JP4327951B2 - 微細パターン形成装置とその製造方法および微細パターン形成装置を用いた微細パターンの形成方法 - Google Patents
微細パターン形成装置とその製造方法および微細パターン形成装置を用いた微細パターンの形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4327951B2 JP4327951B2 JP23946299A JP23946299A JP4327951B2 JP 4327951 B2 JP4327951 B2 JP 4327951B2 JP 23946299 A JP23946299 A JP 23946299A JP 23946299 A JP23946299 A JP 23946299A JP 4327951 B2 JP4327951 B2 JP 4327951B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon substrate
- fine
- pattern forming
- fine pattern
- forming apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は微細パターン形成装置とこの装置を用いた微細パターン形成方法に係り、特に液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットディスプレー製造のパターン形成やプリント配線板の導体パターン形成等に応用できる微細パターン形成装置と微細パターン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタ等の微細パターンの形成は、フォトリソグラフィー法、印刷法、電着法等により行なわれている。これらの形成方法の中でも、精度、外観品位の点でフォトリソグラフィー法が優れている。また、プリント配線板の導体パターンの形成においても、高精度な配線が可能なフォトリソグラフィー法が用いられている。
【0003】
フォトリソグラフィー法によるカラーフィルタの製造の一例では、スパッタリングや蒸着等で成膜されたクロム等の金属薄膜上に感光性レジストを塗布し、フォトマスクを介して露光、現像によりレジストパターンを作製し、これをマスクとして金属薄膜をエッチングでパターニングすることによりブラックマトリックスが形成される。次に、着色顔料を含有する感光性レジストを塗布した後、フォトマスクを介して露光、現像することによりカラーフィルタの着色層が形成される。一方、プリント配線板は、銅めっき層上に感光性レジストのパターンを形成し、これをマスクとして銅めっき層をエッチングすることにより導体パターンが製造される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようなフォトリソグラフィー法を用いたカラーフィルタのパターン形成、導体パターン形成は工程が複雑であり、製造コストの低減に支障を来たしていた。
【0005】
本発明は上述のような実情に鑑みてなされたものであり、インキを直描することにより微細パターンを高い精度で形成することができる微細パターン形成装置と、工程が簡便な微細パターン形成方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の微細パターン形成装置は、シリコン基板と、該シリコン基板の表面から裏面に貫通するように設けられた複数の微細孔と、前記シリコン基板の表面側に配設された支持部材と、前記シリコン基板表面側の前記微細孔の開口部にインキを供給するためのインキ流路と、該インキ流路に接続されたインキ供給装置と、を備え、前記微細孔の開口径は1〜100μmの範囲内、前記微細孔の形成ピッチは1〜1000μmの範囲内であり、前記微細孔の壁面は珪素酸化物層を有し、前記シリコン基板裏面側の前記微細孔の開口部にノズルが突設されており、該ノズルは珪素酸化物からなるとともに、前記微細孔の壁面に形成された珪素酸化物層と一体的に形成されたものであるような構成とした。
【0010】
また、本発明の微細パターン形成装置は、支持部材の線膨張係数が、前記シリコン基板の線膨張係数の1/10倍〜10倍の範囲内にあるような構成とした。
【0011】
また、本発明の微細パターン形成装置は、前記微細孔の軸方向に垂直な横断面形状が円形、楕円形および多角形の1種または2種以上であるような構成とした。
【0012】
また、本発明の微細パターン形成装置は、前記微細孔の軸方向に沿った縦断面形状が長方形、シリコン基板裏面側が狭い台形のいずれかであるような構成とした。
【0013】
さらに、本発明の微細パターン形成装置は、前記微細孔が2以上にグループ分けがなされ、各微細孔グループごとに別個のインキ流路を備えるような構成とした。
【0014】
本発明の微細パターンの形成方法は、上述のような微細パターン形成装置とパターン被形成体とを相対的に所定方向に走査させながら、インキ流路から供給されたインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に連続的に吐出させることにより、ストライプ状パターンを形成するような構成とした。
【0015】
また、パターンの各構成ストライプを、前記走査方向に沿って同じ列上に配設された複数の微細孔からインキを供給して形成するような構成とした。
【0016】
さらに、本発明の微細パターンの形成方法は、上述のような微細パターン形成装置をパターン被形成体の所定位置に配置し、インキ流路から供給された一定量のインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に吐出させることによりパターンを形成するような構成とした。
また、本発明の微細パターン形成装置の製造方法は、シリコン基板の一方の面にパターニングされた珪素酸化膜を形成し、該珪素酸化膜をマスクとして、シリコン基板に所望の深さで微細孔を穿設する工程と、前記珪素酸化膜を除去し、その後、シリコン基板の全面に珪素酸化物層を形成する工程と、前記シリコン基板の表面側(前記微細孔を穿設した側)の周辺部に支持部材のフランジ部を固着する工程と、前記フランジ部より外側に位置するシリコン基板上の前記珪素酸化物層を除去してシリコン基板の裏面を露出させ、その後、シリコン基板の裏面側をエッチングして前記微細孔内に形成された珪素酸化物層からなる微細管を突出させる工程と、前記珪素酸化物層からなる微細管の先端を除去してノズルを形成する工程と、を有するような構成とした。
