硬质脆性材料制部件的制造方法以及硬质脆性材料制部件与流程

硬质脆性材料制部件的制造方法以及硬质脆性材料制部件
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于2022年1月7日申请的日本专利申请第2022-001583号，对其要求优先权，其内容整体通过引用被援引到本技术中。
技术领域
3.本公开涉及硬质脆性材料制部件的制造方法及硬质脆性材料制部件。


背景技术：

4.公知有通过喷射加工来对硬质脆性材料制的基材的表面实施凹凸形状的加工方法。例如，在日本特开2019-162675号公报中，通过上述的加工方法来制造在半导体的制造中使用的静电吸盘。
5.静电吸盘那样的硬质脆性材料制部件有时因被反复使用而导致凸部磨损。通过日本特开2019-162675号公报中记载的加工方法形成的凸部由于具有朝向前端而前端变细的锥形形状，因此凸部的上表面的面积随时间而变化。因此，硬质脆性材料制部件的性能可能随时间而变化。例如，在静电吸盘中，若凸部与晶圆接触的面积发生变化，则导热性能等可能发生变化，因此有时需要变更成膜时等的制造条件。


技术实现要素：

6.本公开对能够抑制硬质脆性材料制部件的性能中的经时性变化的硬质脆性材料制部件的制造方法以及硬质脆性材料制部件进行说明。
7.本公开的一个方面所涉及的硬质脆性材料制部件的制造方法包括：准备由硬质脆性材料构成的基材的工序；和对基材实施凹凸加工的工序。通过凹凸加工来在基材形成向第一方向突出的凸部和包围凸部的底面。底面在由与第一方向交叉的第二方向和与第一方向及第二方向交叉的第三方向规定的平面扩展。在由第一方向及第二方向规定的截面中，在将第一方向设为z、将第二方向设为x的情况下，底面和与底面相连的凸部的侧面满足z＝ax2－bx的关系。a为0.005～0.200，b为0.050～0.955。
8.通过上述制造方法形成的底面和凸部的侧面满足上述的关系。因此，可得到凸部从底面向第一方向陡峭地立起的形状。即，即使凸部在第一方向上的位置改变，与第一方向正交的凸部的截面形状也几乎不发生变化。因此，即使凸部磨损，凸部的上表面的面积也几乎不发生变化。其结果是，能够抑制硬质脆性材料制部件的性能中的经时性变化。
9.在一些实施方式中，实施凹凸加工的工序可以包括：在基材形成掩膜图案的工序；和对形成有掩膜图案的基材实施喷射加工的工序。在该情况下，通过喷射材料与基材中的未被掩膜图案覆盖的部分碰撞，从而根据脆性破坏原理对该部分进行加工。由此，能够对基材实施凹凸加工。
10.在一些实施方式中，掩膜图案的构成材料可以是丙烯酸聚氨酯树脂。在该情况下，由于掩膜图案相对于喷射加工不易磨损，所以在喷射加工中能够维持掩膜图案的形状。因
此，在喷射加工中，由掩膜图案持续覆盖基材的同一部分的可能性升高，因此能够使加工精度提高。其结果是，能够更加可靠地得到凸部从底面向第一方向陡峭地立起的形状。
11.在一些实施方式中，在喷射加工中使用的喷射材料的喷射速度可以为秒速100米以上。若喷射材料的喷射速度变高，则喷射材料的直进性提高。若喷射速度为秒速100米以上，则喷射材料易进入到由底面和凸部形成的角部。因此，能够更加可靠地得到凸部从底面向第一方向陡峭地立起的形状。
12.在一些实施方式中，在喷射加工中使用的喷射材料的粒径可以为38μm以下。在该情况下，喷射材料易进入到由底面和凸部形成的角部。因此，能够更加可靠地得到凸部从底面向第一方向陡峭地立起的形状。
13.本公开的另一方面所涉及的硬质脆性材料制部件具备：平板上的基部；和从基部的一个面向第一方向突出的凸部。一个面在由与第一方向交叉的第二方向和与第一方向及第二方向交叉的第三方向规定的平面扩展。在由第一方向及第二方向规定的截面中，在将第一方向设为z、将第二方向设为x的情况下，一个面和与一个面相连的凸部的侧面满足z＝ax2－bx的关系。a为0.005～0.200，b为0.050～0.955。
14.在上述硬质脆性材料制部件中，一个面与凸部的侧面满足上述的关系。因此，硬质脆性材料制部件具有凸部从一个面向第一方向陡峭地立起的形状。即，即使凸部在第一方向上的位置改变，与第一方向正交的凸部的截面形状也几乎不发生变化。因此，即使凸部磨损，凸部的上表面的面积也几乎不发生变化。其结果是，能够抑制硬质脆性材料制部件的性能中的经时性变化。
