JP3932099B2 - エッチング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理部材の表面の一部または全面を除去するエッチング方法に係り、特に被処理部材にバンクを設けて塗布液の塗布領域を選択的にエッチングするエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェハなどの被処理部材に素子や配線パターンを形成する場合、被処理部材の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法によってパターニングし、これをマスクとしてＨＦ水溶液等のエッチング用の塗布液を用いたウェットエッチングや、プラズマを用いたドライエッチングを行っている。しかし、このようなエッチング方法においては、被処理部材の表面にマスクを形成することにより非エッチング部の保護をしているため、マスク形成に多くの材料が必要となり、また工数も要するためコストの増大を招いている。
【０００３】
そこで、マスクを形成せずにエッチングを行う方法が、特開２００１―１８５５２６号公報において示されている。これは、液体吐出手段としてインクジェット方式の吐出ヘッドを設けてこれの制御を行い、予め設定されたパターンによって被処理部材にエッチング液を直接塗布してエッチングを行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記に示した被処理部材の表面に直接にエッチング液を吐出するエッチング方法では、インクジェット方式の吐出ノズルの形状によって、吐出される液滴の大きさが決定される。すなわち、ノズル形状によって被処理部材の表面に滴下される塗布液の表面積が決定されることになり、ノズルの吐出径よりも細かい形状のエッチングを行うことは不可能である。また、こうしてエッチングされたパターン形状は、液滴の形状を反映して丸点もしくは丸点の連続による線あるいは面となる。このように、従来の吐出ノズルを用いたエッチングでは、被処理部材の濡れ性などで液が広がるため、吐出径よりも小さな形状はもちろんのこと、複雑な形状やエッジなどを造形することが困難であった。さらに、吐出ノズルから塗布されたエッチング液が、エッチング部以外に飛散し付着することで、規定のパターンではないエッチングが行われるなどの問題もある。また、エッチングの形状がエッチング液の付着状態に依存するため、形状精度が悪く、微細なエッチングをすることができなかった。
【０００５】
さらに、複数の被処理部材の膜が積層されている多層膜や、同一平面上に複数の被処理部材の膜が存在している場合、被処理部材の種類に対応してエッチング液を交換しエッチングを行うため、同様の工程を被処理部材の種類ごとに繰り返さなければならない。従って、異なった被処理部材の膜が存在する場合におけるエッチングには、工数が多くかかることになる。
【０００６】
また、反応性ガスと反応性ガスを溶解可能な液体と被処理部材とを反応させてエッチングを行う場合に、被処理部材の周辺に反応性ガスが残留することがある。そのため、残留した反応性ガスなどが他の物質と反応して不要な反応生成物が生成され、これが被処理部材の表面に付着することによってエッチング部に介在し、良好なパターン形成を妨げるおそれがある。
【０００７】
上記課題に着目し、本発明は被処理部材の所望位置のエッチングを可能とするため、撥液性のバンクを形成し、あるいはエッチング部以外の濡れ性を向上させて所定位置に精密なエッチングが行えるエッチング方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明におけるエッチング方法は、被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量のエッチング液を前記バンク内に個別に供給して前記エッチング部をエッチングすることを特徴としている。これにより、エッチング液の液量を制御するだけで、被処理部材のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【０００９】
また、本発明におけるエッチング方法は、被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、前記エッチング部の周囲を反応性ガスの雰囲気にするとともに、前記反応性ガスを溶解可能な液体を前記個々のバンク内に、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量だけ供給し、前記エッチング部をエッチングすることも可能である。これにより、反応性ガスを溶解可能な液体の液量を制御するだけで、被処理部材のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【００１０】
なお、前記エッチング部を親液処理することが可能である。このように、バンクに撥液処理を施し、かつエッチング部に親液処理を施すことにより、前記エッチング液または前記液体の定着性を向上させることができる。
【００１１】
なお、被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、前記エッチング部の周囲を反応性ガスの雰囲気にするとともに、前記反応性ガスを溶解可能な液体を前記個々のバンク内に、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量だけ供給し、前記エッチング部をエッチングすることも可能である。これにより、反応性ガスを溶解可能な液体の液量を制御するだけで、被処理部材のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【００１２】
なお、前述したエッチングは、反応生成物を吸引除去しつつ行うことが可能である。すなわち、エッチング部における反応生成物を速やかに除去するため、反応生成物の残留によるエッチングの妨害を阻止し、良好なエッチングを行うことができる。
【００１３】
なお、エッチングは被処理部材を加熱して行うことが可能である。これにより、エッチングの速度が促進され、素早く良好なエッチングを行うことができる。なお、被処理部材の加熱は３０゜Ｃから６０゜Ｃの温度範囲内で行うことを特徴としている。これにより、被処理部材との反応が促進され、かつエッチングに用いる液体の蒸発を防ぎ、速やかなエッチングを行うことができる。
【００１４】
また、前記バンクは撥液処理をされ、または撥液性を有してなることが好ましい。このように、バンクに撥液性を持たせることにより、エッチング液がエッチング部から拡散することを防止するとともに、精密なエッチングを行うことができる。
【００１５】
なお、前記バンクはフッ素樹脂膜からなることを特徴としている。フッ素系樹脂は、あらゆる液体に対して高度な撥液性を発揮するため、多種類の塗布液を使用する場合においても有効である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るエッチング方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に記載するものは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
被処理部材１０にエッチングを行う場合には、ＨＦ水溶液などのエッチング液１５を被処理部材１０に直接塗布する方法と、フッ素系ガス等の反応性ガス２２の存在する雰囲気中で、被処理部材１０に反応性ガス２２を溶解可能な液体を塗布し、前記反応性ガス２２と前記液体と被処理部材１０とを反応させてエッチングをする方法とがある。本実施形態では、特別な記載の無い場合には、純水またはアルコール等の反応ガス溶解可能な液体やＨＦ水溶液等のエッチング液を、一括して塗布液１４と記載するものである。
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係るエッチングの説明図を図１に示す。はじめに被処理部材１０を洗浄し、被処理部材１０をエッチングするため被処理部材１０の表面に規定のパターン形状のバンク１２を形成する。前記バンク１２に塗布液１４を塗布し、または反応性ガス２２雰囲気中に純水を塗布する。前記バンク１２は撥液性を有するものとし、塗布液１４がパターン形状の周囲に飛散することを防止するものである。また、このようなバンク１２の表面は、塗布液１４あるいはエッチングの反応性ガス２２に対して耐性のある膜質で形成している。
【００２１】
