(57)【要約】【課題】プラズマを利用したエッチング技術（ドライエッチング技術）を利用して、テーパ形状の孔を良好に形成し得る技術を提供することを一つの目的とする。【解決手段】本発明に係る一態様の製造方法は、孔を有する基板を製造する方法であって、（ａ）貫通孔(14)を有するマスク(12)を、基板(13)の一面上に密着させて配置する第１工程と、（ｂ）前記マスクを介して、前記基板に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記基板の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第２工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔を有する基板の製造方法であって、
貫通孔を有するマスクを、基板の一面上に密着させて配置する第１工程と、
前記マスクを介して、前記基板に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記基板の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第２工程と、
を含む、孔を有する基板の製造方法。
【請求項２】
孔を有する基板の製造方法であって、
基板の一面上に薄膜を形成する第１工程と、
貫通孔を有するマスクを、前記基板の一面上の前記薄膜に密着させて配置する第２工程と、
前記マスクを介して、前記薄膜に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記薄膜の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第３工程と、
を含む、孔を有する基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
前記プラズマエッチングがダイレクトプラズマモードによるエッチングである、
孔を有する基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法において、
前記マスクの構成材料がガラス、セラミック、半導体、フッ素系樹脂の何れかを含む、
孔を有する基板の製造方法。
【請求項５】
少なくとも一面側に配線を有する基板の製造方法であって、
貫通孔を有するマスクを、基板の一面上に密着させて配置する第１工程と、
前記マスクを介して、前記基板に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記基板の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第２工程と、
前記基板の少なくとも前記孔の内壁に沿って導電体膜を形成する第３工程と、
を含む、配線基板の製造方法。
【請求項６】
少なくとも一面側に配線を有する基板の製造方法であって、
基板の一面上に薄膜を形成する第１工程と、
貫通孔を有するマスクを、前記基板の一面上の前記薄膜に密着させて配置する第２工程と、
前記マスクを介して、前記薄膜に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記薄膜の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第３工程と、
前記薄膜の少なくとも前記孔の内壁に沿って導電体膜を形成する第４工程と、
を含む、配線基板の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の製造方法において、
前記プラズマエッチングがダイレクトプラズマモードによるエッチングである、
配線基板の製造方法。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れか１項に記載の製造方法において、
前記マスクの構成材料がガラス、セラミック、半導体、フッ素系樹脂の何れかを含む、
配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔（窪み）を有する基板の製造技術並びに当該孔の内壁に沿って形成された配線膜を有する配線基板の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用した加工技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような加工技術は、表面改質や形状加工など種々に応用されている。しかしながら、被加工物に対してプラズマを利用したエッチングによって孔形成加工を行った場合、形成される孔の内壁は直線的に切り立った形状となる。このため、孔の一方（例えば開口）から他方（例えば底面）へ向かってすりばち状に傾斜するテーパ形状を得ることは困難である。孔が直線的に切り立った形状である場合、その孔の内壁に沿って配線膜等の薄膜を良好に形成することが困難となる。この不都合は、液滴吐出法によって配線膜等の配線を形成する場合に特に顕著となる。これに対して、従来知られるウェットエッチング技術を用いれば、エッチングの進行方向が等方性であることにより、テーパ形状の孔を得ることが容易である。しかしながら、ウェットエッチング技術を採用する場合、被加工物（例えば、薄膜）がエッチング溶液に対する耐薬品性が低い場合には対応できない。このため、プラズマを利用したエッチング技術（ドライエッチング技術）を利用して、テーパ形状の孔を良好に形成し得る技術が望まれている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明に係る具体的態様は、プラズマを利用したエッチング技術（ドライエッチング技術）を利用して、テーパ形状の孔を良好に形成し得る技術を提供することを一つの目的とする。
