(57)【要約】  【課題】  長時間の使用にも耐えられ、高アスペクト比の孤立パターンを形成するために用いられるマスクを提供する。  【解決手段】  このマスクの作製方法は、加工対象である材料層にポジ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップＳ１１と、予め所望のマスクパターンが形成された不透明の硬質材料を上記軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップＳ１２〜Ｓ１４と、硬質材料層をフォトマスクとして用いて上記軟質材料層を露光及び現像することにより、軟質材料層にマスクパターンを形成するステップＳ１５及びＳ１６とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象である材料層にポジ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
予め所望のマスクパターンが形成された不透明の硬質材料を前記軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
前記硬質材料層をフォトマスクとして用いて前記軟質材料層を露光及び現像することにより、前記軟質材料層に前記マスクパターンを形成するステップ（ｃ）と、
を具備するマスクの作製方法。
【請求項２】
加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
予め所望のマスクパターンが形成された硬質材料を前記軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
前記硬質材料層をマスクとして用いて前記軟質材料層をエッチングすることにより、前記軟質材料層に前記マスクパターンを形成するステップ（ｃ）と、
を具備するマスクの作製方法。
【請求項３】
ステップ（ｂ）が、外部刺激又は外部エネルギーによって粘着性が低下する部材に、硬質材料によって前記マスクパターンを形成し、前記部材を前記軟質材料層に貼り合わせた後に、前記部材に外部刺激又は外部エネルギーを与えて、該部材に形成された硬質材料及び前記軟質材料層から該部材を剥離することにより、該部材に形成された前記マスクパターンを前記軟質材料層に転写することを含む、請求項１又は２記載のマスクの作製方法。
【請求項４】
加工対象である材料層に、ネガ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて前記軟質材料層を露光及び現像することにより、前記軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｂ）と、
予め前記マスクパターンが形成された硬質材料を、マスクパターンが形成された前記軟質材料層の上にアライメントしながら配置して接着するステップ（ｃ）と、
を具備するマスクの作製方法。
【請求項５】
ステップ（ｃ）が、外部刺激又は外部エネルギーによって粘着性が低下する部材に、硬質材料によって前記マスクパターンを形成し、前記部材を前記軟質材料層に貼り合わせた後に、前記部材に外部刺激又は外部エネルギーを与えて、該部材に形成された硬質材料及び前記軟質材料層から該部材を剥離することにより、該部材に形成された前記マスクパターンを前記軟質材料層に転写することを含む、請求項４記載のマスクの作製方法。
【請求項６】
加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第１の軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
前記第１の軟質材料層の上に硬質材料を配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
前記硬質材料層の上に感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第２の軟質材料層を形成するステップ（ｃ）と、
所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて前記第２の軟質材料層を露光及び現像することにより、前記第２の軟質材料層に前記マスクパターンを形成するステップ（ｄ）と、
マスクパターンが形成された前記第２の軟質材料層をマスクとして用いて、前記軟質材料層及び前記硬質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｅ）と、
を具備するマスクの作製方法。
【請求項７】
ステップ（ｅ）が、エッチング法又はサンドブラスト法を含むパターン形成方法を用いることを含む、請求項６記載のマスクの作製方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）が、少なくとも２つの金属板を、それぞれの圧延方向が互いに非平行となるように積層することにより、前記硬質材料層を形成することを含む、請求項１〜７のいずれか１項記載のマスクの作製方法。
【請求項９】
加工対象である材料層に、液体又はペースト状の弾性材料をマスクパターンとなるように塗布して硬化させることにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
前記軟質材料層の上に、液体又はペースト状の硬質材料を塗布して硬化させることにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
を具備するマスクの作製方法。
【請求項１０】
前記マスクパターンが複数の孤立したパターンを含む、請求項１〜９のいずれか１項記載のマスクの作製方法。
【請求項１１】
加工対象である材料の上に軟質材料を用いて形成され、孤立したマスクパターンを有する軟質材料層と、
前記軟質材料層の上に硬質材料を用いて形成された硬質材料層と、
を具備するマスク。
【請求項１２】
前記硬質材料層の上に軟質材料によって形成された第２の軟質材料層をさらに具備する請求項１１記載のマスク。
【請求項１３】
前記硬質材料層が、少なくとも２つの金属板を、それぞれの圧延方向が互いに非平行となるように積層することにより形成されている、請求項１１又は１２記載のマスク。
【請求項１４】
交互に積層された複数の軟質材料層と複数の硬質材料層とをさらに具備する請求項１１〜１３のいずれか１項記載のマスク。
【請求項１５】
最上層の軟質材料層が、ポジ感光性又はネガ感光性を有する請求項１１〜１４のいずれか１項記載のマスク。
【請求項１６】
加工対象である材料層にポジ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
予め所望のマスクパターンが形成された不透明の硬質材料を前記軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
前記硬質材料層をフォトマスクとして用いて前記軟質材料層を露光及び現像することにより、前記軟質材料層に前記マスクパターンを形成するステップ（ｃ）と、
加工対象である材料層において、前記マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｄ）と、
を具備する材料の加工方法。
【請求項１７】
加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
予め所望のマスクパターンが形成された硬質材料を前記軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
前記硬質材料層をマスクとして用いて前記軟質材料層をエッチングすることにより、前記軟質材料層に前記マスクパターンを形成するステップ（ｃ）と、
加工対象である材料層において、前記マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｄ）と、
を具備する材料の加工方法。
【請求項１８】
加工対象である材料層に、ネガ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて前記軟質材料層を露光及び現像することにより、前記軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｂ）と、
予め前記マスクパターンが形成された硬質材料を、マスクパターンが形成された前記軟質材料層の上にアライメントしながら配置して接着するステップ（ｃ）と、