【0017】
このような本発明では、シリコン基板の微細孔から吐出されたインキがパターン被形成体上に付着して直接描画がなされ、インキ供給量を変えることによりインキ付着量を任意に変えることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0019】
微細パターン形成装置
(第1の実施形態)
図1は本発明の微細パターン形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。図1において、微細パターン形成装置1は、シリコン基板2と、このシリコン基板2の表面2A側に配設された支持部材6と、シリコン基板2と支持部材6との空隙部にインキを供給するインキ流路8と、このインキ流路8に接続されたインキ供給装置9とを備えている。
【0020】
シリコン基板2は、表面2A側から裏面2B側に貫通する複数の微細孔3を備え、この微細孔3の表面2A側の開口部3aは、上記のシリコン基板2と支持部材6とにより形成されている空隙部に露出している。シリコン基板2の材質はシリコンの単結晶が好ましく、厚みは200〜500μm程度が好ましい。このようなシリコン基板2は、その線膨張係数が約2.6×10-6/Kと低いため、温度による形状変化が極めて小さいものである。
【0021】
微細孔3は、その軸方向に垂直な横断面形状(シリコン基板2の表面2Aに平行な断面)が円形、その軸方向に沿った縦断面形状(シリコン基板2の表面2Aに垂直な断面)が長方形である円柱形状の空間からなるものであり、その壁面には珪素酸化物層4が設けられている。通常、この珪素酸化物層4の厚みは5000〜10000Å程度である。図示例では、珪素酸化物層4を備えた微細孔3の開口径、形成数、形成ピッチ等は、装置の構成を説明するために簡略化してあるが、微細孔3の開口径は1〜100μm程度、微細孔3のアスペクト比は1〜100程度の範囲で適宜設定することができる。また、微細孔3の形成数および形成ピッチは、微細パターン形成装置1により形成するパターンの形状、形成方法等に応じて適宜設定することができ、形成ピッチは最小で1μm程度が好ましい。
【0022】
微細孔3の横断面形状は、上記の円形の他に楕円形、多角形等、あるいは、特殊な形状であってもよい。また、微細孔3が、横断面形状が異なる2種以上の微細孔からなるものでもよい。横断面形状が楕円形、長方形の場合、長手方向の開口径は5〜500μmの範囲で適宜設定することができる。また、微細孔3の縦断面形状は、上記の長方形の他に、シリコン基板2の裏面2B側が狭い台形(テーパー形状)であってもよい。
【0023】
支持部材6は、上述のシリコン基板2の表面2A側に配設され、シリコン基板2を保持するためのものである。図示例では、支持部材6はシリコン基板2と同じ平面形状の基部6aと、この基部6aの周縁に設けられたフランジ部6b、基部6aの中央に設けられた開口部6cからなり、フランジ部6bにてシリコン基板2の表面2A側の周辺部と固着されている。これにより、シリコン基板2と支持部材6との間にインキが供給される空間が形成されている。この支持部材6は、その線膨張係数がシリコン基板2の線膨張係数の1/10倍〜10倍の範囲内の材料、例えば、パイレックスガラス(商品名コーニング#7740、線膨張係数=3.5×10-6/K)、SUS304(線膨張係数=17.3×10-6/K)等を用いることが好ましい。これにより、熱によるシリコン基板2と支持部材6との間に発生する歪が極めて小さいものとなり、シリコン基板2の平坦性が保たれ、位置精度の高いパターン形成が可能となる。
【0024】
インキ流路8は、上記の支持部材6の開口部6cに接続され、その他端はインキ供給装置9に接続されている。図示例では、パイプ形状のインキ流路8が1つ接続されているが、微細パターン形成装置1の大きさ、インキ流圧の均一性等を考慮して、開口部6cを複数設け、各開口部6cにインキ流路8を接続してもよい。また、支持部材6やシリコン基板2を加工することにより、インキ流路を支持部材6および/またはシリコン基板2の内部に形成してもよい。
【0025】
インキ供給装置9は特に制限はなく、連続供給ポンプ、定量供給ポンプ等いずれであってもよく、微細パターン形成装置1の使用目的に応じて適宜選択することができる。
【0026】
このような本発明の微細パターン形成装置1は、シリコン基板2の微細孔3からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給装置9を制御して供給量を変えることによってインキ吐出量を任意に設定することが可能である。したがって、直接描画によりパターン被形成体上に高精度のパターンを安定して形成することができる。
【0027】
(第2の実施形態)
図2は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。図2に示されるように、微細パターン形成装置1′は、基本構造は上記の微細パターン形成装置1と同じであり、シリコン基板2の裏面2B側の微細孔3の開口部3bにノズル5が突設されたものである。このノズル5は、珪素酸化物からなり、上記の珪素酸化物層4と一体的に形成され、突出量は0〜100μmの範囲で適宜設定することができる。このようなノズル5を設けることにより、微細孔3から吐出されたインキがシリコン基板2の裏面2B側に付着することが防止される。
【0028】
(第3の実施形態)
図3は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図であり、図4は図3に示される微細パターン形成装置の底面図である。図3および図4において、微細パターン形成装置11は、連続した3つの装置部11a,11b,11cからなり、共通のシリコン基板12と、このシリコン基板12の表面12A側に配設された3つの支持部材16と、シリコン基板12と各支持部材16との空隙部にインキを供給する3つのインキ流路18と、これらのインキ流路18に接続されたインキ供給装置19a,19b,19cとを備えている。
【0029】
シリコン基板12は、各装置部11a,11b,11cごとに、表面12A側から裏面12B側に貫通する複数の微細孔13を備え、この微細孔13の表面12A側の開口部13aは、シリコン基板12と各支持部材16とにより形成されている各空隙部に露出している。シリコン基板12の材質は上述のシリコン基板2と同様とすることができ、厚みもシリコン基板2と同様の範囲で設定することができる。
