(57)【要約】【課題】パターン形状のテーパ角鈍化を抑制することで、パターニング形状の良好な型材を作製可能なパターン形成方法を提供する。【解決手段】基板上に２層のフォトレジスト層を形成し、各層について形状の異なるパターンを形成するパターン形成方法において、（ａ）基板上に第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜を順次形成する工程と、（ｂ）前記第１フォトレジスト膜に形成するパターンを、第１及び第２フォトレジスト膜に一括露光し、現像する工程と、（ｃ）前記第２フォトレジスト膜に形成するパターンを、第２フォトレジスト膜に露光し、現像する工程と、を有し、かつ、前記第１フォトレジスト膜の吸収波長領域と、前記第２フォトレジスト膜の吸収波長領域とは一部重なり、前記工程（ｂ）の露光波長が、前記重なる吸収波長領域の波長成分を含むことを特徴とするパターン形成方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に２層のフォトレジスト層を形成し、各層について形状の異なるパターンを形成するパターン形成方法において、
（ａ）基板上に第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜を順次形成する工程と、
（ｂ）前記第１フォトレジスト膜に形成するパターンを、第１及び第２フォトレジスト膜に一括露光し、現像する工程と、
（ｃ）前記第２フォトレジスト膜に形成するパターンを、第２フォトレジスト膜に露光し、現像する工程と、
を有し、かつ、
前記第１フォトレジスト膜の吸収波長領域と、前記第２フォトレジスト膜の吸収波長領域とは一部重なり、
前記工程（ｂ）の露光波長が、前記重なる吸収波長領域の波長成分を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１フォトレジスト膜の吸収波長領域が３６５ｎｍ以下の範囲にあり、前記第２フォトレジスト膜の吸収波長領域が２６０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１フォトレジスト膜の膜厚が前記第２フォトレジスト膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１フォトレジスト膜の膜厚が１０〜１４μｍ、前記第２フォトレジスト膜の膜厚が３〜５μｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第１フォトレジスト膜及び第２フォトレジスト膜は、ポジ型フォトレジストであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）及び（ｃ）における露光が、プロキシミティー露光であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板と、
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する液体の流路と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板上に、前記流路のパターンを請求項１から６のいずれか１項に記載の方法により形成する工程と、
前記パターンの上に前記パターンを被覆する被覆層を設ける工程と、
前記パターンを除去し、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストのパターン形成方法に関する。また、それを応用した液体吐出ヘッドの製造方法に関し、具体的にはインクを被記録媒体に吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式（液体噴射記録方式）に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に微細なインク吐出口、インク流路及び該インク流路の一部に設けられるインクを吐出するために用いられるエネルギー発生素子を複数備えている。そして、このようなインクジェット記録ヘッドで高品位な画像を得るためには、インク吐出口から吐出されるインク液の液滴が、それぞれのインク吐出口から常に同じ体積、同じ吐出速度で吐出されることが望ましい。特に、その吐出される液滴が、小さくなり、高密度化が進むほど、画像品質への影響が大きくなることは言うまでもなく、それを限られたデバイスのスペースの中で形成する場合にはパターン形状や精度が重要になる。
【０００３】
このような記録方法あるいは記録装置に用いるインクジェット記録ヘッドの形態は、特許文献１に開示されている。このようなインクジェット記録ヘッドを含む液体吐出ヘッドの製造方法において、流路パターンの形成方法としては、以下のような工程が知られている。基板に配置されたエネルギー発生素子配設面上に、流路となるパターン形成をフォトレジスト膜にて形成し、パターン露光をした後、現像処理を施すことで形成する方法である。