加工対象である材料層において、前記マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｄ）と、
を具備する材料の加工方法。
【請求項１９】
加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第１の軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
前記第１の軟質材料層の上に硬質材料を配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
前記硬質材料層の上に感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第２の軟質材料層を形成するステップ（ｃ）と、
所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて前記第２の軟質材料層を露光及び現像することにより、前記第２の軟質材料層に前記マスクパターンを形成するステップ（ｄ）と、
マスクパターンが形成された前記第２の軟質材料層をマスクとして用いて、前記軟質材料層及び前記硬質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｅ）と、
加工対象である材料層において、前記マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｆ）と、
を具備する材料の加工方法。
【請求項２０】
ステップ（ｂ）が、少なくとも２つの金属板を、それぞれの圧延方向が互いに非平行となるように積層することにより、前記硬質材料層を形成することを含む、請求項１６〜１９のいずれか１項記載の材料の加工方法。
【請求項２１】
加工対象である材料層に、液体又はペースト状の弾性材料をマスクパターンとなるように塗布して硬化させることにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、
前記軟質材料の上に、液体又はペースト状の硬質材料を塗布して硬化させることにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、
前記軟質材料層及び前記硬質材料層をマスクとして用い、加工対象である材料層において前記マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｃ）と、
を具備する材料の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料の加工を行う際に用いられるマスク及びその作製方法、並びに、材料の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガラスやセラミック等の硬脆材料の加工方法や半導体微細加工方法として、サンドブラスト法やドライ又はウェットエッチング法が知られている。サンドブラスト法とは、砂やセラミック等の研磨材（砥粒）をノズルから高圧（例えば、０．３〜０．４ＭＰａ）で噴射し、これを加工物に吹き付けることにより掘削や研磨を行う加工方法である。サンドブラスト法においては、一般に直径０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度のノズルが用いられるが、さらにマスクを用いることにより、硬脆材料に微細なパターンを形成することが可能になる。このようなサンドブラスト法は、プラズマディスプレイパネルの製造や、超音波トランスデューサアレイの製造や、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）機器等の分野において利用されている。また、ドライエッチング法の１つであるプラズマエッチング法は、低真空圧下において反応性ガスをプラズマ化させてエッチングする手法であり、主に、半導体微細加工に用いられている。
【０００３】
サンドブラスト加工においては、ドライフィルムレジスト等の弾性を有する部材がマスクとして用いられている。サンドブラスト加工においては、吹き付けられる砥粒により、加工対象だけでなくマスクも損傷してしまうので、砥粒による衝撃を吸収する必要があるからである。また、マスク厚の減少にも耐えられるように、マスクにある程度の厚みを持たせている。
【０００４】
一般に、サンドブラスト法によって硬い材料を加工する場合や、加工対象を深く掘削する場合には、長時間に渡って砥粒の噴射が行われる。しかしながら、砥粒の噴射時間を長くすると、マスクへのダメージも大きくなる。特に、マスク周辺部におけるエッジ部分の損傷が激しいので、マスク周辺部が後退してマスク形状を維持することができなくなる。そのため、形成されるパターンがテーパー形状になってしまうので、サンドブラスト法によっては、高アスペクト比（掘削深さ：パターン幅）の精密パターンの形成が困難であるという問題があった。
【０００５】
砥粒によるマスクの損傷を低減するためには、金属等の硬い部材をマスクとして用いることが考えられる。しかしながら、金属等の部材を用いると、砥粒による衝撃を吸収することができないため、かえってマスクの耐久性が低下してしまう。
【０００６】
また、マスクに損傷が生じても長時間に渡ってマスクを使用可能とするために、マスクの厚さを厚くすることが考えられる。しかしながら、マスクが厚くなると、加工対象を砥粒から正確に遮蔽する能力が低下するので、パターン形成の精度が低下してしまう。
【０００７】
特許文献１〜特許文献３には、プラズマディスプレイ基板を製造する際に、サンドブラスト法を用いることが開示されている。これら内、特許文献１には、金属薄板１１の裏側に粘着層１２と表側に保護層１３を設けたメタルマスクが開示されている（特許文献１の第３頁、図３）。粘着層１２は、メタルマスクを障壁２の上面（特許文献１の図１）に密着させると共に、サンドブラスト処理時において、研磨剤の跳ね返り力を吸収する。また、保護層１３は、サンドブラスト処理時において、研磨剤の衝撃を吸収し、金属薄板１１の、特にそのエッジ部分の磨耗と発熱及び変形を防止する。また、特許文献１には、このようなメタルマスクにおいて、さらに金属薄板１１と粘着層１２の間に、ドライフィルム等からなるクッション層１４を設けることにより、サンドブラスト処理時において、研磨剤の跳ね返り力を吸収する効果を大きくするメタルマスクも開示されている（特許文献１の第３〜４頁、図４）。
【０００８】
このように軟質材料と硬質材料とを組み合わせた複合マスクを用いることにより、マスクの耐久性を向上させることができる。しかしながら、このような複合マスクは、蛍光体パターンを作製する際に用いられる「くり抜きパターン」を形成するためのものである。即ち、上記文献に記載された方法では、「くり抜きパターン」の反転パターンである孤立パターンを形成するためのマスクを作製できないという問題がある。
【特許文献１】特開平５−２０５６３６号公報
【特許文献２】特開平６−２４３７８９号公報
【特許文献３】特開平６−２５１７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、長時間の使用にも耐えられるマスクであって、高アスペクト比の孤立パターンを形成する場合にも用いることができるマスク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】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の観点に係るマスクの作製方法は、加工対象である材料層にポジ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、予め所望のマスクパターンが形成された不透明の硬質材料を上記軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、硬質材料層をフォトマスクとして用いて上記軟質材料層を露光及び現像することにより、軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｃ）とを具備する。
【００１１】
本発明の第２の観点に係るマスクの作製方法は、加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、予め所望のマスクパターンが形成された硬質材料を上記軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、硬質材料層をマスクとして用いて上記軟質材料層をエッチングすることにより、軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｃ）とを具備する。
