(57)【要約】【課題】ドライエッチングにより、被エッチング材をマスク層のパターンに沿って精度良く形成する。【解決手段】有機膜をマスク材に用いて、被エッチング材料をエッチングするエッチング工程と、エッチング工程により除去された被エッチング材料が、有機膜およびエッチング工程によりエッチングされた被エッチング材料の側壁に付着することで形成される側壁付着膜２６をアッシング処理により除去する側壁付着膜除去工程と、エッチング工程と、側壁付着膜除去工程と、を被エッチング材料が所望の深さとなるように、繰り返し行う繰り返し工程と、を有するドライエッチング方法、および、該方法を有するデバイスの製造方法である。【選択図】図２
2014060210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機膜をマスク材に用いて、被エッチング材料をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程により除去された被エッチング材料が、前記有機膜および前記エッチング工程によりエッチングされた被エッチング材料の側壁に付着することで形成される側壁付着膜をアッシング処理により除去する側壁付着膜除去工程と、
前記エッチング工程と、前記側壁付着膜除去工程と、を前記被エッチング材料が所望の深さとなるように、繰り返し行う繰り返し工程と、を有するドライエッチング方法。
【請求項２】
前記側壁付着膜除去工程は、前記アッシング処理の後、ウェット処理を行う請求項１に記載のドライエッチング方法。
【請求項３】
前記被エッチング材料が圧電膜である請求項１または２に記載のドライエッチング方法。
【請求項４】
前記エッチング工程のエッチングガスは少なくともＣＦ系のガスを含む請求項１から３のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
【請求項５】
前記エッチングガスはハロゲンガスとの混合ガスである請求項４に記載のドライエッチング方法。
【請求項６】
前記アッシング処理に使用されるガスが、酸素、窒素、水素、アルゴン、Ｈ２Ｏの少なくともいずれか１種類を含む請求項１から５のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
【請求項７】
前記アッシング処理に使用されるガスが、フッ素含有ガスを含む請求項１から６のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
【請求項８】
前記ウェット処理が純水洗浄である請求項２から７のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
【請求項９】
前記有機膜がレジスト材料である請求項１から８のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のドライエッチング方法により前記被エッチング材料である圧電膜をパターニングし、パターニングされた前記圧電膜と導電性材料による電極とが積層された構造を有する圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
基板上に第１の導電性材料による第１の電極を形成する第１の電極形成工程と、
前記第１の電極に前記被エッチング材料である圧電膜を積層する圧電膜形成工程と、
前記圧電膜を、請求項１から９のいずれか１項に記載のドライエッチング方法によりエッチングし、前記圧電膜をパターニングするパターニング工程と、を有する圧電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記パターニング工程前、または、前記パターニング工程後に、前記圧電膜上に、第２の導電性材料による第２の電極を形成する第２の電極形成工程と、を有する請求項１１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドライエッチング方法および圧電デバイスの製造方法に係り、特に、異方性エッチングのパターン形状を精度良く形成するドライエッチング方法および圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電膜をドライエッチングにより加工する場合、ハードマスクを用い高温でエッチングする方法とレジストマスクを用いて常温でエッチングする方法が挙げられる。高温でエッチングを行う場合は、装置が複雑になり困難となるため、レジストを用いた常温エッチングが行われている。しかしながら、レジストを用いた常温エッチングにおいては、エッチング中にレジスト、圧電膜、エッチングガスから反応生成物が生成し、エッチング側壁に付着し堆積するため、ラビットイヤー（フェンス）と言われる側壁付着物が問題となっていた。エッチング後は、この側壁付着物は厚く堆積しているため、除去することが困難であった。
【０００３】
