JP5846077B2 - 樹脂膜のパターニング方法およびそれを用いたセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に備えられた樹脂膜を所定形状にパターニングする樹脂膜のパターニング方法およびそれを用いたセンサの製造方法に関するものである。

従来より、イミド樹脂等で構成される樹脂膜は、絶縁性や吸湿性等の特性を有するため、半導体分野、センサ分野、フラットパネル分野等の各分野において用いられている。

例えば、特許文献１には、樹脂膜を感湿膜として用いてなる湿度センサが開示されている。具体的には、この湿度センサは、基板上に絶縁膜が形成され、絶縁膜上に第１、第２固定電極が櫛歯状に形成されている。そして、第１、第２固定電極を覆うように保護膜を介して感湿膜（パターニングされた樹脂膜）が形成されている。

この感湿膜は、例えば、ポリイミドをスピンコート法にて塗布した後に硬化させ、フォトエッチングによってポリイミドをパターニングすることにより形成される。また、ポリイミドを印刷法にて所定領域にのみ塗布した後に硬化させることによっても形成される。

特開２００３−１５６４６４号公報

しかしながら、上記樹脂膜のパターニング方法では、次のような問題がある。すなわち、樹脂膜としてポリイミド樹脂を用いる場合には、例えば、ポリイミド樹脂は、ポリアミド酸とトリアルコキシシラン系化合物が焼成されて構成される。ところが、このようなポリイミド樹脂は、フォトエッチングを行う場合、エッチング液として一般的なＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）やアルカリ金属水酸化物を用いると、明確なメカニズムは明らかではないが、ポリイミド樹脂の残渣が生じてしまうという問題がある。

また、印刷法によって樹脂膜を形成する場合には、印刷法としてスクリーン印刷、インクジェット方式、フレキソ印刷等を用いて樹脂膜を形成する方法が挙げられる。しかしながら、スクリーン印刷およびインクジェット方式は、数μｍ程度の薄い樹脂膜を形成することが困難である。また、フレキソ印刷は、液晶基板等の大面積向け製品には有効な製法であるが、数ｍｍ角程度の微細パターンを形成することが困難である。つまり、同じ印刷法であっても、膜厚やパターンによって適用する方法を変更しなければならず、工程が複雑になってしまう。

本発明は上記点に鑑みて、残渣を生じることなく、かつ、同じ方法でパターンや厚さを制御することができる樹脂膜のパターニング方法およびそれを用いたセンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者らは樹脂膜が備えられた基板上に開口部を有するマスクを所定距離離間して配置し、プラズマガスによって樹脂膜をパターニングするドライエッチングに着目して検討を行った。具体的には、反応チャンバ内に配置された一対の電極（上部電極および下部電極）の一方の電極（下部電極）上に樹脂膜が備えられた基板を配置すると共にこの基板の上方にマスクを所定距離離間して配置し、反応チャンバ内にエッチングガスを導入すると共に一対の電極に高周波電力を印加してエッチングガスをプラズマ化し、このプラズマガスにより樹脂膜をパターニングするドライエッチングについて検討を行った。

まず、本発明者らは、樹脂膜をドライエッチングによってパターニングすることにより、残渣を生じることなく樹脂膜をパターニングすることができることを確認した。

また、本発明者らは、マスクと樹脂膜との間隔を変更すると、マスクの開口寸法とパターニングされた樹脂膜の開口寸法との差、すなわちサイドエッチング量およびパターニングされた樹脂膜の端部の形状が変化することを見出した。

具体的には、図３に示されるように、マスクと樹脂膜との間隔が２００μｍ以上になると、サイドエッチング量が急峻に大きくなり、３００μｍ以上になるとほぼ一定になることを確認した。なお、マスクと樹脂膜との間隔が２ｍｍ以上となると、マスクの部分的な凹凸に起因するアーク放電により、異常放電が生じることも確認した。

さらに、図４に示されるように、サイドエッチング量が大きくなると、樹脂膜の端部の形状がテーパ形状になると共に樹脂膜の膜厚も薄くなることを確認した。なお、図３および図４は、エッチングガスとして酸素ガスを５０ｓｃｃｍ導入して反応チャンバ内の圧力を１．０Ｐａにし、一対の電極に５００Ｗの高周波電力を印加して２０分間ドライエッチングを行ったときの実験結果である。