前記バンク１２の形成は以下の通りである。まず塗布液１４に対して撥液性を有するレジストを被処理部材１０の表面に部分的に塗布する。これを所定のパターン形状に露光した後に現像を行うことで、所望のパターン形状がバンク１２に形成される。またこのバンク１２は、撥液性のレジストを使用しているため、塗布液１４を弾くという特性を有している。
【００２２】
または、被処理部材１０の表面にフッ素系樹脂を塗布しておき、これを電磁波で露光することにより、電磁波を照射した部分のフッ素系樹脂の組成物膜形成を阻止することができ、従ってパターン形状に電磁波を照射することで、撥液性を有したバンク１２にパターンが形成される。フッ素系樹脂は、あらゆる液体に対して高度な撥液性を発揮するため、多種類の塗布液１４を使用する場合においても有効である。このようなフッ素系樹脂の露光には、電磁波として光を用いるのが好ましく、さらに前記光は紫外線とすることが望ましい。紫外線は安価であり、また安全で取り扱いも容易であるため、製造工程の簡略化ならびに製造コストの削減が可能となる。
【００２３】
あるいは、通常のレジストを被処理部材１０の表面に塗布しておき、これにパターニングを行った後、レジストにフッ化処理を行う。これにより撥液性バンク１２が形成され、被処理部材１０の表面にパターンが形成されることになる。
【００２４】
このように、撥液性のあるバンク１２を形成することにより、塗布液１４がパターン形状からはみ出して塗布された場合、はみ出した部分には塗布液１４を弾く処理が施されていることになり、パターン形状範囲外における塗布液１４の付着を防止することができる。また、撥液性バンク１２によって弾かれた塗布液１４は、バンク１２に囲繞されたパターン形状内に導入されてエッチングが行われることから、エッチングの精度を向上させることができる。
【００２５】
なお、本実施例においては、バンク１２の材料を撥液性を有するもの、あるいは後にバンクに撥液処理を施して、バンク１２に撥液性を持たせたが、エッチング液の滴量をコントロールすることにより、またはバンクをエッチングしないエッチング液を適時選択することによりバンクに撥液性を持たせないで処理を行うことも可能である。また、パターンの精度が比較的ラフなものであってもよい場合、処理液であるエッチング液が供給される対象となるパターン形成領域を形成しているバンク１２は、とくに撥液処理は行わなくともよく、この場合は撥液性を有しないバンクが用いられる。
【００２６】
このような方法でバンク１２を形成した被処理部材１０の表面において、エッチングの吐出液の定着性を向上させるため、バンク１２の形成されない部分において吐出液の親液性を向上させる処理を行うことも可能である。これは、たとえば紫外線の照射やプラズマ処理によって実現できる。すなわち、上記方法によりバンク１２を形成した後に、紫外線等の電磁波をバンク１２形成範囲外に照射することで、エッチング部にある膜の結合を切断してこれを除去するものである。これにより、バンク１２以外の部分に親液性が増加するため、エッチングの際に被処理部材１０に塗布液１４を塗布した場合、塗布液１４は容易に当該部分に浸透する。さらにバンク１２に撥液性を有する処理を施しているため、塗布液１４はバンク１２に付着することなく弾かれて、親液性を有する部分に導入されることになる。従って、被処理部材１０のバンク１２形成範囲外に親液性を向上させる処理を行うことにより、塗布液１４が容易に定着できることとなる。
【００２７】
以上は被処理部材１０の基板表面において、バンク１２を形成することによりエッチングの細密化を図るものである。すなわち、被処理部材１０に塗布液１４をパターン形状に塗布した場合に、バンク１２を形成することによって液体の有する表面張力などで所望のパターン形状の範囲から塗布液１４がはみ出すことを防止している。さらに、バンク１２に撥液性を持たせていることから、塗布液１４はバンク１２上で弾かれ、親水性のあるパターン部分に導入される。すなわち、バンク１２を形成することで、塗布液１４を塗布する際の液塗布範囲の境界を制御するものである。従って、バンク形成により、精密なエッチングが可能となる。
【００２８】
本発明に関連する実施形態を図２に示す。上記方法は、被処理部材１０の表面に撥液性を有するバンク１２を形成するものである。一方、図２に示す形態は、バンク１２を形成せずに塗布液１４塗布領域の境界を制御する方法である。これは、被処理部材１０の表面において親液性を制御することによって、塗布された塗布液１４の定着性を向上させるものである。例えば、被処理部材１０の表面にマスクを重ね、これに紫外線を照射することで親液性を持たせる範囲を形成する。マスクは、透光性を有するガラス基板を本体とし、被処理部材１０のパターン形成範囲以外に相当する部分に、金属クロム等による遮光膜を形成したものである。従って、マスクで覆った被処理部材１０に紫外線を照射すると、前記遮光膜の無い部分のみに紫外線が照射される。これにより被処理部材１０のパターン範囲が親液性を持つことになり、塗布液１４を導入し易くなる。このようにして、塗布液１４を塗布する領域の境界の制御が可能となる。なお、紫外線以外でも、プラズマ処理等により同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上記のように被処理部材１０の表面にバンク１２を形成してパターン形成を施すことによって、パターン形状の精度の高いエッチングを行うことができる。これは、従来の方法によるエッチングにおいては被処理部材１０がＳｉＯ基板である場合に最小パターン幅が２０μｍ程であったのに対して、本実施形態によるエッチングでは最小パターン幅を１０μｍに形成することが可能となる。従って、細密なデバイス設計を行うことが可能となる。
【００３０】
上記のように、塗布液１４を塗布する境界を制御するバンク１２を形成し、塗布液１４を吐出塗布して被処理部材１０のエッチングを行う。本実施の形態では、塗布液１４を所定のパターン形状範囲に塗布するために、液体吐出手段として液体吐出ヘッド１６を用いている。これは、塗布装置として液体吐出ヘッド１６を用いることにより、エッチング部１８にのみ塗布液１４を塗布することができる。従って、被処理部材１０の全面に塗布液１４を塗布する必要がなくなり、塗布液１４の節約に効果的である。また、前記バンク１２は、液体吐出ヘッド１６によって塗布液１４の塗布される範囲の周辺にのみ形成しておけば良いため、バンク１２形成を最小限の範囲で行うことができる。従って、コスト削減に効果的である。なお、吐出ヘッド１６の吐出ノズル２４は、ノズル開口部の周囲に撥液性と耐溶剤性とを有する部材で処理を施している。これは例えばフッ素樹脂等にてノズル開口部を形成することで、エッチング液や純水などの塗布液１４の付着を防止している。また、液体吐出ヘッドのノズル内部等のエッチング液の流路にも耐液処理がされていることが好ましい。
【００３１】
ところで、本実施形態においては、前述したように塗布液１４の塗布に液体吐出ヘッド１６を用いて行っているが、当該液体吐出ヘッド１６において塗布液１４の吐出量を制御することで、同種材質における被処理部材１０のエッチング深さを変更することが可能となる。図３に第１の実施形態に係るエッチング深さ変更の説明図を示す。
【００３２】
すなわち、塗布液１４の液量を少量に設定し被処理部材１０に塗布した場合、被処理部材１０のエッチング深さがＸであったとすると、塗布液１４量を増加させ被処理部材１０に塗布を行った場合に、エッチングはＹだけ深く行うことができる。これは、従来のように塗布液１４を被処理部材１０に一律に塗布する方法によると、エッチング深さを変えるために幾度かエッチングを繰り返さなければならないが、本実施形態にあるように液体吐出ヘッド１６を使用して塗布液１４の塗布範囲を制御することにより、簡易にエッチング深さを変えることが可能となる。またこの場合、エッチング深さは塗布液１４の液量によって変えられるため、液体吐出ヘッド１６で塗布液１４の液量を制御するだけで、被処理部材１０のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【００３３】
第２の実施形態に係るエッチングの説明図を図４（１）に示す。
上述したような液体吐出ヘッド１６をエッチング装置に複数装着し、多連装とすることができる。これは、ＨＦ水溶液等のエッチング液１５を直接に被処理部材１０に塗布しエッチングを行う場合において有効である。多連装に構成された液体各吐出ヘッド１６には、種類の異なった膜質のエッチングに対応するエッチング液１５を、それぞれ充填しておく。このように各エッチング液１５を予め吐出ヘッド１６に充填しておき、吐出ヘッド１６の吐出ノズル２４を制御してエッチング液１５を連続して切り替えることにより、複数の膜質に対応したエッチングを一度で行うことが可能となる。
