JPH06324470A

JPH06324470A - パターン画像形成装置及びその方法

Info

Publication number: JPH06324470A
Application number: JP11442593A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sekiya; 卓朗関谷; Yoichiro Miyaguchi; 耀一郎宮口; Yasuaki Hayashi; 康朗林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3245256B2

Abstract

(57)【要約】【目的】リソグラフィー技術或いはエッチング技術に
おいて、フォトマスクを使用せずにプロセス時間の短縮
化や生産コストの低減を図ることが可能なパターン画像
形成装置及びその方法を提供する。【構成】パターン画像の形成される基板８と、この基
板８を保持する基板保持手段７と、基板８と相対する位
置に配置され液状樹脂を噴射する噴射ヘッド１１と、こ
の噴射ヘッド１１にパターン画像情報を入力するパター
ン画像情報入力手段１８と、この入力されたパターン画
像情報に基づいて噴射ヘッド１１から液状樹脂を噴射さ
せ基板８上に樹脂のパターン画像を描くパターン画像形
成制御手段とよりなるパターン画像形成装置を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リソグラフィー技術、
エッチング技術を利用して薄い基板上にパターン画像を
形成するパターン画像形成装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造プロセス、プリント基
板製造、ＴＶブラウン管に使用されるシャドーマスク製
造等においては、いわゆる、フォトリソグラフィーやエ
ッチング等の技術が利用されており、高精度なパターン
製造技術として確立している。これらの技術は、いわゆ
る写真製版の技術を応用したものであり、基板上に感光
性のフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して紫
外線を照射し、その後、現像することによって、フォト
マスクパターンと同等のフォトレジストパターンを形
成、或いは、その後エッチングを行い、基板上にフォト
レジストと同等のパターンを形成することができる。

【０００３】そこで、今、半導体製造プロセスにおける
リソグラフィー技術の一例を図８及び図９に基づいて説
明する。図８（ａ）〜（ｉ）は、いわゆるウェハプロセ
ス（レジストプロセスとエッチングプロセス）における
工程フローを示す。図９（ａ）〜（ｅ）は、その工程フ
ローによって形成されるネガ型レジスト（ポジ型レジス
トは露光工程がこれと逆となる）を使用した場合のパタ
ーン断面形状を示す。ここでは、以下、シリコンウェハ
上にＳｉＯ₂ の開口部を設ける場合の例について述べ
る。

【０００４】まず、図８（ａ）の〔ウェハ前処理工程〕
では、表面に熱酸化膜（ＳｉＯ₂ ）２を約１μｍ形成し
た基板１（シリコンウェハ）を洗浄によって清浄化す
る。次に、図８（ｂ）の〔レジスト塗布工程〕では、ス
ピンコーティング（或いは、ロールコーティング）によ
って、基板１上にフォトレジスト３を０．５〜１．０μ
ｍ塗布する。この場合、基板１とフォトレジスト３のと
密着を良くするために、図示しない密着性向上剤（ＯＡ
Ｐ等）を事前に基板１上に塗布しておく。次に、図８
（ｃ）の〔プリベーク工程〕では、塗布されたフォトレ
ジスト中の溶剤成分を蒸発させるために、８０〜９０°
Ｃのベーキング炉中で１０〜２０分加熱する。次に、図
８（ｄ）、図９（ａ）の〔マスク合わせ工程〕では、フ
ォトレジスト３を塗布した基板１面にフォトマスク４を
整合する。ここで使用するフォトマスク４は、石英ガラ
ス或いは低膨張ガラスのような熱膨張の影響を受けにく
いガラスを高精度に研磨し、その表面にクロムの蒸着膜
よりなる所望のパターンが形成されてなるものである。
これにより、クロムの蒸着膜が形成されている領域は光
を透過せず、クロムの蒸着膜が形成されていない領域は
光を透過する。次に、図８（ｅ）、図９（ｂ）の〔露光
工程〕では、マスク合わせが終了した後、ＵＶ照射によ
り露光を行う。これにより、クロムの蒸着膜が形成され
ている領域とクロムが形成されていない領域とで照射或
いは非照射となるため、クロムのマスクパターンに応じ
た潜像がフォトレジスト中に形成される。次に、図８
（ｆ）、図９（ｃ）の〔現像工程〕では、ネガ型レジス
トにおいて、潜像を顕像化するため、現像液によってＵ
Ｖ光が照射されなかった部分のフォトレジスト３が溶解
される（ただし、ポジ型レジストでは、その逆でＵＶ光
が照射された部分が溶解される）。これにより、基板１
上にはフォトレジストパターン５が形成される。次に、
図８（ｇ）の〔ポストベーク工程〕では、現像後のフォ
トレジストパターン５を次のエッチング工程でのエッチ
ング液に耐えられるように、１３０〜１５０°Ｃのベー
キング炉中で３０〜６０分間だけ加熱し、硬化させる。
次に、図８（ｈ）、図９（ｄ）の〔エッチング工程〕で
は、フッ酸とフッ化アンモンの緩衝エッチング液に基板
１を浸し、フォトレジストパターン５によって露出して
いる領域の熱酸化膜２をエッチング除去する。次に、図
８（ｉ）、図９（ｅ）の〔レジスト除去工程〕では、不
要となったフォトレジスト３を除去し、これにより、基
板１上にはフォトレジストパターン５と同一形状の熱酸
化膜２からなるパターン６が形成される。従って、この
パターン６が所望とするパターンということになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
半導体製造プロセスのリソグラフィー技術においては、
図８（ａ）〜（ｇ）のレジストプロセス工程と、図８
（ｈ），（ｉ）のエッチングプロセス工程とよりなる
が、とりわけ、レジスト塗布、露光、現像といった前者
の工程ではプロセス時間が長いという問題を有してい
る。また、このような技術において用いられるフォトマ
スク４は、ガラス基板や透明フィルム上にパターンが形
成されているものであり非常に高価なものとなる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、パターン画像の形成される基板と、この基板を保持
する基板保持手段と、前記基板と相対する位置に配置さ
れ液状樹脂を噴射する噴射ヘッドと、この噴射ヘッドに
パターン画像情報を入力するパターン画像情報入力手段
と、この入力されたパターン画像情報に基づいて前記噴
射ヘッドから前記液状樹脂を噴射させ前記基板上に樹脂
のパターン画像を描くパターン画像形成制御手段とより
パターン画像形成装置を構成した。