【0030】
微細孔13は、各装置部11a,11b,11cごとに所定の方向(図4の矢印A方向)に沿って同列上に複数配置するようなパターンで形成されている。すなわち、装置部11aでは、矢印A方向に沿って配置された微細孔13の列がピッチP1で複数列形成され、同様に、装置部11b、装置部11cでも、微細孔13の列がピッチP1で複数列形成されている。そして、各装置部11a,11b,11cにおける微細孔13の列は、相互にピッチP2(P1=3×P2)で位置がずれているので、微細パターン形成装置11全体としては、ピッチP2で各装置部11a,11b,11cの微細孔列が繰り返し配列されたものとなっている。このような微細孔13の横断面形状、縦断面形状、開口径、形成ピッチは、上述の微細孔3と同様にして適宜設定できる。また、微細孔13の壁面に形成されている珪素酸化物層14も、上述の珪素酸化物層4と同様とすることができる。尚、図示例では、珪素酸化物層14を備えた微細孔13の開口径、形成数、形成ピッチ等は、装置の構成の説明を容易とするために簡略化してある。
【0031】
支持部材16は、上述のシリコン基板12の表面12A側に配設され、シリコン基板12を保持するためのものである。図示例では、支持部材16は、上述の支持部材6と同様に、シリコン基板12と同じ平面形状の基部16aと、この基部16aの周縁に設けられたフランジ部16b、基部16aの中央に設けられた開口部16cからなり、フランジ部16bにてシリコン基板12の表面12A側に固着されている。これにより、シリコン基板12と各支持部材16との間にインキが供給される空隙が形成されている。この支持部材16の材質は、上述の支持部材6と同様に、その線膨張係数がシリコン基板12の線膨張係数の1/10倍〜10倍の範囲内の材料を用いることが好ましい。
【0032】
インキ流路18は、上記の各支持部材16の開口部16cに接続され、その他端はインキ供給装置19a,19b,19cに接続されている。インキ供給装置19a,19b,19cは、連続供給ポンプ、定量供給ポンプ等、微細パターン形成装置11の使用目的に応じて適宜選択することができる。尚、図示例では、各支持部材16に設けられているインキ流路18は1つであるが、インキ流圧の均一性等を考慮して、1つの支持部材16に複数の開口部16cを設け、各開口部16cにインキ流路18を接続してもよい。また、インキ流路を支持部材16の内部に形成してもよい。
【0033】
このような本発明の微細パターン形成装置11は、シリコン基板12の微細孔13からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給装置19a,19b,19cから別種のインキを供給することにより、各装置部11a,11b,11cごとに所望のインキで直接描画によるパターン形成ができ、特に、後述する本発明の形成方法によるストライプ状パターンの形成に有利である。そして、微細パターン形成装置11は、各装置部11a,11b,11cが一体となっているので、複数の装置を接合する必要がなく、かつ、各装置の位置精度が極めて高いものとなる。さらに、インキ供給装置19a,19b,19cを制御して供給量を変えることによってインキ吐出量を任意に設定することが可能である。
【0034】
尚、微細パターン形成装置11においても、図2に示されるようなノズルをシリコン基板12の裏面12B側の微細孔13の開口部13bに突設してもよい。
【0035】
(第4の実施形態)
図5は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す図であり、(A)は概略断面図、(B)は底面図である。図5において、微細パターン形成装置21は、シリコン基板22と、このシリコン基板22の表面22A側に配設された支持部材26と、シリコン基板22および支持部材26内に形成された3種のインキ流路28a,28b,28cと、各インキ流路に接続されたインキ供給装置29a,29b,29cとを備えている。
【0036】
シリコン基板22は表面22A側から裏面22B側に貫通する複数の微細孔23を備え、この微細孔23の表面22A側の開口部23aは、表面22A側に溝状に形成された3種のインキ流路28a,28b,28c内のいずれかに露出している。シリコン基板22の材質は上述のシリコン基板2と同様とすることができ、厚みもシリコン基板2と同様の範囲で設定することができる。
【0037】
微細孔23は所定の方向(図5(B)の矢印a方向)に沿って同列上に複数配置され、この列がピッチPで複数形成されている。図示例では、矢印a方向に沿って複数の微細孔が配列された6本の微細孔列23A,23B,23C,23D,23E,23FがピッチPで形成されている。このような微細孔23の横断面形状、縦断面形状、開口径、形成ピッチは、上述の微細孔3と同様にして適宜設定できる。また、微細孔23の壁面に形成されている珪素酸化物層24も、上述の珪素酸化物層4と同様とすることができる。尚、図示例では、珪素酸化物層24を備えた微細孔23の開口径、形成数、形成ピッチ等は、装置の構成の説明を容易にするために簡略化してある。
【0038】
支持部材26は、上述のシリコン基板22の表面22A側に配設されてシリコン基板22を保持する板状の部材であり、かつ、支持部材26のシリコン基板22側にはインキ流路28cが溝状に形成されている。
【0039】
図6は、図5(A)に示されるシリコン基板22のA−A線矢視における横断面図、図7は図5(A)に示される支持部材26のB−B線矢視における横断面図である。
【0040】
図5(A)および図6に示されるように、シリコン基板22には、微細孔列23A,23Dの各開口部とインキ供給装置29aとを接続するように形成された溝状のインキ流路28a、および、微細孔列23B,23Eの各開口部とインキ供給装置29bとを接続するように形成された溝状のインキ流路28bとが形成されている。また、微細孔列23C,23Fの各開口部上にインキ流路28cが溝状に形成されている。さらに、図5(A)および図7に示されるように、支持部材26には、微細孔列23C,23Fの各開口部とインキ供給装置29cとを接続するように形成された溝状のインキ流路28cが形成されている。
【0041】
