(57)【要約】【課題】撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性を回復させる。【解決手段】基板上に撥液膜を形成する工程と、前記撥液膜上に所定形状にパターニングされたマスクを形成する工程と、前記マスクを介して前記撥液膜をパターニングする工程と、前記マスクを除去する工程と、前記撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行う工程と、を含むことを特徴とする撥液膜のパターニング方法を提供することにより、前記課題を解決する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に撥液膜を形成する工程と、
前記撥液膜上に所定形状にパターニングされたマスクを形成する工程と、
前記マスクを介して前記撥液膜をパターニングする工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行う工程と、
を含むことを特徴とする撥液膜のパターニング方法。
【請求項２】
請求項１に記載の撥液膜のパターニング方法において、
前記撥液膜上に前記マスクを形成する前に、前記撥液膜の表面に親液化処理を行うことを特徴とする撥液膜のパターニング方法。
【請求項３】
請求項２に記載の撥液膜のパターニング方法において、
前記親液化処理は、プラズマ処理であることを特徴とする撥液膜のパターニング方法。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の撥液膜のパターニング方法において、
前記マスクは、酸化膜、窒化膜、又は金属膜からなるハードマスクであることを特徴とする撥液膜のパターニング方法。
【請求項５】
請求項４に記載の撥液膜のパターニング方法において、
前記ハードマスクは、アルミからなる金属膜であることを特徴とする撥液膜のパターニング方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の撥液膜のパターニング方法において、
前記ハードマスクは、スパッタ、真空蒸着、又はＣＶＤにより形成されたものであることを特徴とする撥液膜のパターニング方法。
【請求項７】
基板上に形成された撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行うことにより、前記撥液膜の撥液性能を回復させることを特徴とする撥液膜の撥液性能回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撥液膜のパターニング方法、撥液膜の撥液性回復方法に係り、特に、基板上に形成された撥液膜を所定形状にパターニングした後、当該撥液膜の撥液性を回復させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートの表面（特にノズルの開口周辺部）にインクが付着していると、ノズルから吐出されるインク液滴が影響を受けて、インク液滴の吐出方向（飛翔方向）にばらつきが生じ、記録媒体上の所定位置にインク液滴を着弾させることが困難となり、画像品質が劣化する要因となる。そこで、インクジェットヘッドの吐出安定化を図るために、ノズルプレートの表面に撥液膜を形成することがよく行われている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１には、ノズルの目詰まりやノズル内部の撥水化を防止しつつ、ノズル表面を撥水化するために、ノズルを形成してからノズル板（ノズルプレート）の表面側の膜を加熱硬化させることによって撥水化する方法が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、フッ素系樹脂部材からなるオリフィスプレート（ノズルプレート）の両面を親水化処理する、または、基材の一方の表面にフッ素系樹脂層が形成されたオリフィスプレートのフッ素系樹脂層の表面を親水化処理した後、ヘッド本体にオリフィスプレートを貼り付け、オリフィスプレートのインク吐出手段に対応する位置にインク吐出口となるオリフィス（ノズル孔）を開孔し、オリフィスプレートの表面にイオン注入にして、オリフィスプレートの外側表面を超撥水化する方法が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、インクジェット記録ヘッドのインク吐出口形成端面に、撥水性を付与するフッ素化合物イオン等を、少なくとも吐出口付近の流路が常温で固体の物質で充填された状態でイオン注入して、該端面の表面改質を行う方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２６０３６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２９２８７８号公報
【特許文献３】特開平６−３２０７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ノズルプレートの表面に形成された撥液膜を所定形状にパターニングする方法において、低表面エネルギーである撥液膜の表面上にマスク（例えばレジストマスクなど）を形成するためには、撥液膜の表面エネルギーが高くなるように表面処理を施して、撥液膜とマスクとの密着性を確保する必要があるが、このようにして形成されたマスクを介してドライエッチングなどで撥液膜をパターニングした後にマスクを除去すると、撥液膜の撥液性能が低下する問題がある。
【０００７】
そこで、特許文献１に記載される方法のように、撥液膜に対して加熱処理を行うことによって撥液膜の撥液性能を回復させることが考えられるが、図１２（ａ）に示すように、ノズルプレート９００の表面に撥液膜９０２をパターニングした後に加熱処理を行うと、図１２（ｂ）に示すように、撥液膜９０２が軟化・溶融してしまい、加熱処理後の撥液膜９０２が異方性形状とならずに形状劣化する問題や、撥液膜９０２が形成されたノズルプレート９００に反りが生じるという問題がある。
【０００８】
また、図１３（ａ）に示すように、ノズルプレート９１０の表面に撥液膜９１２がノズルパターンに従ってパターニングされている場合には、加熱処理を行うと、図１３（ｂ）に示すように、ノズル９１４内部に撥液膜９１２の一部が侵入してしまい、ノズル９１４の吐出方向のばらつきや目詰まりが生じ、インクジェットヘッドの安定吐出が困難となる問題がある。
【０００９】
