(57)【要約】【課題】複数の深さの異なる凹部が、高い寸法精度で形成された凹部付き基板を製造するために用いられるフォトマスク、かかるフォトマスクを用いたパターニング方法、凹部付き基板の製造方法、および、かかる製造方法により製造された凹部付き基板を提供すること。【解決手段】本発明のフォトマスク4は、基板1を覆うように形成されたレジスト材料膜（被覆層）3aを、所定の形状にパターニングしてレジスト層を形成する際に用いられるフォトマスクであり、フォトマスク4の上面（一方の面）側から入射された入射光5aを、出射光5b、5cとして下面（他方の面）側から出射する光透過部41aを有するマスク本体41と、光透過部41aに設けられ、出射光5bを入射光5aに対してその角度を変更する角度変更手段42とを備えており、角度変更手段42により角度が変更された出射光5bを、第1の凹部11の開口部付近に形成されたレジスト材料膜3aに照射するよう構成したことを特徴とする。【選択図】図3
2008025016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が設けられた基板を覆うように形成された被覆層を、所定の形状にパターニングする際に用いられるフォトマスクであって、
前記フォトマスクの一方の面側から入射された入射光を、出射光として他方の面側から出射する光透過部を有するマスク本体と、
前記光透過部に設けられ、前記出射光を前記入射光に対してその角度を変更する角度変更手段とを備え、
前記角度変更手段により角度が変更された前記出射光を、前記凹部の開口部付近に形成された前記被覆層に照射するよう構成したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記角度変更手段は、前記光透過部に設けられたレンズまたはプリズムである請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記角度変更手段は、前記マスク本体の前記出射光が出射する側の面に設けられ、レンズまたはプリズム機能を有する凹部である請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記角度変更手段は、前記マスク本体の前記出射光が出射する側の面に設けられ、レンズまたはプリズム機能を有する凸部である請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記入射光は、前記フォトマスクに対して、垂直となるように入射される請求項１ないし４のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記マスク本体は、前記入射光を遮光する光不透過部を有し、該光不透過部は、前記所定の形状に対応するように形成される請求項１ないし５のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記光透過部は、前記角度変更手段が設けられ、前記入射光と前記出射光との角度を変更する角度変更領域と、
前記入射光と前記出射光との角度を変更しない角度不変領域とを有する請求項１ないし６のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項８】
前記光透過部において、前記角度変更領域と前記角度不変領域とは隣接する請求項７に記載のフォトマスク。
【請求項９】
前記光透過部は、前記入射光の透過率を低下させる光学フィルター部を有する請求項８に記載のフォトマスク。
【請求項１０】
前記光学フィルター部は、前記角度不変領域に設けられる請求項９に記載のフォトマスク。
【請求項１１】
前記光透過部は、前記角度変更領域で構成される第１の光透過部と、前記角度不変領域で構成される第２の光透過部とを個別に有する請求項７に記載のフォトマスク。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載のフォトマスクを用い、凹部が設けられた基板を覆うように形成された被覆層を、所定の形状を有するレジスト層にパターニングするパターニング方法であって、
前記角度変更手段により前記入射光との角度が変更された前記出射光を、前記凹部の開口部付近に形成された前記被覆層に、照射することにより、当該被覆層を除去するよう構成されていることを特徴とするパターニング方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載のフォトマスクを用い、凹部が設けられた基板を覆うように形成された被覆層を、所定の形状を有するレジスト層にパターニングするパターニング方法であって、
前記第１の光透過部に前記入射光を入射することにより、前記入射光との角度が変更された前記出射光を、前記凹部の開口部付近に形成された前記被覆層に照射した後、当該被覆層を除去する工程と、
前記第２の光透過部に前記入射光を入射することにより、前記入射光との角度が変更されることなく出射された前記出射光を、前記凹部を除く平坦部に形成された前記被覆層に照射した後、当該被覆層を除去する工程とを有することを特徴とするパターニング方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のパターニング方法を用い、第１の凹部が設けられた基板の該第１の凹部が設けられている側の面に、所定の形状にパターニングされたレジスト層を形成する第１の工程と、
前記レジスト層をマスクとして用い、前記基板の前記レジスト層から露出する部分を除去することにより、前記第１の凹部よりも深さの浅い第２の凹部を形成する第２の工程と、
前記レジスト層を除去する第３の工程とを有することを特徴とする凹部付き基板の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の凹部付き基板の製造方法により製造されたことを特徴とする凹部付き基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク、パターニング方法、凹部付き基板の製造方法および凹部付き基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットヘッド等の各種デバイスを構成する基板には、複数の深さの異なる凹部や段差形状が形成されたものを用いることがある。