15.根据本公开的各方面及各实施方式，能够抑制硬质脆性材料制部件的性能中的经时性变化。
附图说明
16.图1是一个实施方式所涉及的硬质脆性材料制部件的制造方法的工序图。
17.图2是用于对层压(laminate)工序进行说明的图。
18.图3是用于对曝光工序进行说明的图。
19.图4是用于对显影工序进行说明的图。
20.图5是示意性地表示喷射加工装置的图。
21.图6是用于对喷射加工工序进行说明的图。
22.图7是表示喷嘴的移动轨迹的一个例子的图。
23.图8是表示通过图1所示的硬质脆性材料制部件的制造方法制作出的硬质脆性材料制的部件的一个例子的立体图。
24.图9是沿着图8的ix-ix线的剖视图。
25.图10的(a)是表示实施例1的加工形状的图。
26.图10的(b)是表示比较例1的加工形状的图。
27.图10的(c)是表示比较例2的加工形状的图。
具体实施方式
28.以下，参照附图对本公开的实施方式详细地进行说明。此外，在附图的说明中对同
一要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。在各图中，存在示出xyz坐标系的情况。y轴方向(第三方向)是与x轴方向(第二方向)及z轴方向(第一方向)交叉(这里为正交)的方向。z轴方向是与x轴方向及y轴方向交叉(这里为正交)的方向。
29.参照图1～图7对一个实施方式所涉及的硬质脆性材料制部件的制造方法进行说明。图1是一个实施方式所涉及的硬质脆性材料制部件的制造方法的工序图。图2是用于对层压工序进行说明的图。图3是用于对曝光工序进行说明的图。图4是用于对显影工序进行说明的图。图5是示意性地表示喷射加工装置的图。图6是用于对喷射加工工序进行说明的图。图7是表示喷嘴的移动轨迹的一个例子的图。图1所示的硬质脆性材料制部件的制造方法m为在基材形成凹凸形状的方法。制造方法m包括准备工序s1和凹凸加工工序s2。
30.＜准备工序s1＞
31.准备工序s1为准备基材10的工序。作为基材10，例如准备具有板状的形状的基板。基材10由硬质脆性材料构成。作为基材10的构成材料的例子，可举出氮化铝、氧化铝、碳化硅等陶瓷材料、玻璃、硅、蓝宝石及氧化镓。基材10具有面10a和面10b。面10b是面10a的相反侧的面。
32.＜凹凸加工工序s2＞
33.接着准备工序s1进行凹凸加工工序s2。凹凸加工工序s2是对基材10实施凹凸加工的工序。在本实施方式中，凹凸加工工序s2包括图案形成工序s11、喷射加工工序s12、图案去除工序s13以及清洗工序s14。
34.＜图案形成工序s11＞
35.图案形成工序s11是在基材10形成抗蚀剂图案p的工序。具体而言，在基材10的面10a形成抗蚀剂图案p。抗蚀剂图案p是规定在后述的喷射加工中要保护的部分的掩膜图案。在本实施方式中，图案形成工序s11包括层压工序s21、曝光工序s22及显影工序s23。
36.＜层压工序s21＞
37.层压工序s21是在基材10的面10a形成抗蚀剂膜12的工序。抗蚀剂膜12为具有感光性的光致抗蚀剂。例如，使用液状抗蚀剂或干膜抗蚀剂来形成抗蚀剂膜12。作为抗蚀剂膜12的构成材料(材质)，使用相对于后述的喷射加工不易磨损的材料。作为抗蚀剂膜12的构成材料的例子，可举出丙烯酸聚氨酯、聚氨酯以及聚氨酯丙烯酸酯这样的聚氨酯系树脂。
38.在使用液状抗蚀剂来形成抗蚀剂膜12的情况下，使用涂布机来将液状抗蚀剂均匀地涂布于面10a。涂布机的例子包括旋涂机、辊涂机、金属型涂料机(die coater)及棒涂机(bar coater)。或者，也可以通过丝网印刷将液状抗蚀剂均匀地涂布于面10a。然后，通过使涂布的液状抗蚀剂干燥来在面10a形成抗蚀剂膜12。
39.如图2所示，在使用干膜抗蚀剂25来形成抗蚀剂膜12的情况下，使用层压装置20。层压装置20包括供给辊21、剥离辊22、回收辊23及压接辊24。供给辊21保持干膜抗蚀剂25，构成为能够供给干膜抗蚀剂25。作为干膜抗蚀剂25，例如使用三菱制纸制干膜抗蚀剂(型号：ms7100)。在干膜抗蚀剂25的一个面设置有保护膜，在干膜抗蚀剂25的另一个面设置有载体膜。作为保护膜的构成材料的例子，可举出聚乙烯。作为载体膜的构成材料的例子，可举出pet(polyethylene terephthalate)。