また、特許文献２や特許文献３に記載される方法のように、イオン注入法を用いることによって撥液膜の撥液性能を回復させることも考えられるが、イオン注入装置は高価であり、コストアップの要因となるため好ましくない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性を回復させることができる撥液膜のパターニング方法、及び撥液膜の回復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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明に係る撥液膜のパターニング方法は、基板上に撥液膜を形成する工程と、前記撥液膜上に所定形状にパターニングされたマスクを形成する工程と、前記マスクを介して前記撥液膜をパターニングする工程と、前記マスクを除去する工程と、前記撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、撥液膜をパターニングするために撥液膜の表面に形成されたマスクを除去した後に、加熱処理を行うことなく、撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行うことにより、フッ素イオンやフッ素ラジカルが撥液膜表面で反応し、撥液膜表面におけるフッ素基の密度が向上する。したがって、撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性能を回復することができる。
【００１３】
本発明において、前記撥液膜上に前記マスクを形成する前に、前記撥液膜の表面に親液化処理を行うことが好ましく、前記親液化処理はプラズマ処理であることがより好ましい。撥液膜に対するマスクの密着性を向上させることができ、撥液膜の表面にマスクを確実に形成することができる。
【００１４】
本発明において、前記マスクは、酸化膜、窒化膜、又は金属膜からなるハードマスクであることが好ましく、前記ハードマスクは、アルミからなる金属膜であることがより好ましい。また、前記ハードマスクは、スパッタ、真空蒸着、又はＣＶＤにより形成されたものであることが好ましい。ハードマスクを介してドライエッチングで撥液膜をパターニングする場合、レジストマスクを用いる場合に比べて、撥液膜との選択比が高くなるため、異方性形状を有する撥液膜を得やすい。また、ハードマスク形成前に撥液膜の表面処理（親水化処理）が不要となり、撥液膜に対するダメージが少ない。
【００１５】
また、前記目的を達成するために、本発明に係る撥液膜の撥液性能回復方法は、基板上に形成された撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行うことにより、前記撥液膜の撥液性能を回復させることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、基板上に形成された撥液膜に対して、加熱処理を行うことなく、フッ素プラズマ処理により、撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性能を回復させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、撥液膜をパターニングするために撥液膜の表面に形成されたマスクを除去した後に、加熱処理を行うことなく、撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行うことにより、フッ素イオンやフッ素ラジカルが撥液膜表面で反応し、撥液膜表面におけるフッ素基の密度が向上する。したがって、撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性能を回復することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１９】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示した全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００２０】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００２１】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００２２】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００２３】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００２４】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【００２５】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００２６】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００２７】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００２８】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００２９】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００３０】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている（図２参照）。
【００３１】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００３２】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００３３】
なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。
【００３４】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００３５】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００３６】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００３７】
印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００３８】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００３９】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００４０】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００４１】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００４２】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００４３】
〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造について説明する。なお、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。
【００４４】
図３（ａ）は、ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図４は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３（ａ）、（ｂ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。
【００４５】
記録紙面上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙搬送方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００４６】
紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３（ａ）の構成に代えて、図３（ｃ）に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック（ヘッドチップ）５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。
【００４７】
図４に示すように、ヘッド５０のインク吐出面５０ａを構成するノズルプレート６０には撥液膜６２が形成されている。この撥液膜６２は、後述する本発明に係る撥液膜のパターニング方法によってノズルプレート６０の表面にパターニングされたものであり、当該パターニングに用いられたマスクを撥液膜６２の表面から除去した後、加熱処理することなく、フッ素プラズマ処理によって撥液性能の回復処理が行われ、ヘッド５０の吐出安定化が図られている。
【００４８】
各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインク供給タンク（不図示）と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００４９】
圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。
【００５０】
本例では、ヘッド５０に設けられたノズル５１から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子５８を適用したが、圧力室５２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
【００５１】
かかる構造を有するインク室ユニット５３を図３（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【００５２】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００５３】
なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００５４】
また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録紙１６の幅方向（主走査方向）の長さに満たない短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、１回の幅方向の印字が終わると記録紙１６を幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録紙１６の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録紙１６の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。
【００５５】
〔撥液膜のパターニング方法〕
次に、本発明に係る撥液膜のパターニング方法の一例（第１〜第３の実施形態）について説明する。なお、本発明に係る撥液膜のパターニング方法は、上述したヘッド５０の構成部材であるノズルプレート６０の表面に形成される撥液膜６２のパターニングに適用されるだけでなく、ノズルプレート以外の基板上に形成された撥液膜のパターニングにも適用可能である。
【００５６】
＜第１の実施形態＞
図５は、第１の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図である。
【００５７】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１００（例えば、シリコン基板など）を準備する。基板１００は、図４に示したノズルプレート６０などに相当するものであり、シリコンや金属、ポリイミドなどの樹脂材料で構成される。
【００５８】
次に、図５（ｂ）に示すように、基板１００の表面（図の上面）全体に撥液膜１０２を形成する。例えば、スピンコート法で基板１００上に撥液膜１０２を形成後キュアする方法や、真空蒸着法、スパッタ法などを用いて撥液膜１０２を形成する方法がある。
【００５９】
撥液膜１０２としては、市販品の中から、旭硝子社製のサイトップシリーズ、デュポン社製のテフロン（登録商標）ＡＦシリーズなどのアモルファスフッ素樹脂を用いることができる。これらの中でも、デュポン社製のテフロン（登録商標）ＡＦ（商品名）などのガラス転移点が高いものが好ましい。後述するレジストマスク１０４（図５（ｄ）参照）を形成する工程において、フォトレジストのソフトベークやポストベーク時の加熱時に、撥液膜のガラス転移温度以上に加熱が行われると、撥液膜が軟化したり、マスク材との熱膨張係数の違いから、マスク剥れやマスクパターンの変形などの問題が発生したりする問題がある。そこで、撥液膜１０２は、ガラス転移点が高い材料で構成されることが好ましく、熱膨張係数が基材（基板１００）やマスク材と近い材質がより好ましい。
【００６０】
次に、図５（ｃ）に示すように、次工程で形成されるレジストマスク１０４との密着性を向上させるために、プラズマ処理によって撥液膜１０２の表面を親水化処理する。具体的には、酸素、アルゴン、アルゴン／水素の混合ガスなどを用いてプラズマを生成し、所定の時間（例えば１〜６０分間）、プラズマにより表面処理を行えばよい。親水化処理の方法としては、プラズマ処理に限らず、大気圧プラズマ処理、真空紫外光を照射する方法、オゾン処理などの方法を用いることができる。
【００６１】