これら図３および図４の結果について、本発明者らは以下のように考察した。すなわち、マスクと樹脂膜との間隔が２００μｍ以上になるとサイドエッチング量が急峻に大きくなること、マスクと樹脂膜との間隔が３００μｍ以上になるとサイドエッチング量がほぼ一定となることから、上記のように樹脂膜をドライエッチングすると、マスクと基板が配置されていない他方の電極（上部電極）との間に生成されたプラズマガスがマスクの非開口部と樹脂膜との間に周り込むためにサイドエッチング量が変化するのではなく、マスクの非開口部と樹脂膜との間に新たにプラズマガスが生成されているためにサイドエッチング量が急峻に変化していると考察した。

つまり、一対の電極の間に高周波電力が印加されると、マスクと樹脂膜との間にも電界が生成される。なお、この電界は、マスクが接地等されていてもマスク全面を接地電位とすることが難しいために生じてしまう現象である。

また、樹脂膜は、プラズマガスによりドライエッチングされるが、このプラズマガスは真空中にて導入されたエッチングガスが高周波電界により電離し、荷電粒子が電極の向きに往復運動することができれば維持される。つまり、マスクと樹脂膜との間で荷電粒子が往復運動することができればマスクとの樹脂膜との間にプラズマガスが生成される。言い換えると、マスクと樹脂膜との間隔が荷電粒子の往復運動の振幅より長ければマスクと樹脂膜との間にプラズマガスが生成される。

このため、上記のように、マスクと樹脂膜との間隔が所定距離（２００μｍ）より長い場合には、マスクと樹脂膜との間にプラズマガスが生成されてサイドエッチング量が大きくなる。反対に、マスクと樹脂膜との間隔が所定距離（２００μｍ）より短い場合には、マスクと樹脂膜との間にプラズマガスが生成されないためサイドエッチング量が小さくなる。

以上より、本願請求項１に記載の発明では、基板（３１）上に形成された樹脂膜（３０）をパターニングする方法であって、樹脂膜が備えられた基板を用意する工程と、対向配置される一対の電極（２０、２１）が設けられた反応チャンバ（１０）内において、一対の電極の一方の電極（２０）上に樹脂膜が他方の電極と対向する状態で基板を配置する工程と、樹脂膜と所定距離離間した状態で開口部（４０ａ）が形成されたマスク（４０）を配置するマスク配置工程と、反応チャンバ内にエッチングガスを導入すると共に一対の電極に高周波電力を印加し、エッチングガスをプラズマ化させて樹脂膜をドライエッチングすることにより樹脂膜をパターニングするドライエッチング工程と、を行い、ドライエッチング工程では、マスクを基板の反りに追従させつつ行うことを特徴としている。

これによれば、ドライエッチングを行っているため、樹脂膜の残渣が生じることを抑制することができる。また、マスクを樹脂膜と所定距離離間した状態で配置し、この状態でエッチングを行っている。つまり、マスクと樹脂膜との間隔を適宜変更することにより、マスクと樹脂膜との間にプラズマガスを発生させつつ樹脂膜のエッチングを行ったり、マスクと樹脂膜との間にプラズマガスを発生させずに樹脂膜のエッチングを行うことが可能となる。すなわち、同じドライエッチングによって樹脂膜をパターニングしても、マスクと樹脂膜との間隔を適宜変更することにより、端部のパターンや膜厚（図４参照）を制御することができる。

例えば、請求項７に記載の発明のように、マスク配置工程では、ドライエッチング工程において、樹脂膜とマスクとの間に新たなプラズマガスが生成されないように樹脂膜から所定距離離間した位置にマスクを配置することができる。

これによれば、ドライエッチング工程の際、マスクと樹脂膜との間にプラズマガスが生成されないため、樹脂膜の膜厚が薄くなることを抑制することができ、またパターニングされた樹脂膜の端部がテーパ形状になることを抑制することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、マスク配置工程では、ドライエッチング工程において、樹脂膜とマスクとの間に新たなプラズマガスが生成されるように樹脂膜から所定距離離間した位置にマスクを配置することができる。