【００１２】
本発明の第３の観点に係るマスクの作製方法は、加工対象である材料層に、ネガ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて上記軟質材料層を露光及び現像することにより、上記軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｂ）と、予めマスクパターンが形成された硬質材料を、マスクパターンが形成された上記軟質材料層の上にアライメントしながら配置して接着するステップ（ｃ）とを具備する。
【００１３】
本発明の第４の観点に係るマスクの作製方法は、加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第１の軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、第１の軟質材料層の上に硬質材料を配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、硬質材料層の上に感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第２の軟質材料層を形成するステップ（ｃ）と、所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて上記第２の軟質材料層を露光及び現像することにより、第２の軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｄ）と、マスクパターンが形成された第２の軟質材料層をマスクとして用いて、軟質材料層及び硬質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｅ）とを具備する。
【００１４】
本発明の第５の観点に係るマスクの作製方法は、加工対象である材料層に、液体又はペースト状の弾性材料をマスクパターンとなるように塗布して硬化させることにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、軟質材料層の上に、液体又はペースト状の硬質材料を塗布して硬化させることにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）とを具備する。
【００１５】
本発明に係るマスクは、加工対象である材料の上に軟質材料を用いて形成され、孤立したマスクパターンを有する軟質材料層と、該軟質材料層の上に硬質材料を用いて形成された硬質材料層とを具備する。
【００１６】
本発明の第１の観点に係る材料の加工方法は、加工対象である材料層にポジ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、予め所望のマスクパターンが形成された不透明の硬質材料を軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、該硬質材料層をフォトマスクとして用いて軟質材料層を露光及び現像することにより、該軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｃ）と、加工対象である材料層において、マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｄ）とを具備する。
【００１７】
本発明の第２の観点に係る材料の加工方法は、加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、予め所望のマスクパターンが形成された硬質材料を軟質材料層の上に配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、該硬質材料層をマスクとして用いて軟質材料層をエッチングすることにより、該軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｃ）と、加工対象である材料層において、マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｄ）とを具備する。
【００１８】
本発明の第３の観点に係る材料の加工方法は、加工対象である材料層に、ネガ感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて軟質材料層を露光及び現像することにより、該軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｂ）と、予めマスクパターンが形成された硬質材料を、マスクパターンが形成された軟質材料層の上にアライメントしながら配置して接着するステップ（ｃ）と、加工対象である材料層において、マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｄ）とを具備する。
【００１９】
本発明の第４の観点に係る材料の加工方法は、加工対象である材料層に、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第１の軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、該第１の軟質材料層の上に硬質材料を配置することにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、該硬質材料層の上に感光性、及び、粘着性又は接着性を有する軟質材料を配置することにより、第２の軟質材料層を形成するステップ（ｃ）と、所望のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いて第２の軟質材料層を露光及び現像することにより、該第２の軟質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｄ）と、マスクパターンが形成された第２の軟質材料層をマスクとして用いて、軟質材料層及び硬質材料層にマスクパターンを形成するステップ（ｅ）と、加工対象である材料層において、マスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｆ）とを具備する。
【００２０】
本発明の第５の観点に係る材料の加工方法は、加工対象である材料層に、液体又はペースト状の弾性材料をマスクパターンとなるように塗布して硬化させることにより、軟質材料層を形成するステップ（ａ）と、軟質材料層の上に、液体又はペースト状の硬質材料を塗布して硬化させることにより、硬質材料層を形成するステップ（ｂ）と、軟質材料層及び硬質材料層をマスクとして用い、加工対象である材料層においてマスクが形成されていない領域を、サンドブラスト法又はエッチング法を用いて除去するステップ（ｃ）とを具備する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、サンドブラスト法において用いられるマスクの耐久性を向上させることができる。そのため、長時間に渡って加工を継続することができるので、硬質材料のように、サンドブラスト法によって加工することができる材料の幅を広げることができる。また、アスペクト比が１：１０を超える高アスペクトのパターン形成や、パターンエッジ部分の面精度を向上させた精密な加工を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマスクを示す断面図である。このマスク２０は、例えば、硬脆材料に対してサンドブラスト加工を行う際に用いられるマスクであり、本実施形態においては、加工対象であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）板材１の上に形成されている。
【００２３】
マスク２０は、軟質材料層（軟材層）２１及び硬質材料層（硬材層）２２を含んでいる。軟材層２１は、軟らかく、且つ、弾性を有する材料によって形成されている。軟材層２１としては、ヤング率が１桁〜５０ｋｇｆ／ｍｍ２程度の材料を用いることが望ましく、具体的には、ドライフィルムレジスト（dry-film resist：ＤＦＲ）や、一般的なレジストや、ウレタンや、接着剤等が用いられる。