【００３４】
これは、例えば２種以上の膜２０が多層に形成されている場合、すなわち膜２０Ｂの上層に膜２０Ａが積層されている多層膜の被処理部材１０にエッチング処理を施す場合を考える。一般的にこのような部材のエッチングを行う場合、まず膜２０Ａに対してエッチング液１５ａを用いてエッチングを為し、被処理部材１０の上層部にある膜２０Ａを取り除き、その後に塗布液１４を交換して、膜２０Ｂに対してエッチング液１５ｂによりエッチングを為すものである。
【００３５】
ところで、本実施の形態では、吐出ヘッド１６を多連装に構成し、それぞれの液体吐出ヘッド１６に種類の異なるエッチング液１５を充填可能としたため、一方の液体吐出ヘッド１６にはエッチング液１５ａを充填し、他方の液体吐出ヘッド１６にエッチング液１５ｂを充填することができる。エッチングは、まずエッチング液１５ａを被処理部材１０に塗布して行われ、その後、継続してエッチング液１５ｂを被処理部材１０に塗布して行う。すなわち、膜２０の種類に応じてエッチング液１５を切り替えることで、２種類以上の膜２０が積層された被処理部材１０を一度でエッチングすることが可能となる。このように、多種の膜２０を多層に積層した被処理部材１０のエッチングにおいて、液体吐出ヘッド１６を多連装に構成することにより、各膜質ごとにエッチング液１５の交換を行う手間を省けるほか、エッチングの工程を膜質ごとに最初から繰り返す手間を省くこともできる。
【００３６】
この時、エッチング部１８外にはバンク１２が形成されており、さらにバンク１２は撥液性を有する処理を為されているため、液体吐出ヘッド１６から塗布する際に飛散したエッチング液１５がバンク１２に付着するおそれが無く、このようなエッチング液１５はバンク１２上から弾かれて親液性のあるエッチング部１８に導入される。従って、エッチング部１８の外において余剰なエッチング行為を防止することができ、効率的にエッチングを為すことができる。
【００３７】
また、図４（２）に第２の実施形態の変形例を示す。
このような多連装式の液体吐出ヘッド１６は、同一面上に異種の膜質が皮膜されている場合においても有効である。このように多種の膜質が同一面上に存在する場合、従来では膜２０の種類に応じてエッチング液１５を交換し、種類の異なった膜２０の数だけエッチングを繰り返して行うものであった。しかし本実施の形態では、多連装に構成した液体吐出ヘッド１６に充填されたエッチング液１５を、膜２０に対応して切り替えることで、連続して異種膜のエッチングを行うことができる。例えば、被処理部材１０の同一平面上に２種類の膜質を形成したような場合に、従来の方法ではエッチング液１５をエッチングする膜質ごとに交換し、合わせて２回のエッチングを行う必要があったが、本実施形態によれば、多連装式の液体吐出ヘッド１６にそれぞれのエッチング液１５を予め充填しておき、エッチングする場合に膜２０ごとにエッチング液１５を切り替えることによって、一度で２種類の膜２０に対してエッチングすることが可能となる。
【００３８】
この時、バンク１２などのエッチング部１８外には、撥液性の処理が施されており、エッチング液１５が弾かれるため、不必要な部位におけるエッチングを防止することが可能となる。また、バンク１２を形成していない部分、すなわちエッチング部１８には親液性の処理を施しているため、エッチング液１５が速やかに浸透して即座にエッチングを為すことができる。
【００３９】
また前述したように、液体吐出ヘッド１６から塗布するエッチング液１５の液量を制御することで、エッチング深さを変えることが可能となる。このように、各液体吐出ヘッド１６ごとに液量の制御を行い、また膜質に応じて液体吐出ヘッド１６の切り換えを行うことで、簡易かつ速やかに被処理部材１０のエッチングが行えるものである。
【００４０】
図５（１）に第３の実施形態に係るエッチングの説明図を示す。
被処理部材１０のエッチングにおいて、雰囲気中にエッチング用の反応性ガス２２を存在させ、エッチングの範囲に純水或いはアルコールを塗布し、純水またはアルコールと、反応性ガス２２と、被処理部材１０とを反応させてエッチングする場合を考える。被処理部材１０に複数の異種膜が存在する場合に、異種膜をエッチングするためには膜２０ごとに反応性ガス２２を変更する必要がある。この時、被処理部材１０に塗布する純水またはアルコール等の塗布液１４は、塗布液１４を交換する手間を省くため同種のものが好ましい。
【００４１】
異種膜をエッチングする場合には、複数の反応性ガス２２を予め異なる容器にそれぞれ充填し、エッチングの膜２０に応じて反応性ガス２２の種類を切り替え可能に構成する。従って、異種膜が存在する被処理部材１０は、反応性ガス２２を切り替えることにより連続してエッチングが可能となる。このような反応性ガスをガス吐出部１７から吐出させ、雰囲気中に液体吐出ヘッド１６から純水等の塗布液１４を吐出させる。
【００４２】
例えば、種類の異なる膜２０Ａおよび膜２０Ｂを積層し、多層膜に構成された被処理部材１０の場合、反応性ガス２２Ａおよび反応性ガス２２Ｂを予め充填しておく。上層部の膜２０Ａのエッチングに際して、反応性ガス２２ａを雰囲気中に吐出し、所定のパターン形状に塗布液１４を塗布して被処理部材１０と反応させる。被処理部材１０に皮膜された膜２０Ａが除去された後、反応性ガス２２を切り替えて雰囲気中に反応性ガス２２Ｂを吐出し、膜２０Ｂをエッチングする。
【００４３】
図５（２）に第３の実施形態に係るエッチングの変形例を示す。
被処理部材１０の同一平面上に種類の異なる膜２０Ａおよび膜２０Ｂが存在する場合においても、同様に反応性ガス２２の種類を切り替えることによって、連続してエッチングを行うことができるのはもちろんである。
【００４４】
前述したように、異種の処理部材が積層されている多層膜の場合や、同一平面上に異種膜が存在する場合などにおいて、異種の被処理部材１０を連続してエッチング可能となし、エッチングの工程を短縮することができる。この時、反応性ガス２２の濃度を管理することにより、エッチングの速度を制御することも可能である。すなわち雰囲気中の反応性ガス２２濃度を高く設定し、エッチング速度を早めたり、また逆に遅くするなど、自在にエッチング速度を制御できる。
【００４５】
また、２種以上の膜質を有する多層膜で構成された処理部材や、同一面上に２種以上の膜２０を有する被処理部材１０のエッチングを行う際に、純水またはアルコールなどの塗布液１４の液量を制御する機構を液体吐出ヘッド１６に設ける。エッチンクの深さは、塗布液１４の液量にて可変となることから、これらの液量を制御する機構を設けることでエッチング深さを可変としたデバイス設計が可能となる。また、多層基板のスルーホールを形成する場合にも有効である。
【００４６】
図６に第４の実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図を示す。
フッ素樹脂のように、熱により分解が促進される材料を使用する場合には、パターン形成時に加熱することによりパターン形成時間を短縮することも可能である。ヒータ３２を設けることにより、塗布液１４と被処理部材１０との反応速度を高めることができると同時に、エッチングに用いる反応性ガス２２や、反応によって生成された水などの不要物質を速やかに蒸発させることが可能となる。このことから、ヒータ３２設置によって、実質的にドライなエッチングを実現することが可能となる。
【００４７】
例えば、ＳｉＯ2膜のエッチングに、雰囲気の反応性ガス２２にＨＦガスを用いた場合、常温でエッチングを行うとＨＦの結露により、所定のエッチング部１８以外においてＳｉＯ2膜に化学反応が誘起され、エッチング部１８以外でエッチングされる場合がある。そこで、ヒータ３２を設けて、ＨＦガスが結露しにくい温度（３０゜Ｃ以上）から、水の蒸発までの時間が速すぎない温度（６０゜Ｃ以下）までの間に加熱することで、ＨＦガスの結露を防止し、エッチング部１８でのエッチングを行えるように制御する。ヒータ３２の加熱温度に上限を設けているのは、塗布液１４が純水の場合、被処理部材１０の加熱温度が６０゜Ｃを越えて高くなると、水滴の蒸発時間が極端に短くなり、さらに浮上現象が発生するおそれがある。そのため、充分なエッチングのパターンが得られず、エッチングに支障を来してしまう。これを防止するために、ヒータ３２による加熱温度を制限している。
【００４８】