側壁付着物の形成を防止するため、例えば、下記の特許文献１には、基板上に形成された難エッチング材の膜を、その上に形成されたマスクを用いて、プラズマを用いてエッチングする際に、マスクの側壁が基板の表面に対して９０度未満のマスクを用いてエッチングする方法が記載されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、頭部の外周部が丸みを帯びたレジストマスクを使用してドライエッチングを行い、ドライエッチング後にオーバーエッチングを行い、側壁付着膜を除去する方法が記載されている。レジストマスクの頭部の外周部が丸みを帯びた形状とすることで、順テーパー形状の側壁付着膜とすることができ、側壁付着物の量を減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５７９５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、テーパー形状のマスクを使用しているため、被エッチング膜もテーパー形状となり、高精細・密度化が困難であった。また、マスク材のテーパー角度制御性が困難である（悪い）ため再現性が悪く、そのため、被エッチング膜のテーパー角度の再現性も悪くなるため、製品の品質が低下していた。また、特許文献２に記載されている方法では、ラウンド形状のマスクを用いてエッチング加工しており、パターン側面に付着した側壁付着膜をオーバーエッチングにより除去しているが、最後にまとめて除去しているため、被エッチング膜はテーパー形状となっている。したがって、パターン精度の低下が見られた。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、精度良くパターンを形成することができるドライエッチング方法および圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、有機膜をマスク材に用いて、被エッチング材料をエッチングするエッチング工程と、エッチング工程により除去された被エッチング材料が、有機膜およびエッチング工程によりエッチングされた被エッチング材料の側壁に付着することで形成される側壁付着膜をアッシング処理により除去する側壁付着膜除去工程と、エッチング工程と、側壁付着膜除去工程と、を被エッチング材料が所望の深さとなるように、繰り返し行う繰り返し工程と、を有するドライエッチング方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、エッチング工程により除去された被エッチング材料により、有機膜およびエッチングされた被エッチング材料の側壁に側壁付着膜が形成されるが、エッチング工程と、この側壁付着膜をアッシング処理により除去する側壁付着膜除去工程と、を繰り返しながらドライエッチングを行っている。したがって、有機膜の側壁に側壁付着膜が形成されるのを防止することができるので、マスクパターンの精度を維持することができる。したがって、被エッチング材料のエッチングのパターンを精度良く、異方性エッチングすることができる。
【００１０】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法は、側壁付着膜除去工程は、アッシング処理の後、ウェット処理を行うことが好ましい。
【００１１】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法によれば、アッシング処理の後、ウェット処理を行うことにより、側壁付着膜の除去を容易に行うことができる。特に、エッチングガスとしてハロゲンガス、ＣＦ系のガスの混合ガスを使用することにより、ハロゲン、フッ素を含む側壁付着膜が形成されるので、ウェット処理で容易に除去することができる。また、エッチングガスにＣＦ系のガスを用いた場合、側壁付着膜の表面は、フッ素を含み撥水性となっている。したがって、アッシング処理を行うことにより、側壁付着膜表面に、酸素ラジカル（Ｏ）やＯＨラジカルを結合させ、親水性とすることができるので、ウェット処理で側壁付着膜を容易に除去することができる。
【００１２】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法は、被エッチング材料が圧電膜であることが好ましい。
【００１３】
被エッチング材料として圧電膜を用いることができる。
【００１４】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法は、エッチング工程のエッチングガスは少なくともＣＦ系のガスを含むことが好ましい。
【００１５】
本発明の他の実施形態に係るドライエッチング方法によれば、エッチングガスにＣＦ系のガスを含むことにより、有機膜と被エッチング材との選択比を確保し、被エッチング材のエッチングを選択的に行うことができる。また、エッチングガスがＣＦ系のガスを含むことにより、側壁付着膜は、Ｃ、ＣＨ、ＣＦからなる成分で形成されるため、表面が撥水性となる。したがって、アッシング処理により側壁付着膜を除去することが効果的である。