【００２４】
硬材層２２は、金属やセラミクスのように硬い材料の膜によって形成されており、軟材層２１のエッジを保護している。硬材層２２としては、ヤング率が、例えば、１０４オーダー（ｋｇｆ／ｍｍ２）以上の材料を用いることが望ましい。そのような材料として、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、又は、それらの合金や、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ（Pb(lead) lanthanum zirconate titanate）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ＳＲＯ（strontium ruthenium oxide：ＳｒＲｕＯ３）、ガラス（ＳｉＯ２）、ＩＴＯ（indium tin oxide）等の酸化物や、窒化物等が挙げられる。
【００２５】
上層である硬材層２２及び下層である軟材層２１に用いられる材料としては、次の関係を満たす組み合わせを選択することが必要である。
硬質材料のヤング率＞軟質材料のヤング率
さらに、硬質材料のヤング率が軟質材料のヤング率の１００倍以上であることが望ましい。例えば、軟質材料としてドライフィルムレジスト（ヤング率：約０．５〜２．５ｋｇｆ／ｍｍ２）を用い、硬質材料としてＳＵＳ３４０（ヤング率：約２００００ｋｇｆ／ｍｍ２）を用いる場合には、上記の条件は十分に満たされる。或いは、硬質材料として銅（ヤング率：約１３８６８ｋｇｆ／ｍｍ２）を用いても良い。
【００２６】
このように、本実施形態においては、軟材層２１の上に硬材層２２を設けることにより、ブラストを行う際に軟材層２１が保護されるので、マスクの膜厚が薄くなったり、エッジが後退してパターンが変形するのを防ぐことができる。また、弾性率の高い軟材層２１を設けることにより、軟材層２１がクッションとなり、ブラスト時に硬材層２２に与えられる衝撃を吸収するので、硬材層２２の耐久性を高くすることができる。従って、このようなマスクを用いることにより、長時間に渡ってマスクパターンを維持しつつ砥粒を噴射できるので、高アスペクトの精密加工を行うことが可能になる。
【００２７】
次に、本発明の第１の実施形態に係るマスクの作製方法と、それを用いた材料の加工方法について、図２〜図５を参照しながら説明する。本実施形態においては、サンドブラスト法を用いて超音波トランスデューサアレイを製造する場合を例に取って説明する。
図２は、超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。この超音波トランスデューサアレイは、２次元に配列された複数の圧電素子３１と、共通電極３２と、各圧電素子３１に形成された電極３３とを含んでいる。共通電極３２及び電極３３を介して圧電素子３１に電圧を印加することにより、圧電素子３１は圧電効果によって伸縮して超音波を発生する。その際に時間差を設けて複数の圧電素子を駆動することにより、それぞれの圧電素子から発生する超音波が合成され、超音波ビームが送信される。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るマスクを用いた超音波トランスデューサアレイの製造方法を示すフローチャートであり、図４及び図５は、そのような超音波トランスデューサアレイの製造方法を説明するための図である。
図３のステップＳ１０において、図４の（ａ）に示すように、加工対象であるＰＺＴ板材１の１つの面に金属板を貼り付けることにより、共通電極３２を形成する。
【００２９】
次に、ステップＳ１１において、図４の（ａ）に示すように、ＰＺＴ板材１の上に、軟材層２を形成する。本実施形態においては、軟材層２として、ポジ型のドライフィルムレジストを用い、これをＰＺＴ板材１にラミネートする。ドライフィルムレジストとしては、例えば、５０μｍ厚、１００μｍ厚、１２０μｍ厚等のサンドブラスト用ドライフィルムレジストが市販されているので、それらを用いることができる。ドライフィルムレジストにおいては、膜厚が１０μｍ以上あればクッション性が認められる。例えば、３００μｍ×３００μｍのパターンを形成する場合には、５０μｍ程度のものが良好であり、膜厚が大きくなりすぎると、クッション性が高くなりすぎてサンドブラスト加工の効率が低下する。即ち、アスペクト比（掘削深さ：パターン幅）の値が概ね１／６以内となるように膜厚を選択することが望ましい。
【００３０】
次に、ステップＳ１２において、図４の（ｂ）に示すように、熱剥離シート３の上に、エッチング法等を用い、金属等の硬質材料によって所望のパターンを有する硬材マスク４を形成する。ここで、熱剥離シートとは、粘着面を有するシート状の粘着部材であり、熱を加えることによって粘着面の粘着性を喪失して剥離可能となるものである。このような粘着部材としては、例えば、日東電工株式会社製のリバアルファ（登録商標）を用いることができる。
【００３１】
ステップＳ１３において、図４の（ｂ）に示す硬材マスク４が形成された熱剥離シート３を、図４の（ａ）に示す軟材層（ドライフィルムレジスト）２に貼り付ける。その際に、図４の（ｃ）に示すように、硬材マスク４が軟材層２に接するようにする。ドライフィルムレジストは粘着性を有しているので、硬材マスク４が形成された熱剥離シート３をドライフィルムレジストに貼り付けて加圧することにより、硬材マスク４は、ドライフィルムレジストに粘着する。
【００３２】
ここで、軟材層２として、ドライフィルムレジストのようなフィルム状の部材を用いる場合には、ステップＳ１２及びＳ１３を一度に行っても良い。即ち、ＰＺＴ板材１の上に、ドライフィルムレジストと、硬材マスク４が形成された熱剥離シート３とを重ね、これらをローラ等にかけることにより加圧する。
【００３３】
ステップＳ１４において、熱剥離シート３を過熱し、軟材層２及び硬材マスク４から剥離する。これにより、図４の（ｄ）に示すように、独立したパターンの硬材マスク４が軟材層２の上に形成される。
【００３４】
ステップＳ１５において、図５の（ａ）に示すように、硬材マスク４が形成された軟材層（ドライフィルムレジスト）２を、例えば、紫外線を用いて露光し、ステップＳ１６において、例えば、弱アルカリ液を用いて現像を行う。これにより、図５の（ｂ）に示すように、硬材マスク４が形成されていない領域が除去され、軟材層２１及び硬材層２２を含むマスク２０が作製される。
【００３５】
ステップＳ１７において、図５の（ｃ）に示すように、マスク２０が形成されたＰＺＴ板材１に砥粒を吹き付けることにより、サンドブラスト加工を行う。砥粒としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｎＯｘ）、タングステンカーバイド（ＷＣ）等が用いられる。
【００３６】
次いで、ステップＳ１８において、例えば、ウェットエッチング等の方法を用いてマスク２０を除去する。これにより、図５の（ｄ）に示すように、複数のＰＺＴ素子３１が所望のレイアウトで配置された構造体が作製される。さらに、各ＰＺＴ素子３１の上面に、スパッタリング等の方法を用いて電極３３を形成する。これにより、図２に示すように、複数の超音波トランスデューサ３０を含む超音波トランスデューサアレイが作製される。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、軟材層と硬材層とを組み合わせることにより、サンドブラスト加工におけるマスクの耐久性を向上させることができる。従って、長時間に渡ってブラストしてもマスク形状が維持されるので、高アスペクト比の微細なパターンを形成することが可能になる。特に、タングステンカーバイドのように、比重が大きく、ブラスト性能が高い砥粒を用いる場合には、本実施形態に係るマスクと組み合わせることにより、高いブラスト性能を生かした加工を行うことができる。また、本実施形態によれば、熱剥離シートにメタルマスクを形成し、それを軟材層に転写することによってマスクパターンを形成するので、くり抜きパターンだけでなく、くり抜きパターンの反転パターンである孤立パターンを形成することが可能になる。
【００３８】