次に、図５（ｄ）に示すように、撥液膜１０２の表面（図の上面）にレジストマスク１０４を形成する。前工程において撥液膜１０２の表面は親水化処理されているので、撥液膜１０２とレジストマスク１０４の密着性が向上し、レジストマスク１０４を確実に形成することができる。このとき形成されるレジストマスク１０４は、撥液膜１０２をパターニングするためのマスクとして機能する。
【００６２】
レジストマスク１０４を構成する材料は、フォトレジストなどの感光性樹脂である。例えば、レジストマスク１０４を構成する材料として、東京応化工業社製のＯＦＰＲシリーズやＴＳＭＲシリーズ、ＡＺ社製の１５００シリーズや６０００シリーズなどのフォトレジストを用いることが可能である。
【００６３】
ここで、レジストマスク１０４の形成方法について詳しく説明する。
【００６４】
まず、親水化処理された撥液膜１０２の表面全体にスピンコート法やスプレーコート法などの方法でレジスト層を形成する。
【００６５】
次に、レジスト層のプリベーク（ソフトベーク）を行う。プリベークは、ホットプレートやオーブンなどでレジスト材料の最適温度（例えば９０〜１２０℃）で行えばよい。
【００６６】
続いて、アライナーやステッパーを用いてレジスト材料に最適な露光量でレジスト層の露光を行う。例えば、東京応化工業社製のＯＦＰＲ−８００（商品名）の膜厚が１μｍの場合、露光量１２０ｍＪ／ｃｍ2が最適である。使用するレジスト材料によっては、露光後ベーク（ＰＥＢ）を行ってもよい。
【００６７】
そして、レジスト層を含む基板全体を現像液に浸漬後、純水にてリンスし、当該基板を乾燥させることにより、レジスト層の現像を行う。例えば、東京応化工業社製のＯＦＰＲ−８００（商品名）の場合、東京応化工業社製の現像液ＮＭＤ−３（商品名）に約６０秒間下漬けし、純水にて６０秒間のリンスを２回繰り返し、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。
【００６８】
最後に、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、ポストベークを行う。このときの加熱温度は１００〜２００℃程度であり、１〜６０分間加熱する。例えば、東京応化工業社製のＯＦＰＲ−８００（商品名）の場合、ホットプレートを用いて加熱温度１１０℃で１分３０秒間加熱する。
【００６９】
このようにして、図５（ｄ）に示したように、撥液膜１０２の表面にレジストマスク１０４を形成することができる。
【００７０】
引き続き、第１の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法について、図５を参照しながら説明する。
【００７１】
上述したようにしてレジストマスク１０４を形成した後（図５（ｄ））、図５（ｅ）に示すように、レジストマスク１０４をマスクとして、ドライエッチング法により撥液膜１０２のパターニングを行う。
【００７２】
ここで、本実施形態で用いられるドライエッチング装置の構成例を図６に示す。本実施形態で用いられるドライエッチング装置２００は、誘電結合型プラズマ（Inductive Coupling Plasma : ICP）が適用されたものであるが、これに限らず、例えば、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プラズマ（Electron Cyclotron resonance Plasma : ECP）、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が適用されたドライエッチング装置を用いることも可能である。
【００７３】
図６に示すドライエッチング装置２００は、チャンバ２０２（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２０４と、チャンバ２０２内のガスを排気する排気部２０６と、チャンバ２０２内の圧力調整を行う圧力調整部（不図示）とを備えており、プロセスガス供給部２０４からチャンバ２０２内にプロセスガスを供給しつつ、排気部２０６から排気を行うことにより、チャンバ２０２内の圧力調整が行われる。
【００７４】
チャンバ２０２の上面には誘電体窓２０８が密閉的に取付けられており、更に誘電体窓２０８の上方（大気側）にはループコイル状のアンテナ２１０が設置されている。アンテナ２１０には、マッチング回路（整合器）２１２を介して、プラズマ発生用の高周波電源（ＲＦ電源）２１４が接続されている。プラズマ発生用の高周波電源２１４の周波数は２ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ帯を用いればよく、例えば１３．５６ＭＨｚを用いればよい。また、プラズマ発生用の高周波電源２１４をパルス駆動させてもよい。
【００７５】
チャンバ２０２内のステージ２１６には、静電チャック又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、そのステージ２１６上に被エッチング材となる基板２１８（図５（ｄ）に示す基板１００、撥液膜１０２、及びレジストマスク１０４からなる基板構造体に相当）が載置される。ステージ２１６には、マッチング回路２２０を介して、バイアス印加用の電源（バイアス電源）２２２が接続されている。バイアス電源２２２の周波数は２００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚ帯を用いればよく、例えば１３．５６ＭＨｚを用いればよい。また、プラズマ発生用の高周波電源２１４と同様に、バイアス電源２２２をパルス駆動させてもよい。また、プラズマ発生用の高周波電源２１４及びバイアス電源２２２をパルス駆動させる場合には、各電源のパルス周期を同期させる手段を設けるようにしてもよい。
【００７６】
撥液膜１０２のドライエッチングは、例えば、撥液膜１０２としてデュポン社製のテフロン（登録商標）ＡＦ（商品名）をエッチングする場合、プロセスガスとして酸素（Ｏ2）を用いる。又は、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、キセノン（Ｘｅ）と酸素との混合ガスを用いたり、フッ素系ガスである六フッ化硫黄（ＳＦ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）などを酸素と混合して用いたり、酸素とフッ素系ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いたりすればよい。ガス流量は、１０〜１０００ｓｃｃｍ程度であり、例えば、酸素（Ｏ2）の場合は１００ｓｃｃｍである。また、チャンバ２０２内の圧力は、０．０１〜１３Ｐａの範囲で行えばよく、例えば、０．５Ｐａで行えばよい。
【００７７】