【００１６】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法は、エッチングガスはハロゲンガスとの混合ガスであることが好ましい。
【００１７】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法によれば、エッチングガスをハロゲンガスとの混合ガスとすることにより、有機膜と被エッチング材との選択比を確保し、被エッチング材のエッチングをより選択的に行うことができる。
【００１８】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法は、アッシング処理に使用されるガスが、酸素、窒素、水素、アルゴン、Ｈ２Ｏの少なくともいずれか１種類を含むことが好ましい。
【００１９】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法によれば、アッシング処理に使用するガスを上記記載のガスの少なくともいずれか１種を含むガスとすることにより、ラジカルにより側壁付着膜の除去をすることができる。
【００２０】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法は、アッシング処理に使用されるガスが、フッ素含有ガスを含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法によれば、フッ素を含むガスを用いることにより、フッ素ラジカルにより側壁付着膜の除去を行うことができる。
【００２２】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法によれば、ウェット処理が純水洗浄であることが好ましい。
【００２３】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法によれば、ウェット処理を純水洗浄とすることで、容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法は、有機膜がレジストであることが好ましい。
【００２５】
本発明の他の態様に係るドライエッチング方法によれば、有機膜をレジストとすることにより、簡単な構成でエッチングを行うことができる。また、被エッチング材料に対して、選択的にエッチングすることができる。
【００２６】
本発明は前記目的を達成するために、上記記載のドライエッチング方法により被エッチング材料である圧電膜をパターニングし、パターニングされた圧電膜と導電性材料による電極とが積層された構造を有する圧電デバイスの製造方法を提供する。
【００２７】
本発明によれば、圧電膜のパターニングに際して、高いパターン精度で形成することができるので、形状不良などの発生を抑制することができる。これにより、歩留まり向上を達成できるとともに、特性の安定したデバイスを製造することができる。
【００２８】
本発明は前記目的を達成するために、基板上に第１の導電性材料による第１の電極を形成する第１の電極形成工程と、第１の電極に被エッチング材料である圧電膜を積層する圧電膜形成工程と、圧電膜を、上記記載のドライエッチング方法によりエッチングし、圧電膜をパターニングするパターニング工程と、を有する圧電デバイスの製造方法を提供する。
【００２９】
本発明によれば、圧電膜のパターニングに際して、高いパターン精度でパターンを形成することができるので、形状不良などの発生を抑制することができる。これにより、歩留まり向上を達成できるとともに、特性の安定したデバイスを製造することができる。
【００３０】
本発明の他の態様に係るデバイスの製造方法は、パターニング工程前、または、パターニング工程後に、圧電膜上に、第２の導電性材料による第２の電極を形成する第２の電極形成工程と、を有することが好ましい。
【００３１】
本発明の他の態様に係るデバイスの製造方法によれば、圧電膜上に形成する第２の電極の形成を、圧電膜のパターニングの前または後のいずれにおいても行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のドライエッチング方法および圧電デバイスの製造方法によれば、ドライエッチングによるパターンを精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】上部電極を有する基板の製造工程を示した説明図である。
【図２】圧電膜のパターニング工程を示した説明図である。
【図３】ドライエッチング装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
［圧電素子の製造プロセス例］
ここでは、圧電素子の製造プロセスを例示し、本発明の実施形態に係るドライエッチング方法とこれを用いた圧電膜のパターニング工程を説明する。まず、図１を用いてパターニングされた上部電極２０を有する基板の製造工程を説明する。
【００３６】
（工程１）：基板準備工程