これによれば、ドライエッチング工程の際、マスクと樹脂膜との間にプラズマガスが生成されるため、樹脂膜の膜厚を薄くすることができ、またパターニングされた樹脂膜の端部をテーパ形状にすることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるエッチング装置の断面構成を示す図である。 湿度センサの製造工程を示す図である。 マスクと樹脂膜との間隔とサイドエッチング量との関係を示す図である。 樹脂膜の端部の形状を示す図であり、（ａ）はマスクと樹脂膜との間隔を１００μｍとして１．８μｍの膜厚を有する樹脂膜をドライエッチングしたときの図、（ｂ）はマスクと樹脂膜との間隔を３００μｍとして１．８μｍの膜厚を有する樹脂膜をドライエッチングしたときの図である。 本発明の第２実施形態におけるエッチング装置の断面構成を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるエッチング装置の断面構成を示す図である。 本発明の第４実施形態におけるエッチング装置の断面構成を示す図である。 本発明の第５実施形態におけるエッチング装置の断面構成を示す図である。 本発明の第６実施形態におけるセンサの断面構成を示す図である。 端部が非テーパ形状とされた樹脂膜上に配線が形成されたセンサの断面構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の樹脂膜をパターニングする方法に用いられるエッチング装置について説明する。

図１に示されるように、エッチング装置は反応チャンバ１０を備えている。反応チャンバ１０は、真空室を構成するものであり、ガス導入口１１およびガス排気口１２を有している。

ガス導入口１１には、エッチングガスの導入や流量を調整するためのマスフローコントローラ（以下では、単にＭＦＣという）１３が備えられており、所定量のエッチングガスが反応チャンバ１０内に導入されるようになっている。なお、本実施形態では、エッチングガスは酸素ガスとされている。

ガス排気口１２には圧力調整バルブ１４および真空ポンプ１５が備えられ、反応チャンバ１０内を減圧できるようになっている。つまり、ＭＦＣ１３、圧力調整バルブ１４、真空ポンプ１５を適宜制御することにより、反応チャンバ１０内の圧力を所望の値にすることができるようになっている。

また、反応チャンバ１０内には、一対の電極２０、２１が配置されている。具体的には、反応チャンバ１０内には、ドライエッチングが施される樹脂膜３０を備えた基板（ウェハ）３１が配置される下部電極２０と、この下部電極２０と対向するように配置された上部電極２１とが配置されている。

なお、本実施形態では、下部電極２０および上部電極２１はＳＵＳ等で構成されており、平面の大きさが基板３１より大きくされている。そして、下部電極２０がアノード電極として機能し、上部電極２１がカソード電極として機能するようになっている。

下部電極２０上にはマスク４０を固定して保持するマスクホルダー５０が備えられている。本実施形態のマスクホルダー５０は、基板３１が備えられる平板状の下部部材５１と、下部部材５１上に配置される枠状の上部部材５２と、下部部材５１と上部部材５２との間に配置されるスペーサ５３とを有している。すなわち、本実施形態のマスクホルダー５０は、内部に基板３１が収容される構成となっている。

そして、下部部材５１および上部部材５２には、外縁部にネジ孔５１ａ、５２ａが形成されており、スペーサ５３を挟んでボルト５４でネジ締めされることにより、下部部材５１と上部部材５２とがスペーサ５３の厚さ分離間して配置されるようになっている。また、上部部材５２には、枠状の内部にマスク４０を固定するための図示しない保持手段が設けられている。

なお、下部部材５１および上部部材５２はＳＵＳ等で構成されている。また、スペーサ５３は、ＳＵＳや樹脂等で構成されている。

マスク４０は、金属、例えば、ＳＵＳや４２ＡｌｌｏｙのＮｉ合金等で構成されており、所定領域に開口部４０ａが形成されている。そして、マスクホルダー５０における上部部材５２の図示しない保持手段によって固定されている。すなわち、マスク４０は、上部部材５２と一体となって変位可能とされ、下部部材５１と上部部材５２とがネジ締めされることによってスペーサ５３の厚さ分下部部材５１（樹脂膜３０を備えた基板３１）から離間して配置される。

また、下部電極２０および上部電極２１は、高周波電源６０と接続されており、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力（ＲＦ電力）が印加されるようになっている。そして、下部電極２０と高周波電源６０との間には、インピーダンスを整合するためのマッチングボックス７０が備えられている。