このように構成されるドライエッチング装置２００を用いて、例えば、プラズマ発生用の高周波電源２１４より１３．５６ＭＨｚの高周波を１０００Ｗの電力でアンテナ２１０に印加し、アンテナ２１０から誘電体窓２０８を介してチャンバ２０２内に電磁波を放射して、チャンバ２０２内に高密度のプラズマを生成させる。このとき、ステージ２１６には、バイアス電源２２２より１３．５６ＭＨｚの高周波を３００Ｗの電力で印加する。
【００７８】
これにより、図５（ｅ）に示すように、レジストマスク１０４で覆われていない部分の撥液膜１０２がエッチングされ、レジストマスク１０４に対応した形状に撥液膜１０２がパターニングされる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、上述したように、撥液膜１０２のパターニング方法として、ドライエッチング法が好適に用いられるが、これに限らず、サンドブラスト法など各種方法を適用することも可能である。
【００８０】
次に、図５（ｆ）に示すように、レジストマスク１０４を除去する。レジストマスク１０４の除去方法としては、酸素プラズマを用いたアッシングや専用の剥離液を用いてレジストマスク１０４を除去すればよい。レジスト剥離液は、例えば、東京応化工業社製のＳＴＲＩＰＰＥＲ−５０２Ａ（商品名）やＡＺ社製のＡＺリムーバー１００（商品名）などを用いることが可能である。
【００８１】
次に、図５（ｇ）に示すように、撥液膜１０２の撥液性回復処理として、レジストマスク１０４が剥離された撥液膜１０２の表面に対してフッ素プラズマ処理を行う。具体的には、フッ素系ガスを用いてプラズマを生成することで、フッ素ラジカル及びフッ素イオンを撥液膜１０２の表面へ照射する。フッ素プラズマ処理には、上述したドライエッチング法で用いるのと同様な装置を用いることが可能である。
【００８２】
ここで、本実施形態で用いられる撥液性回復装置（フッ素プラズマ処理装置）の構成例を図７に示す。本実施形態で用いられる撥液性回復装置は、誘電結合型プラズマ（Inductive Coupling Plasma : ICP）が適用されたものであるが、本発明の実施に際しては特に本例に限定されるものではなく、例えば、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プラズマ（Electron Cyclotron resonance Plasma : ECP）、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。
【００８３】
図７に示す撥液性回復装置３００は、図６に示したドライエッチング装置２００と同様な構成であり、チャンバ３０２（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３０４と、チャンバ３０２内のガスを排気する排気部３０６と、チャンバ３０２内の圧力調整を行う圧力調整部（不図示）とを備えており、プロセスガス供給部３０４からチャンバ３０２内にプロセスガスを供給しつつ、排気部３０６から排気を行うことにより、チャンバ３０２内の圧力調整が行われる。
【００８４】
チャンバ３０２の上面には誘電体窓３０８が密閉的に取付けられており、更に誘電体窓３０８の上方（大気側）にはループコイル状のアンテナ３１０が設置されている。アンテナ３１０には、マッチング回路（整合器）３１２を介して、プラズマ発生用の高周波電源（ＲＦ電源）３１４が接続されている。プラズマ発生用の高周波電源３１４の周波数は１２ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ帯を用いればよく、例えば１３．５６ＭＨｚを用いればよい。また、プラズマ発生用の高周波電源３１４をパルス駆動させてもよい。
【００８５】
チャンバ３０２内のステージ３１６には、静電チャック又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、そのステージ３１６上に被エッチング材となる基板３１８（図５（ｇ）に示す基板１００及び撥液膜１０２からなる基板構造体に相当）が載置される。ステージ３１６には、マッチング回路３２０を介して、バイアス印加用の電源（バイアス電源）３２２が接続されている。バイアス電源３２２の周波数は２００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚ帯を用いればよく、例えば１３．５６ＭＨｚを用いればよい。また、プラズマ発生用の高周波電源３１４と同様に、バイアス電源３２２をパルス駆動させてもよい。また、プラズマ発生用の高周波電源３１４及びバイアス電源３２２をパルス駆動させる場合には、各電源のパルス周期を同期させる手段を設けるようにしてもよい。
【００８６】
プラズマ処理に用いるガスは、フッ素系ガスである六フッ化硫黄（ＳＦ6）、四フッ化炭素（ＣＦ4）、三フッ化窒素（ＮＦ3）、三フッ化メタン（ＣＨＦ3）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8 ）などを用いればよい。また、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、キセノン（Ｘｅ）との混合ガスを用いてもよい。ガス流量は、１０〜１０００ｓｃｃｍ程度であり、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）の場合は１００ｓｃｃｍである。また、チャンバ３０２内の圧力は、０．０１〜１３Ｐａの範囲で行えばよく、例えば、０．７５Ｐａで行えばよい。
【００８７】
このように構成される撥液性回復装置３００を用いて、例えば、プラズマ発生用の高周波電源３１４より１３．５６ＭＨｚの高周波を１０００Ｗの電力でアンテナ３１０に印加し、アンテナ３１０から誘電体窓２０８を介してチャンバ３０２内に電磁波を放射して、チャンバ３０２内に高密度のプラズマを生成させる。このとき、ステージ３１６には、バイアス電源３２２より１３．５６ＭＨｚの高周波を５Ｗの電力で印加する。
【００８８】
これにより、図５（ｈ）に示すように、レジストマスク１０４が除去された撥液膜１０２の表面の撥液性を回復させることができる。
【００８９】
本実施形態において、パターニングされた撥液膜１０２の側面部１０２ａ（図５（ｈ）参照）の撥液性を回復したい場合は、チャンバ３０２内の圧力（真空度）を１Ｐａ以上にして行うことが好ましい。一方、パターニングされた撥液膜１０２の側面部１０２ａの撥液性を回復したくない場合（即ち、側面部１０２ａの親液性を維持したい場合）は、チャンバ３０２内の圧力（真空度）を１Ｐａ以下にして行うことが好ましい。なお、チャンバ３０２内の圧力調整は、上述した圧力調整部（圧力制御部）によって行われる。
【００９０】