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板１０を用意する。
【００３７】
（工程２）：絶縁膜形成工程
次に、このシリコン基板１０の上に絶縁膜（例えば、ＳｉＯ２などの酸化膜）１２を形成する（図１（ｂ））。一例として、ＣＶＤ（Chemical vapor deposition；化学蒸着法
）やスパッタ、蒸着、熱酸化法などによりシリコン酸化膜を形成する。
【００３８】
（工程３）：下部電極形成工程
次いで、絶縁膜１２の上に密着層（例えば、Ｔｉ層など）１４を形成し、当該密着層１４に重ねて下部電極１６に相当する貴金属膜を形成する（図１（ｃ））。下部電極１６は、貴金属材料であるＰｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）やその酸化膜で形成される。下部電極１６はスパッタ法やＣＶＤ法などで形成することできる。
【００３９】
（工程４）：圧電膜形成工程
次いで、図１（ｄ）に示すように、下部電極１６上へ圧電膜１８を形成する。圧電膜１８は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等を含む膜を用いれば良く、スパッタ法やＣＶＤ法、ゾルゲル法等で形成すれば良い。なお、ＰＺＴに限らず、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）や、ＰＺＴのＴｉの一部をＮｂで置き換えた「ＰＺＴＮ」を用いることができる。
【００４０】
（工程５）：上部電極形成工程
次に、圧電膜１８に重ねて上部電極２０に相当する貴金属膜を形成する（図１（e））。上部電極２０は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｌ、ＡｌＳｉ、Ａｕやその酸化膜（ＰｔＯｘ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ）を用いれば良く、スパッタ法やＣＶＤ法で形成する。なお、ＰｔＯｘは白金の酸化物の総称であり、「ｘ」はＰｔとＯの比率を示す正の数を表す。ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘについても同様であり、ＩｒＯｘはイリジウムの酸化物の総称、ＲｕＯｘはルテニウムの酸化物の総称である。
【００４１】
（工程６）：ハードマスク形成工程
次に、上部電極２０を覆うハードマスク２２を形成する（図１（ｆ））。ハードマスク２２は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、有機ＳＯＧ（Spin on Glass）膜、無機ＳＯＧ膜、Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｎｉなどの金属を用いればよい。ここでは、ハードマスク２２として、シリコン酸化膜をＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）−ＣＶＤ法で形成した。
【００４２】
（工程７）：レジストマスク形成工程
次に、ハードマスク２２の層の上に、レジスト２４をスピンコート法等によって形成した後、ソフトベークを行い、露光、現像を行ってからポストベークを行う。なお、ポストベークの変わりに、紫外線照射による硬化処理（ＵＶキュア）を行っても良い。こうして、上部電極パターニング用のレジスト２４をパターニングする（図１（ｇ））。
【００４３】
（工程８）：ハードマスクパターニング工程
ハードマスク２２がシリコン酸化膜の場合は、ドライエッチング法でハードマスク２２のパターニングを行う（図１（ｈ））。
【００４４】
（工程９）：レジスト除去工程
その後、上記ハードマスク２２のパターニング工程で用いたレジスト２４をアッシング法や専用の剥離液を用いて除去する処理を行う（図１（ｉ））。
【００４５】
（工程１０）：上部電極パターニング工程
次に、上部電極２０のパターニングを行う。上部電極２０のパターニングは、ドライエッチング法で行う。上部電極２０のエッチングは、バイアス周波数、ガス圧、エッチングガスの条件の組み合わせなどにより、エッチングレートの速度、下地膜選択比を調節し、良好なエッチング結果が得られるように調整することが好ましい。エッチングガスとしては、例えば、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられる。
【００４６】
次に図２を用いて圧電膜１８のパターニング方法について説明する。図２は圧電膜１８のパターニングの説明図である。
【００４７】
（工程１１）：レジストマスク形成工程
まず、ハードマスク２２の除去を行う。ハードマスク２２は、アッシング法や専用の剥離液をドライエッチング法やウエットエッチング法を用いて除去することができる。
【００４８】