以上が本実施形態におけるエッチング装置の構成である。次に、上記エッチング装置を用いた湿度センサの製造方法について図２を参照しつつ説明する。なお、以下では、湿度センサとして、複数のチップ形成領域を有するウェハ状の基板３１の各チップ形成領域に第１、第２固定電極が櫛歯状に形成され、第１、第２固定電極を覆うように保護膜を介して感湿膜（パターニングされた樹脂膜３０）が形成された後、チップ単位に分割されることによって製造されるものを例に挙げて説明する。また、図２は、ウェハ状の基板３１の一部のみを示している。

まず、図２（ａ）に示されるように、シリコン等からなり、複数のチップ形成領域を有するウェハ状の基板３１を用意し、基板３１上に絶縁膜８０を形成する。その後、絶縁膜８０上に蒸着やスパッタリング等によってＡｌ等の金属膜を成膜する。そして、フォトリソエッチング等によって金属膜をパターニングすることにより、各チップ形成領域に櫛歯状となる第１固定電極９１および第２固定電極９２を形成すると共に、外部との接続を図る第１固定電極パッド９３および図示しない第２固定電極パッドを形成する。

なお、図２（ａ）とは別断面において、第１固定電極９１は第１固定電極パッド９３と電気的に接続されており、第２固定電極９２は図示しない第２固定電極パッドと電気的に接続されている。

続いて、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio）法等により、第１、第２固定電極９１、９２および第１、第２固定電極パッド９３を覆うように、基板３１上にＳｉ_３Ｎ_４等の保護膜１００を形成する。そして、第１、第２固定電極パッド９３の一部を露出させるコンタクトホール１００ａをフォトリソエッチング等によって保護膜１００に形成する。

次に、図２（ｂ）に示されるように、ポリイミド溶液をスピンコート法で塗布する。そして、溶剤を十分に揮発させてイミド化が完了するまで加熱した後、冷却する。これにより、樹脂膜３０が備えられた基板３１が用意される。なお、この樹脂膜３０が湿度に応じて誘電率が変化する感湿膜となる。

その後、図２（ｃ）に示されるように、基板３１上にマスク４０を配置する。具体的には、図１に示されるように、基板３１と下部部材５１とが対向するように、樹脂膜３０を備えた基板３１を下部部材５１上に配置する。そして、下部部材５１上にスペーサ５３を介してマスク４０を備えた上部部材５２を配置する。このとき、後述の図２（ｄ）のドライエッチング工程において、マスク４０と樹脂膜３０との間隔によってサイドエッチング量やパターニングされた樹脂膜３０の端部の形状が変化するため、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が適切な値となるようにスペーサ５３を適宜選択する。

具体的には、図３に示されるように、マスク４０と樹脂膜３０との間隔を２００μｍ以上にするとサイドエッチング量が大きくなる。また、図４（ｂ）に示されるように、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が３００μｍである場合、つまり、サイドエッチング量が大きい場合には、樹脂膜３０の端部が緩やかなテーパ状となり、膜厚も減少する。上記のように、マスク４０と樹脂膜３０との間に新たにプラズマガスが生成され、当該プラズマガスによって樹脂膜３０がエッチングされるためである。

このため、湿度センサのように、樹脂膜（感湿膜）３０の膜厚やパターニングされた端部の形状によって精度が変化するような場合には、ドライエッチング工程の前後で樹脂膜３０の膜厚の変化が少なく、かつ、パターニングされた樹脂膜３０の端部の形状が非テーパ形状になるようにすることが好ましい。したがって、本実施形態では、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が２００μｍ未満となるようなスペーサ５３を選択し、当該スペーサ５３を介して下部部材５１と上部部材５２とをボルト５４でネジ締めする。

なお、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が２００μｍ未満であればサイドエッチング量を低減することができ、かつ、パターニングされた樹脂膜３０の端部がテーパ形状となることを抑制することができるが、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が短すぎるとドライエッチング工程中に基板３１が反ることによってマスク４０と樹脂膜３０とが接触してしまうことがある。すなわち、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が短すぎると、ドライエッチング工程中に樹脂膜３０が損傷してしまうことがある。このため、マスク４０と樹脂膜３０との間隔は、２００μｍ未満であって５０μｍ以上とすることが好ましい。