特許文献１には、かかる基板の製造方法が開示されている。この特許文献１に記載の方法では、基板上に開口部（貫通孔）のサイズの異なるレジスト層（マスク）を繰り返し形成・除去し、基板をエッチングする。
【０００３】
ところが、かかる方法では、前記基板上に、複数のレジスト層を何度も形成・除去する必要がある。
このレジスト層を形成・除去する２回目以降の工程において、第１の凹部１１１が形成された基板１０１を覆うように形成されたレジスト材料膜１０２をパターニングして、基板１０１上に、所定の形状を有する（形成すべき第２の凹部１１２の形状に開口部を有する）レジスト層１０３を形成する必要がある。このとき、図８（ａ）に示すように、前記基板１０１と、前記所定の形状に対応した開口部１０４ａを備えるフォトマスク１０４との間で（フォトマスクの熱膨張等による）位置ずれが生じることがある。
【０００４】
この位置ずれが生じた状態で、レジスト層１０３を形成すると、基板１０１の凹部が形成されている側の面と、第１の凹部１１１の内壁との接触部において、レジスト層１０３が除去されない非除去部１０３ａが生じることとなる。さらに、第１の凹部１１１の底部と、第１の凹部１１１の内壁との接触部において、レジスト層１０３が除去される除去部１０３ｂが生じることとなる（図８（ｂ）参照）。
【０００５】
そして、レジスト層１０３に非除去部１０３ａおよび除去部１０３ｂが形成された状態で、図８（ｃ）に示すように、前記基板１０１にドライエッチングを行い、第２の凹部１１２を形成すると、非除去部１０３ａおよび除去部１０３ｂの形状に対応して、それぞれ、基板１０１がエッチングされないことにより形成される肉厚部（バリ）１１２ａ、および、基板１０１がエッチングされることにより形成される肉薄部１１１ｂが形成される（図８（ｄ）参照。）。その結果、形成される基板の寸法精度が低下したり、歩留まりが悪くなるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５３３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、複数の深さの異なる凹部が、高い寸法精度で形成された凹部付き基板を製造するために用いられるフォトマスク、かかるフォトマスクを用いたパターニング方法、凹部付き基板の製造方法、および、かかる製造方法により製造された凹部付き基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のフォトマスクは、凹部が設けられた基板を覆うように形成された被覆層を、所定の形状にパターニングする際に用いられるフォトマスクであって、
前記フォトマスクの一方の面側から入射された入射光を、出射光として他方の面側から出射する光透過部を有するマスク本体と、
前記光透過部に設けられ、前記出射光を前記入射光に対してその角度を変更する角度変更手段とを備え、
前記角度変更手段により角度が変更された前記出射光を、前記凹部の開口部付近に形成された前記被覆層に照射するよう構成したことを特徴とする。
これにより、目的とする領域に出射光を照射することができ、凹部が設けられた基板の不本意な領域において、被覆層が残存したり、除去されたりするのを確実に防止することができ、複数の深さの異なる凹部が、高い寸法精度で形成された凹部付き基板を製造することができるフォトマスクとすることができる。
【０００９】
本発明のフォトマスクでは、前記角度変更手段は、前記光透過部に設けられたレンズまたはプリズムであることが好ましい。
これにより、入射光の角度に対して、出射光の角度を変更することができる。
本発明のフォトマスクでは、前記角度変更手段は、前記マスク本体の前記出射光が出射する側の面に設けられ、レンズまたはプリズム機能を有する凹部であることが好ましい。
これにより、マスク本体の厚さを薄くするという比較的単純な構成で、入射光の角度を確実に変更させることができる。
本発明のフォトマスクでは、前記角度変更手段は、前記マスク本体の前記出射光が出射する側の面に設けられ、レンズまたはプリズム機能を有する凸部であることが好ましい。
かかる構成とすることにより、入射光の角度を確実に変更させることができる。
【００１０】
本発明のフォトマスクでは、前記入射光は、前記フォトマスクに対して、垂直となるように入射されることが好ましい。
本発明のフォトマスクは、入射光がフォトマスクに対して垂直な方向から入射される際に、好適に用いられる。
本発明のフォトマスクでは、前記マスク本体は、前記入射光を遮光する光不透過部を有し、該光不透過部は、前記所定の形状に対応するように形成されることが好ましい。
かかる構成とすることにより、被覆層を所定の形状にパターニングすることができる。
【００１１】
本発明のフォトマスクでは、前記光透過部は、前記角度変更手段が設けられ、前記入射光と前記出射光との角度を変更する角度変更領域と、
前記入射光と前記出射光との角度を変更しない角度不変領域とを有することが好ましい。
かかる構成とすることにより、角度変更領域から出射した出射光により、凹部の開口部付近に形成された被覆層を照射でき、角度不変領域から出射した出射光により、基板の平坦部に形成された被覆層を照射することができる。
本発明のフォトマスクでは、前記光透過部において、前記角度変更領域と前記角度不変領域とは隣接することが好ましい。
これにより、光透過部から出射される出射光により、平坦部に形成された被覆層をも照射することができる。その結果、被覆層を所定の形状にパターニングすることができる。
【００１２】
本発明のフォトマスクでは、前記光透過部は、前記入射光の透過率を低下させる光学フィルター部を有することが好ましい。
かかる構成とすることにより、光学フィルター部を透過して出射される出射光の照度が低下することから、角度変更領域から出射される出射光と、角度不変領域から出射される出射光との双方が照射される基板の平坦部に対する照度を低下させることができる。その結果、基板の平坦部に形成された被覆層に照射される出射光の照度が均一化されることとなる。
本発明のフォトマスクでは、前記光学フィルター部は、前記角度不変領域に設けられることが好ましい。
これにより、基板の平坦部に形成された被覆層に照射される出射光の照度の均一化を図ることができる。
【００１３】
本発明のフォトマスクでは、前記光透過部は、前記角度変更領域で構成される第１の光透過部と、前記角度不変領域で構成される第２の光透過部とを個別に有することが好ましい。