また、ヒータ３２は吐出ヘッド１６部に設けることによっても効果を得られる。液体吐出ヘッド１６およびガス吐出部１７の周囲には、エッチング液や純水またはアルコール等の塗布液１４、雰囲気の反応性ガス２２等の化学反応を誘起されやすい物質が存在している。そこでこの周辺にヒータ３２を設け、反応性ガス２２や反応生成物などの結露或いは付着を防止し、気化を促進させることにより、被処理部材１０に対する影響を阻止している。これにより、液滴の飛行精度を維持することができ、良好なエッチングを為し得る。
【００４９】
なお、液体吐出ヘッド１６部の周囲には、吸引部２６を設けている。第５の実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図を図７に示す。これは、ＨＦ水溶液などのエッチング液１５を被処理部材１０に直接塗布する方法における実施の形態である。
【００５０】
液体吐出ヘッド１６は、吐出ノズル２４を有してなり、図示しない溶液タンクから前記吐出ノズル２４にエッチング液１５を圧送供給している。前記吐出ノズル２４の周囲には、環状に形成された吸引排気通路２８を設けており、エア圧を利用したエゼクタ機構等による吸引部２６でノズル周囲の吸引を行う。前記吸引部２６と吐出ノズル２４とは一体に形成し、エッチング液１５の塗布と雰囲気の吸引とを同時に行っている。
【００５１】
また、被処理部材１０の下部にはヒータ３２を設けておき、被処理部材１０を適度に加熱してエッチングの反応を促進させるほか、反応生成物等の気化を促している。前記吐出ノズル２４の周囲には、このような反応生成物（蒸発した水等）が存在しており、これが被処理部材１０や吐出ノズル２４に付着することで、意図しない反応を誘発したり、エッチングを妨害するおそれがある。そこで、吐出ノズル２４周囲に配置した吸引部２６によって、不要な反応生成物を除去している。
【００５２】
また、被処理部材１０の周辺にエッチングの雰囲気の反応性ガス２２を充満させ、純水等の塗布液１４を塗布してエッチングを行う方法において、吸引部２６を設けた場合の吐出ヘッド１６部の断面図を示す。
液体吐出ヘッド１６の吐出ノズル２４からは、図示しない溶液タンクから圧送供給された純水等の塗布液１４が塗布される。前記吐出ノズル２４の外周には、環状通路が２重に設けてあり、内側の通路は反応性ガス２２を送給し、外側はエッチングの雰囲気を吸引排気する通路となっている。この時、内側の反応性ガス送給通路３０は、前記ノズル開口部の近傍で、ノズル開口部から塗布される塗布液１４の吐出路と合流し、反応性ガス２２と塗布液１４とが被処理部材１０へ同時に供給されるものである。また、外側に設けた吸引排気通路２８は、塗布液１４および反応性ガス２２の吐出口の外側に環状の吸引口を設け、エア圧を利用した図示しないエゼクタ機構等により雰囲気を吸引する。このように、塗布液１４および反応性ガス２２と吸引排気通路２８とを一体に形成し、これを吸引部２６とする。
【００５３】
被処理部材１０の下部にはヒータ３２を設け、適度に被処理部材１０を加熱してエッチングの反応を促進させ、同時に反応生成物の気化を促す。反応性ガス２２を用いたエッチング方法においては、反応に寄与しなかった反応性ガス２２がいつまでも雰囲気中に滞り、意図しない反応生成物を誘起してエッチングに悪影響を及ぼす場合があり、これを速やかに除去する必要がある。そこで、前記吸引部２６により、反応生成物や反応に寄与しなかった反応性ガス２２、蒸発した水またはガス等を被処理部材１０から速やかに除去している。
【００５４】
なお、上記の吸引部２６を用いて雰囲気を吸引するエッチングには、前述したバンク１２を形成した被処理部材１０を用いることができる。バンク１２は撥液性を有しており、塗布液１４が付着するおそれが無い。また、エッチングはバンク１２の形成されない部分にて行われるため、バンク１２同士の間隙を予め小さく形成しておくことで、微細なエッチングが可能となる。従って、塗布液１４の液滴の大きさに因らず自在なエッチングを為すことができる。さらに、撥液性のバンク１２に弾かれた塗布液１４は、バンク１２の範囲外の親液性のある部分に速やかに導入されるため、塗布液１４の定着性が向上して効率よくエッチングを行うことができる。
【００５５】
このように、本発明によれば、エッチングのパターン形状の周囲には撥液性のあるバンク１２を形成しているため、パターン形状範囲外の部分において塗布液１４を弾く処理が施されている。従って、エッチングの際に塗布液１４がパターン形状からはみ出して塗布された場合に、パターン形状範囲外において塗布液１４が付着することを防止できる。また、撥液性バンク１２によって弾かれた塗布液１４は、バンク１２に囲繞されたパターン形状内に導入されてエッチングが行われることから、エッチングの精度を向上させることが可能となる。
【００５６】
また、液体吐出ヘッド１６と吸引部２６とを一体に形成したことで、吐出ノズル２４周囲に飛散している反応生成物等を速やかに除去できる。従って、エッチングに有害な物質を早期に除去することが可能であり、安全性の向上にも効果がある。あるいは液体吐出ヘッド１６と吸引部とを別々の構成としてもよい。
【００５７】
なお、本発明のエッチング方法および装置は様々な分野に適用が可能であり、例えばシリコン基板のパターン形成やカラーフィルターやＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置製造時のハードマスクのパターン形成等にも適用が可能である。
【００５８】
【発明の効果】
上記構成から本発明によれば、被処理部材にバンクを形成することにより、被処理部材に吐出／塗布される塗布液の拡散を防止し、塗布液の吐出／塗布領域の制御を行うことができる。また前記バンクに撥液性を持たせることにより、塗布液の付着を防止することができる。これにより塗布液はバンクによって囲繞された空間に導入されてエッチングが行われることから、エッチングの精度向上が実現できる。
【００５９】
また塗布液の液滴の液量を制御する機構を設けているため、液量によってエッチング深さが可変とすることができる。さらに、複数の吐出ノズルをエッチング装置に装着し多連装とすることで、２種以上の塗布液が充填可能となり、エッチングを施す被処理部材の種類に応じた塗布液の交換が簡易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るバンク形成におけるエッチングの説明図である。
【図２】 本発明に関連する実施形態に係る被処理部材の濡れ性制御によるエッチングの説明図である。
【図３】 第１実施形態に係るエッチング深さ変更の説明図である。
【図４】 第２実施形態に係る異種多層膜におけるエッチングの説明図である。（１）は異種多層膜の被処理部材をエッチングする場合であり、（２）は同一面上の異種膜をエッチングする場合である。
【図５】 第３実施形態に係る反応性ガス使用におけるエッチングの説明図である。（１）は異種多層膜のエッチングに係り、（２）は同一面上の異種膜のエッチングに係る。
【図６】 第４実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図である。
【図７】 第５実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図である。
【符号の説明】
１０………被処理部材、１２………バンク、１４………塗布液、１５………エッチング液、１６………液体吐出ヘッド、１７………ガス吐出部、１８………エッチング部、２０………膜、２２………反応性ガス、２４………吐出ノズル、２６………吸引部、２８………吸引排気通路、３０………反応性ガス供給通路、３２………ヒータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理部材の表面の一部または全面を除去するエッチング方法に係り、特に被処理部材にバンクを設けて塗布液の塗布領域を選択的にエッチングするエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェハなどの被処理部材に素子や配線パターンを形成する場合、被処理部材の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法によってパターニングし、これをマスクとしてＨＦ水溶液等のエッチング用の塗布液を用いたウェットエッチングや、プラズマを用いたドライエッチングを行っている。しかし、このようなエッチング方法においては、被処理部材の表面にマスクを形成することにより非エッチング部の保護をしているため、マスク形成に多くの材料が必要となり、また工数も要するためコストの増大を招いている。