【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、噴射ヘッドを、噴出口と、この噴出口に
連通する流路と、この流路の一部に形成され内部容積を
変化させるエネルギー作用部と、前記流路に樹脂供給路
を介して液状樹脂を供給する液状樹脂供給手段とより構
成した。

【０００８】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、液状樹脂を、感光性レジストから
なるようにした。

【０００９】請求項４記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、液状樹脂を、光若しくは熱によっ
て硬化する材料からなるようにした。

【００１０】請求項５記載の発明では、請求項２，３又
は４記載の発明において、液状樹脂供給手段から噴出口
までの樹脂供給路を、外界からの光を遮断する光遮断部
材からなるようにした。

【００１１】請求項６記載の発明では、請求項１記載の
発明において、基板上に描かれるパターン画像をドット
により形成し、かつ、これら上下、左右、斜めの隣接ド
ット間において非被覆領域が生じないように互いに重な
り合うように前記ドットを打込むドット打込み制御手段
を設けた。

【００１２】請求項７記載の発明では、パターン画像形
成工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパターン
画像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成さ
れたパターン画像を硬化させ、非被覆領域腐食工程によ
りその硬化されたパターン画像を有する基板をエッチン
グ液に浸し前記液状樹脂の被覆されていない領域を腐食
させ、液状樹脂除去工程により不要になった前記液状樹
脂を除去するようにした。

【００１３】請求項８記載の発明では、パターン画像形
成工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパターン
画像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成さ
れたパターン画像を硬化させ、ドライエッチング工程に
よりその硬化されたパターン画像を有する基板のパター
ン形成面にドライエッチングを施し、液状樹脂除去工程
により不要になった前記液状樹脂を除去するようにし
た。

【００１４】請求項９記載の発明では、パターン画像形
成工程により薄い基板の片面に液状樹脂を噴射し所望の
パターンを形成し、パターン画像硬化工程によりその形
成されたパターン画像を硬化させ、保護膜形成工程によ
り前記基板の裏面に保護膜を形成し、非被覆領域腐食工
程によりその保護膜及び前記パターン画像を有する基板
をエッチング液に浸し前記液状樹脂の被覆されていない
領域をその基板底面まで腐食させ、液状樹脂保護膜除去
工程により不要になった前記液状樹脂及び前記保護膜を
除去するようにした。

【００１５】請求項１０記載の発明では、鏡像パターン
画像形成工程により薄い基板の表裏両面に液状樹脂を噴
射しそれら表裏面で鏡像関係となるパターン画像を形成
し、パターン画像硬化工程によりその形成されたパター
ン画像を硬化させ、両面非被覆領域腐食貫通工程により
その表裏面に硬化されたパターン画像を有する基板をエ
ッチング液に浸しその基板の表裏両面から腐食を行い両
面間を貫通させ、液状樹脂除去工程により不要になった
前記液状樹脂を除去するようにした。

【００１６】請求項１１記載の発明では、パターン画像
形成工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパター
ン画像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成
されたパターン画像を硬化させ、薄膜形成工程によりそ
の硬化されたパターン画像の形成された面に薄膜を形成
し、薄膜除去工程により前記パターン画像上の薄膜を除
去するようにした。

【００１７】請求項１２記載の発明では、パターン画像
形成工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパター
ン画像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成
されたパターン画像を硬化させ、金属析出工程により基
板を陰極としメッキによって前記パターン画像の被覆の
有無に応じて選択的に金属を前記基板上に析出させ、膜
状析出物分離工程によりメッキ析出された膜状析出物を
前記基板から分離させるようにした。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明においては、パターン画像
形成制御手段によりコンピュータグラフィックスの画像
情報を受けて基板上に直接液状樹脂を吹き付け、これに
よりパターン画像の形成を行うことが可能となる。

【００１９】請求項２記載の発明においては、噴射ヘッ
ドは、周知のインクジェット装置と同様な動作原理によ
り、基板に対して非接触で樹脂を噴射してパターン画像
の形成を行うことが可能となる。

