。
撥水処理後、感光性樹脂のマスク24aをポストベークする(図4(E))。
ポストベークも第1実施形態と同様に行えばよい。ここで、酸化膜26上に形成された撥水膜28とレジストマスク24aとの表面エネルギーの差により、ポストベークにおけるレジスト形状のダレ(広がり)やサイズシフトの発生が効果的に抑えられる。
ポストベークも第1実施形態と同様に行えばよい。ここで、酸化膜26上に形成された撥水膜28とレジストマスク24aとの表面エネルギーの差により、ポストベークにおけるレジスト形状のダレ(広がり)やサイズシフトの発生が効果的に抑えられる。
ポストベーク後、感光性樹脂24aのマスクを介して、ドライエッチングにより被エッチング部材10(圧電膜20)をパターニングする(図4(F))。
第1実施形態と同様にドライエッチングを行えばよい。撥水処理により設計値に近いマスク形状が維持されているとともに、レジストマスク24aのダレ(広がり)が抑えられているため、圧電膜20を良好にパターニングすることができる。
第1実施形態と同様にドライエッチングを行えばよい。撥水処理により設計値に近いマスク形状が維持されているとともに、レジストマスク24aのダレ(広がり)が抑えられているため、圧電膜20を良好にパターニングすることができる。
<マスクの除去>
ドライエッチング後、必要に応じ、剥離液等を用いて残留しているレジストマスク24aを剥離する。あるいは、酸素プラズマ等によりアッシングを行ってレジストマスク24aを除去する。
以上のような工程を経て、ドライエッチングにより良好な形状にパターニングされた圧電膜20aを有する圧電デバイスが得られる。
本発明では、圧電体などの難エッチング材を含む部材を高精度にパターニングすることができるため、特にピエゾ方式などのインクジェットヘッドを製造する場合に有利に適用することができる。
ドライエッチング後、必要に応じ、剥離液等を用いて残留しているレジストマスク24aを剥離する。あるいは、酸素プラズマ等によりアッシングを行ってレジストマスク24aを除去する。
以上のような工程を経て、ドライエッチングにより良好な形状にパターニングされた圧電膜20aを有する圧電デバイスが得られる。
本発明では、圧電体などの難エッチング材を含む部材を高精度にパターニングすることができるため、特にピエゾ方式などのインクジェットヘッドを製造する場合に有利に適用することができる。
以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ドライエッチングによりパターニングを行う部材は例示した難エッチング材に限定されず、適宜選択することができる。また、マスクを形成するための感光性樹脂も例示したものに限定されず、適宜選択すればよい。
10 被エッチング部材
12 シリコン基板
14 絶縁膜
16 密着層
18 下部電極
20 圧電膜
20a 圧電膜(パターニング後)
22 上部電極
24 感光性樹脂層
24a レジストマスク
26 酸化膜
28 撥水剤
12 シリコン基板
14 絶縁膜
16 密着層
18 下部電極
20 圧電膜
20a 圧電膜(パターニング後)
22 上部電極
24 感光性樹脂層
24a レジストマスク
26 酸化膜
28 撥水剤
Claims (5)
- 被エッチング部材のドライエッチングを施す面に感光性樹脂のマスクを形成する工程と、
前記感光性樹脂のマスクが形成された面に撥水処理を施す工程と、
前記撥水処理後、前記感光性樹脂のマスクをポストベークする工程と、
前記ポストベーク後、前記感光性樹脂のマスクを介してドライエッチングを施すことにより前記被エッチング部材をパターニングする工程と、
を含むことを特徴とするドライエッチングによるパターニング方法。 - 前記被エッチング部材が、磁性体材料、強誘電体材料、及び貴金属の少なくとも一種を含む膜を有するものであることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチングによるパターニング方法。
- 前記撥水処理として、前記感光性樹脂のマスクが形成された面に撥水剤を蒸着させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のドライエッチングによるパターニング方法。
- 前記被エッチング部材のドライエッチングを施す面に酸化膜を設け、該酸化膜を介して前記撥水処理を施すことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のドライエッチングによるパターニング方法。
- インクジェットヘッドを製造する方法であって、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のパターニング方法を用いることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008072767A JP2009229620A (ja) | 2008-03-21 | 2008-03-21 | ドライエッチングによるパターニング方法及びインクジェットヘッドの製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013230676A (ja) * | 2012-04-30 | 2013-11-14 | Fujifilm Corp | 漏斗状ノズルの作製方法及び液滴吐出装置 |
-
2008
- 2008-03-21 JP JP2008072767A patent/JP2009229620A/ja active Pending
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