かかる構成とすることにより、第１の光透過部から出射した出射光により、凹部の開口部付近に形成された被覆層を照射でき、第２の光透過部から出射した出射光により、基板の平坦部に形成された被覆層を照射することができる。
【００１４】
本発明のパターニング方法は、本発明のフォトマスクを用い、凹部が設けられた基板を覆うように形成された被覆層を、所定の形状を有するレジスト層にパターニングするパターニング方法であって、
前記角度変更手段により前記入射光との角度が変更された前記出射光を、前記凹部の開口部付近に形成された前記被覆層に、照射することにより、当該被覆層を除去するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、所定の形状を有するレジスト層を形成することができる。
【００１５】
本発明のパターニング方法は、本発明のフォトマスクを用い、凹部が設けられた基板を覆うように形成された被覆層を、所定の形状を有するレジスト層にパターニングするパターニング方法であって、
前記第１の光透過部に前記入射光を入射することにより、前記入射光との角度が変更された前記出射光を、前記凹部の開口部付近に形成された前記被覆層に照射した後、当該被覆層を除去する工程と、
前記第２の光透過部に前記入射光を入射することにより、前記入射光との角度が変更されることなく出射された前記出射光を、前記凹部を除く平坦部に形成された前記被覆層に照射した後、当該被覆層を除去する工程とを有することを特徴とする。
これにより、所定の形状を有するレジスト層を形成することができる。
【００１６】
本発明の凹部付き基板の製造方法は、本発明のパターニング方法を用い、第１の凹部が設けられた基板の該第１の凹部が設けられている側の面に、所定の形状にパターニングされたレジスト層を形成する第１の工程と、
前記レジスト層をマスクとして用い、前記基板の前記レジスト層から露出する部分を除去することにより、前記第１の凹部よりも深さの浅い第２の凹部を形成する第２の工程と、
前記レジスト層を除去する第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、複数の深さの異なる凹部が、高い寸法精度で形成された凹部付き基板を製造することができる。
【００１７】
本発明の凹部付き基板は、本発明の凹部付き基板の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、複数の深さの異なる凹部が、高い寸法精度で形成された凹部付き基板とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のフォトマスク、パターニング方法、凹部付き基板の製造方法および凹部付き基板を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜凹部付き基板の製造方法＞
まず、本発明の凹部付き基板の製造方法について説明する。
図１および図２は、それぞれ、本発明の凹部付き基板の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、図１および図２中、上側を「上」、下側を「下」として説明する。
【００１９】
本発明の凹部付き基板の製造方法は、図２（ｉ）に示すように、第１の凹部１１が形成された基板１の一方の面に、第１の凹部１１より深さの浅い第２の凹部１２とを形成することにより、段差（階段状）形状を有する凹部付き基板１０を製造する方法である。
本実施形態では、第２の凹部１２を形成するのに先立って、平板状の基板１上に第１の凹部１１を形成する場合を一例に説明する。すなわち、基板１上に第１の凹部１１を形成する第１の凹部形成工程［１］と、第２の凹部１２を形成する第２の凹部形成工程［２］とを有する場合を一例に説明する。
【００２０】
以下、各工程について順次説明する。
［１］  第１の凹部形成工程
［１−１］  レジスト層形成工程
まず、基板１上に、図１（ｂ）に示すように、形成すべき第１の凹部１１の形状に対応した開口部を備えるレジスト層２を形成する。
【００２１】
［１−１ａ］  まず、基板１を用意する。
この基板１は、例えば、石英ガラス、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、各種低誘電率材料（いわゆる、ｌｏｗ−Ｋ材）等の各種絶縁材料（誘電体）や、シリコン（例えば、アモルファスシリコン、多結晶シリコン等）、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、アンチモンティンオキサイド（ＡＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ等の導電性材料で構成された基板、または、これらのうちの任意に２種以上を用いて構成された基板（例えば、複数層の積層基板）等が挙げられる。
【００２２】
［１−１ｂ］  次いで、図１（ａ）に示すように、基板１の上側の面を覆うようにレジスト材料膜（被覆層）２ａを形成した後、第１の凹部１１の形状に対応するフォトマスク２ｂを介して露光した後、現像液（例えば、アルカリ溶液等）で現像する。これにより、基板１上に、形成すべき第１の凹部１１の形状に対応するように、パターニングされたレジスト層２が得られる（図１（ｂ）参照。）。
【００２３】
レジスト材料膜２ａは、例えば、レジスト材料を基板１上に供給した後、乾燥することにより形成することができる。
また、レジスト材料を基板１上に供給する方法としては、例えば、ディップコート法、スピンコート法、スリットコート法、キャップコート法、ディスペンサー法、スプレーコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布法が好適に用いられる。塗布法によれば、容易、確実かつ均一に、レジスト材料を基板１の上面に供給することができる。
レジスト材料としては、特に限定されず、ネガ型のレジスト材料およびポジ型のレジスト材料のいずれであってもよい。
【００２４】
［１−２］  レジスト層硬化工程
次に、レジスト層２の表面に硬化処理を施すことにより、図１（ｃ）に示すように、このレジスト層２の表面付近を硬化させる。
