JP6486094B2 - 積層構造体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、積層構造体及びその製造方法に関する。
近年、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた圧電デバイスが広く利用され、例えば、光偏向器の圧電アクチュエータに利用されている。圧電アクチュエータの製造方法として、圧電アクチュエータを構成する上部電極層上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストをパターニングし、パターニングしたレジストをマスクとして、下部電極層上に形成されたＰＺＴ膜からなる圧電体層及び上部電極層に対して、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用いて、ドライエッチングを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９−２２３１６５号公報
一般に、ＰＺＴ膜に対してより厚い膜厚が要求される場合、ドライエッチングでは膜厚が厚くなるに従い加工時間が長くなるので、ＰＺＴ膜の膜厚分布により、レジストをマスクとしてエッチングすべきＰＺＴ膜以外に下部電極層もエッチングし、ＰＺＴ膜の下部電極層との選択比が低くなる可能性が生じる。そのため、エッチングされた下部電極層が後工程の処理に影響を与える可能性がある。
また、パターニングしたレジストのマスクをそのまま用いて、ＰＺＴ膜からなる圧電体層に対して、ドライエッチングに代えてウェットエッチングを行った場合、上部電極層側の圧電体層の断面が垂直形状に形成され、後工程で形成されたＣｕ等からなる導線部の断線を発生させる可能性がある。
本発明は、より厚い膜厚がＰＺＴ膜に対して要求される場合であっても、ＰＺＴ膜の下部電極層との選択比を高くするとともに、エッチング処理時間を短縮でき、かつ、導線部の断線の発生を抑制できる積層構造体の製造方法及び製造された積層構造体を提供することを目的とする。
本発明の積層構造体の製造方法は、基板上に下部電極層とＰＺＴ膜と上部電極層とが順次積層された積層体を形成する積層工程と、前記積層体の前記上部電極層を所望形状にドライエッチングを行うドライエッチング工程と、前記上部電極層を覆うレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンの開口部断面が、前記レジストパターンの上部側から下部側に向かって前記開口部側に湾曲するテーパ形状となるように、前記レジストパターンを加熱する加熱工程と、前記加熱工程により加熱された積層体を回転させながら、前記積層体の回転中心を通る直線に沿ってエッチング水溶液を供給して、前記積層体に対するウェットエッチングを行うウェットエッチング工程と、を備え、前記積層体における前記ＰＺＴ膜のエッチング処理された面は、前記上部電極層が積層されたＰＺＴ膜側で９０°を超える角度で傾斜するとともに、前記上部電極層側から前記下部電極層側に向かって前記ＰＺＴ膜側に湾曲するテーパ形状を有している、前記積層体を含むことを特徴とする。
本発明によれば、まず、積層工程により、基板上に下部電極層とＰＺＴ膜と上部電極層とが順次積層された積層体を形成する。例えば、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法を用いて、基板上にＰＺＴ膜を成膜する。イオンプレーティング法を用いることにより、良好な圧電特性を有する膜厚の厚い、例えば２〜４［μｍ］のＰＺＴ膜を成膜することができる。尚、ＰＺＴ膜は、スパッタ法により成膜してもよい。
そして、ＰＺＴ膜上に、金属薄膜からなる上部電極層を形成する。上部電極層の材料としては、例えば、Ｐｔ、Ａｕ等を用いる。上部電極層は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。
次に、ドライエッチング工程により、積層体の上部電極層を所望の形状にドライエッチングした後、レジストパターン形成工程により、上部電極層を覆うレジストパターンを形成する。レジストパターンの形成は、上部電極層上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストをパターニングする。レジストとして、例えば、ノボラック系樹脂等のポジ型レジストが挙げられる。