このような支持部材26とシリコン基板22との間に形成される3種のインキ流路28a,28b,28cは、図8に示されるように、相互に独立している。尚、支持部材26の材質は、上述の支持部材6と同様に、その線膨張係数がシリコン基板22の線膨張係数の1/10倍〜10倍の範囲内の材料を用いることが好ましい。
【0042】
上述の各インキ流路28a,28b,28cの端部はインキ供給装置29a,29b,29cに接続されている。インキ供給装置29a,29b,29cには特に制限はなく、連続供給ポンプ、定量供給ポンプ等いずれでもよく、微細パターン形成装置21の使用目的に応じて適宜選択することができる。
【0043】
このような本発明の微細パターン形成装置21は、シリコン基板22の微細孔23からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給装置29a,29b,29cから別種のインキを供給することにより、各インキ流路28a,28b,28cに対応してグループ分け(微細孔列23Aと23Dのグループ、微細孔列23Bと23Eのグループ、微細孔列23Cと23Fのグループ)された微細孔列ごとに所望のインキで直接描画によるパターン形成ができ、特に、後述する本発明の形成方法によるストライプ状パターンの形成に有利である。そして、微細パターン形成装置21は、各インキごとに複数の装置を接合したものでないため、各微細孔列の位置精度が極めて高いものとなる。さらに、インキ供給装置29a,29b,29cを制御して供給量を変えることによってインキ吐出量を任意に設定することが可能である。
【0044】
尚、微細パターン形成装置21においても、図2に示されるようなノズルをシリコン基板22の裏面22B側の微細孔23の開口部23bに突設してもよい。
【0045】
(第5の実施形態)
図9は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す平面図である。図9において、微細パターン形成装置31は、シリコン基板32と、このシリコン基板32の表面32A側に配設された支持部材と、シリコン基板32と支持部材との空隙部にインキを供給するインキ流路と、このインキ流路に接続されたインキ供給装置とを備えている。ただし、図9では、シリコン基板32のみを示し、支持部材、インキ流路、インキ供給装置は図示していない。
【0046】
シリコン基板32は表面22A側から裏面側に貫通する複数の微細孔33を備え、この微細孔33が1つのパターン35をなすような位置に形成され、かつ、複数(図示例では10個)のパターン35がシリコン基板32に設けられている。尚、微細孔33は1つのパターン35においてのみ示し、他のパターン35はその輪郭のみを鎖線で示してある。
【0047】
シリコン基板32の材質は上述のシリコン基板2と同様とすることができ、厚みもシリコン基板2と同様の範囲で設定することができる。また、微細孔33の横断面形状、縦断面形状、開口径、形成ピッチは、上述の微細孔3と同様にして適宜設定できる。また、微細孔33は壁面に珪素酸化物層を備えるものでよく、この珪素酸化物層も上述の珪素酸化物層4と同様とすることができる。
【0048】
このようなシリコン基板32は、上述の支持部材6のように周縁にフランジ部を有する支持部材を用い、周辺部(図9に斜線で示す領域)に支持部材のフランジ部を固着することができる。そして、支持部材の開口部にインキ供給路を接続し、このインキ供給路の他端にインキ供給装置を接続することができる。
【0049】
このような微細パターン形成装置31は、シリコン基板32の微細孔33からインキを、隣接する微細孔33から吐出されたインキ同士が接触する程度の適量で吐出させて直接描画することにより、パターン35に対応した形状のパターンをパターン被形成体上に高い精度で安定して形成することができる。インキの吐出量は、インキ供給装置を制御することにより調整が可能である。
【0050】
上記の例では、複数のパターン35が全て同一形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば、プリント配線板の導体パターンのような任意の形状とすることができる。
【0051】
尚、微細パターン形成装置31においても、図2に示されるようなノズルをシリコン基板32の裏面側の微細孔33の開口部に突設してもよい。
【0052】
微細パターン形成装置の製造例
次に、本発明の微細パターン形成装置の製造を、図2に示される微細パターン形成装置1′を例として図10および図11を参照して説明する。
【0053】
まず、表面を洗浄したシリコン基板2を熱酸化炉で酸化することにより、全面に厚み1〜2μm程度の珪素酸化膜2′を形成する(図10(A))。
【0054】
次に、シリコン基板2の一方の面に感光性レジストを塗布し、所定のフォトマスクを介して露光、現像することにより、レジストパターンRを形成する(図10(B))。次いで、このレジストパターンRをマスクとし、例えばBHF16(一水素二フッ化アンモニウム22%水溶液)を用いて珪素酸化膜2′をパターニングする(図10(C))。このパターニングは、RIE(Reactive Ion Etching)によるドライエッチング(プロセスガス:CHF3)により行うことも可能である。このようなパターニングでは、レジストパターンRが設けられていない部位の珪素酸化膜2′は除去される。
【0055】
次に、パターニングされた珪素酸化膜2′をマスクとして、シリコン基板2に所望の深さで微細孔3を穿設する(図10(D))。この微細孔3の穿設は、例えば、ICP−RIE(Inductively Coupled Plasma ? Reactive Ion Etching)エッチング、ウエットエッチング、Deep RIEエッチング等の高アスペクトエッチングにより行うことができる。微細孔3の穿設は、シリコン基板2を貫通しない所定の深さまで行う。
【0056】
次に、レジストパターンRと珪素酸化膜2′を除去し、その後、再度、熱酸化炉で酸化することにより、全面に厚み5000〜10000Å程度の珪素酸化物層4を形成する(図10(E))。
【0057】
次に、支持部材6のフランジ部6bをシリコン基板2の表面側(微細孔穿設側)の周辺部に固着する(図11(A))。この固着は、例えば、陽極接着により行うことができる。
【0058】