本実施形態においては、硬材マスクを形成する際に熱剥離シートを用いたが、熱以外の刺激によって剥離することができる部材を用いても良い。例えば、紫外線を照射することによって粘着性を喪失するＵＶ剥離シートを用いることができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、金属板をＰＺＴ板材に貼り付けることによって共通電極を設けたが、ＰＺＴ板材に金属膜を形成することによって共通電極を設けても良い。その場合には、最初にＰＺＴ板材に金属膜を形成しても良いし、ＰＺＴ板材のサンドブラスト加工が終了してから金属膜を形成しても良い。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態に係るマスクの作製方法について説明する。本発明の第１の実施形態においては、軟材層２１として、ポジ型の感光性ドライフィルムレジストを用いたが、ネガ型の感光性ドライフィルムレジストを用いても良い。図６は、本実施形態に係るマスクの作製方法を示すフローチャートである。また、図７は、ネガ型の感光性ドライフィルムレジストを用いたマスクの作製方法を説明するための図である。
【００４１】
図６のステップＳ２１において、図７の（ａ）に示すように、加工対象であるＰＺＴ板材１の上に、軟材層５を形成する。本実施形態においては、軟材層５として、ネガ型のドライフィルムレジストを用い、これをＰＺＴ板材１にラミネートする。
次に、ステップＳ２２において、図７の（ｂ）に示すように、熱剥離シート３にメタル等の硬材マスク４を、エッチング等によって形成する。
【００４２】
ステップＳ２３において、図７の（ｃ）に示すように、フォトマスク６を用い、軟材層（ドライフィルムレジスト）に対して露光や現像等を行うことにより、マスクパターンを形成する。フォトマスク６としては、ステップＳ２２において形成された硬材マスク４と同一のパターンを有するものが用いられる。これにより、図７の（ｄ）に示すように、マスクパターンが形成された軟材層５ａが形成される。
【００４３】
ステップＳ２４において、ステップＳ２１において硬材マスク４が形成された熱剥離シート３を、マスクパターンが形成された軟材層５ａに貼り合わせる。その際に、図８の（ａ）に示すように、硬材マスク４の位置が軟材層５ａのマスクパターンの位置と一致するように、アライメントしながら貼り合わせる。
【００４４】
ステップＳ２５において、熱剥離シート３を過熱し、軟材層５ａ及び硬材マスク４から剥離する。これにより、図８の（ｂ）に示すように、軟材層２１及び硬材層２２を含むマスク２０が形成される。
さらに、このマスク２０を用いてサンドブラスト加工を行うことにより、ＰＺＴ板材１に所望のパターンが形成される。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施形態に係るマスクの作製方法について説明する。本発明の第１及び第２の実施形態においては、軟材層２１として、感光性ドライフィルムレジストを用いたが、本実施形態においては、軟材層２１として非感光性の部材を用いることを特徴としている。
【００４６】
図９は、本実施形態に係るマスクの作製方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１１〜Ｓ１４において、図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、硬材マスク４を形成した熱剥離シート３を、ＰＺＴ板材１上に形成した軟材層２に貼り合わせ、熱剥離シート３を過熱してこれを剥離する。ここで、軟材層２としては、接着剤等の非感光性部材を用いても構わない。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１４における工程の詳細については、本発明の第１の実施形態において説明したものと同様である。
【００４７】
次に、ステップＳ３１において、硬材マスク４が形成されていない軟材層２の領域を除去することにより、マスクパターンを形成する。その際には、例えば、ドライエッチングや、ウェットエッチングや、サンドブラスト等の公知の方法を用いることができる。これにより、図５の（ｂ）に示すように、軟材層２１及び硬材層２２を含むマスク２０が作製される。さらに、このマスク２０を用いてサンドブラスト加工を行うことにより、ＰＺＴ板材１に所望のパターンが形成される。
【００４８】
次に、本発明の第４の実施形態に係るマスクについて説明する。
図１０は、本実施形態に係るマスクを示す断面図である。このマスク４０は、サンドブラスト加工の際に用いられるマスクであり、加工対象であるＰＺＴ板材１の上に形成されている。
マスク４０は、第１軟材層４１と、硬材層４２と、第２軟材層４３とを含んでいる。第１軟材層４１は、柔軟性及び弾性を有する粘着性又は接着性の材料によって、ＰＺＴ板材１の上に直接形成されている。第１軟材層４１は、ブラスト時に硬材層４２に与えられる衝撃を吸収するクッションとしての役割を果たす。この第１軟材層４１は、感光性と非感光性との内のいずれであっても構わない。
【００４９】
硬材層４２は、金属やセラミクスのように硬い材料の膜によって、第１軟材層４１の上に形成されている。硬材層４２は、ブラスト時に軟材層４１を保護し、マスクの膜厚が薄くなったり、エッジが後退してパターンが変形するのを防ぐ。
【００５０】
第２軟材層４３は、ポジ型、又は、ネガ型のドライフィルムレジストのように、感光性を有する軟質材料によって形成されている。第２軟材層４３は、硬材層４２を保護すると共に、第１軟材層４１及び硬材層４２にパターンを形成する際のマスクとしての役割も果たす。なお、第２軟材層４３は、粘着性又は接着性が弱い部材でも構わない。
【００５１】
図１０に示すように、マスク４０は、最上層が軟質材料によって形成されているので、ブラストを行う際に、第２軟材層４３が損傷しやすい。しかしながら、第２軟材層４３の膜厚が薄くなったり、エッジが後退しても、その下層の硬材層４２によってマスク全体のパターンが保たれるので、長時間に渡ってサンドブラストを行う際にも良好なマスク性能を維持することができる。また、第１軟材層４１の厚さが厚い場合においても、第２軟材層４３の解像度が高ければ、高アスペクト比の加工を行うことができる。
【００５２】
次に、本発明の第４の実施形態に係るマスクの作製方法について説明する。図１１は、本実施形態に係るマスクの作製方法を示すフローチャートである。また、図１２は、本実施形態に係るマスクの作製方法を説明するための図である。
【００５３】
図１１のステップＳ４１において、図１２の（ａ）に示すように、ＰＺＴ板材１に、第１軟材層４１ａ、硬材層４２ａ、第２軟材層４３ａを順次形成する。
次に、ステップＳ４２において、図１２の（ｂ）に示すように、フォトマスク７を用いて第２軟材層４３ａを露光し、さらに現像する。これにより、図１２の（ｃ）に示すように、マスクパターンが形成された第２軟材層４３が得られる。
【００５４】
ステップＳ４３において、図１２の（ｃ）に示す第２軟材層４３をマスクとして用い、硬材層４２ａ及び第１軟材層４１ａに対してエッチングを行う。その際に用いられるエッチング方法は、ドライエッチングやウェットエッチングのいずれでも良く、公知のエッチング方法を用いることができる。また、硬材層４２ａと第１軟材層４１ａとにおいて、エッチング方法を変更しても良く、材料に応じて適当なエッチング方法を選択しても良い。
【００５５】
これにより、図１２の（ｄ）に示すように、第１軟材層４１、硬材層４２、第２軟材層４３を含むマスク４０が作製される。さらに、このマスク４０を用いてサンドブラスト加工を行うことにより、ＰＺＴ板材１に所望のパターンが形成される。
【００５６】
本実施形態によれば、第２軟材層をマスクとして用いて下層にパターンを形成するので、第１軟材層のように、下層に用いることができる材料の選択の幅を広げることができる。
本実施形態においては、第１軟材層４１と硬材層４２と第２軟材層４３とが１層ずつ積層されたマスクを作製したが、これらの層をさらに交互に積層することにより、周期的構造を有するマスクを作製しても良い。特に、アスペクト比の大きいパターンを形成する場合には、掘削の深さに応じて積層する層の数を決定することが望ましい。
【００５７】
次に、本発明の第５の実施形態に係るマスク及びその製造方法について説明する。図１３は、本実施形態に係るマスクを示す一部断面斜視図である。図１３には、本実施形態に係るマスク５０が、加工対象であるＰＺＴ板材１の上に配置されている様子が示されている。なお、図１３において、矢印は金属板の圧延方向を示している。
【００５８】
マスク５０は、軟材層５１と、第１の金属層５２と、第２の金属層５３とを含んでいる。軟材層５１は、本発明の第１の実施形態におけるのと同様に、ＤＦＲや一般的なレジストのように、軟らかく、且つ、弾性を有する材料によって形成されている。