【０００３】
そこで、マスクを形成せずにエッチングを行う方法が、特開２００１―１８５５２６号公報において示されている。これは、液体吐出手段としてインクジェット方式の吐出ヘッドを設けてこれの制御を行い、予め設定されたパターンによって被処理部材にエッチング液を直接塗布してエッチングを行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記に示した被処理部材の表面に直接にエッチング液を吐出するエッチング方法では、インクジェット方式の吐出ノズルの形状によって、吐出される液滴の大きさが決定される。すなわち、ノズル形状によって被処理部材の表面に滴下される塗布液の表面積が決定されることになり、ノズルの吐出径よりも細かい形状のエッチングを行うことは不可能である。また、こうしてエッチングされたパターン形状は、液滴の形状を反映して丸点もしくは丸点の連続による線あるいは面となる。このように、従来の吐出ノズルを用いたエッチングでは、被処理部材の濡れ性などで液が広がるため、吐出径よりも小さな形状はもちろんのこと、複雑な形状やエッジなどを造形することが困難であった。さらに、吐出ノズルから塗布されたエッチング液が、エッチング部以外に飛散し付着することで、規定のパターンではないエッチングが行われるなどの問題もある。また、エッチングの形状がエッチング液の付着状態に依存するため、形状精度が悪く、微細なエッチングをすることができなかった。
【０００５】
さらに、複数の被処理部材の膜が積層されている多層膜や、同一平面上に複数の被処理部材の膜が存在している場合、被処理部材の種類に対応してエッチング液を交換しエッチングを行うため、同様の工程を被処理部材の種類ごとに繰り返さなければならない。従って、異なった被処理部材の膜が存在する場合におけるエッチングには、工数が多くかかることになる。
【０００６】
また、反応性ガスと反応性ガスを溶解可能な液体と被処理部材とを反応させてエッチングを行う場合に、被処理部材の周辺に反応性ガスが残留することがある。そのため、残留した反応性ガスなどが他の物質と反応して不要な反応生成物が生成され、これが被処理部材の表面に付着することによってエッチング部に介在し、良好なパターン形成を妨げるおそれがある。
【０００７】
上記課題に着目し、本発明は被処理部材の所望位置のエッチングを可能とするため、撥液性のバンクを形成し、あるいはエッチング部以外の濡れ性を向上させて所定位置に精密なエッチングが行えるエッチング方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明におけるエッチング方法は、被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量のエッチング液を前記バンク内に個別に供給して前記エッチング部をエッチングすることを特徴としている。これにより、エッチング液の液量を制御するだけで、被処理部材のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【０００９】
また、本発明におけるエッチング方法は、被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、前記エッチング部の周囲を反応性ガスの雰囲気にするとともに、前記反応性ガスを溶解可能な液体を前記個々のバンク内に、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量だけ供給し、前記エッチング部をエッチングすることも可能である。これにより、反応性ガスを溶解可能な液体の液量を制御するだけで、被処理部材のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【００１０】
なお、前記エッチング部を親液処理することが可能である。このように、バンクに撥液処理を施し、かつエッチング部に親液処理を施すことにより、前記エッチング液または前記液体の定着性を向上させることができる。
【００１１】
なお、被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、前記エッチング部の周囲を反応性ガスの雰囲気にするとともに、前記反応性ガスを溶解可能な液体を前記個々のバンク内に、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量だけ供給し、前記エッチング部をエッチングすることも可能である。これにより、反応性ガスを溶解可能な液体の液量を制御するだけで、被処理部材のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【００１２】
なお、前述したエッチングは、反応生成物を吸引除去しつつ行うことが可能である。すなわち、エッチング部における反応生成物を速やかに除去するため、反応生成物の残留によるエッチングの妨害を阻止し、良好なエッチングを行うことができる。
【００１３】
なお、エッチングは被処理部材を加熱して行うことが可能である。これにより、エッチングの速度が促進され、素早く良好なエッチングを行うことができる。なお、被処理部材の加熱は３０゜Ｃから６０゜Ｃの温度範囲内で行うことを特徴としている。これにより、被処理部材との反応が促進され、かつエッチングに用いる液体の蒸発を防ぎ、速やかなエッチングを行うことができる。
【００１４】
また、前記バンクは撥液処理をされ、または撥液性を有してなることが好ましい。このように、バンクに撥液性を持たせることにより、エッチング液がエッチング部から拡散することを防止するとともに、精密なエッチングを行うことができる。
【００１５】
なお、前記バンクはフッ素樹脂膜からなることを特徴としている。フッ素系樹脂は、あらゆる液体に対して高度な撥液性を発揮するため、多種類の塗布液を使用する場合においても有効である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るエッチング方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に記載するものは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
被処理部材１０にエッチングを行う場合には、ＨＦ水溶液などのエッチング液１５を被処理部材１０に直接塗布する方法と、フッ素系ガス等の反応性ガス２２の存在する雰囲気中で、被処理部材１０に反応性ガス２２を溶解可能な液体を塗布し、前記反応性ガス２２と前記液体と被処理部材１０とを反応させてエッチングをする方法とがある。本実施形態では、特別な記載の無い場合には、純水またはアルコール等の反応ガス溶解可能な液体やＨＦ水溶液等のエッチング液を、一括して塗布液１４と記載するものである。
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係るエッチングの説明図を図１に示す。はじめに被処理部材１０を洗浄し、被処理部材１０をエッチングするため被処理部材１０の表面に規定のパターン形状のバンク１２を形成する。前記バンク１２に塗布液１４を塗布し、または反応性ガス２２雰囲気中に純水を塗布する。前記バンク１２は撥液性を有するものとし、塗布液１４がパターン形状の周囲に飛散することを防止するものである。また、このようなバンク１２の表面は、塗布液１４あるいはエッチングの反応性ガス２２に対して耐性のある膜質で形成している。
【００２１】
前記バンク１２の形成は以下の通りである。まず塗布液１４に対して撥液性を有するレジストを被処理部材１０の表面に部分的に塗布する。これを所定のパターン形状に露光した後に現像を行うことで、所望のパターン形状がバンク１２に形成される。またこのバンク１２は、撥液性のレジストを使用しているため、塗布液１４を弾くという特性を有している。
【００２２】
または、被処理部材１０の表面にフッ素系樹脂を塗布しておき、これを電磁波で露光することにより、電磁波を照射した部分のフッ素系樹脂の組成物膜形成を阻止することができ、従ってパターン形状に電磁波を照射することで、撥液性を有したバンク１２にパターンが形成される。フッ素系樹脂は、あらゆる液体に対して高度な撥液性を発揮するため、多種類の塗布液１４を使用する場合においても有効である。このようなフッ素系樹脂の露光には、電磁波として光を用いるのが好ましく、さらに前記光は紫外線とすることが望ましい。紫外線は安価であり、また安全で取り扱いも容易であるため、製造工程の簡略化ならびに製造コストの削減が可能となる。