次いで、シリコン基板2の外面側のみをBHF16に浸漬して、この部位の珪素酸化物層4を除去してシリコン基板2の裏面を露出させ、その後、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)によりシリコン基板2の裏面側からエッチングを行う(図11(B))。このエッチングでは、微細孔3内壁に形成されている珪素酸化物層4がTMAHに対して耐性をもつので、珪素酸化物層4からなる微細管がシリコン基板2側に突出することになる。
【0059】
次いで、この珪素酸化物層4からなる微細管の先端をBHF16により溶解除去して開口させ(図11(C))、その後、再びTMAHによりシリコン基板2の裏面側をエッチングする。そして、所定の長さの珪素酸化物層4からなるノズル5が形成されたところでTMAHによるエッチングを終了する(図11(D))。その後、支持部材6の開口部6cにインキ流路を介してインキ供給装置を接続することにより、図2に示されるような本発明の微細パターン形成装置1′を作製することができる。
【0060】
尚、上記のシリコン基板2の裏面側のエッチングは、TMAHを用いる他に、RIE(Reactive Ion Etching)によるドライプロセスでも可能である。
【0061】
また、図1に示されるような微細パターン形成装置1は、図10(D)に相当する工程で、シリコン基板2を貫通するように微細孔3を穿設する、あるいは、図11(C)に相当する工程で、突出している珪素酸化物層4からなる微細管をフッ酸で溶解除去することにより製造することができる。
【0062】
本発明の微細パターン形成方法
(第1の実施形態)
図12は、上述の本発明の微細パターン形成装置11を用いた本発明の微細パターン形成方法の一実施形態を説明する図である。図12において、本発明の微細パターン形成装置11のインキ供給装置19a,19b,19cから、それそれインキA、インキB、インキCを各インキ流路18を介して供給しながら、パターン被形成体Sを微細パターン形成装置11に対して所定方向(矢印A方向)に走査させる。この走査方向Aは、上記の微細パターン形成装置11における微細孔の配列方向A(図4参照)と一致するものである。この場合、微細パターン形成装置11のシリコン基板12とパターン被形成体Sとの間隙は、0.1〜5mm程度の範囲で設定することができる。
【0063】
これにより、シリコン基板12の微細孔13から吐出されたインキによって、パターン被形成体S上にインキA、インキB、インキCの順で繰り返し配列されたストライプ状パターンが直接描画によって形成される。この場合の各ストライプのピッチはP2となる。このストライプ状パターンは、1本のストライプが同列上の複数の微細孔から吐出されるインキにより形成されるため、個々の微細孔からの吐出量が少なくても、パターン被形成体Sの走査速度を高めて、パターン形成速度を高くすることができる。このようなストライプ状パターンは、微細孔13の径に対応して極めて高い精度で形成され、かつ、従来のフォトリソグラフィー法に比べて工程が簡便である。
【0064】
尚、パターン被形成体Sが樹脂フィルムのような可撓性を有する場合、パターン被形成体Sの裏面に、微細パターン形成装置11と対向するようにバックアップローラーを配置し、パターン被形成体Sにテンションをかけながら搬送して直接描画することが好ましい。
【0065】
(第2の実施形態)
図13は、本発明の微細パターン形成方法の他の実施形態を説明するための図であり、本発明の微細パターン形成装置31を使用した例である。図13において、微細パターン形成装置31(図示例では、シリコン基板32のみを示す)をパターン被形成体Sの所定位置に配置し、インキ流路から供給された一定量のインキを各微細孔33を介してパターン被形成体上に吐出させることによりパターンを形成する。その後、パターン被形成体Sを矢印A方向に所定の距離搬送させ、同様のパターン形成を行う。このような操作の繰り返しにより、パターン被形成体S上には、所望のパターン35が形成できる。尚、微細パターン形成装置31のシリコン基板32とパターン被形成体Sとの間隙は、0.1〜5mm程度の範囲で設定することができる。
【0066】
また、微細パターン形成装置31における複数の微細孔33から構成されるパターン35を、例えば、プリント配線板の導体パターンとしておき、インキとして導体ペーストを用いることにより、フォトリソグラフィー法によらず簡便にプリント配線板を製造することができる。
【0067】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【0068】
[微細パターン形成装置の作製]
表面をRCA洗浄したシリコン基板(直径3インチ、厚み200μm、片面研磨、結晶方位<100>、線膨張係数=2.6×10-6/K)を準備した。このシリコン基板を下記の条件で熱酸化炉内で酸化することにより、全面に厚み約2μmの珪素酸化膜を形成した。
【0069】
(熱酸化条件)
・加熱温度 : 1050℃
・水素ガス供給量 : 1slm
・酸素ガス供給量 : 1slm
・加熱時間 : 約15時間
【0070】
次に、研磨面側に感光性レジスト(シプレイ(株)製Micro Posit)をスピンコート法により塗布して乾燥し、その後、所定のフォトマスクを介して露光、現像することにより、レジストパターンを形成した。このレジストパターンには、円形開口(直径10μm)がX軸方向に20μmピッチで同一線上に形成され、かつ、この開口列がY軸方向に20μmピッチで配列されている。次いで、レジストパターンをマスクとして、BHF16(一水素二フッ化アンモニウム22%水溶液)により珪素酸化膜をパターニングするとともに、レジストパターンが設けられていない部位の珪素酸化膜を溶解除去した。
【0071】
次に、パターニングされた珪素酸化膜をマスクとして、ICP−RIE(Inductively Coupled Plasma ? Reactive Ion Etching)による高アスペクトエッチングを行い、直径10μm、深さ200μmの微細孔を穿設した。その後、硫酸と過酸化水素との混合溶液を用いてレジストパターンを除去し、さらに、フッ酸を用いて珪素酸化膜のマスクを除去した。
【0072】
次いで、上記のように微細孔を穿設したシリコン基板に対して、加熱時間を約3時間とした他は上記と同様の条件にて熱酸化炉内で酸化処理を施することにより、全面に厚み5000Å程度の珪素酸化物層を形成した。この酸化処理により、微細孔の壁面にも珪素酸化物層が形成された。