【００５９】
第１の金属層５２及び第２の金属層５３は、軟材層５１のエッジを保護する硬材層として配置されている。第１の金属層５２及び第２の金属層５３の厚さは、例えば、各々２０〜３０μｍ程度であり、２つの金属層を合わせて５０μｍ程度とすることが望ましい。また、第１の金属層５２及び第２の金属層５３の材料としては、本発明の第１の実施形態におけるのと同様に、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、又は、それらの合金が用いられる。
【００６０】
第１の金属層５２と第２の金属層５３とは、それぞれの圧延方向が互いに非平行となるように配置されている。例えば、図１３において、これらの金属層は、第１の金属層５２の圧延方向がＹ軸と平行になり、且つ、第２の金属層５３の圧延方向がＸ軸と平行になるように配置されている。
【００６１】
このように２つの金属層の圧延方向をずらす理由は、以下の通りである。図１４の（ａ）に示すように、一般に、金属板は、ローラ６０を用いて、金属材料６１を所望の厚さになるまで１つの方向に圧延することによって作製される。そのため、図１４の（ｂ）に示すように、金属板６２及び軟材層６３を含むマスクを使用してサンドブラスト加工を行う際に、加工時間が著しく長くなると、金属板が一定の方向に湾曲してしまう。これは、圧延時に生じた金属板の組成変化又は残留応力によるものと考えられる。
【００６２】
このような湾曲を生じさせないために、金属板を厚くすることによって強度を補うことが考えられる。しかしながら、金属板が厚くなると、等方性エッチング等を用いて金属板にマスクパターンを形成することが困難になる。特に、１００μｍ前後、或いは、それ以下の狭ピッチのパターンを形成することは、現段階では著しく困難である。また、金属板を厚くすることによりマスク全体の厚さも増してしまうので、マスク側面において砥粒が反射し易くなる。そのため、加工対象を正確に砥粒から遮蔽する能力が低下してしまい、形成されるパターンの精度が落ちてしまう。特に、高アスペクトな掘削加工を行う場合には、パターン側面の垂直形状を維持することが困難になる。
【００６３】
そのため、本実施形態においては、２つの金属板を、それぞれの圧延方向をずらして積層することにより、硬材層を形成している。これにより、それぞれの金属板の湾曲方向が互いに相補されるので、長時間に渡ってマスクの変形を抑制することができる。また、２つの金属板のトータルの厚さを、例えば、図１に示すマスクの硬材層２２と同程度にすることにより、形成されたパターンの精度を維持することができる。
【００６４】
本実施形態においては、２つの金属層５２及び５３を、それぞれの圧延方向が互いに９０°（±１０°以内）を為すように配置することにより、マスクの硬材層を形成しているが、金属層の積層数や圧延方向が為す角度はこれらの値に限られない。即ち、少なくとも２つの金属層が、それぞれの圧延方向が非平行となるように配置されていれば良い。ここで、マスク面が砥粒から受ける力の分布はマスクの形状によって異なるので、その分布に応じて金属板の湾曲し易さも異なってくる。そのため、マスク形状に応じて、積層数や圧延方向が為す角度を規定することが望ましい。例えば、マスク形状がｎ回対称図形である場合には、ｎ層の金属層を、圧延方向が互いに±１８０°／ｎ（±１０°以内）ずつずれるように回転させて積層する。具体的には、図１５に示すように、マスク形状を３回対称図形とする場合には、３層の金属層５４ａ〜５４ｃを、圧延方向が互いに６０°ずつずれるように積層することにより、マスクの硬材層を形成すれば良い。なお、図１５において、矢印は圧延方向を示している。
【００６５】
このような複数の金属層を含む硬材層は、圧延方向に応じて金属板の向きを調節し、それらを接合することによって作製される。接合する際には、一般的な接着剤を用いても良いし、拡散接合法を用いても良い。ここで、拡散接合法とは、複数の金属板を重ね、接合面に対して加圧しながら加熱する接合法である。これにより、金属板の各接合面付近の原子が互いに対面に拡散し、その結果、複数の金属板が強固に密着する。
【００６６】
このようにして作製された硬材層を、本発明の第１〜第４の実施形態に係るマスクの作製方法において用いることにより、マスクの強度をさらに高めることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、硬材層を厚くすることなく、著しく長時間に渡るサンドブラスト加工に耐え得る高強度のマスクを作製することができる。従って、このようなマスクを用いて、高アスペクトパターンを高い精度で形成することが可能になる。
【００６７】
次に、本発明の第５の実施形態に係るマスクの変形例について、図１６を参照しながら説明する。
図１６の（ａ）は、本実施形態に係るマスクの第１の変形例を示す一部断面斜視図である。このマスクは、軟材層５１と、補強層５５と、金属層５６とを含んでいる。補強層５５には、金属やセラミックスによって形成されたハニカム（蜂の巣形状）構造体が用いられる。本実施形態においては、ハニカム構造を有する陽極酸化ポーラスアルミナが用いられている。このように、金属層５６を補強層５５によって補強することにより、金属層５６の圧延方向に対する湾曲を抑制して、マスクの変形を防ぐことができる。
【００６８】
図１６の（ｂ）は、本実施形態に係るマスクの第２の変形例を示す一部断面斜視図である。このマスクは、軟材層５１と、圧延方向が互いにずれるように配置された２つの金属層５７及び５８と、２つの金属層５７及び５８の間に配置された補強層５５とを含んでいる。このように２つの金属層５７及び５８を配置すると共に、さらに補強層５５によって補強することにより、マスクの変形を抑制する効果をさらに高くすることができる。
【００６９】
図１６の（ｃ）は、本実施形態に係るマスクの第３の変形例を示す一部断面斜視図である。このマスクは、軟材層５１と、金属層５９とを含んでいる。金属層５９は、その圧延方向がＺ軸と平行になるように配置されている。このように、サンドブラスト加工を行う際にマスクが砥粒から受ける力の向き（Ｚ軸方向）と、金属層５９の圧延方向とを揃えることにより、金属層を１層のみ用いる場合においても、マスクの変形を抑制することができる。
【００７０】
次に、本発明の第６の実施形態に係るマスクの作製方法について説明する。本実施形態は、図１に示すマスク２０や図１０に示すマスク４０を作製する方法である。本実施形態においては、ディスペンサ（定量吐出装置）を用いて、それらのマスクを作製する。
ディスペンサは、液体又はペースト状の材料を吐出する針（ニードル）やノズルと、ニードルに材料を供給するためのシリンジ、バレル、バルブ、又は、ポンプ等と、材料の吐出量等を調整するコントローラとを含んでおり、所望の量の材料を所望の領域に精度良く吐出することができる。このようなディスペンサは、ＩＣチップの導通や接着剤塗布等の目的に応じて様々なタイプが用意されており、エレクトロニクス分野、医療分野、食品分野等を含む幅広い分野において利用されている。
【００７１】
図１７は、本実施形態に係るマスクの作製方法と、それを用いた材料の加工方法とを説明するための図である。
まず、図１７の（ａ）に示すように、ＰＺＴ板材１等の加工対象を用意し、ニードル７０から液体又はペースト状の弾性材料を吐出して、マスクパターンとなるように加工対象上に塗布し、さらにそれを硬化させることにより軟材層７１を形成する。弾性材料としては、エポキシ系、ウレタン系、シリコン系等の樹脂材料が用いられる。液体又はペースト状の弾性材料を硬化させるためには、加工対象に塗布された弾性材料を、材料に応じた温度（例えば、常温〜百数十度）に所定の時間保てば良い。或いは、弾性材料として、紫外線（ＵＶ）硬化型の樹脂材料を用いてもよい。
【００７２】
次に、図１７の（ｂ）に示すように、ニードル７０から液体又はペースト状の硬質材料を吐出して軟材層７１の上に塗布し、さらにそれを硬化させることにより硬材層７２を形成する。硬質材料としては、銀ペースト等の金属ペーストや、半田等が用いられる。金属ペースト等を硬化させるためには、軟材層７１に塗布されたペーストを、所定の温度で所定の時間焼成すればよい。或いは、硬質材料として、紫外線（ＵＶ）硬化型のペーストを用いてもよい。これにより、軟材層７１及び硬材層７２を含むマスク７３が作製される。なお、図１０に示すようなマスクを形成する場合には、ディスペンサを用いて硬材層の上に液体又はペースト状の弾性材料をさらに塗布し、それを硬化されば良い。