40.剥离辊22是用于从干膜抗蚀剂25剥离保护膜的辊。回收辊23是对被剥离辊22剥掉的保护膜进行回收的辊。压接辊24是将干膜抗蚀剂25压接于基材10的面10a的辊。在本实施
方式中，使用一对压接辊24。
41.从供给辊21供给的干膜抗蚀剂25的保护膜被剥离辊22剥离，并被回收辊23回收。进而，边使剥掉了保护膜的干膜抗蚀剂25的面与基材10的面10a重合，边使基材10及干膜抗蚀剂25在一对压接辊24之间通过。由此，干膜抗蚀剂25贴附于面10a。此时，通过使基材10或压接辊24沿着面10a向一个方向以恒定速度移动，由此贴附干膜抗蚀剂25。此外，保护膜也可以由作业人员手动剥离。
42.压接辊24也可以是包括加热元件的加热辊。在该情况下，压接辊24边对干膜抗蚀剂25进行加热边将干膜抗蚀剂25压接于面10a。基材10本身也可以事先通过恒温槽等进行加热。加热温度例如在30℃～80℃的范围内适当设定。若加热温度过高，则基材10与干膜抗蚀剂25的紧贴性变得过高。其结果是，存在如下担忧：在显影时干膜抗蚀剂25未完全显影而成为残膜。若加热温度过低，则基材10与干膜抗蚀剂25的紧贴性变得过低。其结果是，有可能在显影后失去想保护的部分的干膜抗蚀剂25，无法形成期望的图案。因此，加热温度可考虑基材10的材质、曝光条件及显影条件来适当选定。
43.通过以上，以空气不进入到基材10与干膜抗蚀剂25之间的方式在面10a贴附干膜抗蚀剂25。而且，沿着面10a的外形切除多余的干膜抗蚀剂25。由此，在基材10的面10a形成抗蚀剂膜12。此外，也可以使用载置基材10的工作台和压接辊24来代替一对压接辊24。也可以由作业人员手动将干膜抗蚀剂25贴附于基材10，而不使用层压装置20。
44.干膜抗蚀剂或抗蚀剂液中含有的抗蚀剂材料既可以是正型抗蚀剂材料，也可以是负型抗蚀剂材料。正型抗蚀剂材料是抗蚀剂膜12的曝光区域12a溶出而未曝光区域12b残留的抗蚀剂材料。负型抗蚀剂材料是抗蚀剂膜12的未曝光区域12b溶出而曝光区域12a残留的抗蚀剂材料。
45.＜曝光工序s22＞
46.接着层压工序s21进行曝光工序s22。曝光工序s22是对抗蚀剂膜12进行曝光的工序。如图3所示，在曝光工序s22中，在抗蚀剂膜12上载置图案掩膜14，隔着图案掩膜14来从曝光装置的光源向抗蚀剂膜12照射能量射线l。通过图像处理等识别设置在图案掩膜14内的对准标记等基准位置，利用基准位置来将图案掩膜14载置于抗蚀剂膜12上的期望位置。在不要求位置精度的情况下，也可以通过目视观察来载置图案掩膜14。
47.作为图案掩膜14，使用具有使能量射线l透过的区域14a和不使能量射线l透过的区域14b的负型的掩膜。图案掩膜14例如具有在透明的板材形成有规定的图案的结构。作为透明的板材的例子，可举出玻璃及膜。图案例如具有黑色。透明的板材中的未形成图案的区域相当于区域14a，形成有图案的区域相当于区域14b。
48.作为能量射线l，例如使用可见光线或紫外线。作为用于照射能量射线l的光源，例如，利用led(light emitting diode)灯、水银灯、金属卤化物灯、准分子灯及氙气灯。在干膜抗蚀剂为紫外线固化性树脂的情况下，作为光源，例如使用日本cerma precision公司制的紫外线光源(型号：bhg-750)。为了提高能量射线l的直进性，也可以使用柱形透镜。在该情况下，从光源释放出的能量射线l通过柱形透镜而被调光。并且，由于曝光装置的尺寸限制，也可以设置反射镜。在该情况下，通过反射镜来变更能量射线l的方向。
49.通过将能量射线l向抗蚀剂膜12照射，从而图案掩膜14的图案被转印到抗蚀剂膜12。具体而言，能量射线l照射到抗蚀剂膜12中的被区域14a覆盖的部分，因此该部分固化而
成为曝光区域12a。另一方面，由于能量射线l未照射到抗蚀剂膜12中的被区域14b覆盖的部分，因此该部分成为未曝光区域12b。能量射线l的照射例如在暗室内进行。若光量过低，则在抗蚀剂膜12的厚度方向上，存在抗蚀剂膜12未充分固化的可能性。在该情况下，在显影时，导致相对于设计尺寸的变化变大，可能形成宽度随着从抗蚀剂膜12的表面趋向基材10而变窄的图案。光量被定义为能量射线l的照度与照射时间的乘积。以在抗蚀剂膜12的厚度方向上得到均匀宽度的图案的方式设定光量作为曝光条件。
50.曝光工序s22既可以手动进行，也可以通过曝光装置来自动化。