レジスト層２の表面付近を硬化させる構成とすることにより、基板１をエッチングする際、すなわち第１の凹部１１を形成（パターニング）する際に、レジスト層２のエッチング耐性（耐久性）を向上させることができる。
【００２５】
この硬化は、レジスト層２に対して、加熱処理、イオンを注入するイオン注入処理および紫外線を照射する紫外線照射処理のうちの少なくとも１つを施すことにより好適に行うことができる。
これらの方法によれば、レジスト層２が不要に変質・劣化するのを防止しつつ、レジスト層２を確実に硬化させることができる。
【００２６】
硬化処理は、減圧雰囲気、加圧雰囲気や、酸化性雰囲気、非酸化性雰囲気、還元性雰囲気等のいかなる雰囲気で行ってもよいが、減圧雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、レジスト層２が含有する溶媒が効率よく除去されるため、レジスト層２がより変形し難くなり、後述する基板１に施す各種処理に対する耐性（特に、ドライエッチング耐性）を向上させることができる。
なお、レジスト層２が自然に硬化に至るような場合には、硬化処理（本工程［１−２］）を省略するようにしてもよい。
【００２７】
［１−３］  基板除去工程
次に、レジスト層２から露出する基板１を除去する。すなわち、レジスト層２をマスクとして用いて、基板１の上面にエッチングを施す。これにより、基板１の上面に、第１の凹部１１を形成する（図１（ｄ）参照。）。
この基板１の除去には、リアクティブイオンエッチング、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等のドライエッチングや、アルカリウエットエッチング等のウェットエッチングを単独または組み合わせて用いることができるが、ドライエッチングを用いるのが好ましい。ドライエッチングを用いることにより、基板１の厚さ方向に対して、優先的（異方的）に基板１をエッチングすることができ、寸法精度の高い第１の凹部１１を形成することができる。
また、基板１の厚さ方向に対して、より異方的に基板１をエッチングするという観点からは、ドライエッチングとして、特に、リアクティブイオンエッチング（ＩＣＰ型）を選択するのが好ましい。この場合、リアクティブイオンエッチングは、例えば、次のような条件で行われる。
【００２８】
ＲＦパワーは、５００〜３０００Ｗ程度であるのが好ましく、７５０〜２０００Ｗ程度であるのがより好ましい。
また、ステージＲＦパワーは、１〜２００Ｗ程度であるのが好ましく、１０〜１５０Ｗ程度であるのがより好ましい。
また、処理時間は、５分〜１時間程度であるのが好ましく、１０〜４５分間程度であるのがより好ましい。
【００２９】
［１−４］  レジスト層除去工程
最後に、図１（ｅ）に示すように、基板１上からレジスト層２を除去する。
このレジスト層２の除去は、例えば、レジスト層２の構成材料（レジスト材料）に適した剥離液を用いることにより、容易に行うことができる。
以上のような工程を経て、基板１に、第１の凹部１１が形成される。
【００３０】
［２］  第２の凹部形成工程
［２−１］  レジスト層形成工程（第１の工程）
次に、第１の凹部１１が形成された基板１上に、図２（ｇ）に示すように、フォトマスク（本発明のフォトマスク）４を用いて、形成すべき第２の凹部１２の形状に対応した開口部を備えるレジスト層３を形成する。
［２−１ａ］  まず、前記工程［１］を経て得られた、第１の凹部１１が形成された基板１を用意する。
【００３１】
［２−１ｂ］  次いで、図２（ｅ）に示すように、第１の凹部１１が形成された基板１の上側の面を覆うようにレジスト材料膜（被覆層）３ａを形成した後、第２の凹部１２の形状に対応する光透過部４１ａを備えるフォトマスク（本発明のフォトマスク）４介して、レジスト材料膜３ａを露光する（図２（ｆ）参照。）。すなわち、フォトマスク４を介して、レジスト材料膜３ａに出射光５ｂ、５ｃを照射する（本発明のパターニング方法）。
【００３２】
その後、図２（ｇ）に示すように、レジスト材料膜３ａの露光した部分を現像液で現像（除去）することにより、基板１上に、形成すべき第２の凹部１２の形状に対応するように、パターニングされたレジスト層３を得る。
また、レジスト材料膜３ａは、レジスト材料膜２ａと同様に、例えば、レジスト材料を基板１上に供給した後、乾燥することにより形成することができる。
【００３３】
レジスト材料を基板１上に供給する方法としては、前記工程［１−１ｂ］で説明したのと同様の方法を用いることができる。
レジスト材料としては、レジスト材料膜３ａの露光した領域（レジスト材料膜３ａに出射光５ｂ、５ｃが照射された領域）が除去されるように、ポジ型のレジスト材料が用いられる。
【００３４】
ここで、上述したように本発明の凹部付き基板の製造方法では、第１の凹部１１が設けられた基板１を覆うように形成されたレジスト材料膜（被膜層）３ａに出射光５ｂ、５ｃを照射する際に、フォトマスク（本発明のフォトマスク）４が用いられる。
フォトマスク４は、上面側から入射された入射光５ａを、出射光５ｂ、５ｃとして下面側から出射する光透過部４１ａを備えるマスク本体４１と、この光透過部４１ａに設けられ、出射光５ｂを入射光５ａに対してその角度を変更する角度変更手段４２とを備えており、この角度変更手段４２により、角度が変更された出射光５ｂを、第１の凹部１１の開口部付近に形成されたレジスト材料膜３ａに照射するよう構成されている。
【００３５】
ところで、光透過部４１ａに角度変更手段４２を設けるのを省略すると、フォトマスク４に対して垂直な方向（垂直上方）から入射光を入射すると、光透過部４１ａを透過した出射光は、角度が変更されることなく出射される。そのため、この出射光は、第１の凹部１１の底部に到達することとなる。
これに対して、本発明では、図２（ｆ）に示すように、第１の凹部１１に対応する領域の少なくとも一部が包含されるように光透過部４１ａを形成し、さらに、この光透過部４１ａに角度変更手段４２を設けたので、第１の底部に到達していた出射光を、第１の凹部１１の開口部付近に形成されたレジスト材料膜３ａに到達させる（照射する）ことができる。特に、第１の凹部１１の内壁に形成されたレジスト材料膜３ａに到達させることができる。換言すれば、本来なら第１の凹部１１の底部に到達していた出射光をも、レジスト材料膜３ａの照射に利用することができる。
【００３６】