次に、加熱工程により、レジストパターンの開口部断面が、レジストパターンの上部側から下部側に向かって開口部側に湾曲するテーパ形状を有するように、レジストパターンを形成する。後述するウェットエッチング工程により、ＰＺＴ膜の開口部断面において、上部電極層が積層されたＰＺＴ膜側で所定の角度で傾斜するように形成するためである。尚、加熱温度は、ＰＺＴ膜の性能変化を抑制する観点から、８０〜２５０［℃］が好ましい。
そして、ウェットエッチング工程により、積層体を回転させるとともに、エッチング水溶液を回転する積層体の中心を通過する直線上を移動させながら供給してウェットエッチングを行う。
ウェットエッチングが行われた積層体において、ＰＺＴ膜の開口部断面は、上部電極層が積層されたＰＺＴ膜側で所定のテーパ角度で傾斜するとともに、上部電極層側から下部電極層側に向かってＰＺＴ膜側に湾曲するテーパ形状を有するように加工される。
従って、より厚い膜厚がＰＺＴ膜に対して要求される場合であっても、レジストパターンの開口部がテーパ形状に加工されるので、エッチング水溶液の開口部断面における水平方向の流動性を高めることができる。その結果、上部電極層側のＰＺＴ膜の開口部周縁のＰＺＴ膜端部が鈍角状に形成されるので、後工程で積層体上に形成された導線部の断線発生を抑制できる。また、ＰＺＴ膜の下部電極層との選択比を高くし、積層構造体の歩留まりを高めることができる。
さらに、ドライエッチングを用いた場合と比較して、プラズマを使用していないことからプラズマによる損傷を積層構造体に与えることがないだけでなく、エッチング処理時間を短縮でき、製造費用の低減化を図ることができる。
本発明の製造方法において、前記レジストパターン形成工程は、前記上部電極層を覆うとともに、前記ＰＺＴ膜上に形成したダミーパターンを含むレジストパターンを形成することが好ましい。
レジストパターンの開口部の面積が他の開口部の面積より広い部分においては、ローデング効果により、上部電極層側のＰＺＴ膜の開口部周縁のＰＺＴ膜端部が９０［°］に近い鈍角状に形成される可能性がある。
これによれば、ＰＺＴ膜上にダミーパターンが形成されているので、開口部の面積が他の開口部の面積より広い部分においても、レジストパターンに依存することなく、ＰＺＴ膜開口部断面に所望のテーパ形状を形成することができる。
また、本発明の製造方法において、前記ウェットエッチングの後工程として、前記積層体の表面にＳｉＯ２からなる層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程をさらに備え、前記下部電極層は、前記基板上に、Ｔｉ又はＴｉＯｘと、Ｐｔと、ＳＲＯ（ルテニウム酸ストロンチウム）層とが順次積層されて構成され、前記ウェットエッチング工程は、前記ＰＺＴ膜を加工するとともに、前記下部電極層のうち前記ＳＲＯ層の一部を露出させることが好ましい。
これによれば、下部電極層のＳＲＯ層上に形成されるＰＺＴ膜の表層の粒径が均一化され、レジストに対する密着性（アンカー効果）を向上させるとともに、エッチング水溶液に対する耐薬性を向上させることができる。また、ＰＺＴ膜と下部電極層との間に生成する鉛拡散反応層（ＰｂＯ３）の残渣を低減することができる。
さらに、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜をＳＲＯ層上に形成できるので、下部電極層と層間絶縁膜との密着性が向上し、下部電極層に対する層間絶縁膜、ひいては積層体に対する層間絶縁膜の剥離を発生し難くすることができる。
本発明の光偏向器は、ミラー部と、前記ミラー部を支持する一対のトーションバーと、前記ミラー部及び前記トーションバーを包囲する枠部と、前記ミラー部及び前記枠部との間に介在する圧電アクチュエータとを備える、光偏向器であって、前記圧電アクチュエータは、Ｓｉ基板上に第１の層間絶縁膜と下部電極層とＰＺＴ膜と上部電極層とが順次積層された積層体を含み、前記積層体は、前記積層体の表面に第２の層間絶縁膜が形成され、前記下部電極層は、ＳＲＯ層を有し、前記基板上に形成され、前記ＰＺＴ膜の前記第２の層間絶縁膜に覆われる面は、前記上部電極層が積層されたＰＺＴ膜側で９０°を超える角度で傾斜するとともに、前記上部電極層側から前記下部電極層側に向かって前記ＰＺＴ膜側に湾曲するテーパ形状を有し、かつ、前記ＰＺＴ膜が積層されずに周縁部が露出した前記下部電極層のうち前記ＳＲＯ層の上に前記第２の層間絶縁膜が形成されたことを特徴とする。