【０００５】
また、本発明に係る具体的態様は、孔の内壁に沿って形成された配線膜を有する配線基板を良好に形成し得る技術を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一態様の製造方法は、孔を有する基板の製造方法であって、（ａ）貫通孔を有するマスクを、基板の一面上に密着させて配置する第１工程と、（ｂ）前記マスクを介して、前記基板に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記基板の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第２工程と、を含む。
【０００７】
本発明に係る一態様の製造方法は、孔を有する基板の製造方法であって、（ａ）基板の一面上に薄膜を形成する第１工程と、（ｂ）貫通孔を有するマスクを、前記基板の一面上の前記薄膜に密着させて配置する第２工程と、（ｃ）前記マスクを介して、前記薄膜に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記薄膜の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第３工程と、を含む。
【０００８】
本発明に係る製造方法によれば、基板の一面側に、当該一面側の開口の径が広く、底部へ向かうほど径が狭くなるテーパ形状の孔を良好に形成することができる。
【０００９】
上述した各製造方法において、前記プラズマエッチングは、ダイレクトプラズマモードによるエッチングとすることができる。
【００１０】
上述した各製造方法において、前記マスクの構成材料としては、例えばガラス、セラミック、半導体、フッ素系樹脂の何れかを採用し得る。
【００１１】
本発明に係る一態様の製造方法は、少なくとも一面側に配線を有する基板の製造方法であって、（ａ）貫通孔を有するマスクを、基板の一面上に密着させて配置する第１工程と、（ｂ）前記マスクを介して、前記基板に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記基板の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第２工程と、（ｃ）前記基板の少なくとも前記孔の内壁に沿って導電体膜を形成する第３工程と、を含む。
【００１２】
本発明に係る一態様の製造方法は、少なくとも一面側に配線を有する基板の製造方法であって、（ａ）基板の一面上に薄膜を形成する第１工程と、（ｂ）貫通孔を有するマスクを、前記基板の一面上の前記薄膜に密着させて配置する第２工程と、（ｃ）前記マスクを介して、前記薄膜に対してプラズマエッチングを施すことにより、前記薄膜の前記貫通孔に対応した位置に孔を形成する第３工程と、（ｄ）前記薄膜の少なくとも前記孔の内壁に沿って導電体膜を形成する第４工程と、を含む。
【００１３】
本発明に係る製造方法によれば、基板の一面側に、当該一面側の開口の径が広く、底部へ向かうほど径が狭くなるテーパ形状の孔が良好に形成される。そして、当該孔の内壁に沿って形成された配線膜を有する配線基板が良好に形成される。
【００１４】
上述した各製造方法において、前記プラズマエッチングは、ダイレクトプラズマモードによるエッチングとすることができる。
【００１５】
上述した各製造方法において、前記マスクの構成材料としては、例えばガラス、セラミック、半導体、フッ素系樹脂の何れかを採用し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るプラズマ装置の構成を示す概略模式図である。本実施形態に係るプラズマ装置は、平行平板型の減圧プラズマ装置であり、例えば、ダイレクトプラズマモードとＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）モードとを切り替えて使用することができる。本実施形態においてはダイレクトプラズマモードが使用される。図示のようにこのプラズマ装置は、平板状のプラズマ電極１０と、このプラズマ電極１０と隙間を設けて対向配置されたプラズマグランドステージ１１とを備える。ワーク（加工対象物）１３はプラズマグランドステージ１１上に載置される。このワーク１３上に、貫通孔１４を有するマスク１２が配置された状態でダイレクトプラズマモードによるエッチングが行われる。ダイレクトプラズマモード（ダイレクトプラズマ方式）とは、基板をグランドステージにし、対向するプラズマ電極１０に高周波電圧を印加する方式をいう。エッチングには、例えば、酸素（０2）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）の混合ガスが用いられる。また、発明者等の実験結果によれば、ＲＩＥモードであっても、ダイレクトプラズマモードと同様なテーパ形状の孔を形成できることが確認されている。以下の実施形態においては、好適な事例として、ダイレクトプラズマモードを用いた場合について説明する。