そのため、前記背景技術で説明したような基板とフォトマスクとの位置ずれが生じたとしても、フォトマスク４を用いることにより、基板１とフォトマスク４との位置ずれの許容値を広く確保できることから、目的とする領域に出射光５ｂ、５ｃを照射することができることから、第１の凹部１１が設けられた基板１の不本意な領域において、レジスト層３が残存したり、除去されたりするのを確実に防止することができる。
なお、このフォトマスク４の各部の構成については、後に詳述する。
【００３７】
［２−２］  レジスト層硬化工程
次に、レジスト層３の表面に硬化処理を施すことにより、このレジスト層３の表面付近を硬化させる。
このレジスト層３の表面に施す硬化処理は、前記工程［１−２］で説明したレジスト層２の表面に施す硬化処理と同様とすることができる。
なお、レジスト層３が自然に硬化に至るような場合には、硬化処理（本工程［２−２］）を省略するようにしてもよい。
【００３８】
［２−３］  基板除去工程（第２の工程）
次に、レジスト層３から露出する基板１を除去する。すなわち、レジスト層３をマスクとして用いて、基板１の上面にエッチングを施す。これにより、基板１の上面に、第１の凹部１１より深さの浅い第２の凹部１２を、第１の凹部１１に隣接して形成する（図２（ｈ）参照。）。
この基板１の除去は、前記工程［１−３］で説明した、第１の凹部１１を形成する方法と同様にして行うことができる。
【００３９】
［２−４］  レジスト層除去工程（第３の工程）
最後に、図２（i）に示すように、レジスト層３を除去する。
このレジスト層３の除去は、例えば、レジスト層３の構成材料（レジスト材料）に適した剥離液（例えば、アルカリ溶液等）を用いることにより、容易に行うことができる。
以上のような工程を経て、基板１の上側の面に、第１の凹部１１と、この第１の凹部１１より深さの浅い第２の凹部１２が形成された段差形状を有する凹部付き基板１０を得ることができる。すなわち、本発明の凹部付き基板を製造することができる。
【００４０】
＜フォトマスク＞
次に、上述した本発明の凹部付き基板の製造方法において用いられる本発明のフォトマスクについて説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
まず、本発明のフォトマスクの第１実施形態について説明する。
図３は、本発明のフォトマスクの第１実施形態を示す縦断面図であり、図４は、図３に示すフォトマスクの、基板に対する位置ずれの許容値を示す縦断面図である。なお、図４では、見易くするために、断面であることを示すハッチングを付けて示すこと、およびレジスト材料膜３ａを記載することを省略している。また、以下の説明では、図３および図４中の上側を「上」、下側を「下」という。
【００４１】
本発明のフォトマスクは、上述したように、凹部が設けられた基板を覆うように形成された被覆層を、所定の形状にパターニングする際に用いられるものである。すなわち本実施形態では、第１の凹部１１が設けられた基板１を覆うように形成されたレジスト材料膜３ａを、形成すべき第２の凹部１２の形状に対応した開口部を有するレジスト層３を形成する際に用いられるものである。
【００４２】
このようなフォトマスク４は、マスク本体４１と、角度変更手段４２とで構成されている。
また、マスク本体４１は、透明基板４１１と、この透明基板４１１の下側の面に設けられ、形成すべきレジスト層３のパターン（形状）に対応する遮光膜４１２とで構成されている。そして、このようなマスク本体４１において、透明基板４１１の下面に遮光膜４１２が設けられていない領域が光透過部４１ａを構成し、透明基板４１１の下面に遮光膜４１２が設けられている領域が光不透過部４１ｂを構成する。かかる構成とすることにより、レジスト材料膜３ａを所定の形状を有するレジスト層３にパターニングすることができる。
【００４３】
透明基板４１１は、遮蔽膜４１２の支持体となるものであるとともに、光透過部４１ａの上側から入射した入射光５ａを、光透過部４１ａの下側から出射光５ｂ、５ｃとして出射（透過）する機能を有するものである。
透明基板４１１には、各種ガラス材料基板および各種樹脂基板のうち透明なものが選択され、例えば、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料や、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリ（メタ）アクリル酸エステルのような樹脂材料等を主材料として構成される基板を用いることができる。
【００４４】
透明基板４１１の平均厚さは、特に限定されないが、０．５〜５．０ｍｍ程度であるのが好ましく、２．０〜３．０ｍｍ程度であるのがより好ましい。
遮光膜４１２は、光不透過部４１ｂの上側から透明基板４１１に入射した入射光５ａを、光不透過部４１ｂ（マスク本体４１）の下側から出射させることなく遮光する機能を有するものである。
【００４５】
この遮光膜４１２は、形成すべきレジスト層３のパターン（形状）に対応するように透明基板４１１の下面に形成されるが、前記工程［２］でも説明したように、光透過部４１ａが第１の凹部１１に対応する領域の少なくとも一部を包含し得るように、第１の凹部１１に対応する領域に形成される遮光膜４１２は、第１の凹部１１の大きさよりも小さく設定される。かかる構成とすることにより、後述する角度変更手段４２により、この第１の凹部１１に対応する領域を透過する出射光５ｂを、第１の凹部１１の開口部付近に形成されたレジスト材料膜３ａに確実に照射することができる。
【００４６】
このような遮光膜４１２は、優れた遮光性を有する材料で構成されていればよく、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンやチタン等を分散させた樹脂材料や、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉ、ＺｎおよびＴｉ等の無機材料で構成されている。かかる材料で構成することにより、入射光５ａを確実に遮光できるとともに、透明基板４１１の下面にレジスト層３の形状に対応した遮光膜４１２を比較的容易に形成することができる。
遮光膜４１２の平均厚さは、特に限定されないが、０．０５〜１０．０μｍ程度であるのが好ましく、０．２〜１．０μｍ程度であるのがより好ましい。
【００４７】
角度変更手段４２は、光透過部４１ａの下側から出射される出射光５ｂを、光透過部４１ａの上側から入射される入射光５ａに対してその角度を変更する機能を有するものである。