51.＜显影工序s23＞
52.接着曝光工序s22进行显影工序s23。显影工序s23是对转印到抗蚀剂膜12的图案进行显影的工序。如图4所示，显影装置30向抗蚀剂膜12吹送显影液。作为显影液，使用碱性的水溶液。显影液例如通过用水将作为碱性粉末的碳酸钠稀释成期望的浓度(例如为0.3～1重量％)来得到。根据抗蚀剂膜12来适当选择最佳的浓度。为了提高显影性，显影液也可以被加热至40℃左右。显影液被加压泵等加压来被运送到喷嘴。而且，显影液与压缩空气在喷嘴内混合，显影液被雾化并被从喷嘴向基材10喷射。压缩空气的温度例如为100℃左右。此外，显影液也可以通过喷淋来向基材10吹送。
53.喷嘴与基材10构成为能够相对移动。也可以构成为基材10被固定，而喷嘴能够移动。也可以构成为喷嘴被固定、而基材10能够移动。还可以构成为喷嘴及基材10能够独立移动。通过喷嘴与基材10以恒定速度相对移动，从而显影液被向抗蚀剂膜12均匀地喷射。由此，能够在整个抗蚀剂膜12实现均匀的显影。通过将显影液喷射到抗蚀剂膜12，从而未曝光区域12b被选择性地去除，而曝光区域12a残存。然后，显影后的抗蚀剂膜12(曝光区域12a)例如被水洗，由此停止显影液的反应。而且，通过吹气等对抗蚀剂膜12进行干燥。通过以上，在基材10上形成具有微小且均匀的图案的抗蚀剂图案p。
54.此外，若显影液的喷射量不足，则存在未曝光区域12b作为残膜而残留的可能性。另一方面，若显影液的喷射量过量，则存在抗蚀剂图案p剥离的可能性。设定既抑制残膜、又能够避免抗蚀剂图案p的剥离的显影条件。例如，喷嘴与基材10的相对移动速度是决定要喷射的显影液的量的要素。因此，可以以得到期望的抗蚀剂图案p的方式设定移动速度作为显影条件。
55.显影工序s23既可以手动进行，也可以通过显影装置30来自动化。
56.＜喷射加工工序s12＞
57.接着图案形成工序s11进行喷射加工工序s12。喷射加工工序s12例如由图5所示的喷射加工装置50进行。喷射加工装置50为抽吸式的喷射加工装置。喷射加工装置50包括容器51、工作台52、喷嘴53、分级机构54、集尘器55、压缩机56及供给装置57。容器51在其内部划分出加工室r。容器51的下部划分出宽度随着趋向下方而变窄的锥形形状的回收空间v。在容器51的底部形成有用于将被回收空间v回收到的喷射材料md向分级机构54供给的开口。在开口连接有回收管61的一端。回收管61的另一端连接于分级机构54。
58.工作台52是用于载置基材10的台。工作台52设置在加工室r内。工作台52具有载置面52a。基材10被载置于载置面52a并被固定。载置面52a也可以是吸附固定基材10的吸附面。
59.喷嘴53朝向基材10的面10a喷射喷射材料md。喷嘴53设置在加工室r内，并配置在
工作台52的上方。在喷嘴53的前端设置有喷射口53a。喷嘴53以喷射口53a与工作台52的载置面52a对置的方式设置在加工室r内。喷嘴53为抽吸式喷嘴。在喷嘴53连接有软管62的一端和软管63的一端。喷嘴53将经由软管62从供给装置57供给的喷射材料md与经由软管63从压缩机56供给的压缩空气一同作为固气二相流进行喷射。
60.工作台52及喷嘴53中的至少一方构成为工作台52与喷嘴53能够通过未图示的移动机构来相对移动。作为移动机构，例如使用x-y工作台。
61.分级机构54是抽吸从喷嘴53向基材10喷射的含有喷射材料md的粉粒体，并分离成可再利用的喷射材料md和除此之外的粉粒体亦即粉尘(通过喷射加工产生的基材10的切削粉及成为不可再利用的尺寸的喷射材料md等的总称)的机构。分级机构54例如为旋风式分级器。在分级机构54连接有导管64的一端。导管64的另一端连接于集尘器55。
62.集尘器55是收集喷射材料md的碎片及基材10的切削粉的装置。集尘器55抽吸导管64，生成从容器51的开口通过回收管61、分级机构54及导管64而朝向集尘器55的气流。通过该气流，被回收到容器51的回收空间v的包含使用完毕的喷射材料md的粉粒体被输送至分级机构54。通过集尘器55的工作而在分级机构54的内部产生回旋的气流，质量重的粉粒体(可再利用的喷射材料md)向下方落下。另一方面，质量轻的粉粒体(粉尘)经由导管64而被集尘器55抽吸。被集尘器55抽吸出的粉尘使用过滤器来捕捉。