【００２０】請求項３記載の発明においては、液状樹脂
は、半導体分野やプリント基板製作分野等で広く使用さ
れている感光性レジストを使用しているため、樹脂材料
を容易に入手することが可能となる。

【００２１】請求項４記載の発明においては、液状樹脂
は、光或いは熱によって硬化する材料を使用しているた
め、パターン画像形成後の硬化を容易に行うことが可能
となる。

【００２２】請求項５記載の発明においては、樹脂供給
路は、外界の光を遮断するようにしたことにより、供給
途中で樹脂が硬化して詰まってしまうという現象をなく
すことが可能となる。

【００２３】請求項６記載の発明においては、樹脂のド
ットの重なり具合いを工夫し、非被覆領域が生じないよ
うにしているため、エッチング時に不必要な部分がエッ
チング液によって侵されるという現象をなくすことが可
能となる。

【００２４】請求項７記載の発明においては、フォトマ
スクを使用しない新規なリソグラフィー技術であるた
め、基板上に所望のリソグラフィーパターンを形成する
際のプロセスの短縮化、コストダウンが可能となる。

【００２５】請求項８記載の発明においては、ソリグラ
フィーをドライエッチングで行うようにしたことによ
り、高精度なリソグラフィーがフォトマスクを使用せず
に実現することが可能となる。

【００２６】請求項９記載の発明においては、フォトマ
スクを使用しない新規なケミカルブランキング法である
ため、プロセスの短縮化、コストダウンが可能となる。

【００２７】請求項１０記載の発明においては、フォト
マスクを使用しない新規なケミカルブランキング法で両
面からエッチングするようにしたことにより、プロセス
の短縮化、コストダウンが行えるのみならず、高精度な
部品の製作が可能となる。

【００２８】請求項１１記載の発明においては、フォト
マスクを使用しない新規な薄膜パターン形成であるた
め、プロセスの短縮化、コストダウンが可能となり、ま
た、エッチングによるパターン形成ではないため、エッ
チング液によって基板がダメージを受けるということも
なくすことが可能となる。

【００２９】請求項１２記載の発明においては、フォト
マスクを使用しない新規なエレクトロフォーミングによ
る膜状構造物製作方法であるため、プロセスの短縮化、
コストダウンが可能となる。

【００３０】

【実施例】請求項１〜６記載の発明の一実施例を図１〜
図４に基づいて説明する。まず、パターン画像形成装置
の全体構成を図１に基づいて述べる。基板保持手段とし
ての基板保持台７上には、パターン画像の形成される基
板８が設けられている。また、基板保持台７上のアーム
９にはキャリッジ１０が取付けられ、このキャリッジ１
０には噴射ヘッド１１が固定されている。キャリッジ１
０は、Ｘ方向スキャンモータ１２と、Ｙ方向スキャンモ
ータ１３とによりＸ，Ｙ方向に移動できるようになって
いる。また、基板保持台７の下部には、噴射ヘッドシス
テムコントロールボックス１４が配置されている。この
噴射ヘッドシステムコントロールボックス１４は、入力
されたパターン画像情報に基づいて噴射ヘッド１１から
液状樹脂２３を噴射させ基板７上に樹脂のパターン画像
を描くパターン画像形成制御手段を備えている。この噴
射ヘッドシステムコントロールボックス１４と噴射ヘッ
ド１１との間には、液状樹脂供給チューブ１５と、信号
供給ケーブル１６とが接続されている。さらに、噴射ヘ
ッドシステムコントロールボックス１４は、コントロー
ルボックス１７を介して、パターン画像情報入力手段と
してのコンピュータ１８と接続されている。

【００３１】図２は、噴射ヘッド１１の構成を示すもの
である。この噴射ヘッド１１は、噴出口としてのノズル
１９と、このノズル１９に連通する流路としての液室２
０と、この液室２０の一部に形成され内部容積を変化さ
せるエネルギー作用部２１と、前記液室２０に樹脂供給
路２２を介して液状樹脂２３を供給する液状樹脂供給手
段としてのタンク２４とからなっている。前記エネルギ
ー作用部２１は、液室２０の後面に形成された金属ダイ
ヤフラム２１ａと、この金属ダイヤフラム２１ａに貼り
合わされた圧電素子（ピエゾ電気結晶）２１ｂとよりな
っている。また、液状樹脂２３の材料としては、感光性
レジストが用いられる。

【００３２】このような噴射ヘッド１１を用いて、適当
な電圧インパルスを印加すると、圧電素子２１ｂが駆動
し金属ダイヤフラム２１ａに曲げモーメントが作用して
変形し、液室２０内の容積が縮小して室内の圧力が上昇
し、これにより液状樹脂２３はノズル１９より外部に噴
出する。この場合、液室２０内の液状樹脂２３の速度は
１０ｍ／ｓ程度であり、印加する電圧インパルスの零へ
の減少は比較的緩慢の方がよい。ノズル１９の直径とし
ては、形成するパターンの細かさにも依存するが、通
常、φ１０〜１００μｍ程度のものが用いられる。ま
た、液状樹脂２３に用いられる感光性レジストの粘度は
数ｃｐであり、一般のスピンコーティングの場合の粘度
よりも低く設定されている。