【００２３】
あるいは、通常のレジストを被処理部材１０の表面に塗布しておき、これにパターニングを行った後、レジストにフッ化処理を行う。これにより撥液性バンク１２が形成され、被処理部材１０の表面にパターンが形成されることになる。
【００２４】
このように、撥液性のあるバンク１２を形成することにより、塗布液１４がパターン形状からはみ出して塗布された場合、はみ出した部分には塗布液１４を弾く処理が施されていることになり、パターン形状範囲外における塗布液１４の付着を防止することができる。また、撥液性バンク１２によって弾かれた塗布液１４は、バンク１２に囲繞されたパターン形状内に導入されてエッチングが行われることから、エッチングの精度を向上させることができる。
【００２５】
なお、本実施例においては、バンク１２の材料を撥液性を有するもの、あるいは後にバンクに撥液処理を施して、バンク１２に撥液性を持たせたが、エッチング液の滴量をコントロールすることにより、またはバンクをエッチングしないエッチング液を適時選択することによりバンクに撥液性を持たせないで処理を行うことも可能である。また、パターンの精度が比較的ラフなものであってもよい場合、処理液であるエッチング液が供給される対象となるパターン形成領域を形成しているバンク１２は、とくに撥液処理は行わなくともよく、この場合は撥液性を有しないバンクが用いられる。
【００２６】
このような方法でバンク１２を形成した被処理部材１０の表面において、エッチングの吐出液の定着性を向上させるため、バンク１２の形成されない部分において吐出液の親液性を向上させる処理を行うことも可能である。これは、たとえば紫外線の照射やプラズマ処理によって実現できる。すなわち、上記方法によりバンク１２を形成した後に、紫外線等の電磁波をバンク１２形成範囲外に照射することで、エッチング部にある膜の結合を切断してこれを除去するものである。これにより、バンク１２以外の部分に親液性が増加するため、エッチングの際に被処理部材１０に塗布液１４を塗布した場合、塗布液１４は容易に当該部分に浸透する。さらにバンク１２に撥液性を有する処理を施しているため、塗布液１４はバンク１２に付着することなく弾かれて、親液性を有する部分に導入されることになる。従って、被処理部材１０のバンク１２形成範囲外に親液性を向上させる処理を行うことにより、塗布液１４が容易に定着できることとなる。
【００２７】
以上は被処理部材１０の基板表面において、バンク１２を形成することによりエッチングの細密化を図るものである。すなわち、被処理部材１０に塗布液１４をパターン形状に塗布した場合に、バンク１２を形成することによって液体の有する表面張力などで所望のパターン形状の範囲から塗布液１４がはみ出すことを防止している。さらに、バンク１２に撥液性を持たせていることから、塗布液１４はバンク１２上で弾かれ、親水性のあるパターン部分に導入される。すなわち、バンク１２を形成することで、塗布液１４を塗布する際の液塗布範囲の境界を制御するものである。従って、バンク形成により、精密なエッチングが可能となる。
【００２８】
本発明に関連する実施形態を図２に示す。上記方法は、被処理部材１０の表面に撥液性を有するバンク１２を形成するものである。一方、図２に示す形態は、バンク１２を形成せずに塗布液１４塗布領域の境界を制御する方法である。これは、被処理部材１０の表面において親液性を制御することによって、塗布された塗布液１４の定着性を向上させるものである。例えば、被処理部材１０の表面にマスクを重ね、これに紫外線を照射することで親液性を持たせる範囲を形成する。マスクは、透光性を有するガラス基板を本体とし、被処理部材１０のパターン形成範囲以外に相当する部分に、金属クロム等による遮光膜を形成したものである。従って、マスクで覆った被処理部材１０に紫外線を照射すると、前記遮光膜の無い部分のみに紫外線が照射される。これにより被処理部材１０のパターン範囲が親液性を持つことになり、塗布液１４を導入し易くなる。このようにして、塗布液１４を塗布する領域の境界の制御が可能となる。なお、紫外線以外でも、プラズマ処理等により同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上記のように被処理部材１０の表面にバンク１２を形成してパターン形成を施すことによって、パターン形状の精度の高いエッチングを行うことができる。これは、従来の方法によるエッチングにおいては被処理部材１０がＳｉＯ基板である場合に最小パターン幅が２０μｍ程であったのに対して、本実施形態によるエッチングでは最小パターン幅を１０μｍに形成することが可能となる。従って、細密なデバイス設計を行うことが可能となる。
【００３０】
上記のように、塗布液１４を塗布する境界を制御するバンク１２を形成し、塗布液１４を吐出塗布して被処理部材１０のエッチングを行う。本実施の形態では、塗布液１４を所定のパターン形状範囲に塗布するために、液体吐出手段として液体吐出ヘッド１６を用いている。これは、塗布装置として液体吐出ヘッド１６を用いることにより、エッチング部１８にのみ塗布液１４を塗布することができる。従って、被処理部材１０の全面に塗布液１４を塗布する必要がなくなり、塗布液１４の節約に効果的である。また、前記バンク１２は、液体吐出ヘッド１６によって塗布液１４の塗布される範囲の周辺にのみ形成しておけば良いため、バンク１２形成を最小限の範囲で行うことができる。従って、コスト削減に効果的である。なお、吐出ヘッド１６の吐出ノズル２４は、ノズル開口部の周囲に撥液性と耐溶剤性とを有する部材で処理を施している。これは例えばフッ素樹脂等にてノズル開口部を形成することで、エッチング液や純水などの塗布液１４の付着を防止している。また、液体吐出ヘッドのノズル内部等のエッチング液の流路にも耐液処理がされていることが好ましい。
【００３１】
ところで、本実施形態においては、前述したように塗布液１４の塗布に液体吐出ヘッド１６を用いて行っているが、当該液体吐出ヘッド１６において塗布液１４の吐出量を制御することで、同種材質における被処理部材１０のエッチング深さを変更することが可能となる。図３に第１の実施形態に係るエッチング深さ変更の説明図を示す。
【００３２】
すなわち、塗布液１４の液量を少量に設定し被処理部材１０に塗布した場合、被処理部材１０のエッチング深さがＸであったとすると、塗布液１４量を増加させ被処理部材１０に塗布を行った場合に、エッチングはＹだけ深く行うことができる。これは、従来のように塗布液１４を被処理部材１０に一律に塗布する方法によると、エッチング深さを変えるために幾度かエッチングを繰り返さなければならないが、本実施形態にあるように液体吐出ヘッド１６を使用して塗布液１４の塗布範囲を制御することにより、簡易にエッチング深さを変えることが可能となる。またこの場合、エッチング深さは塗布液１４の液量によって変えられるため、液体吐出ヘッド１６で塗布液１４の液量を制御するだけで、被処理部材１０のエッチング深さを自在に変化させることが可能となる。すなわち、エッチング部の場所によって、自由に深さを変えることができる。
【００３３】
第２の実施形態に係るエッチングの説明図を図４（１）に示す。
上述したような液体吐出ヘッド１６をエッチング装置に複数装着し、多連装とすることができる。これは、ＨＦ水溶液等のエッチング液１５を直接に被処理部材１０に塗布しエッチングを行う場合において有効である。多連装に構成された液体各吐出ヘッド１６には、種類の異なった膜質のエッチングに対応するエッチング液１５を、それぞれ充填しておく。このように各エッチング液１５を予め吐出ヘッド１６に充填しておき、吐出ヘッド１６の吐出ノズル２４を制御してエッチング液１５を連続して切り替えることにより、複数の膜質に対応したエッチングを一度で行うことが可能となる。
【００３４】
これは、例えば２種以上の膜２０が多層に形成されている場合、すなわち膜２０Ｂの上層に膜２０Ａが積層されている多層膜の被処理部材１０にエッチング処理を施す場合を考える。一般的にこのような部材のエッチングを行う場合、まず膜２０Ａに対してエッチング液１５ａを用いてエッチングを為し、被処理部材１０の上層部にある膜２０Ａを取り除き、その後に塗布液１４を交換して、膜２０Ｂに対してエッチング液１５ｂによりエッチングを為すものである。
【００３５】