【００７３】
ここで、軟材層７１に用いられる弾性材料と硬材層７２に用いられる硬質材料との組み合わせは、先に述べたように、ヤング率の比の観点に加えて、液体又はペースト状の材料を硬化させる温度の関係から選択することが望ましい。その理由は、軟材層７１として用いられる樹脂は、一般に、ガラス転移点や耐熱温度を大幅に越える高温において、変形したり、熱分解して変質するおそれがあるからである。ここで、ガラス転移点とは、樹脂構造がガラス状態からゴム状態に変化するときの境界温度、即ち、樹脂の弾性率が急激に低下するときの温度である。例えば、一旦硬化させた後のガラス転移点は、エポキシ系樹脂では６０℃〜１５０℃程度、ウレタン系樹脂では１００℃程度となる。また、シリコン系樹脂の耐熱温度は、２５０℃程度である。一方、銀（Ａｇ）ペーストには、１００℃程度且つ６０分の焼成で硬化する低温型や、１５０℃〜２９０℃程度且つ２０〜３０分の焼成で硬化する高温型がある。また、半田ペーストには、１５０℃〜１６０℃程度且つ数十秒の焼成で硬化する低温型や、２２０℃程度且つ数十秒の焼成で硬化する高温型がある。そのため、金属ペーストの焼成温度が、軟材層７１として用いられる樹脂のガラス転移点や耐熱温度を大きく上回ることのない材料の組み合わせを選択することが重要である。ただし、多くの樹脂材料は、ガラス転移点付近まで加熱しても、軟らかくなるだけで、流動や変質には至らないので、ガラス転移点付近で焼成することは可能である。例えば、ガラス転移点が１００℃付近のウレタン系樹脂は、焼成温度が１００℃程度の低温型銀ペーストとを組み合わせて使用しても、本実施形態における使用目的上は問題ない。また、紫外線照射によって硬化するＵＶ硬化型の銀ペーストは、ガラス転移点がさらに低い樹脂材料と組み合わせることができる。
【００７４】
具体的には、軟材層７１に用いられる材料としては、米国のエポキシ・テクノロジー（ＥＰＯＸＹ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）社の製品であるエポテック（ＥＰＯ−ＴＥＫ）３３０（ガラス転移点９０℃以上、ショア（Ｓｈｏｒｅ）Ｄ硬度８０程度）や、エポテック３１０（分解温度３２６℃程度、ショアＤ硬度２２程度（フレキシブル））等のエポキシ樹脂が挙げられる。ここで、ショアＤ硬度とは、ショア（ＳＨＯＲＥ）社のＤタイプ（高硬度用）のデュロメータによって測定された硬さを表しており、数値が大きいほど材料が硬いことを示す。また、一般的には、エポキシ樹脂のヤング率は、１０−９〜Ｐａ１０−７Ｐａ程度と見込まれる。一方、硬材層７２に用いられる材料としては、エポキシ・テクノロジー社製の銀ペーストであるエポテックＨ３５−１７５ＭＰ（硬化条件１６５℃、１．５時間〜１８０℃、１時間）や、ニホンハンダ株式会社製のはんだペーストである２０７シリーズ（ヤング率２×１０１０Ｐａ〜４×１０１０Ｐａ程度）等が挙げられる。従って、例えば、軟材層７１として、エポテック３１０と、硬材層７２として、はんだペーストとを組み合わせることにより、ヤング率の比の高い、良好な性能を有するマスク７３を作製することができる。
【００７５】
次に、図１７の（ｃ）に示すように、マスク７３が形成されたＰＺＴ板材１に砥粒を吹き付けることにより、サンドブラスト加工を行う。これにより、図１７の（ｄ）に示すように、複数の圧電体が所望のレイアウトで配置された構造体が作製される。さらに、ウェットエッチング等の方法を用いてマスク７３を除去する。
【００７６】
本実施形態によれば、硬材層（メタル層）として金属圧延板を用いる場合と異なり、硬材層の圧延異方性の問題が生じない。そのため、サンドブラスト加工中においても湾曲し難いマスクを、少ない工程で作製することができる。また、液体又はペースト状の材料を用いて軟材層及び硬材層を形成するので、任意の形状及び任意の配置のマスクを容易に作製することができる。
【００７７】
上記の第１〜第６の実施形態においては、サンドブラスト加工において用いられるマスク及びその作製方法について説明したが、このようなマスクは、サンドブラスト法以外の材料加工方法においても用いることができる。例えば、プラズマエッチングに代表されるドライエッチング法や、ウェットエッチング法において、第１〜第６の実施形態に係るマスクを用いることにより、パターン形成を行っても良い。
【００７８】
以上説明した本発明の第１〜第６の実施形態に係るマスクを用いることにより、例えば、図１８に示す超音波トランスデューサアレイを作製することができる。この超音波トランスデューサアレイは、２次元マトリクス状に配置された複数の超音波トランスデューサ８０と、配線基板８１と、共通電極８２とを含んでいる。
【００７９】
各超音波トランスデューサ８０は、ＰＺＴ等の複数の圧電材料層と複数の内部電極とが交互に積層された積層構造体８０ａと、向かい合う２つの側面に配置された側面電極８０ｂ及び８０ｃとを含んでいる。このような超音波トランスデューサ８０においては、側面電極８０ｂ及び８０ｃによって、積層された複数の層が並列に接続されているので、素子を微細化しつつ、素子全体の電極間容量を、単層の場合と比較して大きくすることができる。
【００８０】
このような超音波トランスデューサアレイは、次のように作製される。まず、複数の超音波トランスデューサアレイ８０の配置に対応する複数の電極が形成された配線基板８１に、圧電材料層と内部電極とが交互に配置された積層体を形成する。次に、第１〜第６の実施形態において説明したように、積層体上に所望の形状のマスクを所望の配列で配置し、サンドブラスト法によってダイシングを行う。サンドブラスト法によるダイシングにおいては、一般的なダイサーを用いる場合と比較して、摩擦等によって生じる熱や応力が小さくなるので、積層体の断面や、各層の境界に与える影響が少なくて済む。さらに、分割された各積層構造体８０ａの側面に側面電極８０ｂ及び８０ｃを配置し、共通電極８２を配置する。
【００８１】
このような超音波トランスデューサアレイにおいて、配線基板８１に形成された複数の電極及び共通電極８２を介して、各超音波トランスデューサ８０に電圧を印加する。それにより、各超音波トランスデューサ８０から超音波が発生する。その際に、複数の超音波トランスデューサ８０に遅延時間をそれぞれ与えながら駆動することにより、所望の方向及び深さにフォーカスされた超音波ビームを形成することができる。
【００８２】
ここで、超音波トランスデューサアレイにおいて、複数の超音波トランスデューサ８０（積層構造体８０ａ）を配列する方法は、２次元マトリクス状に限られない。例えば、１次元アレイや、数個の１次元アレイを並列に配置した２次元アレイ（１．５次元アレイとも呼ばれる）や、同心円状の配列でも良いし、ランダムな配置でも良い。さらに、このような超音波トランスデューサアレイに音響整合層やバッキング層等を設けることにより、超音波診断装置に用いられる超音波用探触子を作製することができる。
【００８３】
このように、本発明の第１〜第６の実施形態に係るマスクを用いることにより、超音波トランスデューサアレイを容易且つ高精度に作製することができるので、超音波トランスデューサアレイ及びそれを含む超音波用探触子の生産性を向上させることができる。また、マスクを任意に配置することにより、任意配列の超音波トランスデューサアレイを形成できるので、クロストークが抑制された超音波送受信が可能な超音波用探触子を作製することができる。
【００８４】
また、本発明の第１〜第６の実施形態に係るマスクは、超音波トランスデューサアレイ以外にも様々な分野において用いることができる。以下に、本発明の第１〜第６の実施形態に係るマスクを用いた光シャッタアレイの製造方法について説明する。
【００８５】
光シャッタアレイとは、プリンタやファクシミリ等の画像書込み用ヘッドに使用されるスイッチングデバイスのことである。電気光学効果（Electro-Optic Effect：ＥＯ効果）を呈する材料によって構成される光シャッタアレイは、光路の開閉を高速且つ精密に制御することが可能なことから広く応用され、性能や製造歩留まりを向上させるために製造方法等の改良が進められている。ここで、ＥＯ効果とは、光学材料に電場をかけることにより、その屈折率が変化する現象のことである。
【００８６】