このような角度変更手段４２は、第１の凹部１１に対応する領域に形成された遮光膜４１２（光不透過部４１ｂ）に隣接する光透過部４１ａに、この遮光膜４１２に近接するように設けられる。かかる構成とすることにより、図３に示すように、出射光５ｂを、第１の凹部の開口部付近、すなわち第１の凹部の内壁と基板１の上面との接触部付近に形成されたレジスト材料膜（被覆層）３ａに確実に照射することができ、フォトマスク４と基板１との位置ずれの許容値を広く確保できる。その結果、前述したようにドライエッチングにより、基板１に深さの異なる凹部形状（段差形状）を形成する場合、凸部の角部に僅かでもレジスト層３が残留すると、残留したレジスト層３をマスクとして機能して、基板１がエッチングされずに、肉厚部（ばり）が形成されることにより、所望の形状を得ることができないが、このフォトマスク４を用いることにより、この肉厚部の発生を抑制でき、歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
角度変更手段４２は、レンズまたはプリズムのように入射光５ａの角度に対して出射光５ｂの角度を変更し得るものであればいかなるものであってもよいが、本実施形態では、図３に示すように、マスク本体４１の下面に設けられ、プリズム機能を有する凹部により構成されている。すなわち、角度変更手段４２は、一定の傾きを有する凹部により構成されている。かかる構成とすることにより、透明基板４１１の厚さを薄くするという比較的単純な構成で、入射光５ａの角度を確実に変更（屈折）させることができる。また、透明基板４１１の構成材料に応じて、凹部の傾きや、凹部の幅および深さを比較的容易に変更することが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、光透過部４１ａは、上述したような角度変更手段４２が設けられた角度変更領域４１１ａと、角度変更手段４２が設けられず、入射光５ａと出射光５ｃとの角度を変更しない角度不変領域４１２ａとを有し、これらが互いに隣接する構成となっている。かかる構成とすることにより、角度変更領域４１１ａから出射した出射光５ｂにより、第１の凹部１１の開口部付近に形成されたレジスト材料膜３ａを照射できるとともに、角度不変領域４１２ａから出射した出射光５ｃにより、基板１の上面（平坦部）に形成されたレジスト材料膜３ａをも照射することができる。その結果、形成すべき第２の凹部１２の形状に対応した開口部を有するレジスト層３を確実に得ることができる。
【００５０】
ところで、以上説明したような構成の本実施形態のフォトマスク４は、角度変更手段４２（角度変更領域４１１ａ）から出射された出射光５ｂを、第１の凹部１１の開口部付近に形成されたレジスト材料膜３ａに対して照射し得るように、第１の凹部１１が形成された基板１に対して位置決め（配置）される。
すなわち、フォトマスク４は、入射光５ａをフォトマスク４に対して垂直方向（垂直上方）から入射するときに好適に用いられるが、かかる方向からフォトマスク４に入射光５ａを入射したとき、図中Ｂの位置で角度変更された出射光５ｂが、図４（ａ）に示すように、第１の凹部１１の内壁と第１の凹部１１の底部との接触部となる図中Ｃの位置に照射される第１の位置と、図４（ｂ）に示すように、第１の凹部１１の内壁と第１の基板の上面との接触部となる図中Ｄの位置に照射される第２の位置との間に照射されるように、基板１に対して位置決めされる。
したがって、図４（ａ）中に示す、前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離が、フォトマスク４と基板１との位置ずれの許容値（マージン）δ［ｍｍ］となる。
【００５１】
この許容値δは、傾きを有する凹部の透明基板４１１の下面に対する傾きすなわち入射光５ａの入射角をα［°］とし、出射光５ｂの屈折角をβ［°］とし、第１の凹部１１の深さ（第１の凹部１１の内壁の高さ）をＥ［ｍｍ］としたとき、これらが下記式１なる関係を満足することから、下記式２なる関係式を導き出すことができる。
∠ＡＢＣ＝∠ＢＣＤ＝β−α    ……    式１
δ＝Ｅ・ｔａｎ（∠ＢＣＤ）＝Ｅ・ｔａｎ（β−α）    ……    式２
さらに、屈折角βと前記角度αとは、大気中の入射光５ａの屈折率をｎ１とし、透明基板４１１中の入射光５ａの屈折率をｎ２としたとき、下記式３なる関係を満足する。
ｓｉｎβ＝ｎ２／ｎ１・ｓｉｎα    ……    式３
【００５２】
以上のことから、許容値δは、傾きを有する凹部の透明基板４１１の下面に対する傾きαと、透明基板４１１中の入射光５ａの屈折率ｎ２とを適宜設定することにより、その大きさ（値）が決定される。すなわち、基板１に対するフォトマスク４のアライメント精度に応じて、透明基板４１１の構成材料の種類、および、傾きを有する凹部の透明基板４１１の下面に対する傾きαが適宜設定される。
【００５３】
また、フォトマスク４と基板１との間の大きさ（距離）をＧ［ｍｍ］とし、傾きを有する凹部の底部の長さをＬ［ｍｍ］としたとき、下記式４なる関係を満足する。
ｔａｎ（β−α）＝Ｌ・ｃｏｓα／（Ｌ・ｓｉｎα＋Ｇ＋Ｅ）    ……    式４
また、前記式２から、ｔａｎ（β−α）は、下記式５なる関係を満足することから、これら式４および式５の関係式から、フォトマスク４と基板１との間の大きさＧは、下記式６なる関係を満足する。
ｔａｎ（β−α）＝δ／Ｅ    ……    式５
Ｇ＝｛Ｅ・Ｌ・ｃｏｓα−δ（Ｌ・ｓｉｎα＋Ｅ）｝／δ    ……    式６
【００５４】
以上のことから、フォトマスク４と基板１との間の大きさＧは、傾きを有する凹部の透明基板４１１の下面に対する傾きαと、傾きを有する凹部の底部の長さＬと、第１の凹部１１の深さＥと、許容値δとを適宜設定することにより、その大きさ（値）が決定される。ここで、傾きを有する凹部の透明基板４１１の下面に対する傾きα、第１の凹部１１の深さＥおよび許容値δは、それぞれ、許容値δを設定する際に、既にその大きさ（値）が規定されている。そのため、フォトマスク４と基板１との間の大きさＧは、傾きを有する凹部の底部の長さＬに応じて、その大きさが適宜設定される。
【００５５】
上述したような構成のフォトマスク４は、各種の方法により形成することができるが、例えば、次のようにして製造することができる。