ハードマスク２２を除去後、圧電膜１８のドライエッチングを行うために、圧電膜１８上に有機膜からなるマスク層３４を形成する（図２（ｋ））。有機膜としてはレジストを用いることが好ましい。マスク層３４にレジストを用いることで、常温でのエッチング加工が可能となり、装置を簡略化することができ、コストダウンとなる。また、レジストとエッチャントとの反応性生物を容易に除去することができる。以下、マスク層３４の材料にレジストを用いた実施態様で説明する。
【００４９】
レジストとしては、例えば、東京応化工業のＯＦＰＲシリーズ、ＴＳＭＲシリーズ、ＰＭＥＲシリーズやＡＺ社の１５００シリーズ、１０ＸＴシリーズなどを使用することができる。
【００５０】
シリコン基板へのマスクパターンの形成方法としては、まず、レジスト材料をスピンコート法やスプレーコート法などにより塗布してレジスト膜を全面に形成する。次に、レジスト膜のプリベークを行う。プリベークは、ホットプレートやオーブンなどで各種レジスト材料の最適温度で行うことができる。
【００５１】
その後、フォトマスクのパターンを露光によりレジスト膜へ転写する。露光装置としては、アライナーやステッパーを用いることができ、各種レジスト材に最適な露光量で行うことができる。使用するレジストによっては、露光後にＰＥＢ（Post Exposure Bake；焼き締め）を行ってもよい。
【００５２】
続いて現像を行う。現像は、基板を現像液に浸漬後、純水にてリンスし基板を乾燥させることで行う。現像により、露光された部分と露光されなかった部分のいずれかを現像液で溶解させることができ、パターンを形成することができる。現像液はレジスト材料に好適なものを選択する。また、現像液を浸漬する方法に限定されず、シャワー法など公知の方法を適用することができる。また、必要に応じてポストベークを行ってもよい。ポストベークは、ホットプレートやオーブンを用いて基板を加熱することにより行う。加熱温度、加熱時間としては、例えば、１００〜２００℃程度で、１〜６０ｍｉｎ行うことができる。ポストベークを行うことにより、レジストの硬化性を促進させることができる。
【００５３】
レジスト膜の形成は、具体的には、以下の方法により行うことができる。例えば、レジストにＡＺ社１０ＴＸを用い、膜厚を１０μｍ形成する場合は、基板の上にレジストを滴下し、スピンコータにて１０００ｒｐｍにて３０秒回転し、レジスト膜を形成する。レジスト膜は、以下で記載する（工程１３）：側壁付着膜除去工程の（工程１３−１）：アッシング処理により除去されるため、ドライエッチングされる圧電膜１８の膜厚、（工程１２）：圧電膜パターニング工程と（工程１３）：側壁付着膜除去工程のとの繰り返し回数などにより、圧電膜１８のパターニングが終了するまで上部電極２０、圧電膜１８が露出しない膜厚とすることが好ましい。マスク層（レジスト）３４の膜厚としては、圧電膜１８の２〜５倍の厚さとすることが好ましい。
【００５４】
その後、ホットプレートを用いて、１００℃で９０秒間加熱することでソフトベークを行う。
【００５５】
次にコンタクトアライナーを用いた露光を行う。コンタクトアライナーは、市販の装置を用いれば良く、例えば、ズースマイクロテック社のＭＡ−６などを使用することができる。露光量は、例えば、１０００ｍＪ／ｃｍ２で行うことができる。その後、現像を行う。現像液は、市販されているものを用いることができ、例えば、ＡＺ社のＡＺ３００ＭＩＦを使用することができる。現像液に約１０ｍｉｎ浸漬後、純水でリンスを１８０ｓｅｃ×２回行い、その後スピンドライヤなどで基板に付いた水分を取り除く。必要に応じてポストベークを行う。ポストベークは、ホットプレートを用い、任意の温度で１２０ｓｅｃ程度行えば良い。ポストベークの加熱温度により、レジストの断面形状が異なるので、必要に応じた温度で行うことが好ましい。
【００５６】
（工程１２）：圧電膜パターニング工程
次にドライエッチングにより圧電膜１８のパターニングを行う（図２（ｌ））。
【００５７】
図３は、本実施形態に係るドライエッチング方法に使用するドライエッチング装置の構成図である。ドライエッチング装置１１０は、例えば誘電結合方式（Inductive Coupling Plasma：ＩＣＰ）の装置を用いる。その他には、ヘリコン波励起プラズマ（Helicon Wave Plasma：ＨＷＰ）、電子サイクロトン共鳴（Electron Cyclotron resonance：ＥＣＲ）プラズマ、マイクロ波励起表面波プラズマ（Surface Wave Plasma：ＳＷＰ）などのプラズマ源を用いた方式を適用することも可能である。
【００５８】
ドライエッチング装置１１０は、チャンバ１１２（真空容器）内にプロセスガス（エッチングガス）を供給するプロセスガス供給部１１４と、チャンバ１１２内のガスを排気する排気部１１６と、チャンバ１１２内の圧力調整を行う圧力調整部（不図示）とを備える。プロセスガス供給部１１４からチャンバ１１２内にプロセスガスを供給しつつ、排気部１１６から排気を行うことにより、チャンバ１１２内の圧力調整が行われる。
【００５９】