そして、このようにマスク４０と樹脂膜３０とが所定距離離間して配置されたマスクホルダー５０を反応チャンバ１０内に導入し、下部電極２０上に配置する。なお、下部電極２０上に下部部材５１を配置しておき、反応チャンバ１０内で下部部材５１上に基板３１を配置すると共にマスク４０を備えた上部部材５２をスペーサ５３を介して配置するようにしてもよい。

その後、図２（ｄ）に示されるように、樹脂膜３０をドライエッチングしてパターニングする。具体的には、エッチングガス（本実施形態では酸素ガス）を反応チャンバ内に５０ｓｃｍ導入して反応チャンバ内の圧力を１．０Ｐａにする。そして、高周波電源６０に５００Ｗ程度の電力を投入してエッチングガスをプラズマ化し、樹脂膜３０を２０分間プラズマ処理する。

このとき、本実施形態では、マスク４０と樹脂膜３０との間隔は２００μｍ未満とされているため、マスク４０と樹脂膜３０との間に新たなプラズマガスを生成させずにドライエッチング工程を行うことができる。このため、樹脂膜３０がサイドエッチングされることを抑制することができ、また、パターニングされた樹脂膜３０の端部がテーパ形状になることを抑制することができる。

その後は特に図示しないが、基板３１をチップ単位に分割することによって湿度センサが製造される。

以上説明したように、本実施形態では、樹脂膜３０をドライエッチングによりパターニングしている。このため、樹脂膜３０の残渣が生じることを抑制できる。

また、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が２００μｍ未満となるようにマスク４０を配置し、マスク４０と樹脂膜３０との間に新たなプラズマガスを生成させずにドライエッチング工程を行っている。このため、樹脂膜３０がサイドエッチングされて膜厚が薄くなったり、パターニングされた樹脂膜３０の端部がテーパ形状となることを抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、マスク４０に所定の磁力を印加しつつドライエッチング工程を行うものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図５に示されるように、本実施形態のエッチング装置は、下部部材５１には、下部電極２０側に凹部５１ｂが形成されている。そして、凹部５１ｂ内に磁石５５が備えられており、この磁石５５によってマスク４０の所定領域に磁力を印加することができるようになっている。なお、磁石５５は、例えば、電磁石等のように磁力を変更することができるものが用いられる。

このようなエッチング装置を用いて上記湿度センサを製造する場合には、上記図２（ｄ）のドライエッチング工程の際、磁石５５によってマスク４０の所定領域に磁力を印加し、マスク４０を反らせつつ行う。

すなわち、ドライエッチング工程では、基板３１がマスク４０側に反ってしまうことがあり、マスク４０と基板３１との間隔がチップ形成領域毎に異なってしまうことがある。この場合、そのままドライエッチング工程を行うと、各チップ形成領域で樹脂膜３０の形状が異なり、これによって各チップ（各湿度センサ）で感度が異なってしまう。このため、磁石５５によってマスク４０の所定領域に磁力を印加し、基板３１の反りに追従させてマスク４０も反らせつつドライエッチング工程を行う。

以上説明したように、本実施形態では、マスク４０を基板３１の反りに追従させて反らせつつ、ドライエッチング工程を行っている。このため、ドライエッチング工程中にマスク４０と基板３１との間隔がチップ形成領域毎に異なることを抑制するこができ、マスク４０と基板３１との間隔の均一性を向上させることができる。したがって、チップ形成領域毎にパターニングされた樹脂膜３０の形状が異なることを抑制することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、マスク４０のインピーダンスをモニタしつつドライエッチング工程を行うものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図６に示されるように、本実施形態のエッチング装置では、下部電極２０とマスクホルダー５０（マスク４０）との間にインピーダンスモニタ１１０が備えられており、マスク４０のインピーダンスを計測することができるようになっている。

このようなエッチング装置を用いて上記湿度センサを製造する場合には、上記図２（ｄ）のドライエッチング工程の際、インピーダンスモニタ１１０にてマスク４０のインピーダンスを計測し、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が所定距離離間しているか否かを確認しつつ行う。

すなわち、マスク４０と樹脂膜３０との間にプラズマガスが生成されている場合には、マスク４０のインピーダンスが所定の閾値より高くなる。これに対し、マスク４０と樹脂膜３０との間にプラズマガスが生成されていない場合には、マスク４０のインピーダンスが所定の閾値より低くなる。