［Ｉ］  まず、透明基板４１１を用意した後、この透明基板４１１の一方の面に、基板１の上面に形成すべきレジスト層３の形状に対応した遮光膜４１２を形成する。
この遮光膜４１２は、透明基板４１１の一方の面を覆うように、遮光膜４１２の構成材料により構成される被覆膜を形成した後、レジスト層３の形状に対応するようにパターニングすることにより得ることができる。
【００５６】
遮光膜４１２の構成材料により構成される被覆膜は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等を用いた気相プロセスや、スピンコート法（パイロゾル法）、バーコート法、ロールコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等を用いた液相プロセス等により形成することができる。
また、遮光膜４１２の構成材料により構成される被覆膜のパターニングは、レジスト層３の形状に対応するマスクを用いて、エッチング（除去）することにより得ることができる。
このエッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５７】
［II］  次に、遮光膜４１２から露出する透明基板４１１を、エッチングして傾きを有する凹部（角度変更手段４２）を形成することによりフォトマスク４を得る。
この透明基板４１１をエッチング方法するとしては、前記工程［Ｉ］で説明したのと同様の方法を用いることができる。
なお、本実施形態では、角度変更手段４２は、プリズム機能を有する凹部により構成されている場合について説明したが、このような場合に限定されず、レンズ機能を有する凹部により構成されていてもよい。レンズ機能を有する凹部は、例えば、傾きを有する凹部を、湾曲凹面または湾曲凸面で構成することにより得ることができる。かかる構成とすることにより、出射光５ｂを入射光５ａに対してその角度を変更させることができるとともに、出射光５ｂを集光または発散させることができる。
また、プリズム機能を有する凹部は、本実施形態のように透明基板４１１の下面に形成されている場合に限定されず、透明基板４１１の上面に形成されていてもよい。
【００５８】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明のフォトマスクの第２実施形態について説明する。
図５は、本発明のフォトマスクの第２実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第２実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５９】
図５に示すフォトマスク４は、光透過部４１ａのマスク本体４１の下面に、角度変更手段４２として、プリズム機能を有する凹部に代えて、プリズム機能を有する凸部すなわち一定の傾きを有する凸部が設けられている以外は、前記第１実施形態のフォトマスク４と同様である。かかる構成とすることによっても、出射光５ｂの角度を入射光５ａの角度に対して確実に変更させることができる。
【００６０】
また、一定の傾きを有する凸部の構成材料としては、光透過性を有するものであればよく、特に限定されるものではないが、前述した透明基板４１１の構成材料として挙げたものの他、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、フッ素含有インジウムティンオキサイド（ＦＩＴＯ）、アンチモンティンオキサイド（ＡＴＯ）、アルミニウムジンクオキサイド（ＡＺＯ）およびインジウムオキサイド（ＩＯ）等の透明金属酸化物材料を用いることができる。
このような本実施形態のフォトマスク４は、前記第１実施形態で説明したのと同様にして、透明基板４１１の一方の面上に遮光膜４１２を形成した後、遮光膜４１２から露出する透明基板４１１上に、一定の傾きを有する凸部を形成することにより得ることができる。
【００６１】
また、傾きを有する凸部は、一定の傾きを有する凸部の構成材料で構成される膜を、遮光膜４１２から露出する透明基板４１１上に形成した後、この膜をエッチングすることにより得ることができる。
一定の傾きを有する凸部の構成材料により構成される膜は、前記工程［Ｉ］で説明した気相プロセスや、液相プロセス等により形成することができる。また、この膜をエッチング方法するとしては、前記工程［Ｉ］で説明したのと同様の方法を用いることができる。
なお、本実施形態では、一定の傾きを有する凸部は、透明基板４１１の下面に、別体として形成されているが、このような場合に限定されず、透明基板４１１と一体的に形成されていてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、角度変更手段４２は、プリズム機能を有する凸部により構成されている場合について説明したが、このような場合に限定されず、レンズ機能を有する凸部により構成されていてもよい。レンズ機能を有する凸部は、例えば、傾きを有する凸部を、湾曲凹面または湾曲凸面で構成することにより得ることができる。かかる構成とすることにより、出射光５ｂを入射光５ａに対してその角度を変更させることができるとともに、出射光５ｂを集光または発散させることができる。
【００６３】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明のフォトマスクの第３実施形態について説明する。
図６は、本発明のフォトマスクの第３実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図６中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第３実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６４】
図６に示すフォトマスク４は、マスク本体４１の下面の角度不変領域４１２ａに、入射光５ａの透過率を低下させる光学フィルター部４３が設けられている以外は、前記第１実施形態のフォトマスク４と同様である。かかる構成とすることにより、光学フィルター部４３を透過して出射される出射光５ｃの照度が低下することから、角度変更領域４１１ａから出射される出射光５ｂと、角度不変領域４１２ａから出射される出射光５ｃとの双方が照射される基板１の上面に対する照度を低下させることができる。その結果、基板１の上面に形成されたレジスト材料膜３ａに照射される出射光５ｂ、５ｃの照度が均一化されることとなる。
