JP2011159653A - ペースト及び耐プラズマ部材 - Google Patents

Abstract

【課題】フッ素プラズマにてドライエッチングを行う場合でも耐プラズマ性が高く、エッチング後も残存してパターニング不良が発生する恐れがないレジスト用ペーストを提供する。
【解決手段】スクリーン印刷によってパターニング塗布されたペースト１０２をレジストとする。該ペーストは、耐フッ素プラズマ性を有する粒子からなる充填剤を樹脂に対して添加することを特徴とし、前記充填剤は、耐フッ素プラズマ性を有する酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）およびイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）のいずれか1種または両者の混合物である。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐プラズマ性を改善するペースト及び該ペーストを利用した耐プラズマ部材に関する。

従来、ガラス等の基板に対するパターニング加工には、フォトリソグラフィ技術を利用したドライエッチングやウエットエッチングが用いられている。

ドライエッチングの場合には、ガラス基板上にスパッタリングや真空蒸着などの方法で、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌなどの金属膜を成膜し、その金属膜の上に感光性レジストを塗布した後、任意のフォトマスクのパターンを露光転写し、現像液にて現像後、それぞれの金属膜に適合したエッチング液にてレジストの被覆していない部分の金属膜をエッチングし、その後に感光性レジストを除去し、さらに、パターニングした金属膜をマスクとして基板であるガラスをＣＦ_４などのフルオロカーボンガスをソースとするフッ素プラズマにてドライエッチングを行い、最後に金属膜を除去する方法が公知である（例えば、非特許文献１）。

また、ウエットエッチングの場合には、下地膜としてＣｒを成膜した上にＡｕを成膜し、やはり感光性レジストを利用してパターニングした後、これをマスクとしてＨＦ溶液でガラス基板をエッチング加工する方法が公知である（例えば、非特許文献２）。

ＵＬＶＡＣ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ Ｐ１０−１７，Ｎｏ．５６，２００２ 表面技術 Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．３，Ｐ１３２−１３７，２００５

しかしながら、フッ素プラズマにてドライエッチングを行う場合、上述した感光性レジストは、耐プラズマ性が低く、該レジストが消失し、パターニング不良が発生する恐れがあった。
また、非特許文献１及び非特許文献２に開示された方法では、フォトリソグラフィ技術と成膜技術を使用しているため、単位時間あたりの処理能力が低下してしまい、また、高価な露光機や成膜装置が必要になるため、手軽には実施しにくいという問題もみられた。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、フッ素プラズマにてドライエッチングを行う場合でも耐プラズマ性が高く、該レジストが残存し、パターニング不良が発生する恐れがないペーストを提供することを目的とする。また、このペーストは、処理を簡潔にすることができるため、単位時間あたりの処理能力が向上し、ガラス等の基板に対するパターニング方法を低コストで行うことができる。
さらに、このようなペーストを用いることにより、生産性が高く、低コストの耐プラズマ部材を提供することを目的とする。

本発明者らは、従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に従ったペーストを使用することにより、上記の目的を達成できることを見出した。

本発明に係るペーストは、耐フッ素プラズマ性を有する粒子からなる充填剤を樹脂に対して添加することを特徴とする。

前記ペーストに対する前記充填剤の体積率は、５％以上２０％以下であることが好ましい。

前記充填剤は、酸化イットリウムおよびイットリウム・アルミニウム・ガーネットのいずれか１種以上であることが好ましい。

前記充填剤の最大粒子径は、１μｍ以下であることが好ましい。

前記ペーストは、スクリーン印刷用で使用されることが好ましい。

また、本発明に係る耐プラズマ部材は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載されたペーストで表面を被覆したことを特徴とする。

本発明によれば、フッ素プラズマにてドライエッチングを行う場合でも耐プラズマ性が高く、該レジストが残存し、パターニング不良が発生する恐れがないペーストを提供することができる。また、このペーストは、処理を簡潔にすることができるため、単位時間あたりの処理能力が向上し、ガラス等の基板に対するパターニング方法を低コストで行うことができる。
また、このようなペーストを用いることにより、生産性が高く、複雑形状も容易に製造できる耐プラズマ部材を提供することができる。

本発明に係るペーストの効果を説明するためのパターニング加工工程の一例を示す概念図である。 図１と同一のパターニング加工工程にて従来のペーストを用いた場合の一例を示す概念図である。 本発明に係わる耐プラズマ部材の一例の形態を示す断面図である。