【０００４】
図４は従来のパターン形成方法の一例を示す模式的断面図である。図４（ａ）は下層の型材となる第１フォトレジスト膜９を塗布形成する工程で、図４（ｂ）は上層となる第２フォトレジスト膜１０を塗布形成する工程を示す。図４（ｃ）は上層の第２フォトレジスト膜１０を第２フォトレジスト用パターンマスク１１を用いて露光・現像する工程である。図４（ｄ）は下層の第１フォトレジスト膜９を第１フォトレジスト用パターンマスク１２を用いて露光・現像する工程を示し、図４（ｅ）でパターン完成となる。このパターン形成方法では、第１フォトレジスト膜９と第２フォトレジスト膜１０それぞれについて、異なる形状のパターンを形成することができる。
【０００５】
また、従来方法では基板上に流路パターンとしての型材フォトレジスト膜を上層と下層の２層形成させる際、第１フォトレジスト膜と第２フォトレジスト膜の相溶を防ぐため、第２フォトレジスト膜の形成前に第１フォトレジスト膜にベークを施す。
【特許文献１】特開２００６−４４２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来のパターン形成方法では、ベークの条件等によっては、第１フォトレジスト膜の含有溶媒量が減少し、感度も低下することでパターン形状のテーパ角度が鈍化する場合がある。今後は画像品質を向上させるため、ノズルを高密度化する上で、より形状精度の高いパターン形状が求められる。
【０００７】
さらに、第１フォトレジスト膜及び第２フォトレジスト膜のパターン露光においては、プロキシミティー露光で露光する場合、パターン露光時に生じる回折光の影響により、パターン形状のテーパ角度が鈍化しやすい。回折光というのはパターン露光時、マスクエッジ部分からフォトレジスト膜へ拡がる光のことで、パターン形状に影響を及ぼす。回折光については材料感度との関係もあり、前述したようにフォトレジスト膜の溶媒含有量が減少し材料感度が低下するほど、パターン露光時の露光量も増大することで、回折光の影響も大きくなり、パターン形状のテーパ角度が鈍化する。また別々にパターン露光と現像を施すため、装置アライメント精度による第１フォトレジスト膜と第２フォトレジスト膜のパターンズレが生じる場合もある。
【０００８】
本発明の目的は上記した課題を鑑みなされたものであって、パターン形状のテーパ角鈍化を抑制することでパターニング形状の良好な型材を作製可能なパターン形成方法を提供することを目的とする。また、該パターン形成方法を用い、ノズル密度が向上した際にもノズル壁と基版の密着性が確保された信頼性の高い液体吐出ヘッド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】
【０００９】
本発明に係るパターン形成方法は、基板上に２層のフォトレジスト層を形成し、各層について形状の異なるパターンを形成するパターン形成方法において、（ａ）基板上に第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜を順次形成する工程と、（ｂ）前記第１フォトレジスト膜に形成するパターンを、第１及び第２フォトレジスト膜に一括露光し、現像する工程と、（ｃ）前記第２フォトレジスト膜に形成するパターンを、第２フォトレジスト膜に露光し、現像する工程と、を有し、かつ、前記第１フォトレジスト膜の吸収波長領域と、前記第２フォトレジスト膜の吸収波長領域とは一部重なり、前記工程（ｂ）の露光波長が、前記重なる吸収波長領域の波長成分を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１フォトレジスト膜の吸収波長領域が３６５ｎｍ以下の範囲にあり、前記第２フォトレジスト膜の吸収波長領域が２６０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
また、前記第１フォトレジスト膜の膜厚が前記第２フォトレジスト膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする。
【００１２】
また、前記第１フォトレジスト膜の膜厚が１０〜１４μｍ、前記第２フォトレジスト膜の膜厚が３〜５μｍであることを特徴とする。
【００１３】
また、前記第１フォトレジスト膜及び第２フォトレジスト膜は、ポジ型フォトレジストであることを特徴とする。
【００１４】