このため、マスク４０のインピーダンスが所定の閾値より高い場合には、スペーサ５３を変更等してマスク４０と樹脂膜３０との間隔が所定距離になるようにした後、ドライエッチング工程を行う。

以上説明したように、本実施形態では、ドライエッチング工程中にマスク４０のインピーダンスを計測している。このため、マスク４０のインピーダンスによってマスク４０と樹脂膜３０との間にプラズマガスが生成されているか否かを確認することができる。したがって、マスク４０と樹脂膜３０との間にプラズマガスが生成されている場合には、スペーサ５３を変更等してマスク４０と樹脂膜３０との間隔を所定距離（２００μｍ未満）にすればよいため、歩留まりを向上させることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、マスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタしつつドライエッチング工程を行うものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図７に示されるように、本実施形態のエッチング装置は、下部電極２０および上部電極２１の平面の大きさが基板３１より小さくされている。そして、下部電極２０は枠状の保持部材２２によって保持されており、マスクホルダー５０は下部電極２０から保持部材２２の内縁部上に渡って配置されている。

また、上部電極２１は、下部電極２０と同様に、枠状の保持部材２３によって保持されている。そして、この上部電極２１を保持する保持部材２３には、厚さ方向に貫通する貫通孔２３ａが形成されている。

反応チャンバ１０には、保持部材２３に形成された貫通孔２３ａと対応する位置に窓１６が形成されており、窓１６上にレーザ光源１２０が配置されている。すなわち、窓１６からレーザを照射すると、当該レーザは貫通孔２３ａを通過して下部電極２０側に到達するようになっている。

このようなエッチング装置を用いて上記湿度センサを製造する場合には、上記図２（ｃ）のマスク配置工程において、窓１６および貫通孔２３ａを通過する仮想領域内にマスク４０の開口部４０ａの端部が配置されるように、マスクホルダー５０を配置する。つまり、窓１６から反応チャンバ１０内を視たとき、マスク４０および樹脂膜３０が同時に視認できるようにマスクホルダー５０を配置する。

その後、図２（ｄ）のドライエッチング工程を行う前に、レーザを窓１６から照射し、マスク４０からの反射波および樹脂膜３０からの反射波を受信する。そして、反射波からマスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタ（演算）し、マスク４０と樹脂膜３０とが所定距離である場合にはそのまま図２（ｄ）のドライエッチング工程を行う。また、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が所定距離でない場合には、スペーサ５３を変更等してマスク４０と樹脂膜３０との間隔が所定距離になるようにした後、ドライエッチング工程を行う。

また、図２（ｄ）のドライエッチング工程を行っている最中にもマスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタしつつ行う。そして、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が所定距離でない場合には、スペーサ５３を変更等してマスク４０と樹脂膜３０との間隔が所定距離になるようにした後、ドライエッチング工程を行う。

以上説明したように、本実施形態では、ドライエッチング工程を行う前に、レーザをマスク４０および樹脂膜３０に照射し、反射波を受信してマスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタしている。このため、エッチング工程を行った際に、マスク４０と樹脂膜３０との間にプラズマガスが生成されるか否かを確認することができる。

また、ドライエッチング工程中にもマスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタしているため、マスク４０と樹脂膜３０との間にプラズマガスが生成されているか否かを確認することができる。

したがって、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が所定距離離間していない場合には、スペーサ５３を変更等してマスク４０と樹脂膜３０との間隔を所定距離（２００μｍ未満）にすればよいため、歩留まりを向上させることができる。

また、ドライエッチング工程中にレーザを照射しているため、エッチングの進み具合もモニタすることもできる。つまり、ドライエッチング工程の終了時期を明確に判定することができ、エッチング精度を向上させることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対してマスクホルダー５０を変更したものであり、その他に関しては第４実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図８に示されるように、本実施形態のエッチング装置では、下部電極２０上に静電チャック２４を介して樹脂膜３０が備えられた基板３１が配置されるようになっている。

また、マスクホルダー５０は、下部部材５１が反応チャンバ１０外に配置されていると共に上部部材５２が反応チャンバ１０内に配置され、上部部材５２と下部部材５１とが伸縮可能なシャフト５６によって連結されている。そして、下部電極２０の平面方向と平行な方向（図８中紙面左右方向）への駆動、下部電極２０の平面方向と直交する方向（図８中紙面上下方向）への駆動が可能とされている。