ところで、本実施の形態では、吐出ヘッド１６を多連装に構成し、それぞれの液体吐出ヘッド１６に種類の異なるエッチング液１５を充填可能としたため、一方の液体吐出ヘッド１６にはエッチング液１５ａを充填し、他方の液体吐出ヘッド１６にエッチング液１５ｂを充填することができる。エッチングは、まずエッチング液１５ａを被処理部材１０に塗布して行われ、その後、継続してエッチング液１５ｂを被処理部材１０に塗布して行う。すなわち、膜２０の種類に応じてエッチング液１５を切り替えることで、２種類以上の膜２０が積層された被処理部材１０を一度でエッチングすることが可能となる。このように、多種の膜２０を多層に積層した被処理部材１０のエッチングにおいて、液体吐出ヘッド１６を多連装に構成することにより、各膜質ごとにエッチング液１５の交換を行う手間を省けるほか、エッチングの工程を膜質ごとに最初から繰り返す手間を省くこともできる。
【００３６】
この時、エッチング部１８外にはバンク１２が形成されており、さらにバンク１２は撥液性を有する処理を為されているため、液体吐出ヘッド１６から塗布する際に飛散したエッチング液１５がバンク１２に付着するおそれが無く、このようなエッチング液１５はバンク１２上から弾かれて親液性のあるエッチング部１８に導入される。従って、エッチング部１８の外において余剰なエッチング行為を防止することができ、効率的にエッチングを為すことができる。
【００３７】
また、図４（２）に第２の実施形態の変形例を示す。
このような多連装式の液体吐出ヘッド１６は、同一面上に異種の膜質が皮膜されている場合においても有効である。このように多種の膜質が同一面上に存在する場合、従来では膜２０の種類に応じてエッチング液１５を交換し、種類の異なった膜２０の数だけエッチングを繰り返して行うものであった。しかし本実施の形態では、多連装に構成した液体吐出ヘッド１６に充填されたエッチング液１５を、膜２０に対応して切り替えることで、連続して異種膜のエッチングを行うことができる。例えば、被処理部材１０の同一平面上に２種類の膜質を形成したような場合に、従来の方法ではエッチング液１５をエッチングする膜質ごとに交換し、合わせて２回のエッチングを行う必要があったが、本実施形態によれば、多連装式の液体吐出ヘッド１６にそれぞれのエッチング液１５を予め充填しておき、エッチングする場合に膜２０ごとにエッチング液１５を切り替えることによって、一度で２種類の膜２０に対してエッチングすることが可能となる。
【００３８】
この時、バンク１２などのエッチング部１８外には、撥液性の処理が施されており、エッチング液１５が弾かれるため、不必要な部位におけるエッチングを防止することが可能となる。また、バンク１２を形成していない部分、すなわちエッチング部１８には親液性の処理を施しているため、エッチング液１５が速やかに浸透して即座にエッチングを為すことができる。
【００３９】
また前述したように、液体吐出ヘッド１６から塗布するエッチング液１５の液量を制御することで、エッチング深さを変えることが可能となる。このように、各液体吐出ヘッド１６ごとに液量の制御を行い、また膜質に応じて液体吐出ヘッド１６の切り換えを行うことで、簡易かつ速やかに被処理部材１０のエッチングが行えるものである。
【００４０】
図５（１）に第３の実施形態に係るエッチングの説明図を示す。
被処理部材１０のエッチングにおいて、雰囲気中にエッチング用の反応性ガス２２を存在させ、エッチングの範囲に純水或いはアルコールを塗布し、純水またはアルコールと、反応性ガス２２と、被処理部材１０とを反応させてエッチングする場合を考える。被処理部材１０に複数の異種膜が存在する場合に、異種膜をエッチングするためには膜２０ごとに反応性ガス２２を変更する必要がある。この時、被処理部材１０に塗布する純水またはアルコール等の塗布液１４は、塗布液１４を交換する手間を省くため同種のものが好ましい。
【００４１】
異種膜をエッチングする場合には、複数の反応性ガス２２を予め異なる容器にそれぞれ充填し、エッチングの膜２０に応じて反応性ガス２２の種類を切り替え可能に構成する。従って、異種膜が存在する被処理部材１０は、反応性ガス２２を切り替えることにより連続してエッチングが可能となる。このような反応性ガスをガス吐出部１７から吐出させ、雰囲気中に液体吐出ヘッド１６から純水等の塗布液１４を吐出させる。
【００４２】
例えば、種類の異なる膜２０Ａおよび膜２０Ｂを積層し、多層膜に構成された被処理部材１０の場合、反応性ガス２２Ａおよび反応性ガス２２Ｂを予め充填しておく。上層部の膜２０Ａのエッチングに際して、反応性ガス２２ａを雰囲気中に吐出し、所定のパターン形状に塗布液１４を塗布して被処理部材１０と反応させる。被処理部材１０に皮膜された膜２０Ａが除去された後、反応性ガス２２を切り替えて雰囲気中に反応性ガス２２Ｂを吐出し、膜２０Ｂをエッチングする。
【００４３】
図５（２）に第３の実施形態に係るエッチングの変形例を示す。
被処理部材１０の同一平面上に種類の異なる膜２０Ａおよび膜２０Ｂが存在する場合においても、同様に反応性ガス２２の種類を切り替えることによって、連続してエッチングを行うことができるのはもちろんである。
【００４４】
前述したように、異種の処理部材が積層されている多層膜の場合や、同一平面上に異種膜が存在する場合などにおいて、異種の被処理部材１０を連続してエッチング可能となし、エッチングの工程を短縮することができる。この時、反応性ガス２２の濃度を管理することにより、エッチングの速度を制御することも可能である。すなわち雰囲気中の反応性ガス２２濃度を高く設定し、エッチング速度を早めたり、また逆に遅くするなど、自在にエッチング速度を制御できる。
【００４５】
また、２種以上の膜質を有する多層膜で構成された処理部材や、同一面上に２種以上の膜２０を有する被処理部材１０のエッチングを行う際に、純水またはアルコールなどの塗布液１４の液量を制御する機構を液体吐出ヘッド１６に設ける。エッチンクの深さは、塗布液１４の液量にて可変となることから、これらの液量を制御する機構を設けることでエッチング深さを可変としたデバイス設計が可能となる。また、多層基板のスルーホールを形成する場合にも有効である。
【００４６】
図６に第４の実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図を示す。
フッ素樹脂のように、熱により分解が促進される材料を使用する場合には、パターン形成時に加熱することによりパターン形成時間を短縮することも可能である。ヒータ３２を設けることにより、塗布液１４と被処理部材１０との反応速度を高めることができると同時に、エッチングに用いる反応性ガス２２や、反応によって生成された水などの不要物質を速やかに蒸発させることが可能となる。このことから、ヒータ３２設置によって、実質的にドライなエッチングを実現することが可能となる。
【００４７】
例えば、ＳｉＯ2膜のエッチングに、雰囲気の反応性ガス２２にＨＦガスを用いた場合、常温でエッチングを行うとＨＦの結露により、所定のエッチング部１８以外においてＳｉＯ2膜に化学反応が誘起され、エッチング部１８以外でエッチングされる場合がある。そこで、ヒータ３２を設けて、ＨＦガスが結露しにくい温度（３０゜Ｃ以上）から、水の蒸発までの時間が速すぎない温度（６０゜Ｃ以下）までの間に加熱することで、ＨＦガスの結露を防止し、エッチング部１８でのエッチングを行えるように制御する。ヒータ３２の加熱温度に上限を設けているのは、塗布液１４が純水の場合、被処理部材１０の加熱温度が６０゜Ｃを越えて高くなると、水滴の蒸発時間が極端に短くなり、さらに浮上現象が発生するおそれがある。そのため、充分なエッチングのパターンが得られず、エッチングに支障を来してしまう。これを防止するために、ヒータ３２による加熱温度を制限している。
【００４８】
また、ヒータ３２は吐出ヘッド１６部に設けることによっても効果を得られる。液体吐出ヘッド１６およびガス吐出部１７の周囲には、エッチング液や純水またはアルコール等の塗布液１４、雰囲気の反応性ガス２２等の化学反応を誘起されやすい物質が存在している。そこでこの周辺にヒータ３２を設け、反応性ガス２２や反応生成物などの結露或いは付着を防止し、気化を促進させることにより、被処理部材１０に対する影響を阻止している。これにより、液滴の飛行精度を維持することができ、良好なエッチングを為し得る。
【００４９】
なお、液体吐出ヘッド１６部の周囲には、吸引部２６を設けている。第５の実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図を図７に示す。これは、ＨＦ水溶液などのエッチング液１５を被処理部材１０に直接塗布する方法における実施の形態である。
【００５０】