63.供给装置57是用于向喷嘴53供给喷射材料md的装置。供给装置57设置在分级机构54的下方。供给装置57具备料斗71、阀芯72及输送机构73。料斗71是用于存积喷射材料md的容器。料斗71具有横截面的面积随着趋向下方而缩小的形状。此外，料斗71的横截面的形状既可以是圆形，也可以是多边形。
64.阀芯72设置于分级机构54与料斗71的连结部，具有将分级机构54的空间与料斗71的空间连通或封闭的功能。阀芯72例如为双重挡板(damper)。若规定量的可再利用的喷射材料md堆积于分级机构54的下部，则阀芯72被打开，从而规定量的喷射材料md向料斗71落下。然后，阀芯72被关闭，从而分级机构54的空间和料斗71的空间被封闭。开闭阀芯72的时机既可以根据可再利用的喷射材料md的堆积量来进行控制，也可以根据时间来进行控制。此外，也可以省略阀芯72。
65.输送机构73从料斗71取出恒定量的喷射材料md，并将取出的喷射材料md经由软管62向喷嘴53供给。存积于料斗71的喷射材料md中的恒定量的喷射材料md通过输送机构73内的输送螺杆的旋转而被供给至喷嘴53。
66.此外，也可以代替喷射加工装置50，而使用直压式的喷射加工装置。
67.在喷射加工工序s12中，结合基材10的材质及凹凸的形状等来组合设定各种加工条件。例如使用以下的加工条件。作为喷射材料md，例如，使用具有与基材10的硬度同等以上的硬度、并具有5～70μm的粒度(平均粒径)的喷射材料。喷射速度例如被设定为80～300m/秒。喷射距离例如被设定为喷嘴53的直径的5～20倍。喷射角度例如被设定为75～105度。
68.在喷射加工工序s12中，首先，打开容器51的门，通过输送机器人将形成有抗蚀剂图案p的基材10载置在工作台52的载置面52a上。接着，在集尘器55开始工作后，经由软管63来将压缩空气从压缩机56向喷嘴53供给。然后，供给装置57的工作开始，经由软管62来将喷射材料md供给至喷嘴53。
69.如图6及图7所示，喷嘴53相对于工作台52(基材10)以恒定速度相对移动，以便喷嘴53沿着移动轨迹mp喷射喷射材料md。移动轨迹mp具有锯齿形状，包含多个扫描线sl和多个进给线pl。即，喷嘴53沿着第一条扫描线sl(图7左端的扫描线sl)相对于基材10向x轴正向以恒定速度相对移动。而且，喷嘴53沿着第一条进给线pl相对于基材10向y轴正向以恒定速度相对移动。接下来，喷嘴53沿着第二条扫描线sl相对于基材10向x轴负方向以恒定速度相对移动。而且，喷嘴53沿着第二条进给线pl相对于基材10向y轴正向以恒定速度相对移动。通过反复进行这一系列的动作，喷嘴53沿着移动轨迹mp向基材10的面10a喷射喷射材料md。由此，向基材10的面10a整体均匀地喷射喷射材料md。此外，喷嘴53在沿着移动轨迹mp移动期间持续喷射喷射材料md。
70.由于喷射材料md与面10a中的未被抗蚀剂图案p覆盖的部分碰撞，因此该部分根据脆性破坏原理被加工，形成凹部10c。另一方面，由于喷射材料md不到达面10a中的被抗蚀剂图案p覆盖的部分，因此该部分未被加工，而作为凸部10d残存。
71.＜图案去除工序s13＞
72.接着喷射加工工序s12进行图案去除工序s13。图案去除工序s13是从基材10去除抗蚀剂图案p的工序。例如，通过从喷雾嘴朝向基材10的面10a散布剥离液，由此从基材10的面10a去除抗蚀剂图案p。
73.＜清洗工序s14＞
74.接着图案去除工序s13进行清洗工序s14。清洗工序s14是去除残存于基材10的喷射材料的工序。通过将基材10浸渍在清洗液中，由此将喷射材料从基材10冲洗掉。此外，图案去除工序s13和清洗工序s14也可以通过一个工序进行。
75.通过以上，对基材10实施凹凸加工，制造硬质脆性材料制的部件。
76.接下来，参照图8及图9，对通过制造方法m制作出的硬质脆性材料制的部件进行说明。图8及图9所示的硬质脆性材料制的部件100例如为静电吸盘。部件100具备基部101和多个凸部102。基部101为平板状的部分。基部101具有面101a(底面、一个面)。面101a为与由x轴方向及y轴方向规定的平面实质上平行的面。