ＰＺＴ膜に対してより厚い膜厚が要求される場合であっても、ＰＺＴ膜の開口部断面が当該テーパ形状を有するので、積層体上に形成された導線部の断線発生を抑制できる。また、層間絶縁膜をＳＲＯ層上に形成できるので、下部電極層と層間絶縁膜との密着性が向上し、下部電極層に対する層間絶縁膜、ひいては積層体に対する層間絶縁膜の剥離を発生し難くすることができる。
本実施形態の積層構造体が用いられる光偏向器を示す概略斜視図。 本実施形態の積層構造体におけるＰＺＴ膜を有する積層体の積層構造の説明図。 本実施形態の積層構造体の製造方法の説明図。 本実施形態の積層構造体の製造方法の説明図。 本実施形態の積層構造体の製造方法の説明図。 本実施形態のウェットエッチング工程の説明図。 本実施形態の製造方法のウェットエッチング工程により形成されたＰＺＴ膜開口部の拡大図。 下部電極層中のＳＲＯ層の有無によるＰＺＴ膜に対する影響を示す図。 下部電極層中のＳＲＯ層の有無によるＰＺＴ膜に対する影響を示す図。 下部電極層中のＳＲＯ層の有無によるＰＺＴ膜に対する影響を示す図。 下部電極層中のＳＲＯ層の有無によるＰＺＴ膜に対する影響を示す図。
本発明の製造方法によって製造された積層構造体は、例えば、図１に示される光偏向器１の圧電アクチュエータに用いられる。尚、光偏向器１は、例えば、ディスプレイ装置、バーコードリーダ、プロジェクタ、光学式タッチパネル、レーザーヘッドランプ等に利用し得る。以下、実施形態の積層構造体として、光偏向器１の内側圧電アクチュエータ５及び外側圧電アクチュエータ６に使用される積層体１０（図２）について説明する。
初めに、図１の光偏向器１は、円板状のミラー部２と、ミラー部２を包囲する環状矩形の内枠部３と、内枠部３を包囲する環状矩形の外枠部４とを、中心点を同一に揃えて備えている。また、光偏向器１は、ミラー部２と内枠部３との間に介在する内側圧電アクチュエータ５と、内枠部３と外枠部４との間に介在する外側圧電アクチュエータ６とを備える。そして、ミラー部２に対して、図示しないレーザー光源からのレーザー光が入射され、入射光をミラー部２の法線の向きに応じた反射角で反射して、走査光として出射する。
ミラー部２は、一対のトーションバー７ａ，７ｂを介して支持され、トーションバー７ａ，７ｂと垂直で、所定同一幅で所定同一長さの全面で圧電アクチュエータとして機能する４つの直線状の内側圧電アクチュエータ５により、駆動電圧に応じてトーションバー７ａ，７ｂを回転軸線としてその回りを回動可能に設けられている。
また、内枠部３は、ミアンダ構造を有する圧電アクチュエータである外側圧電アクチュエータ６を介して、外枠部４に連結されている。外側圧電アクチュエータ６は、折返し部分により直列に連結された一対の４つの圧電カンチレバー６ａ〜６ｄを備える。内枠部３は、外側圧電アクチュエータ６に印加された駆動電圧に応じて、トーションバー７ａ，７ｂに垂直で、ミラー部２の中心を通過する回転軸線の回りを回動可能に設けられている。
次に、図２を用いて、内側圧電アクチュエータ５と、外側圧電アクチュエータ６とにおいて、積層構造体におけるＰＺＴ膜を有する積層体１０の積層構造について説明する。図２は、ＰＺＴ膜を有する積層体１０の模式的断面図である。内側圧電アクチュエータ５及び外側圧電アクチュエータ６のＰＺＴ膜を有する積層体の部分は、同じ積層構造で構成される。
積層体１０は、下層から順に、基板２０、層間絶縁膜３０、下部電極層４０、ＰＺＴ膜５０、上部電極層６０、層間絶縁膜７０、及び、導線部８０で構成される。
基板２０上に形成された積層体の材料として、基板２０はＳｉ等、層間絶縁膜３０，７０はＳｉＯ２等、ＰＺＴ膜５０はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、層間絶縁膜７０はＳｉＯ２、ＳｉＮ等、導線部８０はＡｌ，Ｃｕ等が挙げられる。
下部電極層４０は、下層から、Ｔｉ又はＴｉＯｘからなる電極密着膜、Ｐｔ等からなる金属薄膜、ＰＺＴ膜の配向性を制御するＳＲＯ（ルテニウム酸ストロンチウム）からなるＳＲＯ層から構成される。上部電極層６０は、下層から、Ｐｔ等からなる金属薄膜、Ｔｉ又からなる電極密着膜から構成される。