【0073】
次に、フランジ部と開口部の形成加工を行ったパイレックスガラス(商品名コーニング#7740、線膨張係数=3.5×10-6/K、直径3インチ)製の支持部材を、陽極接着(温度500℃、印加電圧約750V、印加時間10分間)によりシリコン基板の表面側(微細孔穿設側)の周辺部に固着した。
【0074】
次いで、シリコン基板の外面側のみをBHF16に浸漬して珪素酸化物層を除去してシリコン基板の裏面を露出させた。その後、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)にシリコン基板の裏面側を浸漬してエッチングを行った。これにより、シリコン基板の裏面には、上記の酸化処理により微細孔の壁面に形成された珪素酸化物層からなる微細管が約5μm突出した状態となった。
【0075】
次いで、この珪素酸化物層からなる微細管の先端をBHF16に浸漬して溶解除去することにより開口させ、その後、TMAHによりシリコン基板の裏面側をエッチングして、長さ10μmのノズルを形成した。
【0076】
次に、支持部材の開口部に樹脂製パイプのインキ流路を接続し、この樹脂製パイプの他端をインキ供給装置(EFD(株)製1500XL)を接続した。これにより、本発明の微細パターン形成装置を得た。
【0077】
[微細パターンの形成]
インキ供給装置にインキ(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCR−7001)を充填し、パターン被形成体として、ガラス基板(100mm×100mm)を準備した。
【0078】
次に、上記の微細パターン形成装置のX軸方向に、ガラス基板を50mm/秒の一定速度で走査させながら、インキ供給装置からインキをシリコン基板に供給し、微細孔からインキを吐出させてストライプ形状のパターンを描画し、乾燥した。得られたパターンの各ストライプは、線幅が25±1μm、線ピッチが25±1μmであり、極めて精度の高いものであった。
【0079】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば微細パターン形成装置は、シリコン基板の微細孔からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給量を変えることによって吐出量を任意に設定することが可能であり、パターン被形成体上にインキを付着させて直接描画することにより高精度のパターン形成を簡便かつ安定して行うことができる。また、本発明の微細パターン形成装置とパターン被形成体とを相対的に走査させるパターン形成方法では、ストライプ状パターンを高い精度で形成でき、この走査方向に沿って同列上に配列された複数の微細孔からインキを吐出することにより、1つの微細孔からのインキ吐出量が少なくても、パターン形成速度を高めることができる。さらに、本発明の微細パターン形成装置をパターン被形成体の所定位置に位置合わせして設置し、一定量のインキを各微細孔から吐出するパターン形成方法では、所望のパターンを繰り返し簡便かつ高精度で形成することができ、マトリックス形状のカラーフィルタやプリント配線板の導体パターン形成等に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微細パターン形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図2】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図3】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図4】図3に示される微細パターン形成装置の底面図である。
【図5】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す図であり、(A)は概略断面図、(B)は底面図である。
【図6】図5に示される微細パターン形成装置の支持部材のA−A線矢視における横断面図である。
【図7】図5に示される微細パターン形成装置の支持部材のB−B線矢視における横断面図である。
【図8】図5に示される微細パターン形成装置のインキ流路を示す斜視図である。
【図9】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図10】本発明の微細パターン形成装置の製造例を示す工程図である。
【図11】本発明の微細パターン形成装置の製造例を示す工程図である。
【図12】本発明の微細パターン形成方法の一実施形態を示す斜視図である。
【図13】本発明の微細パターン形成方法の他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1、1′、11,21,31…微細パターン形成装置
2,12,22,32…シリコン基板
3,13,23,33…微細孔
3a,13a,23a…開口部
3b,13b,23b…開口部
4,14,24…珪素酸化物層
5…ノズル
6,16,26…保持部材
8,18,28…インキ流路
9,19a,19b,19c,29a,29b,29c…インキ供給装置
S…パターン被形成体
Claims (9)
- シリコン基板と、該シリコン基板の表面から裏面に貫通するように設けられた複数の微細孔と、前記シリコン基板の表面側に配設された支持部材と、前記シリコン基板表面側の前記微細孔の開口部にインキを供給するためのインキ流路と、該インキ流路に接続されたインキ供給装置と、を備え、前記微細孔の開口径は1〜100μmの範囲内、前記微細孔の形成ピッチは1〜1000μmの範囲内であり、前記微細孔の壁面は珪素酸化物層を有し、前記シリコン基板裏面側の前記微細孔の開口部にノズルが突設されており、該ノズルは珪素酸化物からなるとともに、前記微細孔の壁面に形成された珪素酸化物層と一体的に形成されたものであることを特徴とする微細パターン形成装置。
- 支持部材の線膨張係数は、前記シリコン基板の線膨張係数の1/10倍〜10倍の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の微細パターン形成装置。
- 前記微細孔の軸方向に垂直な横断面形状は、円形、楕円形および多角形の1種または2種以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の微細パターン形成装置。