図１９は、ＥＯ効果を呈する材料としてＰＬＺＴを用いた光シャッタアレイを示す斜視図である。この光シャッタアレイは、向かい合う２つの側面にそれぞれ電極１０１が設けられた複数のＰＬＺＴ素子１００を含んでいる。ＰＬＺＴ素子１００は、例えば、一辺が１００μｍ角で、高さが１００μｍ以上の直方体形状を有しており、例えば、１１０μｍピッチで配列されている。このような複数のＰＬＺＴ素子１００を含むアレイは、偏光方向が４５度ずれるように配置された２つの偏光板１０２及び１０３の間に配置されている。また、図の下方には、ハロゲンランプ等の光源１０４が配置されており、偏光板１０２、ＰＬＺＴ素子１００、及び、偏光板１０３を照射している。
【００８７】
光源１０４から発生した光源光は、偏光板１０２を透過することによって偏光され、さらに、ＰＬＺＴ素子１００を透過する。ここで、通常の状態では、偏光板１０２及び偏光板１０３の配置により、偏光板１０２によって偏光された光源光は、偏光板１０３をあまり透過することができない。このとき、電極１０１を介してＰＬＺＴ素子１００に電圧を印加すると、ＰＬＺＴ素子１００はＥＯ効果によってその屈折率を変化させるので、透過光の偏光面が回転する。これにより、ＰＬＺＴ素子１００を透過した光は、偏光板１０３を透過する。そこで、それぞれのＰＬＺＴ素子１００に印加される電圧を制御することにより、素子に対応する位置から出射する光のオン・オフを制御することができる。
【００８８】
このようなＰＬＺＴ素子は、一般に、ＰＬＺＴ板材をダイシングすることによって作製されている。しかしながら、ダイシングを行うと、素子に傷がついたり、破損したり、或いは、応力によって素子の光学特性が変化して、光シャッタの性能が低下してしまう。そのため、本実施形態においては、サンドブラスト法を用いてＰＬＺＴ素子を作製している。
【００８９】
図２０は、本実施形態に係る光シャッタアレイの製造方法を示すフローチャートである。また、図２１は、本実施形態に係る光シャッタアレイの製造方法を説明するために図である。
まず、ステップＳ５１において、図２１の（ａ）に示すように、ＰＬＺＴ板材１１０に、所望のパターンを有するマスク１１１を形成する。マスク１１１の作製方法としては、本発明の第１〜第６の内のいずれの実施形態に係るマスクの作製方法を用いても良い。図２１の（ａ）には、軟材層１１１ａと硬材層１１１ｂとを含むマスク１１１が示されている。
【００９０】
次に、ステップＳ５２において、これにより、図２１の（ｂ）に示すように、サンドブラスト加工を行うことにより、ＰＬＺＴ板材１１０にパターンを形成する。
ステップＳ５３において、図２１の（ｃ）に示すように、例えば、スパッタリング等の方法を用い、各ＰＬＺＴ素子１００の向かい合う側面にアルミニウム等の金属膜を形成することにより、電極１１２を形成する。
ステップＳ５４において、マスク１１１を、例えば、ウェットエッチングによって除去する。これにより、図２１の（ｄ）に示すように、複数のＰＬＺＴ素子１１０が配置されたＰＬＺＴ素子アレイが作製される。
【００９１】
さらに、電極１１２から配線を引き出し、偏光板や光源を配置することにより、図１９に示すような光シャッタアレイが製造される。なお、光シャッタアレイの詳細については、特開平５−９３８９３号公報、特開平５−１８８３３７号公報、特開２００１−２１８５６号公報、及び、特開２００１−３３８３４号公報を参照されたい。
【００９２】
このように、サンドブラスト法を用いることにより、ＰＬＺＴ素子の光学特性を損なうことなく、高アスペクト且つ微細な加工を行うことができる。従って、性能の高い光シャッタアレイを容易に製造することができると共に、ＰＬＺＴ素子をさらに高集積化することも可能になる。
【００９３】
この他、例えば、マイクロリアクターや、マイクロミラー等の様々な精密機器や装置を、サンドブラスト法を用いて製造しても良い。
マイクロリアクターとは、シリコンウェハ等の基材に、例えば、幅数μｍから数百μｍ程度の微小な流路を形成した反応器である。マイクロリアクターを用いることにより、薬液の量や温度を精密に制御しつつ、ごく少量の薬液を用いて化学反応や化学分析を行うことができる。最近では、マイクロリアクターが形成されたセルをアレイ化したマイクロリアクターアレイも開発も進められている。また、マイクロミラーとは、例えば、一辺が１６μｍ程度の微小なミラーがヒンジを介してＰＺＴ等のアクチュエータに接続されたＭＥＭＳ機器である。これらの精密機器において、シリコンウェハやＰＺＴ等を加工する際にサンドブラスト法を用いることにより、複雑な製造工程を経ることなく、高アスペクト且つ精度の高い加工を行うことが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、ガラスやセラミック等の硬脆材料を含む材料の加工や半導体微細加工において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマスクの構造を示す断面図である。
【図２】超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るマスクの作製方法を含む超音波トランスデューサアレイの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るマスクの作製方法を含む超音波トランスデューサアレイの製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るマスクの作製方法を含む超音波トランスデューサアレイの製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るマスクの作製方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るマスクの作製方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るマスクの作製方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るマスクの作製方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るマスクの構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るマスクの作製方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るマスクの作製方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るマスクを示す一部断面斜視図である。
【図１４】金属板の圧延方向に対する湾曲を説明するための図である。
【図１５】マスク形状に応じた金属板の積層方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係るマスクの変形例を示す図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係るマスクの作製方法と、それを用いた材料の加工方法とを説明するための図である。
【図１８】超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。
【図１９】光シャッタアレイを示す斜視図である。
【図２０】光シャッタアレイの製造方法を示すフローチャートである。
【図２１】光シャッタアレイの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  ＰＺＴ板材
２  軟材層（ポジ型ドライフィルムレジスト）
３  熱剥離シート
４  硬質材料マスク
５、５ａ  軟材層（ネガ型ドライフィルムレジスト）
６、７  フォトマスク
２０、４０、５０、７３、１１１  マスク
２１、１１１ａ、５１、６３、７１  軟材層
２２、４２、４２ａ、７２、１１１ｂ  硬材層
３１  圧電素子
３２  共通電極
３３  電極
４１、４１ａ  第１軟材層
４３、４３ａ  第２軟材層
５２、５３、５４ａ〜５４ｃ、５６〜５９  金属層
５５  補強層
６０  ローラ
６１  金属材料
６２  金属板
７０  針（ニードル）
８０  超音波トランスデューサ
８０ａ  積層構造体
８０ｂ、８０ｃ  側面電極
８１  配線基板
９１  共通電極
１００  ＰＬＺＴ素子
１０１  電極
１０２、１０３  偏光版
１０４  光源
１１０  ＰＬＺＴ板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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