本実施形態の積層体１０は、図２に示されるように、層間絶縁膜７０に覆われるＰＺＴ膜５０の面、すなわち、ＰＺＴ膜５０がエッチング処理された面が、上部電極層６０から下部電極層４０に向かってＰＺＴ膜５０側に湾曲するテーパ形状を有するように形成されている。ＰＺＴ膜５０は、上部電極層６０が積層されるＰＺＴ膜５０の面と、ＰＺＴ膜５０のテーパ形状を有する面とにより形成される角度は、所定の角度、９０［°］を超える角度になるように形成されている。
また、ＰＺＴ膜５０が直接積層される下部電極層４０のＳＲＯ層は、図２に示されるように、ＰＺＴ膜５０が積層されるＳＲＯ層側の面の周縁部ではＰＺＴ膜５０が積層されず、層間絶縁膜７０で直接被覆されている。従って、下部電極層４０と層間絶縁膜７０との密着性が向上し、下部電極層４０に対する層間絶縁膜７０の剥離の発生を抑制する。
本実施形態の積層構造体の製造方法を、図３〜図６を用いて説明する。本実施形態の積層体１０の基板として、図３（ａ）に示されるように、ＳＯＩ基板２０を用いている。
まず、図３（ａ）に示されるように、活性層２１ａ、中間酸化膜層２１ｂ、及びハンドリング層２１ｃからなるＳＯＩ基板２０の表面（活性層２１ａ側）及び裏面（ハンドリング層２１ｃ側）を熱酸化炉（拡散炉）によって酸化し、熱酸化シリコン膜である層間絶縁膜３０（３０ａ，３０ｂ）を形成する。熱酸化シリコン膜３０ａ，３０ｂの厚みは、例えば、０．１〜１．０［μｍ］である。
次に、図３（ｂ）に示されるように、積層工程により、基板２０の層間絶縁膜３０ａ上に、下部電極層４０、ＰＺＴ膜５０、上部電極層６０を順次形成する。
まず、基板２０の層間絶縁膜３０ａ上に、２層の金属薄膜及びＳＲＯ層からなる下部電極層４０を形成する。下部電極層４０の材料としては、１層目（下層）の金属薄膜にはチタン（Ｔｉ）又はＴｉＯｘを用い、２層目（上層）の金属薄膜には白金（Ｐｔ）を用いる。各金属薄膜及びＳＲＯ層は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。各金属薄膜の厚みは、例えば、１層目は、３０〜１００［ｎｍ］、２層目のＰｔは１００〜３００［ｎｍ］程度とする。
次に、下部電極層４０上に、１層のＰＺＴ膜５０を形成する。また、ＰＺＴ膜５０の厚みは、例えば１．０〜１０［μｍ］程度とする。ＰＺＴ膜５０は、例えば、スパッタ法、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法により成膜する。反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法については、具体的には、本出願人による特開２００２−１７７７６５号公報、特開２００３−８１６９４号公報に記載された手法を用いる。
このイオンプレーティング法は、プラズマガンで真空容器内に発生させた高密度酸素プラズマ中で原料金属を加熱蒸発させ、真空容器内或いは半導体基板上において各金属蒸気と酸素とが反応することにより、半導体基板上に圧電膜を形成するものである。この方法を用いることにより、比較的低い成膜温度においても高速に圧電膜を形成できる。特に、アーク放電反応性イオンプレーティング法によるＰＺＴ膜を形成する際に、その下地として、例えば化学溶液堆積法（ＣＳＤ（Chemical Solution Deposition）法）によりシード層を形成することで、より優れた圧電特性を有するＰＺＴ膜を形成することができる。
次に、ＰＺＴ膜５０上に、２層の金属薄膜からなる上部電極層６０を形成する。上部電極層６０の材料としては、１層目（下層）の金属薄膜にはＰｔ又はＡｕを用い、２層目（上層）の金属薄膜にはチタン（Ｔｉ）を用いる。各金属薄膜は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。上部電極層６０の厚みは、例えば、１０〜２００［ｎｍ］程度とする。
次に、図３（ｃ）に示されるように、ドライエッチング工程により、所望形状の上部電極層６０を形成するためにドライエッチングを行った後、後工程でウェットエッチングを行うためのレジストパターン９０を形成する（レジストパターン形成工程）。レジストとして、例えば、ノボラック系樹脂等のポジ型レジストが挙げられる。