【００３３】このように構成されたパターン画像形成装
置を用いて、例えば、以下に述べるようなプロセスに従
って基板８上に画像パターンの形成を行う。まず最初
に、コンピュータ１８を用い、コンピュータグラフィッ
クスを駆使して、所望とする画像パターンをデザインす
る。第二番目に、基板８を前処理（洗浄）して乾燥させ
た後、基板保持台７にセットする。第三番目に、噴射ヘ
ッド１１を起動し、コンピュータグラフィックスのパタ
ーンに応じてその噴射ヘッド１１から液状樹脂２３を基
板８上に噴射しながらＸ，Ｙ方向に移動し、レジストパ
ターンを形成する。第四番目に、ポストベーキングを行
う。第五番目に、基板８上のエッチング処理を行う。第
六番目に、レジスト処理を行う（なお、エッチング処
理、レジスト処理については後述する中で詳細に述べ
る）。このような一連のプロセスによって、基板７上に
はコンピュータグラフィックスでデザインしたパターン
のリソグラフが完成することになる。

【００３４】また、本装置内の噴射ヘッドシステムコン
トロールボックス１４は、前述したパターン画像形成制
御手段の他に、ドット打込み制御手段を備えている。こ
のドット打込み制御手段とは、基板７上に描かれるパタ
ーン画像をドットにより形成し、かつ、これら上下、左
右、斜めの隣接ドット間において被画像領域が生じない
ように互いに重なり合うようにドットを打込む動作処理
のことをいう。そこで、今、そのドット打込み制御手段
の具体的な動作例を図３（ａ）〜（ｃ）に基づいて述べ
る。まず、（ａ）に示すような矩形状の樹脂のパターン
領域２５を形成する際に、（ｂ）に示すようなドットパ
ターン２６の形成の仕方を行うと、斜め方向において非
被覆領域ができ、後のエッチング工程においてその領域
がエッチング除去されるという不具合が生じる。このよ
うなことから、（ｃ）に示したように、上下、左右、斜
め方向のドットが重なり合うようにドットパターン２７
を打ち込む必要がある。このように処理することによ
り、パターン領域２５は完全に樹脂によって被覆され、
耐エッチングマスクとしての機能を十分に果たすことが
できる。

【００３５】次に、前述した噴射ヘッド１１の他の構成
例を図４に基づいて説明する。ここでの噴射ヘッド１１
は、荷電制御型或いは連続流型と呼ばれているインクジ
ェット装置として知られているものであり、液状樹脂２
３を噴射し、所望の樹脂パターンを形成するのに利用す
ることができる。すなわち、図４に示すように、電歪振
動子２８の振動により噴射された液状樹脂２３は、荷電
電極２９を通過して偏向電極３０によりその進行方向が
偏向され、基板８の面上に照射される。また、液状樹脂
２３は液状樹脂タンク３１に回収され、加圧ポンプ３２
により再び噴射ヘッド１１に送られ循環されている。液
状樹脂２３は荷電粒子とされているが、具体的にはポリ
アニリンを５〜１０％添加することにより導電性を付与
することができる。この場合、図２に示した噴射ヘッド
１１との違いは、加圧ポンプを使用して噴射を行うた
め、ドロップ形成頻度が高く高速なパターン形成ができ
る点である。また、噴射ドロップの飛翔速度も速い（１
５〜２０ｍ／ｓ）ため、安定したドロップ噴射を行うこ
とができる。

【００３６】なお、液状樹脂２３は、感光性レジストに
限るものではなく、この他の材料として光や熱により硬
化する材料、例えば、ＵＶ硬化型エポキシ系接着剤、Ｕ
Ｖ硬化反応開始剤を入れたメタアクリル酸樹脂などを数
ｃｐの低粘度にした材料、噴射してパターン形成後に加
熱し硬化させる高分子アクリル溶液からなる材料等を使
用することができる。この場合、液状樹脂２３が光に反
応するものの場合、樹脂供給路２２は外界からの光を遮
断する必要がある。このようなことから、樹脂供給路２
２を不透明な材料にしたり、フォトレレジスト等が感光
しない黄色の透明チューブにしたり、噴射システム全体
を感光しない安全光のイエロールームに設置したりす
る。

【００３７】次に、請求項７〜１２記載の発明の一実施
例を図５〜図７に基づいて説明する。本実施例では、前
述した図１のパターン画像形成装置を用いて、実際に画
像パターンを形成する工程について述べたものである。
すなわち、まず、パターン画像形成工程により基板８上
に液状樹脂２３を噴射し所望のパターン画像を形成し、
パターン画像硬化工程によりその形成されたパターン画
像を硬化させ、非被覆領域腐食工程によりその硬化され
たパターン画像を有する基板８をエッチング液に浸し液
状樹脂２３の被覆されていない領域を腐食させ、液状樹
脂除去工程により不要になった液状樹脂２３を除去する
ようにした（請求項７記載の発明に対応する）。また、
このような一連の工程の他に、以下に述べるような各種
一連の工程を設けた。

【００３８】パターン画像形成工程により基板８上に液
状樹脂２３を噴射し所望のパターン画像を形成し、パタ
ーン画像硬化工程によりその形成されたパターン画像を
硬化させ、ドライエッチング工程によりその硬化された
パターン画像を有する基板８のパターン形成面にドライ
エッチングを施し、液状樹脂除去工程により不要になっ
た液状樹脂２３を除去するようにした（請求項８記載の
発明に対応する）。