- 前記微細孔の軸方向に沿った縦断面形状は、長方形、シリコン基板裏面側が狭い台形のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の微細パターン形成装置。
- 前記微細孔は2以上のグループ分けがなされ、各微細孔グループごとに別個のインキ流路を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の微細パターン形成装置。
- 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の微細パターン形成装置とパターン被形成体とを相対的に所定方向に走査させながら、インキ流路から供給されたインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に連続的に吐出させることにより、ストライプ状パターンを形成することを特徴とする微細パターンの形成方法。
- パターンの各構成ストライプを、前記走査方向に沿って同じ列上に配設された複数の微細孔からインキを供給して形成することを特徴とする請求項6に記載の微細パターンの形成方法。
- 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の微細パターン形成装置をパターン被形成体の所定位置に配置し、インキ流路から供給された一定量のインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に吐出させることによりパターンを形成することを特徴とする微細パターンの形成方法。
- シリコン基板の一方の面にパターニングされた珪素酸化膜を形成し、該珪素酸化膜をマスクとして、シリコン基板に所望の深さで微細孔を穿設する工程と、
前記珪素酸化膜を除去し、その後、シリコン基板の全面に珪素酸化物層を形成する工程と、
前記シリコン基板の表面側(前記微細孔を穿設した側)の周辺部に支持部材のフランジ部を固着する工程と、
前記フランジ部より外側に位置するシリコン基板上の前記珪素酸化物層を除去してシリコン基板の裏面を露出させ、その後、シリコン基板の裏面側をエッチングして前記微細孔内に形成された珪素酸化物層からなる微細管を突出させる工程と、
前記珪素酸化物層からなる微細管の先端を除去してノズルを形成する工程と、を有することを特徴とする微細パターン形成装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23946299A JP4327951B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 微細パターン形成装置とその製造方法および微細パターン形成装置を用いた微細パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23946299A JP4327951B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 微細パターン形成装置とその製造方法および微細パターン形成装置を用いた微細パターンの形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001068827A JP2001068827A (ja) | 2001-03-16 |
JP4327951B2 true JP4327951B2 (ja) | 2009-09-09 |
Family
ID=17045129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23946299A Expired - Fee Related JP4327951B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 微細パターン形成装置とその製造方法および微細パターン形成装置を用いた微細パターンの形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4327951B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7380690B2 (en) | 2003-01-17 | 2008-06-03 | Ricoh Company, Ltd. | Solution jet type fabrication apparatus, method, solution containing fine particles, wiring pattern substrate, device substrate |
EP1592053B1 (en) | 2003-02-05 | 2011-08-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Wiring fabricating method |
WO2004070819A1 (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | 表示装置の製造方法 |
JPWO2004070823A1 (ja) * | 2003-02-05 | 2006-06-01 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置の作製方法 |
EP1592049A1 (en) | 2003-02-05 | 2005-11-02 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for manufacturing display |
WO2004070822A1 (ja) * | 2003-02-06 | 2004-08-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | 半導体装置及び表示装置の製造方法 |
WO2004070821A1 (ja) * | 2003-02-06 | 2004-08-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | 表示装置の作製方法 |
KR20110031384A (ko) | 2003-02-06 | 2011-03-25 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 제조장치 |