77.各凸部102为从面101a向z轴方向突出的柱状部分。即，面101a包围凸部102。在本实施方式中，各凸部102具有圆柱形状。凸部102具有顶面102a和侧面102b。顶面102a是与面101a实质上平行的面。在部件100为静电吸盘的情况下，在顶面102a载置半导体晶圆。侧面102b为凸部102的周面。侧面102b设置在面101a与顶面102a之间，并与面101a及顶面102a分别相连。
78.在由x轴方向及z轴方向规定的截面中，面101a与侧面102b满足z＝ax2－bx的关系。z表示z轴方向上的位置，x表示x轴方向上的位置。a为0.005～0.200，b为0.050～0.955。换言之，在上述截面中，通过将由面101a和顶面102a构成的形状在z轴方向上的位置z用x轴方向上的位置x的二次函数进行近似来得到上述关系式。
79.在通过制造方法m形成的部件100中，面101a和凸部102的侧面102b满足z＝ax2－bx的关系式。这里，a为0.005～0.200，b为0.050～0.955。因此，可得到凸部102从面101a向z轴方向陡峭地立起的形状。即，即使凸部102的z轴方向上的位置改变，与z轴方向正交的凸部102的截面形状也几乎不发生变化。因此，即使凸部102磨损，凸部102的顶面102a的面积也几乎不发生变化。其结果是，能够抑制部件100的性能中的经时性变化。例如，在部件100
为静电吸盘的情况下，即使凸部102磨损，也不需要进行成膜条件的设定变更。
80.在上述的制造方法m中，通过喷射材料md与基材10中的未被抗蚀剂图案p覆盖的部分碰撞，从而根据脆性破坏原理对该部分进行加工。由此，能够对基材10实施凹凸加工。
81.作为抗蚀剂图案p的构成材料，例如使用丙烯酸聚氨酯树脂。丙烯酸聚氨酯树脂由于具有高弹性，因此可吸收喷射材料md的碰撞时的冲击。因此，由于抗蚀剂图p相对于喷射加工不易磨损，所以在喷射加工中能够维持抗蚀剂图案p的形状。因此，在喷射加工中，由抗蚀剂图案p持续覆盖基材10的同一部分的可能性升高，因此能够使加工精度提高。其结果是，能够更加可靠地得到凸部102从面101a向z轴方向陡峭地立起的形状。
82.若喷射材料md的喷射速度低，则喷射材料md的直进性下降，因此有时喷射材料md没有充分到达由面101a和凸部102形成的角部。在该情况下，凸部102成为宽度随着接近面101a而变宽的锥形形状。另一方面，若喷射材料md的喷射速度高，则喷射材料md的直进性提高。例如，若喷射速度为秒速100米以上，则喷射材料md易进入到由面101a和凸部102形成的角部。因此，能够更加可靠地得到凸部102从面101a向z轴方向陡峭地立起的形状。
83.若喷射材料md的粒径(平均粒径)大，则有时喷射材料md没有充分到达由面101a和凸部102形成的角部。在该情况下，凸部102成为宽度随着接近面101a而变宽的锥形形状。另一方面，若喷射材料md的粒径例如为38μm以下，则喷射材料md易进入到由面101a和凸部102形成的角部。因此，能够更加可靠地得到凸部102从面101a向z轴方向陡峭地立起的形状。
84.此外，本公开所涉及的硬质脆性材料制部件的制造方法及硬质脆性材料制部件并不限定于上述实施方式。
85.例如，在层压工序s21中，也可以将抗蚀剂图案p贴附于基材10的面10a。在该情况下，图案形成工序s11也可以不包含曝光工序s22及显影工序s23。
86.接下来，对加工形状的评价进行说明。为了进行加工形状的评价，在一些加工条件之下对基材实施了喷射加工。
87.[基于抗蚀剂图案的材质的不同的加工形状的评价]
[0088]
为了评价抗蚀剂图案p的材质对基材10的加工形状造成的影响，使用一些材质的抗蚀剂图案p来进行了喷射加工。
[0089]
(抗蚀剂图案的材质)
[0090]
[实施例1]
[0091]
作为抗蚀剂图案的材质，使用了丙烯酸聚氨酯树脂。
[0092]
[比较例1]
[0093]
作为抗蚀剂图案的材质，使用了丙烯酸树脂。
[0094]
[比较例2]
[0095]
作为抗蚀剂图案的材质，使用了金属。
[0096]
(共同的加工条件)
[0097]
作为基材，使用了氮化铝基板。凸部的直径的设计值为500μm。作为喷射材料，使用了gc#1200(新东工业制)。喷射速度被设定为120m/秒，喷射角度被设定为90度。喷嘴沿着移动轨迹mp反复移动，直至通过喷射加工形成的凹部达到规定的深度为止。此外，在实施例1及比较例1、2中，喷射加工前的抗蚀剂图案的厚度均为50μm，喷射加工前的抗蚀剂图案的直径约为500μm。