チャンバ１１２の上面には誘電体窓１１８が密閉的に取り付けられており、さらに誘電体窓１１８の上方（大気側）にはループコイル状のアンテナ１２０が設置されている。アンテナ１２０には、マッチング回路（整合器）１２２を介して、プラズマ発生用の高周波電源（ＲＦ電源）１２４が接続されている。高周波電源１２４の周波数は１３．５６ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下の周波数帯を用いることができ、例えば１３．５６ＭＨｚを用いる。また、高周波電源１２４をパルス駆動させるようにしてもよい。
【００６０】
チャンバ１１２内にはステージ１２６が設置されている。このステージ１２６には、静電チャックまたはクランプを備えた基板冷却機構（不図示）が設けられており、ステージ１２６上に被エッチング材となる基板１２８が載置される。ステージ１２６には、マッチング回路１３０を介して、バイアス印加用の低周波電源１３２が接続されている。低周波電源１３２の周波数は、２００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下を用い、例えば、５００ｋＨｚを用いることができる。
【００６１】
また、バイアス電源をパルス駆動する場合には、バイアス電源に、パルス駆動手段を設ければ良い。さらに、バイアス電源をパルス駆動で使用する場合には、アンテナ１２０（プラズマ生成用）の電源（高周波電源１２４）とバイアス電源（低周波電源１３２）のパルス周期を同期させるための手段を用いるようにすればよい。
【００６２】
圧電膜１８であるＰＺＴをドライエッチングする場合、チャンバ内にプロセスガスとしてＣｌ２（塩素）、ＢＣｌ３（三塩化ホウ素）、ＨＢｒ（臭化水素）、ＳＦ６（六フッ化硫黄）、ＣＦ４（四フッ化炭素）、ＣＨＦ３（トリフルオロメタン）、Ｃ２Ｆ６（六フッ化エタン）、Ｃ３Ｆ８（八フッ化プロパン）、Ｃ４Ｆ６（六フッ化ブタジエン）、Ｃ４Ｆ８（八フッ化シクロブタン）、Ｃ５Ｆ８（オクタフルオロシクロペンテン）などやそれらの混合ガス、酸素や窒素などとの混合ガスを使用することができる。
【００６３】
そして、プラズマ生成用のアンテナに高周波を印加しプラズマを生成し、処理基板を設置するステージへバイアス用の高周波を印加することでエッチングを行う。
【００６４】
例えば、アンテナ用の高周波電源には、１３．５６ＭＨｚを使用し、バイアス用の高周波電源には、低周波である５００ｋＨｚを使用する。アンテナ用のＲＦ周波数は、１３．５６〜６０ＭＨｚの範囲内で使用することもできる。低周波電源としては、１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚを使用することができる。
【００６５】
代表的なエッチング条件として、以下の条件を挙げることができる。プロセスガスは、Ｃｌ２を１０％〜６０％とＣ４Ｆ８を４０％〜９０％の混合ガスを用いることができる。例えば、Ｃｌ２の流量を２０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８を８０ｓｃｃｍとすることで、Ｃｌ２を２０％とＣ４Ｆ８を８０％の混合ガスとすることができる。Ｃｌ２とＣ４Ｆ８の混合ガスをエッチングガスとして用いることにより、マスク層３４と、圧電膜１８とのエッチング選択比を高くすることができ、圧電膜１８を選択的にエッチングすることができる。エッチングガスの圧力は、０．１〜５Ｐａとすることが好ましく、例えば、１．０Ｐａとすることができる。アンテナＲＦ電力は、３５０〜１０００Ｗとすることが好ましく、例えば、５００Ｗにすることができる。基板バイアス電力は、５０〜５００Ｗにすることが好ましく、例えば、２００Ｗにすることができる。マスクにレジストを用いる場合、ステージの温度は、−２０〜３０℃にすることが好ましく、特に５℃とすることが好ましい。
【００６６】
エッチングガスをＣｌ２の流量を２０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８を８０ｓｃｃｍとした混合ガス、エッチングガスの圧力を１．０Ｐａ、アンテナＲＦ電力を５００Ｗ、基板バイアス電力２００Ｗ、ステージの温度を５℃とした温度条件での圧電膜１８（ＰＺＴ）のエッチング速度は、約２００ｎｍ／ｍｉｎであり、例えば、エッチングを１分行い、約２００ｎｍのＰＺＴのエッチングを行う。
【００６７】
これにより、図２（ｋ）で示した圧電膜１８のうち、マスク層３４で覆われていない部分がエッチングで除去され、マスク層３４で覆われた部分を残して圧電膜１８がパターニングされる（図２（ｌ））。
【００６８】
また、圧電膜１８のパターニングを行うと、マスク層３４およびエッチングされた圧電膜１８の側壁に、エッチングされた圧電膜１８の成分、エッチングガスの成分、マスク層（レジスト）３４の成分が蒸着し、側壁付着膜２６が形成される。側壁付着膜２６は、レジストの成分であるＣ、ＣＨ、被エッチング材料の成分（ＰＺＴの場合は、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｔｉおよびそれらの酸化物）、エッチングガスの成分であるＣｌ２から塩素ラジカル（Ｃｌ、Ｃｌ２）、Ｃ４Ｆ８からＣＦラジカル（ＣＦ、ＣＦ２、ＣＦ３）とフッ素ラジカル（Ｆ）からなると考えられ、側壁付着膜２６は撥水性になると考えられる。この側壁付着膜２６が形成されると、圧電膜１８のパターン精度が低下する、側壁付着膜２６の膜厚が厚くなると除去するのが困難であるため、次の工程で側壁付着膜の除去を行う。
