JPH09311459A - レジストパターン及び成形金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望形状（特に、微細で複雑な形状）を有す
るレジストパターン及び成形金型を高精度に製造できる
レジストパターン及び成形金型の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 少なくとも、基板１上にレジスト層２を
形成する工程と、前記レジスト層２にフォトリソグラフ
ィー、ドライエッチングまたはウエットエッチングを施
すことにより、設計値よりも大きい厚さを有するパター
ン状のレジスト層２’を形成する工程と、前記パターン
状のレジスト層２’に機械加工を施すことにより、その
厚さを設計値とするか、或いは設計値よりもやや大きい
値とする工程と、前記機械加工の際に発生するレジスト
のバリ３を前記パターン状のレジスト層２ａから除去し
て、設計形状を有するパターン状のレジスト層２ｂを形
成する工程と、を備えたレジストパターンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レジストパターン
及び成形金型の製造方法に関するものであり、特に微細
で複雑な形状（例えば、インクジェットプリンタのプリ
ンタヘッド形状）を有するレジストパターン及び成形金
型（例えば、前記プリンタヘッドを成形する金型）の形
成に用いて好適な製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、プリンタヘ
ッドに形成した複数のノズルから射出させたインクを紙
等に付着させることにより、文字や画像などを印刷する
ものである。プリンタヘッドは少なくとも、インクを噴
射するノズルと、ノズルにインクを供給するためのイン
ク流路を備えている。プリンタの解像度を向上させるた
めには、複数のノズルを密に配列するとよいが、そのた
めには微細な幅のインク流路を複数配列しなければなら
ない。

【０００３】このようなプリンタヘッドの作製には微細
加工技術が用いられる。プリンタヘッドは射出成形によ
り作製すると、安価に作製することができるが、この場
合は射出成形の金型を微細に加工することが必要にな
る。金型は一般的に機械加工により作製されるが、より
微細な加工が要求される前記プリンタヘッドの金型加工
ではメッキ法が使用されている。

【０００４】ここで、インクジェットプリンタのプリン
タヘッドを構成するインク流路の形状を有するレジスト
パターンを形成する工程を図６に示す。まず、基板１上
にレジスト層２を形成し、その表面にエッチングマスク
４を２次元のパターン状に形成する（図６ａ）。そし
て、酸素を主成分とするガスを用いた反応性イオンエッ
チングにより、レジスト層２を二次元に配列したパター
ン状に加工してレジストパターン２’を形成する（図６
ｂ、ｃ）。

【０００５】このとき、エッチングマスク４に金属等の
エッチング速度が小さい物質を用いることにより、エッ
チングマスク４とレジスト層２のエッチングレートの差
を大きくすることができるので、薄いエッチングマスク
を用いて厚いレジスト層をエッチングすることが可能と
なる。最後に、エッチングマスク４をレジスト層パター
ン２’から除去することにより、パターン状のレジスト
層（前記インク流路の形状を有するレジストパターン）
２’が形成された基板１が得られる（図６ｄ）。

【０００６】このパターン状のレジスト層２’が形成さ
れた基板１からプリンタヘッドを製造する工程の一例を
図５に示す。まず、パターン状のレジスト層２’が形成
された基板１上に、メッキ法によりメッキ膜８を成長さ
せて、前記レジストパターンの反転パターンを有するメ
ッキ層８を形成する（図５ａ）。

【０００７】次に、メッキ層からレジスト層２’および
基板１をウエットエッチング等により除去することで、
前記レジストパターンの反転パターンを有するメッキ層
８からなる成形金型が得られる（図５ｂ）。この成形金
型を用いて射出成形することにより、プリンタヘッド９
が作製される（図５ｃ、ｄ）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記工程により作製し
たメッキ層８からなる成形金型を高性能なプリンタヘッ
ドの金型等に用いるためには、前記レジストパターンの
形状に１μｍ以下の精密な形状精度が求められる。しか
しながら、従来の方法により形成したレジストパターン
は、パターン高さの制御が困難であるために高さの誤差
が発生し、その結果、該レジストパターンを用いて作製
される成形金型にも高さ誤差が発生していた。そして、
該高さ誤差を有する成形金型により作製されるプリンタ
ヘッドの性能が低下するという問題点があった。

【０００９】これは、レジスト層を基板上に形成する際
のレジスト厚さの制御性が不十分であるためであり、特
にパターン高さが大きくなるほど、高さ誤差が増大して
所望の高さを有するレジストパターンを得ることが困難
となっていた。このように、従来の製造方法では、所望
形状のレジストパターンを高精度に形成することが困難
であり、その結果、高い形状精度を有する成形金型及び
プリンタヘッド等を作製することができないという問題
点があった。