また、本発明者が行った実験によれば、表面エネルギーが２３ｍＮ/ｍの液体で接触角測定を行ったところ、旭硝子社製のサイトップ（商品名）の初期接触角は４８°であり、逆スパッタを行った後は５°以下となった。そして、撥液性能回復処理として、バイアス電源３２２から３００Ｗの電力で印加した場合は、２８°と十分な撥液性能の回復は得られなかったが、バイアス電源３２２から印加される電力を５Ｗとした場合は、接触角は４５°と撥液性能を回復することができた。このことから、撥液膜の撥液性能を回復させるためには、基板へのイオンの照射を制御することが重要であり、バイアス電源３２２からステージ２１６に印加される電力（基板バイアス出力）を制御する態様が好ましい。特に、バイアス電源３２２からステージ２１６に印加される電力（基板バイアス出力）は低い方が好ましい。
【００９１】
第１の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法によれば、撥液膜をパターニングするために撥液膜の表面に形成されたレジストマスクを除去した後に、加熱処理を行うことなく、撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行うことにより、フッ素イオンやフッ素ラジカルが撥液膜表面で反応し、撥液膜表面におけるフッ素基の密度が向上する。したがって、撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性能を回復することができる。
【００９２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【００９３】
第２の実施形態は、レジストマスクの代わりに、ハードマスクを用いて、第１の実施形態と同様なプロセスで撥液膜をパターニングする方法である。
【００９４】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図である。まず、図８（ａ）に示すように、基板１１０を準備し、続いて、図８（ｂ）に示すように、基板１１０の表面全体に撥液膜１１２を形成する。基板１１０の構成材料や撥液膜１１２の形成方法については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００９５】
次に、図８（ｃ）に示すように、撥液膜１１２の表面全体にハードマスク１１４を形成する。ハードマスク１１４は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、アルミ（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）などの金属膜で構成される。ハードマスク１１４の形成方法としては、真空蒸着法、ＣＶＤ法などの各種成膜方法を用いることができる。ハードマスク１１４の成膜温度としては、応力の関係に起因する膜剥離を防止する観点から、撥液膜１１２のガラス転移温度以下が好ましく、室温で成膜することがより好ましい。
【００９６】
ハードマスク１１４は、撥液膜１１２との密着性を確保する観点から、アルミで構成されることが特に好ましい。アルミは、撥液膜１１２の表面のフッ素基と化学吸着しやすいので、十分な吸着性を確保することができる。スパッタ法でアルミを成膜する場合、例えば、アルバック社製のスパッタ装置ＳＨ５５０（商品名）を用いればよい。
【００９７】
このようにハードマスク１１４を用いる態様によれば、撥液膜１１２の表面処理を行ってからハードマスク１１４を形成することもできるし、撥液膜１１２の表面処理を行わずにハードマスク１１４を形成することもできる。
【００９８】
撥液膜１１２の表面処理を行ってからハードマスク１１４を形成する場合には、まず、表面処理として、逆スパッタによって親水化処理を実施し、続いて、スパッタ法でアルミを成膜する。例えば、親水化処理するときの逆スパッタ条件として、アルゴン：５０ｓｃｃｍ、真空度：０．５Ｐａ、ＲＦ出力：５００Ｗで３００秒間行う。そして、アルミを成膜するときのスパッタ条件として、アルゴン：５０ｓｃｃｍ、真空度：０．６７Ｐａ、ＤＣ出力：１０００Ｗで３１９秒間行うことにより、約５０ｎｍ程度の厚さのアルミを成膜することができる。
【００９９】
一方、撥液膜１１２の表面処理を行わずにハードマスク１１４を形成する場合には、スパッタ条件として、アルゴン：５０ｓｃｃｍ、真空度：０．６７Ｐａ、ＤＣ出力：４０００Ｗで３９秒間行うと、約５０ｎｍ程度成膜することができる。高速でスパッタ成膜することで、逆スパッタによる親水化処理を行わなくても、撥液膜１０２と十分な密着性を確保しつつ、アルミからなるハードマスク１１４を形成することができる。
【０１００】
また、真空蒸着法によりアルミを成膜する場合には、アルバック社製のＥＢＸ１０００（商品名）を用いて行えばよい。成膜条件としては、抵抗加熱にて成膜レート０．２ｎｍ／ｓｅｃになるようにし、２５０秒間で約５０ｎｍ成膜することができる。なお、成膜は、室温で行う。真空蒸着法を用いることで、撥液膜１１２の表面処理を行わずに、アルミからなるハードマスク１１４を形成することができる。
【０１０１】
このようにスパッタ法や真空蒸着法によれば、いずれも撥液膜１１２の表面にハードマスク１１４を直接形成することができるので、撥液膜１１２の表面処理（親水化処理）が不要となり、撥液膜１１２に対するダメージを軽減することができ、後述する撥液性回復処理後の撥液膜１１２の撥液性をより良好な状態にすることができる。
【０１０２】
次に、図８（ｄ）に示すように、ハードマスク１１４の表面にレジストマスク１１６を形成する。このとき形成されるレジストマスク１１６は、ハードマスク１１４を所定形状にパターニングするためのマスクとして機能するものであり、第１の実施形態で説明したレジストマスク１０４（図５（ｄ）参照）とは機能が異なるものである。
【０１０３】
レジストマスク１１６のパターニング方法としては、第１の実施形態におけるレジストマスク１０４のパターニング方法と同様であるので説明は省略するが、スピンコートやスプレーコート法などでフォトレジストなどの感光性樹脂からなるレジスト層を形成し、プリベーク、露光、現像、ポストベークの各プロセスを順次実施して、図８（ｄ）に示すように、所定形状にレジストマスク１１６をパターニングすればよい。
【０１０４】
次に、図８（ｅ）に示すように、所定形状にパターニングされたレジストマスク１１６をマスクとして、ウェットエッチングやドライエッチングなどの方法でハードマスク１１４をパターニングする。ハードマスク１１４がアルミで構成される場合において、ウェットエッチングでパターニングを行う際には、市販されているエッチング液を用いればよい。また、エッチング液として、りん酸、硝酸、酢酸の混合液を用いてもよい。また、ドライエッチングでパターニングを行う場合には、塩素や三塩化ホウ素などのエッチングガスを用いればよい。