【００６９】
なお、エッチングガスには、アルゴンなどの不活性ガスを含まないことが好ましい。不活性ガスを含むエッチングガスを用いた場合、エッチング中にスパッタエッチが支配的となり、圧電膜１８の成分であるＰＺＴの原子がスパッタされ側壁に付着しやすくなるため、側壁付着膜２６の膜厚が厚くなる、後の工程で側壁付着膜２６の除去が困難となるという問題が生じる。
【００７０】
（工程１３）：側壁付着膜除去工程
（工程１３−１）：アッシング処理
側壁付着膜除去工程において、まず、アッシング処理を行う（図２（ｍ））。
【００７１】
側壁付着膜２６は、（工程１２）：圧電膜パターニング工程により形成されるが、圧電膜パターニング工程においては、エッチングガスにＣＦ系のガスを用いている。したがって、側壁付着膜２６の表面は撥水性となっている。したがって、直接ウェット（ＷＥＴ）処理ができないため、エッチング後に連続してアッシング処理により酸素プラズマ処理を行うことで、ＣＦポリマーとレジスト成分および被エッチング材料からなる側壁付着膜２６を除去する。
【００７２】
アッシング処理は、酸素プラズマを用いたアッシング処理を行うことができる。また、ＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）、マイクロ波アッシャー、バレル式のアッシャーを用いて行うこともできる。
【００７３】
プロセスガスは、酸素、窒素、水素、アルゴン、ヘリウムなどを含むガス、または、それらのガスを複数組合せて用いることができる。
【００７４】
アッシング処理の条件としては、例えば、マイクロ波を用いたＳＷＰなどで、酸素ガスを２００ｓｃｃｍ、１００Ｐａ、マイクロ波出力１ｋＷで行うことができる。
【００７５】
被エッチング膜として圧電膜のエッチングを行っている場合は、圧電膜のドライエッチング装置でアッシング処理を行うことができる。圧電膜のドライエッチング装置を用いることで連続して処理が可能となるため、コストダウンとすることができる。圧電膜のドライエッチング装置（ＩＣＰ）の条件は、酸素ガス１００ｓｃｃｍ、真空度１０Ｐａ、ＲＦパワーを５００Ｗ、処理時間１０秒で行うことができる。
【００７６】
アッシング処理の条件としては、上記の条件と同様の条件で行えばよく、剥離が困難な場合は、酸素ガスにフッ素ガスを添加することが好ましい。フッ素ガスとしては、ＳＦ６（六フッ化硫黄）、ＣＦ４（四フッ化炭素）、ＣＨＦ３（トリフルオロメタン）、Ｃ２Ｆ６（六フッ化エタン）、Ｃ３Ｆ８（八フッ化プロパン）、Ｃ４Ｆ６（六フッ化ブタジエン）、Ｃ４Ｆ８（八フッ化シクロブタン）、Ｃ５Ｆ８（オクタフルオロシクロペンテン）などを挙げることができる。
【００７７】
また、プロセスガスにＨ２Ｏを蒸気化したガスを用いることもできる。さらに、酸素や不活性ガス、フッ素ガスを添加し、複数の組み合わせのガスを用いて行うこともできる。すなわち、水蒸気プラズマ処理により、Ｏ、Ｈ、ＯＨ、（Ｆ）ラジカルにより側壁付着膜の除去が可能になる。
【００７８】
（工程１３−２）：ウェット処理
アッシング処理のみで側壁付着膜２６の除去が困難な場合には、ウェット処理を併用することで、側壁付着膜２６の除去を行うことができる。
【００７９】
アッシング処理を行った基板をウェット処理する。アッシング処理を行うことにより、側壁付着膜２６表面が親水化処理されているため、側壁付着膜２６の除去を容易に行うことができる。
【００８０】
ウェット処理は、基板を水洗することで行い、水洗方法は、市販の洗浄装置を用いればよく、バッチ式の装置や枚葉式の装置で洗浄を行うこともできる。例えば、純水による水洗を行うことができ、ポリマー除去用の剥離液を使用することもできる。
【００８１】
（工程１２）：圧電膜パターニング工程において形成される側壁付着膜２６は、レジスト、圧電膜（ＰＺＴ）、エッチングガスからなる成分から構成される膜となる。（工程１２）：圧電膜パターニング工程において、エッチングガスに塩素とフッ素系ガスとの混合ガスを用いることにより、側壁付着膜２６は、塩素およびフッ素を含有する膜となる。（工程１３−１）：アッシング処理により、側壁付着膜２６の表面のＣＦ基を除去し、酸素ラジカル（Ｏ）や、ＯＨラジカルを表面に結合させ、親水性とすることができる。表面を親水性とすることで、ウェット処理により側壁付着膜２６の除去が可能となる。ウェット処理、特に、純水中に浸漬した場合、フッ素ラジカルからなるフッ素系反応生成物である、例えば、Ｐｄ−Ｆ、Ｚｒ−Ｆ、Ｔｉ−Ｆ、Ｆなどが反応し、ＨＦが生成され、ＰＺＴの反応生成物を除去するエッチャント（エッチング液）となる。塩素系反応生成物についても、ＨＣｌが生成され、同様の効果を有する。
【００８２】