【００３９】パターン画像形成工程により薄い基板８の
片面に液状樹脂２３を噴射し所望のパターンを形成し、
パターン画像硬化工程によりその形成されたパターン画
像を硬化させ、保護膜形成工程により基板８の裏面に保
護膜を形成し、非被覆領域腐食工程によりその保護膜及
びパターン画像を有する基板８をエッチング液に浸し液
状樹脂２３の被覆されていない領域をその基板底面まで
腐食させ、液状樹脂保護膜除去工程により不要になった
液状樹脂２３及び保護膜を除去するようにした（請求項
９記載の発明に対応する）。

【００４０】鏡像パターン画像形成工程により薄い基板
８の表裏両面に液状樹脂２３を噴射しそれら表裏面で鏡
像関係となるパターン画像を形成し、パターン画像硬化
工程によりその形成されたパターン画像を硬化させ、両
面非被覆領域腐食貫通工程によりその表裏面に硬化され
たパターン画像を有する基板８をエッチング液に浸しそ
の基板８の表裏両面から腐食を行い両面間を貫通させ、
液状樹脂除去工程により不要になった液状樹脂２３を除
去するようにした（請求項１０記載の発明に対応す
る）。

【００４１】パターン画像形成工程により基板８上に液
状樹脂２３を噴射し所望のパターン画像を形成し、パタ
ーン画像硬化工程によりその形成されたパターン画像を
硬化させ、薄膜形成工程によりその硬化されたパターン
画像の形成された面に薄膜を形成し、薄膜除去工程によ
り前記パターン画像上の薄膜を除去するようにした（請
求項１１記載の発明に対応する）。

【００４２】パターン画像形成工程により基板８上に液
状樹脂２３を噴射し所望のパターン画像を形成し、パタ
ーン画像硬化工程によりその形成されたパターン画像を
硬化させ、金属析出工程により基板８を陰極としメッキ
によってパターン画像の被覆の有無に応じて選択的に金
属を基板８上に析出させ、膜状析出物分離工程によりメ
ッキ析出された膜状析出物を基板８から分離させるよう
にした（請求項１２記載の発明に対応する）。

【００４３】そこで、以下、上述したような各種一連の
工程をもとに、画像パターンの形成工程中での特徴ある
工程を例に挙げて説明する。まず、第一の具体例とし
て、樹脂パターンを形成した後のエッチング方法を図５
（ａ）〜（ｃ）に基づいて述べる。（ａ）は、基板８上
に樹脂パターン３３を形成した後、ベーキングを行い、
その樹脂パターン３３を硬化させた工程を示している。
なお、基板８の裏面には後に行うエッチングにより浸食
されないようにするために保護膜３４が設けられてい
る。この保護膜３４としては、パターン形成に使用した
ものと同じ樹脂を使用することができる。次に、（ｂ）
は、樹脂パターン３３を有する基板８をエッチング液３
５に浸し、エッチングを行う工程を示している。エッチ
ング液３５としては、エッチング除去する材料により異
なるが、例えば、ＳｉＯ₂ を除去するにはフッ酸とフッ
化アンモンの緩衝エッチ液を使用し、Ａｌを除去するに
はリン酸を用いる。また、基板８が銅であるような場
合、或いは、プリント基板の配線パターンを形成するよ
うな場合（銅のパターン）は、塩化第２鉄水溶液などを
用いる。なお、ここでは、エッチングとして、湿式ケミ
カルエッチングの例を示しているが、エッチングを除去
する材料によっては、プラズマドライエッチングも有効
に用いることができる。一例として、Ｓｉウェハ上にス
パッタリング等によって薄膜形成されたＴａ₂Ｎ或いは
Ｔａなどは、プラズマドライエッチングによりアンダー
カットがなく高精度にしかも短時間（数１０秒〜数分）
でエッチング除去でき、これによりパターン形成が行わ
れる。次に、（ｃ）は、エッチングが終了し、不要にな
った樹脂パターン３３及び保護膜３４を除去してリソグ
ラフィーが終了した工程を示している。これにより、基
板８上にコンピュータグラフィックスで作製したパター
ンに応じた凹凸のパターン形成を行うことができる。

【００４４】この具体例では、エッチング除去する量を
少なくし、基板８の表面に凹凸のパターンを形成する場
合について述べたが、この他に、エッチング時間を長く
し、エッチングを基板８の底まで進行させることによ
り、樹脂パターン３３のなかった領域が下まで貫通する
ことになり、いわゆるケミカルブランキング（化学打ち
抜き）と呼ばれる方法を提供することもできる。本実施
例をそのケミカルブランキングに応用した場合、コンピ
ュータグラフィックスで所望の形状のパターンを形成
し、基板８上に樹脂パターン３３を描き、その後、エッ
チングすることにより容易に複雑な形状の部品をフォト
マスクを用いることなく容易に製作することができる。
また、機械的な方法で製作するのではなく、化学的な腐
食法によって製作するので、加工、歪、部品の変形とか
が生じなく、高精度の部品を安価に製作することができ
る。