【０１０５】
続いて、レジストマスク１１６を除去し（図８（ｆ））、ハードマスク１１４をマスクとして、撥液膜１１２のパターニングを行う（図８（ｇ））。そして、ハードマスク１１４を除去する（図８（ｈ））。ハードマスク１１４の除去方法としては、例えば、ウェットエッチングに用いるエッチング液を用いてハードマスク１１４を除去すればよい。また、ハードマスク１１４がアルミで構成される場合には、市販されているエッチング液を用いればよい。また、りん酸、硝酸、酢酸の混合液を用いてハードマスク１１４を除去することもできる。
【０１０６】
このようにしてハードマスク１１４を除去した後、図８（ｉ）に示すように、撥液性回復処理として、ハードマスク１１４が剥離された撥液膜１１２の表面に対してフッ素プラズマ処理を行う。これにより、撥液膜１１２の撥液性能を回復させることができる（図８（ｊ））。
【０１０７】
なお、レジストマスク１１６の除去方法、撥液膜１１２のパターニング方法、撥液性回復処理の方法については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１０８】
第２の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法によれば、上述した第１の実施形態と同様に、撥液膜をパターニングするために撥液膜の表面に形成されたハードマスクを除去した後に、加熱処理を行うことなく、撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行うことにより、フッ素イオンやフッ素ラジカルが撥液膜表面で反応し、撥液膜表面におけるフッ素基の密度が向上する。したがって、撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性能を回復することができる。
【０１０９】
また、撥液膜をパターニングするためのマスクとしてハードマスクを用いているので、当該ハードマスクを介してドライエッチングで撥液膜をパターニングする場合、第１の実施形態のようにレジストマスクを用いる場合に比べて、撥液膜との選択比が高くなるため、異方性形状を有する撥液膜を得やすい。
【０１１０】
また、基板上に形成された撥液膜の表面処理（親水化処理）を行わずに、撥液膜の表面にハードマスクをスパッタ法や真空蒸着法などの方法で形成することができるので、撥液膜の表面にレジストマスクを形成する場合に比べて、表面処理工程を削減することが可能となり、工程簡略化することができ、コストダウンを図ることができる。また、表面処理を行う必要がないので、撥液膜に対するダメージも少ない。
【０１１１】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。以下、第１及び第２の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【０１１２】
第３の実施形態は、第２の実施形態と同様なプロセスで、ＳＯＩ基板を用いてノズルプレートの形成と撥液膜のパターニングを行う方法である。
【０１１３】
図９〜図１１は、本発明の第３の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図である。ここでは、図１１（ｅ）に示すように、ノズル１３４及びインク流路１４４が形成される基板構造体１４６を作製する場合を一例として説明する。
【０１１４】
まず、図９（ａ）に示すように、支持体（Ｓｉ）１２０、Ｂｏｘ層（ＳｉＯ2）１２２、及び活性層（Ｓｉ）１２４からなるＳＯＩ基板（３層構造基板）１２６を準備する。支持体１２０及び活性層１２４は、シリコン基板（Ｓｉ基板）で構成され、Ｂｏｘ層１２２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）で構成される。活性層１２４の厚さは、ノズル１３４の長さに対応する厚さとし、例えば２０μｍである。支持体１２０の厚さは、インク流路１４４の長さに対応する厚さとし、例えば３００μｍである。Ｂｏｘ層１２２は、０．２〜２μｍ程度の厚さとし、例えば０．５μである。ＳＯＩ基板１２６を用いることで、各層の厚さを高精度に制御することが容易となる。また、ハンドリング性も向上し、生産性が向上する。
【０１１５】
次に、図９（ｂ）に示すように、活性層１２４の表面全体に撥液膜１２８を形成する。続いて、撥液膜１２８の表面全体にハードマスク１３０を形成した後（図９（ｃ））、更に、撥液膜１２８の表面にレジストマスク１３２を形成し（図９（ｄ））、当該レジストマスク１３２をマスクとして、ドライエッチング又はウェットエッチングによりハードマスク１３０をパターニングする（図９（ｅ））。その後、レジストマスク１３２を除去し（図９（ｆ））、ハードマスク１３０をマスクとして、ドライエッチング法により撥液膜１２８をパターニングする（図９（ｇ））。ここまでの各工程については、上述した第２の実施形態（或いは第１の実施形態）と同様であるので説明を省略する。
【０１１６】
次に、図１０（ａ）に示すように、シリコンエッチングを行う。具体的には、撥液膜１２８の表面に形成されているハードマスク１３０をマスクとして、ＳＯＩ基板１２６の活性層１２４を構成するシリコンをエッチングすることでノズル１３４を形成する。シリコンのエッチング方法としては、ドライエッチングを用いればよく、ボッシュプロセスを用いる方法やクライオプロセスを用いる方法、通常のドライエッチングを用いる方法で行えばよい。ノズル１３４の形成には、通常のドライエッチングでシリコンをエッチングすることが好ましい。例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ6）と酸素（Ｏ2）の混合ガスや六フッ化硫黄（ＳＦ6）とオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）の混合ガスなどを用いて高密度プラズマを形成し、シリコンをエッチングすることで、スキャロップのない垂直形状を得ることができる。
【０１１７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板１２６、撥液膜１２８、及びハードマスク１３０からなる基板構造体１４０を上下逆にして、基板構造体１４０のハードマスク１３０が形成される面側（図の下面側）に、両面テープやＵＶ剥離型のテープなどで構成される接着層１３８を介してダミー基板１３６を貼り付ける。ダミー基板１３６としては、シリコン基板やガラス基板などを用いることができる。