[0098]
将实施例1及比较例1、2的抗蚀剂图案的材质、加工前的抗蚀剂图案的厚度及直径、加工后的抗蚀剂图案的厚度、凸部的顶面的直径以及加工形状的近似式在表1中示出。此外，加工形状是由x轴方向及z轴方向规定的截面中的面101a和侧面102b的形状。在近似式中，z表示z轴方向上的位置，x表示x轴方向上的位置。在以下的评价中均相同。
[0099]
[表1]
[0100][0101]
参照图10的(a)～(c)及表1，对实施例1及比较例1、2的加工形状进行说明。图10的(a)是表示实施例1的加工形状的图。图10的(b)是表示比较例1的加工形状的图。图10的(c)是表示比较例2的加工形状的图。如图10的(b)所示，在比较例1中，抗蚀剂图案p因喷射加工而磨损，其直径逐渐变小。因此，加工形状成为随着从顶面102a趋向面101a而大径化的锥形形状，凸部的顶面的直径变得比设计值小。
[0102]
如图10的(c)所示，在比较例2中，由于抗蚀剂图案p的材质为金属，因此抗蚀剂图案p相对于喷射加工虽然具有耐久性，但也具有延展性。因此，随着反复进行喷射材料md的碰撞，抗蚀剂图案p沿着面10a延伸。其结果是，加工形状成为随着从顶面102a趋向面101a而小径化的倒锥形形状，凸部的顶面的直径变得比设计值大。
[0103]
相对于此，如图10的(a)所示，在实施例1中，由于抗蚀剂图案p相对于喷射加工不易磨损，因此在喷射加工中维持了抗蚀剂图案p的形状。因此，加工形状成为凸部102从面101a向z轴方向陡峭地立起的形状，凸部的顶面的直径大致与设计值相同。
[0104]
[基于喷射速度的不同的加工形状的评价]
[0105]
为了评价喷射速度对基材10的加工形状造成的影响，以一些喷射速度进行了喷射加工。为了实现规定的喷射速度，选择了喷射加工装置的种类。
[0106]
(喷射速度及喷射加工装置)
[0107]
[实施例2]
[0108]
使用抽吸式的喷射加工装置，喷射速度被设定为100m/秒。
[0109]
[实施例3]
[0110]
使用抽吸式的喷射加工装置，喷射速度被设定为130m/秒。
[0111]
[实施例4]
[0112]
使用直压式的喷射加工装置，喷射速度被设定为150m/秒。
[0113]
[实施例5]
[0114]
使用直压式的喷射加工装置，喷射速度被设定为200m/秒。
[0115]
[比较例3]
[0116]
使用抽吸式的喷射加工装置，喷射速度被设定为70m/秒。
[0117]
(共同的加工条件)
[0118]
作为基材，使用了氮化铝基板。凸部的直径的设计值为500μm。作为抗蚀剂图案的材质，使用了丙烯酸聚氨酯树脂。作为喷射材料，使用了gc#1200(新东工业制)。喷射角度被设定为90度。喷嘴沿着移动轨迹mp反复移动，直至通过喷射加工形成的凹部达到规定的深度为止。此外，在实施例2～5及比较例3中，喷射加工前的抗蚀剂图案的厚度均为50μm，喷射加工前的抗蚀剂图案的直径约为500μm。
[0119]
将实施例2～5及比较例3的喷射速度、加工次数、加工前的抗蚀剂图案的厚度及直径、加工后的抗蚀剂图案的厚度、凸部的顶面的直径以及加工形状的近似式在表2中示出。[表2]
[0120][0121]
在比较例3中，由于喷射材料md的喷射速度低，所以认为喷射材料md的直进性下降，喷射材料md没有充分到达由面101a和凸部102形成的角部。因此，加工形状成为随着从顶面102a趋向面101a而大径化的锥形形状。另一方面，在实施例2～5中，由于喷射材料md的喷射速度高，所以认为喷射材料md的直进性提高，喷射材料md充分到达了由面101a和凸部102形成的角部。因此，加工形状成为凸部102从面101a向z轴方向陡峭地立起的形状。
[0122]
[基于喷射材料的粒度的不同的加工形状的评价]
[0123]
为了评价喷射材料的粒度对基材10的加工形状产生的影响，使用一些粒度的喷射材料来进行了喷射加工。
[0124]
(喷射材料的粒度)
[0125]
[实施例6]
[0126]
使用了#400的粒度的喷射材料。该粒度相当于38μm的平均粒径。
[0127]
[实施例7]
[0128]
使用了#600的粒度的喷射材料。该粒度相当于25μm的平均粒径。
[0129]
[实施例8]