このようなエッチング装置を用いて上記湿度センサを製造する場合には、上記図２（ｃ）のマスク配置工程を行う際に、通常、マスク４０および基板３１にはアライメントマーク（図示せず）が形成されているため、レーザを照射してマスクホルダー５０を平面方向に駆動させながら行う。なお、マスク４０と樹脂膜３０との間隔は、シャフト５６を伸縮させてマスク４０を下部電極２０の平面方向と直交する方向に駆動させることによって制御する。

以上説明したように、本実施形態では、レーザを照射しながらマスク４０と基板３１との位置合わせを行うようにしている。このため、マスク４０と基板３１との平面方向の位置合わせの精度を向上させることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、樹脂膜３０上に配線を形成してなるセンサの製造方法に本発明の樹脂膜３０のパターニング方法を適用したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図９に示されるように、本実施形態のセンサは、基板３１上に絶縁膜８０を介して樹脂膜３０が形成されており、この樹脂膜３０は端部がテーパ形状とされている。そして、この樹脂膜３０上に配線１３０が形成されている。このようなセンサでは、図１０に示されるように、端部が非テーパ形状である樹脂膜３０上に配線１３０を形成してなるセンサと比較して、配線１３０が断線してしまうことを抑制することができる。

すなわち、図１０のセンサでは、樹脂膜３０の端部が非テーパ形状とされているため、Ａで示す領域に応力が集中し易く、この部分で断線が発生しやすい。しかしながら、図９に示すセンサでは、端部がテーパ形状とされているため、配線１３０の特定領域に応力が集中しにくく、配線１３０が断線してしまうことを抑制することができる。

図９に示すセンサは、次のように製造される。すなわち、まず、上記図２（ａ）および図２（ｂ）の工程において、基板３１上に樹脂膜３０を形成する。

そして、上記図２（ｃ）の工程を行う際、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が２００μｍ以上なるようにマスク４０を配置する。

その後、図２（ｄ）に示されるように、ドライエッチング工程を行う。このとき、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が２００μｍ以上されているためにマスク４０と樹脂膜３０との間にプラズマガスが生成され、上記図４に示されるように、端部がテーパ形状となる樹脂膜３０が形成される。

このため、この樹脂膜３０上に金属膜等を成膜し、この金属膜を適宜パターニングすることによって端部がテーパ形状である樹脂膜３０上に配線１３０が形成される。

なお、図４に示されるように、マスク４０と樹脂膜３０との間隔が２ｍｍ以上となると異常放電が生じるため、マスク４０と樹脂膜３０との間隔は２００μｍ以上であって、２ｍｍ以下とすることが好ましい。

以上説明したように、端部がテーパ形状となる樹脂膜３０のパターニング方法に本発明のパターニング方法を適用することもできる。そして、このような樹脂膜３０は、マスク４０と樹脂膜３０との間隔を適宜変更するのみで形成できるため、特に製造工程が増加することもない。つまり、上記第１〜第５実施形態で説明したパターニング方法と同じ工程によって製造可能である。

また、このように樹脂膜３０の端部がテーパ形状となるようにドライエッチング工程を行うことにより、図４に示されるように、樹脂膜３０の膜厚を薄くすることもできる。つまり、マスク４０と樹脂膜３０との間隔を適宜制御することにより、樹脂膜３０の膜厚を制御することもできる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、樹脂膜３０としてポリイミドを例に挙げて説明したが、樹脂膜３０として酢酸酪酸セルロース等を用いることもできる。

また、上記各実施形態を適宜組み合わせた樹脂膜３０のパターニング法とすることもできる。例えば、第２実施形態を第３〜第６実施形態に組み合わせ、マスク４０を基板３１の反りに追従させるようにしてもよい。特に、第２実施形態を第３、第４実施形態と組み合わせる場合には、ドライエッチング工程中にマスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタしているため、モニタの結果に応じてマスク４０を反らせることにより、ドライエッチング工程の精度を向上させることができる。

そして、第３実施形態を第４〜第６実施形態に組み合わせ、マスク４０のインピーダンスをモニタしつつ、ドライエッチング工程を行うようにしてもよい。特に、第３実施形態を第４、第５実施形態に組み合わせる場合には、マスク４０のインピーダンスをモニタしつつ、さらにレーザによってもマスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタするため、ドライエッチングの精度をさらに向上させることができる。