【００１８】
図２は、マスクの貫通孔付近を拡大して示した模式断面図である。図示のように本実施形態におけるワーク１３は、基板１６とこの基板１６上に形成された薄膜１５とを含む。この薄膜１５の上面にマスク１２が配置される。薄膜１５とマスク１２との界面がよく密着することが望ましい。マスク１２が必要十分な重さを有する場合には、その自重を利用してマスク１２と薄膜１５とが密着させてもよいが、そうでない場合には治具を用いる等により適宜マスク１２に付勢してもよい。マスク１２は、絶縁体材料からなることが好ましく、例えばガラス、セラミック、フッ素径樹脂などの材料が好適に用いられる。また、マスク１２の素材としてシリコン等の半導体材料を用いてもよい。マスク１２の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。マスク１２の貫通孔１４は、その直径φ１が例えば数百μｍ程度である。貫通孔１４の断面形状は適宜設定され、例えば円形、矩形などである。薄膜１５は、適宜選択することが可能であり、例えば本実施形態では有機ポリマー材料を用いて薄膜１５が形成される。有機ポリマー材料とは、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エステル系樹脂等を含む絶縁性ポリマーである。絶縁性ポリマーとしては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。薄膜１５の形成方法は適宜選択され、例えばスピンコート法、蒸着法、スパッタ法など種々の成膜方式を採用し得る。なお、薄膜１５を設けず、基板１６自体を加工対象物としてもよい。
【００１９】
図３は、エッチング工程を説明するための模式断面図であり、上記図２と同様にマスクの貫通孔付近が拡大して示されている。上述したプラズマ装置を用いてダイレクトプラズマモードによるエッチングを行うことにより、薄膜１５の貫通孔１４に重畳する部位が図示のように除去される。このとき、図示のように、薄膜１５に形成される孔１７の形状は、開口側（マスク１２に密着する側）がより広く、基板１６側（マスク１２から遠い側）に向かうにつれて狭くなったテーパ形状となる。そして、このテーパ形状の孔１７の開口側の直径φ２は、貫通孔１４の直径φ１よりも大きくなる。一例として、φ２はφ１の３倍程度になる。
このような形状の孔が得られる理由（ホール形成理論）は次のように考えられる。
すなわち、高周波電源により高周波の電力が平板状のプラズマ電極１０に印加されると、電極間に放電が起こり、ガスがイオン化（プラズマ化）する。さらに、高周波電源より印加された電子がマスク１２にチャージされることにより、活性ガスの流入口となる貫通孔１４周辺にバイアスが発生し、貫通孔１４付近に活性化イオン（プラズマ）が発生する。なお、バイアスとは電気の流れを抑制するものであり、これがホール周辺に出来ると、プラズマの方向性が整いホール周辺もアッシングされる。そして、当該活性化イオンは、貫通孔１４の周縁部を起点として薄膜１５を等方向にエッチングすることになる。つまり、貫通孔１４の周縁部から横方向に広がるサイドエッチングと、貫通孔１４の直下方向に掘り下げるエッチングとが並行して行なわれることになる。これにより、テーパ形状の孔１７が形成される。
【００２０】
孔１７の一実施例について説明する。上述の混合ガスを用い、マスク１２として１．０ｍｍ厚のガラス基板を用い、貫通孔１４の径φ１を８００μｍとし、メタクリル樹脂からなる薄膜１５に対してエッチングを行うことにより、孔１７の径φ２がφ１の３倍（２４００μｍ）となることが確認された。このときの貫通孔１４の断面形状は円形であり、対応する孔１７の形状はすり鉢形状であった。また、発明者等の実験結果によれば、薄膜１５として、メタクリル樹脂の他にも、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、パリレンなどの材質でも、同様にテーパ形状の孔が形成できることが確認されている。
【００２１】
図４は、孔の内壁に沿って薄膜を形成する工程を説明するための模式断面図であり、上記図２と同様にマスクの貫通孔付近が拡大して示されている。本実施形態では、液滴吐出装置１９を用いて、薄膜１５の表面から孔１７の内壁に沿って薄膜１８を形成する。薄膜１８は、例えば導電膜である。具体的には、液滴吐出装置１９を用いて、導電性粒子を含有する液体を薄膜１５の表面から孔１７の内壁に沿って塗布し、その後この塗布された液体を乾燥、焼成等によって固化させる。図示のように、孔１７がテーパ形状を有するため、薄膜１８の被覆性が向上する。すなわち、薄膜１５の表面と孔１７の内壁との境界部分において薄膜１８の成膜性が低下し、或いは膜が途切れることを回避できる。なお、薄膜１８の成膜方法は液滴吐出法に限定されず、他にも蒸着法やスパッタ法など種々の成膜方法を採用できる。