また、前記工程（ｂ）及び（ｃ）における露光が、プロキシミティー露光であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板と、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口と連通する液体の流路と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記基板上に、前記流路のパターンを、前記パターン形成方法により形成する工程と、前記パターンの上に前記パターンを被覆する被覆層を設ける工程と、前記パターンを除去し、前記流路を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパターン形成方法によれば、２層のフォトレジスト膜に形状の異なるパターンを形成する場合にも、下層のフォトレジスト膜のパターン形状の垂直性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係るパターンの形成方法は、基板上に２層のフォトレジスト膜を形成し、各層について形状の異なるパターンを形成するパターン形成方法において、
（ａ）基板上に第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜を順次形成する工程と、
（ｂ）前記第１フォトレジスト膜に形成するパターンを、第１及び第２フォトレジスト膜に一括露光し、現像する工程と、
（ｃ）前記第２フォトレジスト膜に形成するパターンを、第２フォトレジスト膜に露光し、現像する工程と、
を有し、かつ、
前記第１フォトレジスト膜の吸収波長領域と、前記第２フォトレジスト膜の吸収波長領域とは一部重なり、
前記工程（ｂ）の露光波長が、前記重なる吸収波長領域の波長成分を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明では下層の第１フォトレジスト膜のパターン形状のテーパ角度を垂直化するため、上層の第２フォトレジスト膜を形成した後に第１及び第２フォトレジスト膜を一括で露光する。また、下層の第１フォトレジスト層の吸収波長領域と上層の第２フォトレジスト層の吸収波長領域は異なるものの、一部重なる範囲があり、前記一括露光の露光波長が、前記重なる範囲の波長成分を含む。これにより、上層の第２フォトレジスト膜がプロキシミティー露光時の回折光を一部吸収し、下層の第１フォトレジスト膜への回折光によるパターン形状のテーパ角鈍化を防ぐことができる。
【００１９】
本発明により、パターン形状の垂直性が向上する。以下、図面を参照し、本発明に係るパターン形成方法を具体的に説明する。なお、本発明はこれらに限定されない。
【００２０】
図５は本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一例を示す模式的断面図である。
【００２１】
図５（ａ）は基板上に下層の型材となる第１フォトレジスト膜９を塗布形成する工程を示す。また、図５（ｂ）は上層の型材となる第２のフォトレジスト膜１０を第１フォトレジスト膜９上に塗布形成する工程を示す。
【００２２】
前記第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜の材料には、各材料の吸収波長領域が一部重なるポジ型フォトレジストを用いる。例えば、第１フォトレジスト膜に吸収波長領域が３６５ｎｍ以下であるポジ型フォトレジスト、第２フォトレジスト膜に吸収波長領域が２６０ｎｍ以下であるポジ型フォトレジストを用いることができる。具体的には、第１フォトレジスト膜としては、アクリル樹脂等を用いることができる。また、第２フォトレジスト膜としても、アクリル樹脂等を用いることができる。
【００２３】
第１フォトレジスト膜９の膜厚は、第２フォトレジスト膜１０の膜厚より厚いことがインク吐出の観点から好ましい。具体的には、第１フォトレジスト膜９の膜厚は、１０〜１４μｍであることが好ましい。また、第２フォトレジスト膜１０の膜厚は、３〜５μｍであることが好ましい。
【００２４】
第１フォトレジスト膜９、第２フォトレジスト膜１０の塗布方法としては、従来の方法を用いることができ、例えばスピンコート法にて塗布することができる。なお、第２フォトレジスト膜１０の塗布前に、第１フォトレジスト膜９と第２フォトレジスト膜１０との相溶防止のため、１５０℃以上の追加ベークを施す必要がある。
【００２５】
図５（ｃ）は本発明の実施形態にかかるパターン形成方法において、第1のフォトレジスト用パターンマスク１２を用いて第１フォトレジスト膜９と第２フォトレジスト膜１０を一括露光する工程を示す。
【００２６】
本発明のパターン形成においてパターン露光時の方法がプロキシミティー露光である以上、少なからずとも回折光による影響でパターン形状にテーパ角がつきやすくなる。また、前述したように下層の第１フォトレジスト膜においては上層の第２フォトレジスト膜との相溶防止のため、追加ベークが施されている。それにより、膜自体の残存溶媒量が低下し、感度も低下することでパターン形状にテーパ角がつく。
【００２７】
一般に知られているように、第１フォトレジスト膜のパターン形状の垂直性を向上する上でプロキシミティー露光の影響によるテーパ角度の鈍化が考えられ、コンタクト露光にすることで解消されると想定した。しかし、第１フォトレジスト膜自体の材料感度と相溶防止のため導入している追加ベークの影響により、露光ＧＡＰ量を縮めても第１フォトレジスト膜のパターン形状のテーパ角度に殆ど効果がないことが確認されている。