【００６５】
光学フィルター部４３は、入射光５ａの透過率を低下可能なものであれば特に限定されず、特に、光を吸収する半透過膜を好適に用いることができる。これにより、透明基板４１１の下面の目的とする領域に、比較的容易に光学フィルター部４３を形成することができる。
半透過膜は、例えば、Ｉ：前記第１実施形態において遮光膜４２の構成材料として挙げた、Ｃｒ、ＡｌおよびＴｉ等の無機材料と、前記第２実施形態において、一定の傾きを有する凸部の構成材料として挙げた、ＩＴＯ、ＦＩＴＯおよびＡＴＯ等の透明金属酸化物材料とで構成される無機物膜、II：前記第１実施形態において透明基板４１１の構成材料として挙げた、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ（メタ）アクリル酸エステルのような樹脂材料に酸化チタンおよび５酸化タンタル等の金属酸化物材料を分散させた金属含有樹脂材料膜およびIII：前記第１実施形態において透明基板４１１の構成材料として挙げたガラス材料にＡｇアルカリハライドを含有させたHigh Energy Beam Sensitive（ＨＥＢＳ）ガラスのようなグレースケールマスクが挙げられ、中でも、IIIのグレースケールマスクであるのが好ましい。
【００６６】
グレースケールマスクの表面に電子線ビームを照射すると、この表面で均一に存在するＡｇ＋イオンがＡｇになる。そして、Ａｇとなった部分で光が吸収されることから、Ａｇ＋イオンからＡｇとする部分（領域）に分布をもたせることにより、光の透過量を比較的容易に制御することができる。
なお、光学フィルター部４３は、図６に示したように、透明基板４１１の下面の角度不変領域４１２ａに形成される場合に限定されず、角度変更領域４１１ａに形成されていてもよい。
【００６７】
＜＜第４実施形態＞＞
次に、本発明のフォトマスクの第４実施形態について説明する。
図７は、本発明のフォトマスクの第４実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図７中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第４実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６８】
図７に示すフォトマスク４では、光透過部４１ａが、角度変更領域４１１ａで構成される第１の光透過部と、角度不変領域４１２ａで構成される第２の光透過部とを個別に有している以外は、前記第１実施形態のフォトマスク４と同様である。
フォトマスク４をかかる構成とすることにより、前記工程［２−１］におけるレジスト層３の形成を、以下のようにして行うことができる。
【００６９】
すなわち、前記第１の光透過部に入射光５ａを入射して、入射光５ａとの角度が変更された出射光５ｂを、第１の凹部１１の開口部付近に形成されたレジスト材料膜３ａに照射した後、この出射光５ｂが照射されたレジスト材料膜３ａを除去する工程と、第２の光透過部に入射光５ａを入射して、入射光５ａとの角度が変更されることなく出射された出射光５ｃを、基板１の上面に形成されたレジスト材料膜３ａに照射した後、この出射光５ｃが照射されたレジスト材料膜３ａを除去する工程とを経て、レジスト層３を形成することができる。
以上のように本発明のフォトマスクを用いることにより、本発明の凹部付き基板を製造することができ、この凹部付き基板の製造方法は、例えば、液滴吐出ヘッドが備えるキャビティ基板の製造方法の他、各種振動子、各種センサ、各種ジャイロ等が備える基板の製造方法に適用することができる。
【００７０】
以上、本発明のフォトマスク、パターニング方法、凹部付き基板の製造方法および凹部付き基板について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のパターニング方法および凹部付き基板の製造方法では、１または２以上の任意の工程を追加することもできる。
また、本発明のフォトマスクは、各前記実施形態のうち任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
さらに、本発明のフォトマスクの各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の凹部付き基板の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図２】本発明の凹部付き基板の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図３】本発明のフォトマスクの第１実施形態を示す図（縦断面図）である。
【図４】図３に示すフォトマスクの、基板に対する位置ずれの許容値を示す図（縦断面図）である。
【図５】本発明のフォトマスクの第２実施形態を示す図（縦断面図）である。
【図６】本発明のフォトマスクの第３実施形態を示す図（縦断面図）である。
【図７】本発明のフォトマスクの第４実施形態を示す図（縦断面図）である。
【図８】従来のフォトマスクを用いて凹部付き基板を製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【００７２】
１……基板  ２、３……レジスト層  ２ａ、３ａ……レジスト材料膜  ２ｂ……フォトマスク  ４……フォトマスク  ５ａ……入射光  ５ｂ、５ｃ……出射光  １０……凹部付き基板  １１……第１の凹部  １２……第２の凹部  ４１……マスク本体  ４１ａ……光透過部  ４１１ａ……角度変更領域  ４１２ａ……角度不変領域  ４１ｂ……光不透過部  ４１１……透明基板  ４１２……遮光膜  ４２……角度変更手段  ４３……光学フィルター部  １０１……基板  １０２……レジスト材料膜  １０３……レジスト層  １０３ａ……非除去部  １０３ｂ……除去部  １０４……フォトマスク  １０４ａ……開口部  １１１……第１の凹部  １１１ｂ……肉薄部  １１２……第２の凹部  １１２ａ……肉厚部
【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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