以下、本発明に係るペースト及び耐プラズマ部材の実施形態について具体的に説明する。

本発明に係るペーストは、耐フッ素プラズマ性を有する粒子からなる充填剤を樹脂に対して添加することを特徴とする。

前記樹脂を構成する材料は、充填剤を均等に分散させることができれば、その組成は特に限定されない。
前記樹脂は、例えば、市販のスクリーン印刷型エッチングレジスト用ペーストを使用することができ、フェノール樹脂、ロジン変性フェノール樹脂及びロジン変性マレイン樹脂等で構成されたものを用いることができる。
前記樹脂は、充填剤の添加により、前記樹脂の粘度が高くなることを考慮した上で、シェアレートが１００ｓ^−１のときの粘度が、１〜１０Ｐａ・ｓとなるような低粘度のものを用いることが好ましい。

前記充填剤は、耐フッ素プラズマ性を有する酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）およびイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）のいずれか1種または両者の混合物であることが好ましい。
一般的に、耐フッ素プラズマ性を有する物質には、金属フッ化物や金属酸化物が挙げられる。
しかしながら、金属フッ化物は、高熱による熱分解のため、有害なガスを発生し、安全性の面で問題が見られるため、使用することは好ましくない。
また、酸化イットリウム又はイットリウム・アルミニウム・ガーネット等のイットリウム含有酸化物以外の金属酸化物は、イットリウム含有酸化物と比較して耐フッ素プラズマ性が低く、また、入手が容易でないため、使用することはあまり好ましくない。

図１は、上述した本発明に係るペーストの効果を説明するためのパターニング加工工程の一例を示す概念図である。
図１に示すように、最初に、ガラス基板１００及びスクリーンマスク１０１を準備する（図１（ａ））。
次に、スクリーンマスク１０１をガラス基板１００の一面上に設置し、本発明に係るペーストを塗布する（図１（ｂ））。
次に、スクリーンマスク１０１をガラス基板１００の一面上から取り除く（図１（ｃ））。これによってレジストパターン１０２が形成される。
次に、レジストパターン１０２が形成されたガラス基板１００の一面上に対してフッ素プラズマを照射し、レジストパターン１０２が形成されていないガラス基板の表面（図中１０４）をエッチングする（図１（ｄ）、（ｅ））。
最後に、レジストパターン１０２を取り除く（図１（ｆ））。

本発明に係るペーストを用いると、図１（ｄ）に示すようなフッ素プラズマの照射時において、レジストパターン１０２が残存し、パターニング不良が発生する恐れがない。

図２は、図１と同一のパターニング加工工程にて従来のペーストを用いた場合の一例を示す概念図である。図２において、図１と同一の工程においては適宜説明を省略する。
図２に示すように、従来のペーストを用いる場合には、フッ素プラズマ照射時において、レジストパターン２０２の膜厚が減少又は消失してしまい、パターニング不良（図２（ｆ））が発生する恐れがある。

以上より、本発明に係るペーストは、フッ素プラズマにてドライエッチングを行う場合でも耐プラズマ性が高く、該レジストが残存し、パターニング不良が発生する恐れがないペーストを提供することができる。

前記充填剤の体積率が、５％以上２０％以下であることが好ましい。
前記体積率が５％未満では、耐フッ素プラズマ性が著しく低下したりする場合があるため、好ましくない。
前記体積率が２０％を超えると、ペーストの粘度が高くなり、印刷等をうまくすることできない場合があるため、好ましくない。なお、均一に分散を行うために、粒子は球状であることが好ましく、その大きさも均一であることがさらに好ましい。

前記充填剤の最大粒子径が、１μｍ以下であることが好ましい。
前記最大粒子径が１μｍ以下であると、ピンホールの発生を低減することができ、また、印刷パターンのエッジのシャープさを得ることができるためである。
前記最大粒子径が１μｍを超えると、スクリーンマスクの目詰まりが発生し、作業効率が低下する場合があるため、好ましくない。
より好適には、前記充填剤の最大粒子径が５００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

前記ペーストは、スクリーン印刷用で好適に使用される。

なお、樹脂に対しての前記充填剤の分散方法は、既存の捏和装置や混練装置、撹拌装置を使用用途により、適切に選択して使用できる。

本発明に係る耐プラズマ部材は、上述したペーストで表面を被覆したことを特徴とする。
このような耐プラズマ部材は、上述したペーストを表面に塗布するだけでよいため、生産性が高く、複雑形状でも容易に製造することができる。また、ペーストを塗布される基材は、樹脂組成物などでも適用可能である。
本発明に係る耐プラズマ部材は、例えば、図３に示すように、ＳｉＯ_２等の無機材料で構成された基板３００と、前記基板３００の表面に被覆された前記ペースト３１０と、を備える。

（実施例１）
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により限定解釈されるものではない。

関西ペイント（株）製スクリーン印刷型エッチングレジスト用ペースト(商品名：アレスＳＰＲ−０８１）２ｇと、シーアイ化成（株）製ＮａｎｏＴｅｋ Ｙ_２Ｏ_３（平均粒子径：３３ｎｍの球状粒子）とを混合し、当該ペーストに対するＹ_２Ｏ_３の体積率が、０％、１％、５％、１０％、２０％、３０％となるように分散し、レジストを作製した。
分散した後、スクリーン印刷法でレジストパターンを厚さ１０μｍとなるように、２０×０．５ｍｍの石英ガラス（両面鏡面加工品）の片面へ塗布し、１２０℃のホットプレート上で乾燥固化した。

その後、ＩＣＰドライエッチング装置にて、ＣＦ４ガス流量５０ｍＬ/ｍｉｎ、チャンバー内圧２．６６Ｐａ、上部電極５０Ｗ、下部電極３００Ｗの条件で５時間処理し、状態を観察した。
さらに、その後、エタノール中で超音波洗浄してレジストを除去し、レーザ顕微鏡にてエッチング深さを測定した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、５％以上２０％以下のＹ_２Ｏ_３を当該ペーストに対して分散させると、レジストは、５時間の暴露にもかかわらず、レジストの残存が確認された。したがって、これら条件では、フッ素耐性を示すことが認められた。
一方、当該ペーストに対してＹ_２Ｏ_３を分散させなかった場合（体積率０％）、レジストは消失した

また、体積率が３０％のＹ_２Ｏ_３を当該ペーストに対して分散させると、固形分が多くなったため、ペーストの粘性が低下した。そのため、印刷を行う際に、メッシュパターンの部分で亀裂が生じ、被覆不良が生じるという不具合が見られた。

（実施例２）
関西ペイント（株）製スクリーン印刷型エッチングレジスト用ペースト(商品名：アレスＳＰＲ−０８１）２ｇと、グリコサーマル法で合成したＹＡＧ（平均粒子径４０ｎｍの球状粒子）とを混合し、当該ペーストに対するＹＡＧの体積率が、０％、１％、５％、１０％、２０％、３０％となるように分散し、レジストを作製した。
分散した後、スクリーン印刷法でレジストパターンを厚さ１０μｍとなるように、２０×０．５ｍｍの石英ガラス（両面鏡面加工品）の片面へ塗布し、１２０℃のホットプレート上で乾燥固化した。

その後、ＩＣＰドライエッチング装置にて、ＣＦ_４ガス流量５０ｍＬ／ｍｉｎ、チャンバー内圧２．６６Ｐａ、上部電極５０Ｗ、下部電極３００Ｗの条件で５時間処理し、状態を観察した。
さらに、その後、エタノール中で超音波洗浄してレジストを除去し、レーザ顕微鏡にてエッチング深さを測定した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、体積率が５％以上２０％以下のＹＡＧを当該ペーストに対して分散させると、レジストは、５時間の暴露にもかかわらず、レジストの残存が確認された。
したがって、これら条件では、フッ素耐性を示すことが認められた。
一方、当該ペーストに対してＹＡＧを分散させなかった場合（体積率０％）、レジストは消失した。

また、体積率が３０％のＹＡＧを当該ペーストに対して分散させると、固形分が多くなったため、ペーストの粘性が低下した。そのため、印刷を行う際に、メッシュパターンの部分で亀裂が生じ、被覆不良が生じるという不具合が見られた。

１００ ガラス基板
１０１ スクリーンマスク
３００ 基板
３１０ ペースト

Claims (6)

1. 耐フッ素プラズマ性を有する粒子からなる充填剤を樹脂に対して添加することを特徴とするペースト。
2. 前記ペーストに対する前記充填剤の体積率が、５％以上２０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のペースト。
3. 前記充填剤は、酸化イットリウムおよびイットリウム・アルミニウム・ガーネットのいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のペースト。
4. 前記充填剤の最大粒子径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペースト。
5. 前記ペーストは、スクリーン印刷用で使用されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のペースト。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載されたペーストで表面を被覆したことを特徴とする耐プラズマ部材。

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