【００２２】
図５は、変形実施形態の一例について説明する模式斜視図である。上述した実施形態と共通する構成については同符号を付しており、それらについての詳細な説明は省略する。マスク１２の貫通孔１４を一方向に伸びた矩形状にすることにより、図示のように、溝状の孔１７ａに薄膜１８を形成することも可能である。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、プラズマを利用したエッチング技術（ドライエッチング技術）を利用して、テーパ形状の孔を良好に形成することが可能となる。また、ドライエッチングであるため、薄膜１５などのように耐薬品性が低い基材に対してもテーパ形状の孔を良好に形成することができる。さらに、発明者等の実験結果によれば、ドライエッチングの灰化（Ashing）作用により、残渣の発生がないことが確認されているため、残渣を除去する工程を不要とすることができる。
また、形成された孔に成膜する際において良好な成膜性を実現することが可能となる。本実施形態に係る製造方法は、種々のデバイスの製造過程において応用が可能であり、例えば、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス装置、電気泳動装置などのデバイス、薄膜トランジスタ等の半導体素子やそれを含む半導体装置の製造過程に適用し得る。
【００２４】
図６は、液晶装置等に用いられるアクティブマトリクス基板の構成例を示す平面図である。また、図７は、図６に示すアクティブマトリクス基板のVII−VII線における断面を示す図である。図６に示すように、アクティブマトリクス基板５０は、並列に配置された複数のデータ線（信号線）５３と、これらのデータ線５３と交差して配置された複数のゲート線（走査線）５７と、各データ線５３と各ゲート線５７との各々の交差位置に設けられた複数のトランジスタ５１と、同じく各データ線５３と各ゲート線５７との各々の交差位置に設けられ、前記トランジスタ５１ごとに対として設けられた電極６０と、を備えている。電極６０は、例えば画素電極である。このアクティブマトリクス基板５０と、図示しない対向基板との間に、適宜、液晶層や電気泳動層などの電気光学層を配置することにより、液晶装置や電気泳動装置が構成される。各トランジスタ５１は半導体層５２を有しており、各半導体層５２の一端側が対応するデータ線５３と接続され、各半導体層５２の他端側が電極６０と接続されている。半導体層５２は、例えばアモルファスシリコン膜を含む。図７に示すように、基板６１上に、各データ線５３、各電極６０及び外部との電気的接続を図るための電極パッド部５６が形成されている。また、各データ線５３と各電極６０とに渡って半導体層５２が形成されている。また、基板６１上には、各半導体層５２、各データ線５３、各電極６０（図示せず）及び各電極パッド部５６を覆う絶縁膜５８が設けられている。絶縁膜５８は、例えば酸化シリコン膜である。この絶縁膜５８には、各電極パッド部５６と重畳する位置にテーパ形状の貫通孔（コンタクトホール）５９が設けられている。各ゲート線５７は絶縁膜５８上に形成されており、一部が前述の貫通孔５９に埋設され、電極パッド部６１と接続されている。上述した本実施形態に係る製造方法は、例えばこのようなアクティブマトリクス装置５０における貫通孔５９及びゲート線５７を形成する際に適用することができる。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上述した実施形態における数値的な条件、膜素材、などの諸条件は一例に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係るプラズマ装置の構成を示す概略模式図である。
【図２】マスクの貫通孔付近を拡大して示した模式断面図である。
【図３】エッチング工程を説明するための模式断面図である。
【図４】孔の内壁に沿って薄膜を形成する工程を説明するための模式断面図である。
【図５】変形実施形態の一例について説明する模式斜視図である。
【図６】アクティブマトリクス基板の構成例を示す平面図である。
【図７】アクティブマトリクス基板のVII−VII線における断面を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…プラズマ電極、１１…プラズマグランドステージ、１２…マスク、１３…ワーク、１４…貫通孔、１５…薄膜、１６…基板、１７…孔、１８…薄膜、１９…液滴吐出装置
【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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