【００２８】
そこで、本発明では、第１フォトレジスト膜と第２フォトレジスト膜を一括露光し、パターン形状のテーパ角度鈍化を防ぐ。
【００２９】
図１は、本工程におけるパターン露光時の露光光の流れとその時に生じる回折光の流れを示した模式図である。
【００３０】
図１（ａ）は、第１フォトレジスト膜と第２フォトレジスト膜を一括露光した場合について示した図である。上層の第２フォトレジスト膜と下層の第１フォトレジスト膜を一括でパターン露光することで、第２フォトレジスト膜が第１フォトレジスト膜への回折光を一部吸収し、第１フォトレジスト膜のパターン形状の角度の垂直性が向上する。
【００３１】
それに対し、図１（ｂ）は、従来の方法である上層である第２フォトレジスト膜のパターン露光、現像を施した後、下層である第１フォトレジスト膜のパターン露光を行った場合である。この場合、第２フォトレジスト膜による第１フォトレジスト膜のパターン露光時に発生する回折光の吸収がないため、回折光の影響を直接第１フォトレジスト膜が受けるため、パターン形状のテーパ角度が鈍化する。
【００３２】
本発明においては、図１（ａ）に示すように、第２フォトレジスト膜が第１フォトレジスト膜への回折光を一部吸収するようにするため、本工程において照射する露光の露光波長が、第１フォトレジスト膜の吸収波長領域と第２フォトレジスト膜の吸収波長領域との重なる領域の波長成分を含む。前記重なる領域の波長を含むことにより、回折光のうち、前記重なる領域の波長を有する回折光は第２フォトレジスト膜により一部吸収され、第１フォトレジスト膜のテーパ角鈍化を防ぐことができる。
【００３３】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）を一括露光した第１及び第２フォトレジスト膜を現像後のパターン（９ｂ及び１０ｂ）を示す。
【００３４】
その後、図５（ｄ）に示すように第２フォトレジスト膜に形成するパターンを、第２フォトレジスト用マスクパターン１１を介して第２フォトレジスト膜に露光し、現像する。これにより、図５（ｅ）に示すように第２フォトレジスト膜を所定のパターン１０ａとすることができる。このように、第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜それぞれについて、形状の異なるパターンを形成することができる。
【００３５】
第２フォトレジスト膜の露光に際しては、２６０ｎｍ以下の露光光で露光する。
【００３６】
上記の説明では、簡略化のため、第１フォトレジスト膜と第２フォトレジスト膜とでパターン幅の異なる場合について説明した。しかし、図５の紙面の上下方向で異なるパターン、例えば、第１フォトレジストを線状のパターンとし、第２フォトレジストをドット状のパターンとする場合にも適用できることはいうまでもない。
【００３７】
以上、説明した本発明に係るパターン形成方法は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板と、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口と連通する液体の流路とを有する液体吐出ヘッド製造方法において、前記基板上に、前記流路のパターンを形成する方法に用いることができる。
【００３８】
記録方法あるいは記録装置に用いるインクジェット記録ヘッドの形態は、図２及び図３に示すように、液体吐出のためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が設けられた基板１を有する。そして基板１に、エネルギー発生素子２と対応するインク吐出口６が設けられたオリフィスプレート７と、インク流路４にインクを供給するインク供給口５を有し、基板１及びオリフィスプレート７の面に対して実質的に垂直方向に液滴を吐出する。
【００３９】
図７は、図２におけるＢ−Ｂ’断面に沿った断面図であり、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を工程にならって示す模式的断面図である。
【００４０】
図７（ａ）に示すように、本発明に係る方法によりパターンを基板１上に形成後、図７（ｂ）で前記パターンを被覆する被覆層７を設け、図７（ｃ）で液体を吐出する吐出口６とオリフィスプレート７aを形成する。その後、図７（ｄ）で液体を供給するための供給口５を形成後、図７（ｅ）で前記パターンを除去することで、前記吐出口６と連通する液体の流路４が形成され、液体吐出ヘッドが完成する。
【実施例】
【００４１】
以下に、本発明に係る実施例を示すが、本発明はこれらに限定されることはない。
【００４２】
（実施例１）
本発明の実施例に係るパターン形成方法としては、まず、被加工基板上に第１フォトレジスト膜を形成した。