液体吐出ヘッド１６は、吐出ノズル２４を有してなり、図示しない溶液タンクから前記吐出ノズル２４にエッチング液１５を圧送供給している。前記吐出ノズル２４の周囲には、環状に形成された吸引排気通路２８を設けており、エア圧を利用したエゼクタ機構等による吸引部２６でノズル周囲の吸引を行う。前記吸引部２６と吐出ノズル２４とは一体に形成し、エッチング液１５の塗布と雰囲気の吸引とを同時に行っている。
【００５１】
また、被処理部材１０の下部にはヒータ３２を設けておき、被処理部材１０を適度に加熱してエッチングの反応を促進させるほか、反応生成物等の気化を促している。前記吐出ノズル２４の周囲には、このような反応生成物（蒸発した水等）が存在しており、これが被処理部材１０や吐出ノズル２４に付着することで、意図しない反応を誘発したり、エッチングを妨害するおそれがある。そこで、吐出ノズル２４周囲に配置した吸引部２６によって、不要な反応生成物を除去している。
【００５２】
また、被処理部材１０の周辺にエッチングの雰囲気の反応性ガス２２を充満させ、純水等の塗布液１４を塗布してエッチングを行う方法において、吸引部２６を設けた場合の吐出ヘッド１６部の断面図を示す。
液体吐出ヘッド１６の吐出ノズル２４からは、図示しない溶液タンクから圧送供給された純水等の塗布液１４が塗布される。前記吐出ノズル２４の外周には、環状通路が２重に設けてあり、内側の通路は反応性ガス２２を送給し、外側はエッチングの雰囲気を吸引排気する通路となっている。この時、内側の反応性ガス送給通路３０は、前記ノズル開口部の近傍で、ノズル開口部から塗布される塗布液１４の吐出路と合流し、反応性ガス２２と塗布液１４とが被処理部材１０へ同時に供給されるものである。また、外側に設けた吸引排気通路２８は、塗布液１４および反応性ガス２２の吐出口の外側に環状の吸引口を設け、エア圧を利用した図示しないエゼクタ機構等により雰囲気を吸引する。このように、塗布液１４および反応性ガス２２と吸引排気通路２８とを一体に形成し、これを吸引部２６とする。
【００５３】
被処理部材１０の下部にはヒータ３２を設け、適度に被処理部材１０を加熱してエッチングの反応を促進させ、同時に反応生成物の気化を促す。反応性ガス２２を用いたエッチング方法においては、反応に寄与しなかった反応性ガス２２がいつまでも雰囲気中に滞り、意図しない反応生成物を誘起してエッチングに悪影響を及ぼす場合があり、これを速やかに除去する必要がある。そこで、前記吸引部２６により、反応生成物や反応に寄与しなかった反応性ガス２２、蒸発した水またはガス等を被処理部材１０から速やかに除去している。
【００５４】
なお、上記の吸引部２６を用いて雰囲気を吸引するエッチングには、前述したバンク１２を形成した被処理部材１０を用いることができる。バンク１２は撥液性を有しており、塗布液１４が付着するおそれが無い。また、エッチングはバンク１２の形成されない部分にて行われるため、バンク１２同士の間隙を予め小さく形成しておくことで、微細なエッチングが可能となる。従って、塗布液１４の液滴の大きさに因らず自在なエッチングを為すことができる。さらに、撥液性のバンク１２に弾かれた塗布液１４は、バンク１２の範囲外の親液性のある部分に速やかに導入されるため、塗布液１４の定着性が向上して効率よくエッチングを行うことができる。
【００５５】
このように、本発明によれば、エッチングのパターン形状の周囲には撥液性のあるバンク１２を形成しているため、パターン形状範囲外の部分において塗布液１４を弾く処理が施されている。従って、エッチングの際に塗布液１４がパターン形状からはみ出して塗布された場合に、パターン形状範囲外において塗布液１４が付着することを防止できる。また、撥液性バンク１２によって弾かれた塗布液１４は、バンク１２に囲繞されたパターン形状内に導入されてエッチングが行われることから、エッチングの精度を向上させることが可能となる。
【００５６】
また、液体吐出ヘッド１６と吸引部２６とを一体に形成したことで、吐出ノズル２４周囲に飛散している反応生成物等を速やかに除去できる。従って、エッチングに有害な物質を早期に除去することが可能であり、安全性の向上にも効果がある。あるいは液体吐出ヘッド１６と吸引部とを別々の構成としてもよい。
【００５７】
なお、本発明のエッチング方法および装置は様々な分野に適用が可能であり、例えばシリコン基板のパターン形成やカラーフィルターやＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置製造時のハードマスクのパターン形成等にも適用が可能である。
【００５８】
【発明の効果】
上記構成から本発明によれば、被処理部材にバンクを形成することにより、被処理部材に吐出／塗布される塗布液の拡散を防止し、塗布液の吐出／塗布領域の制御を行うことができる。また前記バンクに撥液性を持たせることにより、塗布液の付着を防止することができる。これにより塗布液はバンクによって囲繞された空間に導入されてエッチングが行われることから、エッチングの精度向上が実現できる。
【００５９】
また塗布液の液滴の液量を制御する機構を設けているため、液量によってエッチング深さが可変とすることができる。さらに、複数の吐出ノズルをエッチング装置に装着し多連装とすることで、２種以上の塗布液が充填可能となり、エッチングを施す被処理部材の種類に応じた塗布液の交換が簡易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るバンク形成におけるエッチングの説明図である。
【図２】 本発明に関連する実施形態に係る被処理部材の濡れ性制御によるエッチングの説明図である。
【図３】 第１実施形態に係るエッチング深さ変更の説明図である。
【図４】 第２実施形態に係る異種多層膜におけるエッチングの説明図である。（１）は異種多層膜の被処理部材をエッチングする場合であり、（２）は同一面上の異種膜をエッチングする場合である。
【図５】 第３実施形態に係る反応性ガス使用におけるエッチングの説明図である。（１）は異種多層膜のエッチングに係り、（２）は同一面上の異種膜のエッチングに係る。
【図６】 第４実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図である。
【図７】 第５実施形態を実施するための吸引部を備えた吐出ユニットの断面図である。
【符号の説明】
１０………被処理部材、１２………バンク、１４………塗布液、１５………エッチング液、１６………液体吐出ヘッド、１７………ガス吐出部、１８………エッチング部、２０………膜、２２………反応性ガス、２４………吐出ノズル、２６………吸引部、２８………吸引排気通路、３０………反応性ガス供給通路、３２………ヒータ。
Claims (8)
- 被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量のエッチング液を前記バンク内に個別に供給して前記エッチング部をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
- 被処理部材においてエッチング対象とされる複数のエッチング部の周囲に個別にバンクを設け、前記エッチング部の周囲を反応性ガスの雰囲気にするとともに、前記反応性ガスを溶解可能な液体を前記個々のバンク内に、所望するエッチング深さに応じて各々異なる量だけ供給し、前記エッチング部をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
- 前記エッチング部を親液処理することを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング方法。
- 前記エッチングは反応生成物を吸引除去しつつ行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエッチング方法。
- 前記エッチングは被処理部材を加熱して行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のエッチング方法。
- 被処理部材の加熱は、３０゜Ｃから６０゜Ｃの温度範囲内で行うことを特徴とする請求項５に記載のエッチング方法。
- 前記バンクは撥液処理をされ、または撥液性を有してなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のエッチング方法。
- 前記バンクはフッ素樹脂膜からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のエッチング方法。
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