【０１１８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１２６の裏面側（活性層１２４が形成される面とは反対側）に相当する支持体１２０の表面にレジストマスク１４２を形成する。レジストマスク１４２のパターニング方法としては、第１の実施形態におけるレジストマスク１０４のパターニング方法と同様であるので説明は省略するが、スピンコートやスプレーコート法などでフォトレジストなどの感光性樹脂からなるレジスト層を形成し、プリベーク、露光、現像、ポストベークの各プロセスを順次実施して、図１０（ｃ）に示すように、所定形状にレジストマスク１４２をパターニングすればよい。レジストマスク１４２は、単層に限らず、複数層で構成されていてもよい。また、レジストマスク１４２に代えて、酸化膜、窒化膜、金属膜などのハードマスクを形成するようにしてもよい。
【０１１９】
次に、図１０（ｄ）に示すように、支持体１２０の表面に形成されたレジストマスク１４２をマスクとして、ドライエッチングによって、支持体１２０を構成するシリコンをエッチングすることでインク流路１４４を形成する。ドライエッチングの方法としては、エッチングと保護膜形成を繰り返し行うことによりシリコンのエッチングを行う方法や、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、酸素（Ｏ2）、三フッ化メタン（ＣＨＦ3）などの混合ガスを用いて、側壁保護膜の形成を繰り返しながら、ドライエッチングを行う方法などを用いることができる。このようにしてドライエッチングを行う際、ＳＯＩ基板１２６のＢｏｘ層１２２がエッチングストップ層として機能する。
【０１２０】
次に、図１０（ｅ）に示すように、Ｂｏｘ層１２２を構成するシリコン酸化膜をエッチングする。シリコン酸化膜のエッチングは、ドライエッチングやＨＦ蒸気を用いたエッチング、ウェットエッチングで行うことができる。これにより、インク流路１４４とノズル１３４が連通した状態となる。
【０１２１】
次に、レジストマスク１４２を除去して（図１１（ａ））、基板構造体１４０からダミー基板１３６を剥離した後（図１１（ｂ））、ハードマスク１３０を除去する（図１１（ｃ））。ダミー基板１３６の剥離方法は、接着層１３８を構成する接着剤の剥離方法によるが、ダミー基板１３６の剥離を容易にする観点から、接着層１３８が加熱剥離型の接着剤やＵＶ剥離型の接着剤で構成されることが好ましい。なお、レジストマスク１４２やハードマスク１３０の除去方法については、上述した第１の実施形態や第２の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１２２】
このようにしてハードマスク１３０を除去した後、図１１（ｄ）に示すように、撥液性回復処理として、ハードマスク１３０が剥離された撥液膜１２８の表面に対してフッ素プラズマ処理を行う。これにより、撥液膜１２８の撥液性能を回復させることができる（図１１（ｅ））。なお、フッ素プラズマ処理の方法については、上述した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１２３】
本実施形態においては、図７に示した撥液性回復装置３００を用いてフッ素プラズマ処理を行う際、チャンバ３０２内の圧力（真空度）を１Ｐａ以下にして行うことが好ましい。１Ｐａ以下の圧力でフッ素プラズマ処理を行うことにより、イオンを垂直に基板へ照射することができるので、撥液膜１２８の表面部１２８ａの撥液性能を回復させることができる一方で、撥液膜１２８の側面部１２８ｂへのプラズマ照射は行われず、撥液膜１２８の側面部１２８ｂは親液状態のままとなり、インクに対する濡れ性が良好となる。よって、メニスカスの位置が固定され、安定吐出が可能となる。
【０１２４】
第３の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法によれば、上述した各実施形態と同様に、撥液膜をパターニングするために撥液膜の表面に形成されたハードマスクを除去した後に、加熱処理を行うことなく、撥液膜の表面に対してフッ素プラズマ処理を行うことにより、フッ素イオンやフッ素ラジカルが撥液膜表面で反応し、撥液膜表面におけるフッ素基の密度が向上する。したがって、撥液膜の形状劣化や基板の反りを防止しつつ、撥液膜の撥液性能を回復することができる。
【０１２５】
また、基板上にノズルパターンに従ってパターニングされた撥液膜に対して、加熱処理することなく、フッ素プラズマ処理によって撥液性能を回復させることができるので、ノズル内部に撥液膜の一部が侵入することがなく、インクジェットヘッドの吐出安定化を図ることができる。
【０１２６】
以上、撥液膜のパターニング方法、及び撥液膜の撥液性回復方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図
【図３】ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図４】図３中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図
【図５】第１の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図
【図６】ドライエッチング装置の構成例を示した図
【図７】撥液性回復装置の構成例を示した図
【図８】第２の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図
【図９】第３の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図
【図１０】第３の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図
【図１１】第３の実施形態に係る撥液膜のパターニング方法を示した工程図
【図１２】従来技術における問題点を示した説明図
【図１３】従来技術における問題点を示した説明図
【符号の説明】
【０１２８】
１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…インク供給口、５５…共通液室、５８…圧電素子、６０…ノズルプレート、６２…撥液膜、１００…基板、１０２…撥液膜、１０４…レジストマスク、１１０…基板、１１２…撥液膜、１１４…ハードマスク、１１６…レジストマスク、１２０…支持体、１２２…ＢＯＸ層、１２４…活性層、１２６…ＳＯＩ基板、１２８…撥液膜、１３０…ハードマスク、１３２…レジストマスク、１３４…ノズル、１３６…ダミー基板、１３８…接着層、１４０…基板構造体、１４４…インク流路、１４６…基板構造体、３００…撥液性回復装置、３０２…チャンバ
【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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