このように、ドライエッチングによる圧電膜のパターニング工程と、アッシング処理およびウェット処理による側壁付着膜除去工程とは、エッチングガスの選定と、アッシング処理およびウェット処理からなるメカニズムになっており、側壁付着膜２６の除去（剥離）を容易にしている。
【００８３】
（工程１４）：繰り返し工程
以後、（工程１２）：圧電膜パターニング工程、（工程１３）：側壁付着膜除去工程を、圧電膜１８のエッチングが終了するまで繰り返し行う（図２（ｎ）〜（ｑ））。本実施形態によれば、（工程１２）：圧電膜パターニング工程、（工程１３）：側壁付着膜除去工程を繰り返し行っているので、側壁付着膜２６の膜厚が薄い状態で側壁付着膜２６を除去しているため、基板と圧電膜１８との角度を９０°に近い角度、９０°±５°の範囲とすることができ、マスク層３４のマスクパターンに沿って精度良くパターン形成することができる。
【００８４】
なお、上述したように、（工程１３）：側壁付着膜除去工程のアッシング処理により、マスク層（レジスト）３４が除去されるため、マスク層（レジスト）３４が無くならないように注意する必要がある。
【００８５】
（工程１２）：圧電膜パターニング工程および（工程１３）：側壁付着膜除去工程は、例えば、圧電膜が４μｍ、１回当たりのエッチング量が０．２μｍの場合、オーバーエッチングを２０％行うとすると、２４回繰り返すことで圧電膜１８のパターニングを行うことができる。なお、エッチング量は、基板の場所によって異なるため、被エッチング膜を完全に除去するためには、オーバーエッチングを行う必要があり、オーバーエッチングする量については、適宜決定することができる。
【００８６】
（工程１５）：マスク層除去工程
圧電膜１８のエッチングが終了した後は、残りのレジストを除去する（図２（ｒ））。マスク層（レジスト）３４の除去は、アッシング処理により行うことができ、アッシング処理は上述の方法により行うことができる。
【００８７】
＜その他の実施形態＞
上記実施形態においては、圧電膜１８のドライエッチングを、エッチングによるパターニング工程と、側壁付着膜除去工程を繰り返すことで行っているが、圧電膜に限定されず、貴金属、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕやその酸化物ＰｔＯｘ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ）などの金属材料からなる上部電極２０においても、パターニング工程、側壁付着膜除去工程を繰り返すことで、パターニングを行うことができる。しかしながら、膜厚が薄い場合は、側壁付着膜の量が少ないため、付着膜除去工程を行う必要がない。数μｍ以上の膜をエッチングする場合に用いることが好ましい。
【００８８】
また、上記実施形態においては、上部電極２０を形成した後、圧電膜１８のパターニングを行っているが、これに限定されず、圧電膜１８のパターニングを行った後に、上部電極２０の形成をすることができる。すなわち、上記の（工程５）〜（工程１０）を（工程１５）：マスク層除去工程の後に行ってもよい。
【００８９】
＜圧電素子の用途について＞
図１、２で説明したプロセスで製造される圧電素子は、アクチュエータやセンサなど、様々な用途に用いることができる。例えば、インクジェットヘッドにおける液滴吐出圧力を発生させる圧電アクチュエータとして用いる場合には、シリコン基板１０の層を加工することによって、圧力室（インク室）を構成することができる。シリコン基板１０の一部が振動板として機能し、当該振動板に下部電極１６、圧電膜１８、上部電極２０が積層された構造によってユニモルフ圧電アクチュエータが構成される。つまり、図１、２はアクチュエータの製造工程として把握できる。また、本発明は、ユニモフル型のアクチュエータに限らず、バイモルフアクチュエータなど、各種方式のアクチュエータの製造にも適用することができる。
【００９０】
＜各種デバイスへの応用について＞
本発明の適用範囲は、上記に例示した圧電デバイスに限定されず、誘電体と導電性材料（電極）を積層した構造を持つ様々なデバイスに対して、広く適用できる。このようなデバイスには、コンデンサ、加速度センサ、温度センサ、メモリデバイス、焦電デバイスなど、各種デバイスが含まれる。
【００９１】
なお、本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有するものにより、多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０…基板、１６…下部電極、１８…圧電膜、２０…上部電極、２６…側壁付着膜、３４…マスク層、１１０…ドライエッチング装置、１１２…チャンバ、１１４…プロセスガス供給部、１１６…排気部、１１８…誘電体窓、１２０…アンテナ、１２４…高周波電源、１２６…ステージ、１２８…基板、１３２…低周波電源
【図１】
2014060210.tif 000003
【図２】
2014060210.tif 000004
【図３】
2014060210.tif 000005