【００４３】
第１フォトレジスト膜の材料としては、吸収波長領域が３６５ｎｍ以下の範囲にあって、ポジ型フォトレジストであるＤｅｅｐ  ＵＶレジスト（商品名：「ＯＤＵＲ」、東京応化製）を使用した。第１フォトレジスト膜は１０μｍ〜１４μｍの膜厚となるように、スピンコートにて形成した。
【００４４】
その後、第２フォトレジスト膜との相溶防止のため、１５０℃の追加ベークを施し、冷却した。
【００４５】
次に、第１フォトレジスト膜と同様にスピンコートにて第２フォトレジスト膜を３μｍ〜６μｍの膜厚となるように形成した。第２フォトレジスト膜の材料としては、吸収波長領域が２６０ｎｍ以下の範囲にあって、第１フォトレジスト膜と同様にポジ型フォトレジストであるポリメチルメタクリレートレジスト（ＰＭＭＡ、星光ポリマー製）を使用した。
【００４６】
次に、第１フォトレジスト膜と第２フォトレジスト膜を一括にてパターン露光及び現像を施した。
【００４７】
図６は、第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜における露光波長に対する吸光度、第１及び第２フォトレジスト膜の一括露光及び後述する第２フォトレジスト膜の露光の露光波長に対する型材露光強度、を示したグラフである。第１及び第２フォトレジスト膜の一括露光における回折光のうち、第１及び第２フォトレジスト膜の吸収波長領域が重なる２６０ｎｍ以下の波長を有する回折光については、第２フォトレジスト膜により吸収されるため、第１フォトレジスト膜に到達しない。したがって、回折光が一部遮蔽され、第１フォトレジスト膜のテーパ角鈍化を防ぐことができる。
【００４８】
パターン露光の装置は、プロキシミティータイプの露光装置を用いた。露光ＧＡＰとしては３０μｍであって、第１フォトレジスト膜及び第２フォトレジスト膜を一括露光する場合、バンドパスフィルタを用いて露光を行った。第２フォトレジスト膜の露光量は１０Ｊ／ｍ2、第１フォトレジスト膜の露光量は２６Ｊ／ｍ2程度となり、現像後の残渣が０になる露光量設定とした。
【００４９】
その後、第２フォトレジスト膜を２６０ｎｍ以下の露光光で露光し、また現像を行い、第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜それぞれについて、形状の異なるパターンを形成した。
【００５０】
（比較例１）
実施例１同様に第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜を形成した後、第２フォトレジスト膜にパターンを露光、現像し、次に、第２フォトレジスト膜にパターンを露光、現像した。用いた材料、露光波長等については、実施例１と同様の条件で行った。
【００５１】
実施例１及び比較例１において形成した第１フォトレジスト膜のパターン形状のテーパ角度を比較してみると、図１に示すように、比較例１は７４°程度に対し、実施例１では８１°程度と、約７°垂直性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）本発明の実施形態によるパターン形成時の露光状態と回折光の模式図である。（ｂ）従来の実施形態によるパターン形成時の露光状態と回折光の模式図である。
【図２】記録方法あるいは記録装置に用いるインクジェット記録ヘッドのノズル形態である。
【図３】図２の記録方法あるいは記録装置に用いるインクジェット記録ヘッドのノズル形態のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】従来の形態による型材（インク流路）形成の詳細な工程フローの模式図である。
【図５】本発明のパターン形成方法の一例を示す模式断面図である。
【図６】第１フォトレジスト膜、第２フォトレジスト膜における露光波長に対する吸光度、第１及び第２フォトレジスト膜の一括露光及び後述する第２フォトレジスト膜の露光の露光波長に対する型材露光強度を示したグラフである。
【図７】液体吐出ヘッドの製造方法の詳細な工程フローの模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    基板
２    エネルギー発生素子
３    流路壁（インク流路壁）
４    流路（インク流路）
５    供給口（インク供給口）
６    吐出口（インク吐出口）
７    オリフィスプレート
９    第１フォトレジスト膜
９ａ、９ｂ    第１フォトレジスト膜に形成したパターン
１０  第２フォトレジスト膜
１０ａ、１０ｂ  第２フォトレジスト膜に形成したパターン
１１  第２フォトレジスト膜用マスクパターン
１２  第１フォトレジスト膜用マスクパターン
【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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