【００４５】次に、第二の具体例として、前述したケミ
カルブランキングの例、すなわち、基板８の表裏両面に
互いに鏡像関係となるように樹脂パターン３３を形成
し、その両面から同時にエッチングを行う方法を図６
（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。まず、（ａ）は、
基板８の表裏両面に樹脂パターン３３を形成した後、べ
ーキンングを行い、その樹脂パターン３３を硬化させた
工程を示している。次に、（ｂ）は、その樹脂パターン
３３の形成された基板８の両面からスプレーエッチング
装置３６のスプレーノズル３７からエッチング液３７を
吹きかけ、エッチングを行っている工程を示す。次に、
（ｃ）は、エッチングが終了した後に、樹脂除去剤３９
（例えば、フォトレジストを樹脂材として使用した場合
には専用のストリッパーがある）につけて、不要な樹脂
を除去して部品製作が終了した工程を示す。このように
基板８の両面からエッチングをして、ケミカルブランキ
ングを行う方法は、片側からエッチングを行う方法に比
べて、精度の高い部品を製作でき、また、比較的厚い基
板８を使用することができるため、強度的にも強い部品
製作を行うことができる。

【００４６】次に、第三の具体例として、基板８上に樹
脂パターン３３を形成した後、その基板８上にメッキに
よって金属を析出させてパターンを形成する方法を図７
（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。まず、（ａ）は、
基板８上に樹脂パターン３３を形成した後、ベーキング
を行い、その樹脂パターン３３を硬化させた工程を示
す。次に、（ｂ）は、基板８をカソードとし、Ｎｉ板４
１をアノードとしてＮｉメッキ液４０中に浸し、基板８
の樹脂パターン３３の存在しない領域にＮｉメッキ（析
出金属）４２の析出を行っている工程を示す。この場
合、メッキ液としては、スルファミン酸、ニッケル浴な
どを使用することができる。このようにしてＮｉメッキ
４２が析出した後、樹脂パターン３３を除去剤によって
除去することにより、基板８上にＮｉメッキによる所望
のパターンを形成することができる。また、他の方法と
して、（ｃ）に示すように、Ｎｉメッキ４２の析出後、
その析出されたＮｉメッキ４２を基板８から剥離して所
望とする部品の製作を行うことも可能である。

【００４７】なお、この（ａ）〜（ｃ）は、Ｎｉメッキ
４２を用いてパターン形成を行う方法であるが、他の例
として、基板８としてＳｉウェハを用いて樹脂パターン
３３を形成し硬化した後、Ａｌをスパッタリング或いは
蒸着によって堆積させ、その後、樹脂パターン３３のみ
を除去することによって、Ｓｉウェハ上に所望とするＡ
ｌのパターンを形成することができる。このようなパタ
ーンニングの方法は、良好な電極パターンを形成するの
に応用することができる。

【００４８】上述したように、コンピュータグラフィッ
クスの画像情報をもとに、基板８上に直接液状樹脂２３
を吹き付け、パターン形成を行うようにしたことによ
り、従来のように高価なフォトマスクを用いて露光、現
像を行ういわゆるフォトリソグラフィーに比べて、プロ
セスの短縮化を図り、生産コストを削減することができ
る。また、噴射ヘッド１１は基板８に対して非接触な状
態で液状樹脂２３を噴射しパターン形成を行うため、高
精度なパターンを容易に形成することができる。液状樹
脂２３の材料としては、プリント基板等の分野で広く使
用されている感光性レジストを使用しているため、容易
にしかも低コストで手に入れることができる。さらに、
噴射によるパターン形成後の硬化も、ＵＶ光等の噴射に
よって容易に噴射させることができる。

【００４９】また、本エッチング方法は、フォトマスク
を使用しない、新規なリソグラフィー技術、ケミカルブ
ランキング法であることから、基板８上に所望のリソグ
ラフィーパターンを形成する際のプロセスの短縮化や生
産コストの削減を図ることができると共に、高精度なパ
ターンを形成することができる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、パターン画像の
形成される基板と、この基板を保持する基板保持手段
と、前記基板と相対する位置に配置され液状樹脂を噴射
する噴射ヘッドと、この噴射ヘッドにパターン画像情報
を入力するパターン画像情報入力手段と、この入力され
たパターン画像情報に基づいて前記噴射ヘッドから前記
液状樹脂を噴射させ前記基板上に樹脂のパターン画像を
描くパターン画像形成制御手段とよりパターン画像形成
装置を構成したので、コンピュータグラフィックスの画
像情報を受けて基板上に直接液状樹脂を吹き付けパター
ン画像の形成を行うことにより、従来の高価なフォトマ
スクを使用して露光、現像を行ういわゆるフォトリソグ
ラフィーに比べて、プロセスの短縮化や生産コストの削
減を図ることができるものである。

【００５１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、噴射ヘッドを、噴出口と、この噴出口に連
通する流路と、この流路の一部に形成され内部容積を変
化させるエネルギー作用部と、前記流路に樹脂供給路を
介して液状樹脂を供給する液状樹脂供給手段とより構成
したので、周知のインクジェット装置と同様な動作原理
により、基板に対して非接触で樹脂を噴射してパターン
画像の形成を行うことによって、高精度なパターンを容
易に形成することができるものである。