具体的には、上部電極層６０上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストをパターニングする。次に、パターニングしたレジストをマスクとして、上部電極層６０に対して、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用いて、ドライエッチングを行う。これにより、内側圧電アクチュエータ５及び外側圧電アクチュエータ６の上部電極層６０が形成される。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、ＰＺＴ膜５０の開口部を後工程で行われるウェットエッチングで所望の形状に加工するために、ＰＺＴ膜５０上にレジストを用いたダミーパターン９１を形成する。
次に、図３（ｄ）に示されるように、加熱工程により、レジストパターン９０，９１の開口部９２断面が、レジストパターン９０，９１の上側から下側（ＰＺＴ膜５０側）に向かって開口部９２側に湾曲するテーパ形状を有するように、レジストパターン９０’，９１’を形成する。尚、加熱温度は、ＰＺＴ膜の性能変化を抑制する観点から、８０〜２５０［℃］である。加熱時間は、加熱温度に対して、レジストパターンの形成されるテーパ形状の調整の観点から、例えば、１１０［℃］に調整される。
次に、図４（ｅ）に示されるように、ウェットエッチング工程により、ＰＺＴ膜５０に対してウェットエッチングを行う。
具体的には、本実施形態のウェットエッチングは、図６に示されるように、ウェットエッチング装置１００内において、加熱工程後の積層体１０を図示しない回転台に載置した後、積層体１０を回転させ、ノズル１０２から噴出されたエッチング水溶液が積層体１０の回転中心を通る直線に沿って移動するように、ノズル１０２から積層体１０にエッチング水溶液を供給するウェットエッチングを行う。
ウェットエッチング工程により、ウェットエッチングが行われた積層体１０のＰＺＴ膜５０の開口部９２断面は、上部電極層６０が積層されたＰＺＴ膜５０側で所定の角度で傾斜するとともに、上部電極層６０側から下部電極層４０側に向かってＰＺＴ膜５０側に湾曲するテーパ形状を有するように加工される（図４（ｅ））。
尚、本実施形態の製造方法では、図３（ｃ）に示されるように、ＰＺＴ膜５０上にダミーパターン９１が形成される。レジストパターン９０はその直下のＰＺＴ膜５０の領域がエッチング後に残されるように形成されるのに対して、ダミーパターン９１の直下のＰＺＴ膜５０の領域はサイドエッチングによって除去される。尚、ダミーパターン９１はエッチング後の形状を形成するためではなく、パターンによって形成される開口面積を調整するためのものである。
レジストパターン９０の開口面積が大きな部分に対して、開口面積が小さな部分と同等の開口面積となるように、ダミーパターン９１を設けることにより、レジストパターン９０の形状に依存することなく、ＰＺＴ膜５０の開口部断面において、上部電極層６０側から下部電極層４０側に向かってＰＺＴ膜５０側に湾曲するテーパ形状を形成することができる。これは、開口面積が均一化されることによって、その周囲のパターン直下に生じるサイドエッチングの程度も均一化されるからである。
ダミーパターン９０（９１’）は、ウェットエッチング工程後に、積層体１０上の残渣として残留せず、エッチング水溶液とともに積層体１０から排出される。従って、ダミーパターン９１（９１’）は、ウェットエッチング工程終了後に排出可能な幅に形成されることが好ましい。エッチング水溶液としては、例えば、混酸等が挙げられる。
次に、図４（ｆ）に示されるように、ウェットエッチング工程でマスクとして用いられたレジストパターン９０’を除去する。
次に、図４（ｇ）に示されるように、下部電極層４０及び層間絶縁膜３０に対して、ＲＩＥ装置を用いて、ドライエッチングを行う。これにより、内側圧電アクチュエータ５及び外側圧電アクチュエータ６のＰＺＴ膜及び下部電極層が形成される。
次に、図４（ｈ）に示されるように、ＰＣＶＤ（plasma chemical vapor deposition）法を用いて、積層体１０の全面を層間絶縁膜７０としてＳｉＯ２膜を形成する。
次に、図５（ｉ）に示されるように、上部電極層６０上の層間絶縁膜７０に対して、ＲＩＥ装置を用いて、ドライエッチングを行う。これにより、上部電極層６０上の層間絶縁膜７０にホール９３を形成する。
次に、図５（ｊ）に示されるように、上部電極層６０上の層間絶縁膜７０に対して、導線部８０を形成する。具体的には、Ａｌ−Ｃｕ配線パターンとなる導線部８０を、リフトオフ、ドライエッチング等を用いて、ホール９３を介して上部電極層６０等に接続されるように加工する。尚、導線部８０を基板２０の電極パッド部に接続するために、一部分層間絶縁膜７０を介して、ＰＺＴ膜５０のテーパ形状の側壁を覆うように導線部８０を形成している。
次に、図５（ｋ）に示されるように、基板２０上に形成された２層の金属薄膜に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングし、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、金属薄膜に対して、ＲＩＥ装置を用いてドライエッチングを行う。これにより、ミラー部２のミラー面となる金属反射膜２ａ及び増反射膜２ｂが形成される。
金属反射膜２ａの材料としては、例えばＡｕ、Ｐｔ，Ａｇ，Ａｌ等を用いる。また、増反射膜２ｂの材料としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５等を用いる。金属反射膜２ａ及び増反射膜２ｂは、例えば、スパッタ法、蒸着法を用いて成膜する。
次に、図５（ｌ）に示されるように、基板２０の活性層２１ａの形状を加工する。まず、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングし、このパターニングしたレジスト材料をマスクとして、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いて、基板２０の活性層２１ａの形状を加工する。ＩＣＰ−ＲＩＥ装置は、マイクロマシン技術で使用されるドライエッチング装置であり、シリコンを垂直に深く掘ることが可能な装置である。
次に、図５（ｍ）に示されるように、基板２０のハンドリング層２１ｃの形状を加工し、積層体１０を有する積層構造体を形成する。ハードマスクを用い、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置を利用して、ハンドリング層２１ｃを基板２０の裏面から加工する。これにより、外側圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの支持体の裏側を深く掘り下げ中空状態にする。
そして、基板２０の中間酸化膜層２１ｂをバッファードフッ酸（ＢＨＦ）でウェットエッチングして除去する。これにより、ミラー部２、トーションバー７ａ，７ｂ、内側圧電アクチュエータ５、外側圧電アクチュエータ６、内枠部３の周囲を部分的に基板２０から切り離して空隙を形成し、内側圧電アクチュエータ５の駆動と、外側圧電アクチュエータ６の駆動と、ミラー部２、トーションバー７ａ，７ｂ、及び内枠部３の回動及び並進とを可能にする。
図７に、本実施形態の製造方法のウェットエッチング工程（図４（ｅ））により形成されたＰＺＴ膜５０の開口部の拡大図を示す。
図７（ａ）は、１１０［℃］で１［ｍｉｎ］の加熱工程を実施したレジストパターン９０’を用いて、ウェットエッチング工程（図４（ｅ））により形成されたＰＺＴ膜５０の開口部断面の拡大図である。図７（ｂ）は、１１０［℃］で４［ｍｉｎ］の加熱工程を実施したレジストパターン９０’を用いて、ウェットエッチング工程（図４（ｅ））により形成されたＰＺＴ膜５０の開口部断面の拡大図である。尚、１１０［℃］で２［ｍｉｎ］の加熱工程を実施した場合でも、図７（ｂ）と同様の結果を得られた。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、ＰＺＴ膜５０の開口部断面は、上部電極層６０側から下部電極層４０側に向かってＰＺＴ膜５０側に湾曲するテーパ形状に形成されている。
また、図７（ａ）に示されるように、レジストパターン９０’の開口部９２の内面がＰＺＴ膜５０の上面に対して垂直状に形成されたレジストパターン９０’の場合、ＰＺＴ膜５０は、上部電極層６０が積層されるＰＺＴ膜５０の面と、ＰＺＴ膜５０のテーパ形状を有する面とにより形成される部分（図７（ａ）の一点鎖線の円で囲まれた部分）の角度が、９０［°］に形成された。
また、回転する積層体の一定位置、例えば、中心位置に、エッチング水溶液を供給したウェットエッチングを行った場合、当該角度は９０［°］未満になり、後工程でＰＺＴ膜５０への層間絶縁膜７０の積層を困難にする原因となる、ＰＺＴ膜５０のロープアップ現象が生じた。
このように、単に、ＰＺＴ膜５０に対して、エッチング水溶液として混酸を用いたウェットエッチングを行った場合、当該角度が９０［°］以上になるという性質があることが分かる。
これに対して、図７（ｂ）に示されるように、レジストパターン９０’の開口部９２の内面が開口部９２側に湾曲するテーパ形状に形成されたレジストパターン９０’の場合、ＰＺＴ膜５０は、上部電極層６０が積層されるＰＺＴ膜５０の面と、ＰＺＴ膜５０のテーパ形状を有する面とにより形成される部分（図７（ｂ）の一点鎖線の円で囲まれた部分）の角度が、９０［°］を超える鈍角に形成された。
従って、より厚い膜厚がＰＺＴ膜５０に対して要求される場合であっても、後工程で積層体１０上に形成された導線部８０の断線発生を抑制できる。
また、本実施形態の製造方法では、図３（ｂ）に示される積層工程により、ＰＺＴ膜５０側の下部電極層４０にＳＲＯ層が形成されている。
図８（ａ）は、ウェットエッチング工程前の、ＳＲＯ層を有さない下部電極層４０上のＰＺＴ膜５０に形成されたレジストパターン９０’を示す図であり、図８（ｂ）は、ウェットエッチング工程後の、ＰＺＴ膜５０に形成されたレジストパターン９０’を示す図である。
図８（ｂ）に示されるように、破線で囲まれた矩形部分において、ＰＺＴ膜５０とレジストとの密着性が悪くサイドエッチングが発生していることが分かる。従って、レジストパターンを形成する際、マージンを大きくとる必要が生じ、積層構造体のデザインの自由度が制限され、デザイン性が低下することが分かる。
図９（ａ）は、ＳＲＯ層を有さない下部電極層４０上のＰＺＴ膜５０に対するウェットエッチング工程前の、ＰＺＴ膜５０を示す図であり、図９（ｂ）は、ウェットエッチング工程後の、ＰＺＴ膜５０上に残留した残渣を示す図である。図９（ｂ）に示されるように、ＰＺＴ膜５０と下部電極層４０と間の鉛拡散反応層（ＰｂＯ３）が残渣として残留していることが分かる。
これに対して、図１０（ａ）は、ウェットエッチング工程前の、ＳＲＯ層を有する下部電極層４０上のＰＺＴ膜５０に形成されたレジストパターン９０’を示す図であり、図１０（ｂ）は、ウェットエッチング工程後の、ＰＺＴ膜５０に形成されたレジストパターン９０’を示す図である。図１０（ｂ）に示されるように、破線で囲まれた矩形部分において、ＰＺＴ膜５０とレジストとの間にサイドエッチングが発生していないことが分かる。従って、レジストパターンを形成する際、マージンを大きくとる必要がなくなり、積層構造体のデザインの自由度が大きくなり、レジストパターンのデザイン性を向上させることができる。
また、図１１（ａ）は、ＳＲＯ層を有する下部電極層４０上のＰＺＴ膜５０に対するウェットエッチング工程前の、ＰＺＴ膜５０を示す図であり、図１１（ｂ）は、ウェットエッチング工程後の、ＰＺＴ膜５０上に残留した残渣がないことを示す図である。図１１（ｂ）に示されるように、下部電極層４０にＳＲＯ層を有することにより、ＰＺＴ膜５０の表層の粒径が均一化され、レジストに対する密着性（アンカー効果）を向上させるとともに、エッチング水溶液に対する耐薬性を向上させることができる。また、ＰＺＴ膜５０と下部電極層４０との間に生成する鉛拡散反応層（ＰｂＯ３）の生成が低減され、残差を残留させることなく加工可能になる。
１…光偏向器、２…ミラー部、３…内枠部、４…外枠部、５…内側圧電アクチュエータ、６…外側圧電アクチュエータ、７ａ，７ｂ…トーションバー、１０…積層体、２０…基板、３０…層間絶縁膜、４０…下部電極層、５０…ＰＺＴ膜、６０…上部電極層、７０…層間絶縁膜、８０…導線部、９０…レジストパターン、９１…ダミーパターン、９２…開口部。

Claims (4)

  1. 基板上に下部電極層とＰＺＴ膜と上部電極層とが順次積層された積層体を形成する積層工程と、
    前記積層体の前記上部電極層を所望形状にドライエッチングを行うドライエッチング工程と、
    前記上部電極層を覆うレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
    前記レジストパターンの開口部断面が、前記レジストパターンの上部側から下部側に向かって前記開口部側に湾曲するテーパ形状となるように、前記レジストパターンを加熱する加熱工程と、
    前記加熱工程により加熱された積層体を回転させながら、前記積層体の回転中心を通る直線に沿ってエッチング水溶液を供給して、前記積層体に対するウェットエッチングを行うウェットエッチング工程と、を備え、
    前記積層体における前記ＰＺＴ膜のエッチング処理された面は、前記上部電極層が積層されたＰＺＴ膜側で９０°を超える角度で傾斜するとともに、前記上部電極層側から前記下部電極層側に向かって前記ＰＺＴ膜側に湾曲するテーパ形状を有している、前記積層体を含む、積層構造体の製造方法。
  2. 請求項１記載の積層構造体の製造方法であって、
    前記レジストパターン形成工程は、前記上部電極層を覆うとともに、前記ＰＺＴ膜上に形成したダミーパターンを含むレジストパターンを形成する、積層構造体の製造方法。
  3. 請求項１又は２記載の積層構造体の製造方法であって、
    前記ウェットエッチングの後工程として、前記積層体の表面にＳｉＯ２からなる層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程をさらに備え、
    前記下部電極層は、前記基板上に、Ｔｉ又はＴｉＯｘと、Ｐｔと、ＳＲＯ層とが順次積層されて構成され、
    前記ウェットエッチング工程は、前記ＰＺＴ膜を加工するとともに、前記下部電極層のうち前記ＳＲＯ層の一部を露出させる、積層構造体の製造方法。
  4. ミラー部と、前記ミラー部を支持する一対のトーションバーと、前記ミラー部及び前記トーションバーを包囲する枠部と、前記ミラー部及び前記枠部との間に介在する圧電アクチュエータとを備える、光偏向器であって、
    前記圧電アクチュエータは、Ｓｉ基板上に第１の層間絶縁膜と下部電極層とＰＺＴ膜と上部電極層とが順次積層された積層体を含み、
    前記積層体は、前記積層体の表面に第２の層間絶縁膜が形成され、
    前記下部電極層は、ＳＲＯ層を有し、前記基板上に形成され、
    前記ＰＺＴ膜の前記第２の層間絶縁膜に覆われる面は、前記上部電極層が積層されたＰＺＴ膜側で９０°を超える角度で傾斜するとともに、前記上部電極層側から前記下部電極層側に向かって前記ＰＺＴ膜側に湾曲するテーパ形状を有し、かつ、前記ＰＺＴ膜が積層されずに周縁部が露出した前記下部電極層のうち前記ＳＲＯ層の上に前記第２の層間絶縁膜が形成された、光偏向器。
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CN108376646B (zh) * 2017-12-14 2020-10-02 上海集成电路研发中心有限公司 一种半导体器件制程中的台阶的图形化方法
JP7121258B2 (ja) * 2018-03-14 2022-08-18 ミツミ電機株式会社 光走査装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57145330A (en) * 1981-03-04 1982-09-08 Nec Kyushu Ltd Manufacture of semiconductor device
JP2000077681A (ja) * 1998-09-03 2000-03-14 Murata Mfg Co Ltd 電子部品の製造方法
JP2000085124A (ja) * 1998-09-14 2000-03-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジェットヘッド及びその製造方法
JP2010153474A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Sokudo Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
JP2014054802A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Ricoh Co Ltd 電気機械変換素子、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置
JP6156068B2 (ja) * 2013-03-14 2017-07-05 株式会社リコー 圧電体薄膜素子及びインクジェット記録ヘッド、並びにインクジェット式画像形成装置

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