そして、上記第４、第５実施形態を上記第６実施形態に組み合わせ、レーザでマスク４０と樹脂膜３０との間隔をモニタしつつ、端部がテーパ形状となるように樹脂膜３０をパターニングするようにしてもよい。

１０ 反応チャンバ
２０ 下部電極
２１ 上部電極
３０ 樹脂膜
３１ 基板
４０ マスク
５０ マスクホルダー

Claims (12)

1. 基板（３１）上に形成された樹脂膜（３０）をパターニングする方法であって、
   前記樹脂膜が備えられた前記基板を用意する工程と、
   対向配置される一対の電極（２０、２１）が設けられた反応チャンバ（１０）内において、前記一対の電極の一方の電極（２０）上に前記樹脂膜が他方の電極と対向する状態で前記基板を配置する工程と、
   前記樹脂膜と所定距離離間した状態で開口部（４０ａ）が形成されたマスク（４０）を配置するマスク配置工程と、
   前記反応チャンバ内にエッチングガスを導入すると共に前記一対の電極に高周波電力を印加し、前記エッチングガスをプラズマ化させて前記樹脂膜をドライエッチングすることにより前記樹脂膜をパターニングするドライエッチング工程と、を行い、
   前記ドライエッチング工程では、前記マスクを前記基板の反りに追従させつつ行うことを特徴とする樹脂膜のパターニング方法。
2. 前記マスクとして金属製のものを用い、
   前記ドライエッチング工程では、前記マスクに磁力を印加することによって前記マスクを前記基板の反りに追従させることを特徴とする請求項１に記載の樹脂膜のパターニング方法。
3. 前記ドライエッチング工程前および前記ドライエッチング工程では、前記マスクと前記基板との間隔をモニタし、前記モニタした結果に応じて前記マスクと前記基板との間隔を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂膜のパターニング方法。
4. 前記ドライエッチング工程では、前記マスクのインピーダンスをモニタすることによって前記マスクと前記基板との間隔をモニタすることを特徴とする請求項３に記載の樹脂膜のパターニング方法。
5. 前記ドライエッチング工程前および前記ドライエッチング工程では、レーザを前記マスクおよび前記樹脂膜に照射して反射波を受信することにより、前記マスクと前記樹脂膜との間隔をモニタすることを特徴とする請求項３または４に記載の樹脂膜のパターニング方法。
6. 前記樹脂膜は、ポリイミド膜であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の樹脂膜のパターニング方法。
7. 前記マスク配置工程では、前記ドライエッチング工程において、前記樹脂膜と前記マスクとの間に新たなプラズマガスが生成されないように前記樹脂膜から所定距離離間した位置に前記マスクを配置することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の樹脂膜のパターニング方法。
8. 前記マスク配置工程では、前記マスクと前記樹脂膜との間隔が２００μｍ未満となる状態で前記マスクを配置し、
   前記ドライエッチング工程では、前記エッチングガスとして酸素ガスを導入することを特徴とする請求項７に記載の樹脂膜のパターニング方法。
9. 前記マスク配置工程では、前記ドライエッチング工程において、前記樹脂膜と前記マスクとの間に新たなプラズマガスが生成されるように前記樹脂膜から所定距離離間した位置に前記マスクを配置することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の樹脂膜のパターニング方法。
10. 前記マスク配置工程では、前記マスクと前記樹脂膜との間隔が２００μｍ以上となる状態で前記マスクを配置し、
    前記ドライエッチング工程では、前記エッチングガスとして酸素ガスを導入することを特徴とする請求項９に記載の樹脂膜のパターニング方法。
11. 請求項７または８に記載の樹脂膜のパターニング方法を用いたセンサの製造方法であって、
    前記基板を用意する工程では、前記基板上に第１、第２固定電極が櫛歯状に形成され、前記第１、第２固定電極が覆われる状態で前記樹脂膜が備えられてなるものを用意することを特徴とするセンサの製造方法。
12. 請求項９または１０に記載の樹脂膜のパターニング方法を用いたセンサの製造方法であって、
    前記ドライエッチング工程の後、パターニングされた前記樹脂膜の端部を含む領域に配線（１３０）を形成することを特徴とするセンサの製造方法。

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