【００５２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、液状樹脂を、感光性レジストからな
るようにしたので、半導体分野やプリント基板製作分野
等で広く使用されている樹脂材料を容易にしかも低コス
トで入手することができるものである。

【００５３】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、液状樹脂を、光若しくは熱によって
硬化する材料からなるようにしたので、パターン画像形
成後の硬化を容易に行うことができるものである。

【００５４】請求項５記載の発明は、請求項２，３又は
４記載の発明において、液状樹脂供給手段から噴出口ま
での樹脂供給路を、外界からの光を遮断する光遮断部材
からなるようにしたので、供給途中で樹脂が硬化して詰
まってしまうという現象をなくすことができるものであ
る。

【００５５】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発
明において、基板上に描かれるパターン画像をドットに
より形成し、かつ、これら上下、左右、斜めの隣接ドッ
ト間において非被覆領域が生じないように互いに重なり
合うように前記ドットを打込むドット打込み制御手段を
設けたので、エッチング時に不必要な部分がエッチング
液によっておかされるということをなくすことができる
ものである。

【００５６】請求項７記載の発明は、パターン画像形成
工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパターン画
像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成され
たパターン画像を硬化させ、非被覆領域腐食工程により
その硬化されたパターン画像を有する基板をエッチング
液に浸し前記液状樹脂の被覆されていない領域を腐食さ
せ、液状樹脂除去工程により不要になった前記液状樹脂
を除去するようにしたので、フォトマスクを使用しない
新規なリソグラフィー技術であることから、基板上に所
望のリソグラフィーパターンを形成する際のプロセスの
短縮化、生産コストの削減を図ることができるものであ
る。

【００５７】請求項８記載の発明は、パターン画像形成
工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパターン画
像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成され
たパターン画像を硬化させ、ドライエッチング工程によ
りその硬化されたパターン画像を有する基板のパターン
形成面にドライエッチングを施し、液状樹脂除去工程に
より不要になった前記液状樹脂を除去するようにしたの
で、リソグラフィーをドライエッチングで行うようにし
たことにより、高精度なリソグラフィーがフォトマスク
を使用せずに実現することができるものである。

【００５８】請求項９記載の発明は、パターン画像形成
工程により薄い基板の片面に液状樹脂を噴射し所望のパ
ターンを形成し、パターン画像硬化工程によりその形成
されたパターン画像を硬化させ、保護膜形成工程により
前記基板の裏面に保護膜を形成し、非被覆領域腐食工程
によりその保護膜及び前記パターン画像を有する基板を
エッチング液に浸し前記液状樹脂の被覆されていない領
域をその基板底面まで腐食させ、液状樹脂保護膜除去工
程により不要になった前記液状樹脂及び前記保護膜を除
去するようにしたので、フォトマスクを使用しない新規
なケミカルブランキング法によりエッチングを行うこと
により、プロセスの短縮化、生産コストの削減を図るこ
とができるものである。

【００５９】請求項１０記載の発明は、鏡像パターン画
像形成工程により薄い基板の表裏両面に液状樹脂を噴射
しそれら表裏面で鏡像関係となるパターン画像を形成
し、パターン画像硬化工程によりその形成されたパター
ン画像を硬化させ、両面非被覆領域腐食貫通工程により
その表裏面に硬化されたパターン画像を有する基板をエ
ッチング液に浸しその基板の表裏両面から腐食を行い両
面間を貫通させ、液状樹脂除去工程により不要になった
前記液状樹脂を除去するようにしたので、フォトマスク
を使用しない新規なケミカルブランキング法で基板両面
からエッチングを行うことにより、プロセスの短縮化や
生産コストの削減を行えるのみならず、高精度な部品の
製作を行うことができるものである。

【００６０】請求項１１記載の発明は、パターン画像形
成工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパターン
画像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成さ
れたパターン画像を硬化させ、薄膜形成工程によりその
硬化されたパターン画像の形成された面に薄膜を形成
し、薄膜除去工程により前記パターン画像上の薄膜を除
去するようにしたので、フォトマスクを使用しない新規
な薄膜パターン形成を行うことにより、プロセスの短縮
化や生産コストの削減を行えると共に、エッチングによ
るパターン形成ではないためエッチング液によって基板
がダメージを受けるという現象もなくすことができるも
のである。

【００６１】請求項１２記載の発明は、パターン画像形
成工程により基板上に液状樹脂を噴射し所望のパターン
画像を形成し、パターン画像硬化工程によりその形成さ
れたパターン画像を硬化させ、金属析出工程により基板
を陰極としメッキによって前記パターン画像の被覆の有
無に応じて選択的に金属を前記基板上に析出させ、膜状
析出物分離工程によりメッキ析出された膜状析出物を前
記基板から分離させるようにしたので、フォトマスクを
使用しない新規なエレクトロフォーミングによる膜状構
造物製作方法であることから、プロセスの短縮化や生産
コストの削減を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜６記載の発明の一実施例であるパタ
ーン画像形成装置の全体構成を示す斜視図である。

【図２】噴射ヘッドの構造を示す断面図である。

【図３】樹脂パターンの形成方法を示す模式図である。

【図４】噴射ヘッドの他の構造例を示す分解斜視図であ
る。

【図５】請求項７〜１２記載の発明の一実施例である樹
脂パターンを形成した後のエッチング処理を行う第一の
具体例を示す工程図である。

【図６】樹脂パターンを形成した後のエッチング処理を
行う第二の具体例を示す工程図である。

【図７】樹脂パターンを形成した後のエッチング処理を
行う第三の具体例を示す工程図である。

【図８】従来のエッチング処理の様子を示す工程図であ
る。

【図９】ネガ型レジストの場合のエッチング処理を示す
工程図である。

【符号の説明】

７基板保持手段８基板１１噴射ヘッド１８パターン画像情報入力手段１９噴出口２０流路２１エネルギー作用部２２樹脂供給路２３液状樹脂２４液状樹脂供給手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターン画像の形成される基板と、この
基板を保持する基板保持手段と、前記基板と相対する位
置に配置され液状樹脂を噴射する噴射ヘッドと、この噴
射ヘッドにパターン画像情報を入力するパターン画像情
報入力手段と、この入力されたパターン画像情報に基づ
いて前記噴射ヘッドから前記液状樹脂を噴射させ前記基
板上に樹脂のパターン画像を描くパターン画像形成制御
手段とよりなることを特徴とするパターン画像形成装
置。
【請求項２】噴射ヘッドは、噴出口と、この噴出口に
連通する流路と、この流路の一部に形成され内部容積を
変化させるエネルギー作用部と、前記流路に樹脂供給路
を介して液状樹脂を供給する液状樹脂供給手段とよりな
ることを特徴とする請求項１記載のパターン画像形成装
置。
【請求項３】液状樹脂は、感光性レジストからなるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のパターン画像形成
装置。
【請求項４】液状樹脂は、光若しくは熱によって硬化
する材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載
のパターン画像形成装置。
【請求項５】液状樹脂供給手段から噴出口までの樹脂
供給路は、外界からの光を遮断する光遮断部材からなる
ことを特徴とする請求項２，３又は４記載のパターン画
像形成装置。
【請求項６】基板上に描かれるパターン画像をドット
により形成し、かつ、これら上下、左右、斜めの隣接ド
ット間において非被覆領域が生じないように互いに重な
り合うように前記ドットを打込むドット打込み制御手段
を設けたことを特徴とする請求項１記載のパターン画像
形成装置。
【請求項７】基板上に液状樹脂を噴射し所望のパター
ン画像を形成するパターン画像形成工程と、この形成さ
れたパターン画像を硬化させるパターン画像硬化工程
と、この硬化されたパターン画像を有する基板をエッチ
ング液に浸し前記液状樹脂の被覆されていない領域を腐
食させる非被覆領域腐食工程と、不要になった前記液状
樹脂を除去する液状樹脂除去工程とよりなることを特徴
とするパターン画像形成方法。
【請求項８】基板上に液状樹脂を噴射し所望のパター
ン画像を形成するパターン画像形成工程と、この形成さ
れたパターン画像を硬化させるパターン画像硬化工程
と、この硬化されたパターン画像を有する基板のパター
ン形成面にドライエッチングを施すドライエッチング工
程と、不要になった前記液状樹脂を除去する液状樹脂除
去工程とよりなることを特徴とするパターン画像形成方
法。
【請求項９】薄い基板の片面に液状樹脂を噴射し所望
のパターンを形成するパターン画像形成工程と、この形
成されたパターン画像を硬化させるパターン画像硬化工
程と、前記基板の裏面に保護膜を形成する保護膜形成工
程と、この保護膜及び前記パターン画像を有する基板を
エッチング液に浸し前記液状樹脂の被覆されていない領
域をその基板底面まで腐食させる非被覆領域腐食工程
と、不要になった前記液状樹脂及び前記保護膜を除去す
る液状樹脂保護膜除去工程とよりなることを特徴とする
ケミカルブランキング方法。
【請求項１０】薄い基板の表裏両面に液状樹脂を噴射
しそれら表裏面で鏡像関係となるパターン画像を形成す
る鏡像パターン画像形成工程と、この形成されたパター
ン画像を硬化させるパターン画像硬化工程と、この表裏
面に硬化されたパターン画像を有する基板をエッチング
液に浸しその基板の表裏両面から腐食を行い両面間を貫
通させる両面非被覆領域腐食貫通工程と、不要になった
前記液状樹脂を除去する液状樹脂除去工程とよりなるこ
とを特徴とするケミカルブランキング方法。
【請求項１１】基板上に液状樹脂を噴射し所望のパタ
ーン画像を形成するパターン画像形成工程と、この形成
されたパターン画像を硬化させるパターン画像硬化工程
と、この硬化されたパターン画像の形成された面に薄膜
を形成する薄膜形成工程と、前記パターン画像上の薄膜
を除去する薄膜除去工程とよりなることを特徴とする薄
膜パターン形成方法。
【請求項１２】基板上に液状樹脂を噴射し所望のパタ
ーン画像を形成するパターン画像形成工程と、この形成
されたパターン画像を硬化させるパターン画像硬化工程
と、基板を陰極としメッキによって前記パターン画像の
被覆の有無に応じて選択的に金属を前記基板上に析出さ
せる金属析出工程と、メッキ析出された膜状析出物を前
記基板から分離させる膜状析出物分離工程とよりなるこ
とを特徴とするエレクトロフォーミング方法。