CN100568457C (zh) | 2003-10-02 | 2009-12-09 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置的制造方法 |
US20050170643A1 (en) | 2004-01-29 | 2005-08-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Forming method of contact hole, and manufacturing method of semiconductor device, liquid crystal display device and EL display device |
US7416977B2 (en) | 2004-04-28 | 2008-08-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing display device, liquid crystal television, and EL television |
JP6018356B2 (ja) * | 2009-10-09 | 2016-11-02 | 株式会社ミマキエンジニアリング | インクジェットプリンタ、インクジェットヘッド、及び印刷方法 |
-
1999
- 1999-08-26 JP JP23946299A patent/JP4327951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001068827A (ja) | 2001-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4327951B2 (ja) | 微細パターン形成装置とその製造方法および微細パターン形成装置を用いた微細パターンの形成方法 | |
US20020166232A1 (en) | Method for fine pattern formation | |
US4789425A (en) | Thermal ink jet printhead fabricating process | |
TWI485117B (zh) | 在光可界定玻璃中具有斜開口之結構及其製作方法 | |
US4246076A (en) | Method for producing nozzles for ink jet printers | |
EP0829360B1 (en) | Method and materials for fabricating an ink-jet printhead | |
US4229265A (en) | Method for fabricating and the solid metal orifice plate for a jet drop recorder produced thereby | |
EP0485182A1 (en) | Thermal inkjet thin film printhead having a plastic orifice plate and method of manufacture | |
US20070195123A1 (en) | Nozzle plate and method of manufacturing the same | |
KR20060060560A (ko) | 칼라 필터의 형성 방법 | |
JPS5813355B2 (ja) | ソリツド・オリフイス板の製造方法 | |
CN112937122B (zh) | 一种均匀喷射的电喷印喷头及系统 | |
US5820771A (en) | Method and materials, including polybenzoxazole, for fabricating an ink-jet printhead | |
JP2005205888A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
US7437820B2 (en) | Method of manufacturing a charge plate and orifice plate for continuous ink jet printers | |
JP2010240869A (ja) | 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 | |
TW455743B (en) | Method for manufacturing a color filter | |
JP3560356B2 (ja) | フォトリソグラフィー方法 | |
US6684504B2 (en) | Method of manufacturing an imageable support matrix for printhead nozzle plates | |
US7192130B2 (en) | Ink jet head and ink jet recording apparatus | |
JPH0242354B2 (ja) | ||
JP2000203029A (ja) | インクジェットノズルおよびインクジェットノズルの微細製造方法 | |
JPH021323A (ja) | ノズルプレートおよびその製造方法 | |
JPH0533183A (ja) | オリフイスプレートの製造法 | |
JP2004299327A (ja) | 微小ドット形成装置およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060725 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081202 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090602 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090612 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140619 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |