JP3815555B2 - エッチング残渣除去方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング残渣除去方法に関し、さらに詳しくは、半導体基板上に形成されたＰＭＭＡを所定のパターンにエッチングしたときにエッチングされたＰＭＭＡの側壁に付着した残渣を除去するためのエッチング残渣除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）においては、面記録密度の向上に伴ってヘッドの位置決め精度を高めるため、キャリッジアーム全体を大きく動かすためのメインアクチュエータと、微少な位置ずれを修正するためのマイクロアクチュエータと呼ばれるサブアクチュエータとを組み合わせることが提案されている。
【０００３】
マイクロアクチュエータは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：マイクロマシーン）技術を応用して製造することができる。マイクロアクチュエータを製造する際には、ニッケル製の櫛形電極を形成する工程が用いられる。この櫛形電極形成工程では、図１１に示すように、シリコン基板１上に形成されたニッケルめっき用シード層２の上に、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）３を塗布した後、ＰＭＭＡを櫛形にドライエッチングする。ドライエッチング後、図１２に示すようにＰＭＭＡ３をマスクとしてニッケル４をめっきし、最後に、図１３に示すようにＰＭＭＡ３を削除する。これにより、ニッケル製櫛形電極を形成することができる。
【０００４】
ＨＤＤ用マイクロアクチュエータは、ニッケル製櫛形電極の静電容量を十分に確保するため、ＰＭＭＡ３を厚くし、高アスペクトレシオでエッチングする必要がある。たとえば、ＰＭＭＡ３の厚さを４３ミクロン、エッチング幅を３ミクロンとした場合、アスペクトレシオは１４以上（＝４３／３）にもなりうる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＰＭＭＡ３を高アスペクトレシオでエッチングするためには、ＰＭＭＡ３を図上縦方向にのみエッチングし、横方向にはエッチングしない、いわゆる異方性エッチングを行う必要がある。横方向にエッチングしないようにするためには、Ｏ_２にＣＯ_２を添加したガスを流入することによって、ＰＭＭＡ３の側壁にＰＭＭＡのポリマを意図的に形成している。したがって、図１１及び図１４に示すように、必然的にＰＭＭＡ３の側壁にポリマが付着して残ってしまう。この側壁に付着したポリマ残渣５はＰＭＭＡ３とほとんど同じ成分を有しているため、これをＰＭＭＡ３から選択的に除去することは非常に困難であった。
【０００６】
ポリマ残渣５を除去する薬液を選定するにあたっては、エッチングされたＰＭＭＡ３の底部にはシード層２が露出しているため、このシード層２を腐食しない薬液を選定しなければならない。しかし、従来はこのような適切な薬剤は存在しなかった。その結果、従来はポリマ残渣５を除去する工程がなく、以下のような問題が発生していた。
【０００７】
（１）図１３及び図１５に示すようにポリマ残渣５がニッケル４の側壁に転写される。
【０００８】
（２）ＰＭＭＡ３の側壁にポリマ残渣５が付着していると、ニッケルめっき時にニッケルの異常成長が発生する。
【０００９】
（３）エッチングされたＰＭＭＡ３の底部ではポリマ残渣５が繊維状になっているため、ニッケルめっき後にはポリマとニッケルが混ざり合った複合物を形成し、その除去はもはや不可能になる。
【００１０】
（４）マイクロアクチュエータを動作させたとき、ニッケル４の側壁からポリマ残渣５が部分的に剥がれ落ち、ゴミになる。
【００１１】
なお、特開２００１−８５３８４号公報には、シリコン基板上に形成された金属配線に付着するエッチング生成物及び金属残渣物を除去する方法が開示されている。この方法は、まず第１の剥離液でエッチング生成物を除去し、次に第２の剥離液で金属残渣物を除去している。しかし、２つの段階における除去対象は異なっており、第２の段階における除去対象は金属配線に付着した金属残渣物である。
【００１２】
本発明の目的は、ＰＭＭＡの側壁に付着した残渣を除去することの可能なエッチング残渣除去方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるエッチング残渣除去方法は、半導体基板上に形成されためっき用シード層上に形成されたＰＭＭＡを所定のパターンにエッチングしたときにエッチングされたＰＭＭＡの側壁に付着したＰＭＭＡのポリマ残渣を除去するためのエッチング残渣除去方法であって、フッ化アンモニウムを含有するＰＭＭＡ可溶性溶剤の水溶液である第１の溶液にＰＭＭＡを暴露する工程と、その次に、ＰＭＭＡ可溶性溶剤の原液又はその水溶液である第２の溶液にＰＭＭＡを暴露する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、最初に、ＰＭＭＡをフッ化アンモニウムを含むＰＭＭＡ可溶性溶剤の水溶液に暴露しているため、残渣をＰＭＭＡの側壁から浮き上がらせることができる。また、その次に、ＰＭＭＡをＰＭＭＡ可溶性溶剤の原液に暴露しているため、その浮き上がったポリマ残渣をＰＭＭＡの側壁から分離させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を援用する。
【００１６】
まず図１に示すように、シリコン基板１上に、後のニッケル電気めっき工程のために薄いシード層２を形成する。シード層２は、銅（上層）とクロム（下層）の２層構造を有する。続いて図２に示すように、シード層２上に、厚さ４３ミクロンのＰＭＭＡ３をスピナにより塗布する。
【００１７】
続いて図３に示すように、ＰＭＭＡ３を櫛形にドライエッチングする。このとき、Ｏ_２にＣＯ_２を添加したガスを流入することによってＰＭＭＡ３の側壁にポリマを形成させながら異方性エッチングを行うため、エッチングされたＰＭＭＡ３の側壁にはポリマ残渣５が付着する。
【００１８】
続いて、ＰＭＭＡ３を第１の溶液に浸漬する。すると、図４に示すように、ポリマ残渣５はＰＭＭＡ３の側壁から浮き上がる。ここでは、ポリマ残渣５は浮き上がるだけで、ＰＭＭＡ３の側壁から分離できない。
【００１９】
第１の溶液としては、フッ化アンモニウムを微量に含むＰＭＭＡ可溶性溶剤の希釈水溶液を用いる。ＰＭＭＡ可溶性溶剤としては、好ましくはＮ−メチルピロリドン（以下「ＮＭＰ」と略す）を用いるが、これに代えてエチルセロソルブ系有機溶剤又はメチルセロソルブ系有機溶剤を用いてもよい。また、フッ化アンモニウムの濃度は、好ましくは１〜１０％、さらに好ましくは約５％である。また、ＮＭＰとフッ化アンモニウム水溶液との混合比は、好ましくは２：１〜５：１、さらに好ましくは約３：１である。
【００２０】
続いて、ＰＭＭＡ３を第２の溶液に浸漬する。すると、図５に示すように、浮き上がったポリマ残渣５はＰＭＭＡ３の側壁から分離され、剥がれ取れる。第２の溶液としては、好ましくはＰＭＭＡ可溶性溶剤の原液を用いるが、これに代えてＰＭＭＡ可溶性溶剤の水溶液を用いてもよい。ＰＭＭＡ可溶性溶剤としては、好ましくはＮＭＰを用いるが、これに代えてエチルセロソルブ系有機溶剤又はメチルセロソルブ系有機溶剤を用いてもよい。この工程で、ＰＭＭＡ可溶性溶剤は浮き上がったポリマ残渣５の裏側に露出したＰＭＭＡ３の側壁を微量に溶解させ、これによりポリマ残渣５がＰＭＭＡ３の側壁から分離されると考えられる。
【００２１】
続いて図６に示すように、ＰＭＭＡ３を水でリンスし、分離されたポリマ残渣５を流し落とす。続いて図７に示すように、ＰＭＭＡ３をモールドとしてニッケル４を電気めっきする。最後に図８に示すように、ＰＭＭＡ３を除去する。これによりニッケル４からなる櫛形電極が形成される。
【００２２】
以上のように本発明の実施の形態によれば、最初に、フッ化アンモニウムを微量に含むＰＭＭＡ可溶性溶剤の希釈水溶液にＰＭＭＡ３を浸漬しているため、ポリマ残渣５をＰＭＭＡ３の側壁から浮き上がらせることができる。しかも、この溶液はフッ化アンモニウムを微量にしか含まないので、シード層２を腐食することもない。また、その次に、ＰＭＭＡ可溶性溶剤の原液にＰＭＭＡ３を浸漬しているため、その浮き上がったポリマ残渣５をＰＭＭＡ３の側壁から完全に分離することができる。
【００２３】
【実施例】
本発明者は、本発明の効果を確認するため、以下の実験を行った。
【００２４】
第１の溶液としては、ＮＭＰと５％フッ化アンモニウム水溶液とを３：１で混合した混合液を用いた。第２の溶液としては、ＮＭＰの原液を用いた。そして、エッチングしたＰＭＭＡを上記混合液に４５℃で５分間浸漬し、次にＮＭＰの原液に室温で３０秒間浸漬した。そして、室温で５分間水洗した後、ニッケルをめっきし、ＰＭＭＡを除去した。
【００２５】
上記実験の結果、ポリマ残渣がＰＭＭＡの側壁から除去された状態のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を図９に示す。さらに、めっき後、ＰＭＭＡを除去した状態のＳＥＭ写真を図１０に示す。図１５に示した従来のものと比較すれば明らかなように、非常に清浄なニッケル製櫛形電極を得ることができた。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロアクチュエータを製造するにあたって、シリコン基板上にシード層を形成する工程を示す断面図である。
【図２】図１に続き、シード層上にＰＭＭＡを塗布する工程を示す断面図である。
【図３】図２に続き、ＰＭＭＡをドライエッチングする工程を示す断面図である。
【図４】図３に続き、本発明の実施の形態によるエッチング残渣除去方法によりポリマ残渣をＰＭＭＡの側壁から浮き上がらせる工程を示す断面図である。
【図５】図４に続き、本発明の実施の形態によるエッチング残渣除去方法により浮き上がったポリマ残渣を分離させる工程を示す断面図である。
【図６】図５に続き、ＰＭＭＡをリンスしてポリマ残渣を流し落とす工程を示す断面図である。
【図７】図６に続き、ＰＭＭＡをモールドとしてニッケルを電気めっきする工程を示す断面図である。
【図８】図７に続き、ＰＭＭＡを除去する工程を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例により、ポリマ残渣がＰＭＭＡの側壁から除去された状態を撮ったＳＥＭ写真である。
【図１０】本発明の実施例により、ＰＭＭＡを除去した状態を撮ったＳＥＭ写真である。
【図１１】マイクロアクチュエータを製造するにあたって、ＰＭＭＡをドライエッチングした後、ポリマ残渣がＰＭＭＡの側壁に付着した状態を示す断面図である。
【図１２】図１１に続き、ポリマ残渣を除去することなく、ＰＭＭＡをモールドとしてニッケルをめっきした状態を示す断面図である。
【図１３】図１２に続き、ＰＭＭＡを除去した状態を示す断面図である。
【図１４】図１１のＳＥＭ写真である。
【図１５】図１３のＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
２ シード層
３ ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）
４ ニッケル
５ ポリマ残渣

Claims (6)

1. 半導体基板上に形成されためっき用シード層上に形成されたＰＭＭＡを所定のパターンにエッチングしたときに前記エッチングされたＰＭＭＡの側壁に付着したＰＭＭＡのポリマ残渣を除去するためのエッチング残渣除去方法であって、
   フッ化アンモニウムを含有するＰＭＭＡ可溶性溶剤の水溶液である第１の溶液に前記ＰＭＭＡを暴露する工程と、
   その次に、ＰＭＭＡ可溶性溶剤の原液又はその水溶液である第２の溶液に前記ＰＭＭＡを暴露する工程とを備えたことを特徴とするエッチング残渣除去方法。
2. 請求項１に記載のエッチング残渣除去方法であって、
   前記第１の溶液はフッ化アンモニウム水溶液とＰＭＭＡ可溶性溶剤との混合液であることを特徴とするエッチング残渣除去方法。
3. 請求項２に記載のエッチング残渣除去方法であって、
   前記フッ化アンモニウム水溶液の濃度は１〜１０％であることを特徴とするエッチング残渣除去方法。
4. 請求項３に記載のエッチング残渣除去方法であって、
   前記フッ化アンモニウム水溶液の濃度は５％であることを特徴とするエッチング残渣除去方法。
5. 請求項２に記載のエッチング残渣除去方法であって、
   前記第１の溶液のＰＭＭＡ可溶性溶剤はＮ−メチルピロリドンであることを特徴とするエッチング残渣除去方法。
6. 請求項１に記載のエッチング残渣除去方法であって、
   前記第２の溶液のＰＭＭＡ可溶性溶剤はＮ−メチルピロリドンであることを特徴とするエッチング残渣除去方法。

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