[0130]
使用了#1200的粒度的喷射材料。该粒度相当于13μm的平均粒径。
[0131]
[实施例9]
[0132]
使用了#1500的粒度的喷射材料。该粒度相当于10μm的平均粒径。
[0133]
[比较例4]
[0134]
使用了#220的粒度的喷射材料。该粒度相当于70μm的平均粒径。
[0135]
(共同的加工条件)
[0136]
作为基材，使用了氮化铝基板。凸部的直径的设计值为500μm。作为抗蚀剂图案的
材质，使用了丙烯酸聚氨酯树脂。作为喷射材料，使用了gc(新东工业制)。喷射速度被设定为120m/秒，喷射角度被设定为90度。喷嘴沿着移动轨迹mp反复移动，直至通过喷射加工形成的凹部达到规定的深度为止。此外，在实施例6～9及比较例4中，喷射加工前的抗蚀剂图案的厚度均为50μm，喷射加工前的抗蚀剂图案的直径约为500μm。
[0137]
将实施例6～9及比较例4的喷射材料的粒度、加工次数、加工前的抗蚀剂图案的厚度及直径、加工后的抗蚀剂图案的厚度、凸部的顶面的直径以及加工形状的近似式在表3中示出。
[0138]
[表3]
[0139][0140]
在比较例4中，由于喷射材料md的平均粒径大，所以认为喷射材料md没有充分到达由面101a和凸部102形成的角部。因此，加工形状成为随着从顶面102a趋向面101a而大径化的锥形形状。另一方面，在实施例6～9中，由于喷射材料md的平均粒径小，所以认为喷射材料md充分到达了由面101a和凸部102形成的角部。因此，加工形状成为凸部102从面101a向z轴方向陡峭地立起的形状。

技术特征：
1.一种硬质脆性材料制部件的制造方法，包括：准备由硬质脆性材料构成的基材的工序；和对所述基材实施凹凸加工的工序，所述硬质脆性材料制部件的制造方法的特征在于，通过所述凹凸加工来在所述基材形成向第一方向突出的凸部和包围所述凸部的底面，所述底面在由与所述第一方向交叉的第二方向和与所述第一方向及所述第二方向交叉的第三方向规定的平面扩展，在由所述第一方向及所述第二方向规定的截面中，在将所述第一方向设为z、将所述第二方向设为x的情况下，所述底面和与所述底面相连的所述凸部的侧面满足z＝ax2－bx的关系，a为0.005～0.200，b为0.050～0.955。2.根据权利要求1所述的硬质脆性材料制部件的制造方法，其特征在于，实施所述凹凸加工的工序包括：在所述基材形成掩膜图案的工序；和对形成有所述掩膜图案的所述基材实施喷射加工的工序。3.根据权利要求2所述的硬质脆性材料制部件的制造方法，其特征在于，所述掩膜图案的构成材料为丙烯酸聚氨酯树脂。4.根据权利要求2或3所述的硬质脆性材料制部件的制造方法，其特征在于，在所述喷射加工中使用的喷射材料的喷射速度为秒速100米以上。5.根据权利要求2～4中的任一项所述的硬质脆性材料制部件的制造方法，其特征在于，在所述喷射加工中使用的喷射材料的粒径为38μm以下。6.一种硬质脆性材料制部件，具备：平板上的基部；和从所述基部的一个面向第一方向突出的凸部，所述硬质脆性材料制部件的特征在于，所述一个面在由与所述第一方向交叉的第二方向和与所述第一方向及所述第二方向交叉的第三方向规定的平面扩展，在由所述第一方向及所述第二方向规定的截面中，在将所述第一方向设为z、将所述第二方向设为x的情况下，所述一个面和与所述一个面相连的所述凸部的侧面满足z＝ax2－bx的关系，a为0.005～0.200，b为0.050～0.955。

技术总结
硬质脆性材料制部件的制造方法包括：准备由硬质脆性材料构成的基材的工序；和对基材实施凹凸加工的工序，通过凹凸加工，在基材形成向第一方向突出的凸部和包围凸部的底面，底面在由与第一方向交叉的第二方向和与第一方向及第二方向交叉的第三方向规定的平面扩展，在由第一方向及第二方向规定的截面中，在将第一方向设为z、将第二方向设为x的情况下，底面和与底面相连的凸部的侧面满足z＝Ax2－Bx的关系，A为0.005～0.200，B为0.050～0.955。B为0.050～0.955。B为0.050～0.955。


技术研发人员：涩谷纪仁 西嶋仁 前田和良 日比野一路 西尾壮一朗 井上巧一
受保护的技术使用者：新东工业株式会社
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/7/13