【００１０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、所望形状（特に、微細で複雑な形状）を有
するレジストパターン及び成形金型を高精度に製造でき
るレジストパターン及び成形金型の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、基板上にレジスト層を形成する工程
と、前記レジスト層にフォトリソグラフィー、ドライエ
ッチングまたはウエットエッチングを施すことにより、
設計値よりも大きい厚さを有するパターン状のレジスト
層を形成する工程と、前記パターン状のレジスト層の厚
さが設計値となるように機械加工を施すことにより、設
計形状を有するパターン状のレジスト層を形成する工程
と、を備えたレジストパターンの製造方法（請求項
１）」を提供する。

【００１２】また、本発明は第二に「少なくとも、基板
上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層にフ
ォトリソグラフィー、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを施すことにより、設計値よりも大きい厚さ
を有するパターン状のレジスト層を形成する工程と、前
記パターン状のレジスト層に機械加工を施すことによ
り、その厚さを設計値とするか、或いは設計値よりもや
や大きい値とする工程と、前記機械加工の際に発生する
レジストのバリを前記パターン状のレジスト層から除去
して、設計形状を有するパターン状のレジスト層を形成
する工程と、を備えたレジストパターンの製造方法（請
求項２）」を提供する。

【００１３】また、本発明は第三に「少なくとも、基板
上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層にフ
ォトリソグラフィー、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを施すことにより、設計値よりも大きい厚さ
を有するパターン状のレジスト層を形成する工程と、前
記パターン状のレジスト層の厚さが設計値となるように
機械加工を施すことにより、設計形状を有するパターン
状のレジスト層を形成する工程と、前記設計形状を有す
るパターン状のレジスト層が形成された基板上に、前記
パターンの反転パターンを有するメッキ層を形成する工
程と、前記パターン状のレジスト層及び基板をエッチン
グにより除去して、メッキ層からなる金型を形成する工
程と、を備えた成形金型の製造方法（請求項３）」を提
供する。

【００１４】また、本発明は第四に「少なくとも、基板
上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層にフ
ォトリソグラフィー、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを施すことにより、設計値よりも大きい厚さ
を有するパターン状のレジスト層を形成する工程と、前
記パターン状のレジスト層に機械加工を施すことによ
り、その厚さを設計値とするか、或いは設計値よりもや
や大きい値とする工程と、前記機械加工の際に発生する
レジストのバリを前記パターン状のレジスト層から除去
して、設計形状を有するパターン状のレジスト層を形成
する工程と、前記設計形状を有するパターン状のレジス
ト層が形成された基板上に、前記パターンの反転パター
ンを有するメッキ層を形成する工程と、前記パターン状
のレジスト層及び基板をエッチングにより除去して、メ
ッキ層からなる金型を形成する工程と、を備えた成形金
型の製造方法（請求項４）」を提供する。

【００１５】また、本発明は第五に「前記レジストのバ
リをドライエッチングまたはウエットエッチングにより
除去することを特徴とする請求項２または４記載の製造
方法（請求項５）」を提供する。また、本発明は第六に
「前記ドライエッチングは、酸素を主成分とするガスを
反応ガスとして用いた反応性イオンエッチングであるこ
とを特徴とする請求項５記載の製造方法（請求項６）」
を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明（請求項１）のレジストパ
ターンの製造方法によれば、設計値よりも大きい厚さを
有するパターン状のレジスト層を形成した後、該パター
ン状のレジスト層の厚さが設計値となるように機械加工
を施すことにより設計形状を有するパターン状のレジス
ト層を形成しているので、高さ誤差がないか、或いは極
めて小さい所望形状（特に、微細で複雑な形状）を有す
るレジストパターンを高精度に製造することができる。

【００１７】また、本発明（請求項２）のレジストパタ
ーンの製造方法によれば、設計値よりも大きい厚さを有
するパターン状のレジスト層を形成した後、該パターン
状のレジスト層の厚さが設計値となるように、或いは設
計値よりもやや大きい値となるように機械加工を施し、
さらに機械加工の際に発生するレジストのバリを前記パ
ターン状のレジスト層から除去して、設計形状を有する
パターン状のレジスト層を形成しているので、高さ誤差
がないか、或いは極めて小さい所望形状（特に、微細で
複雑な形状）を有するレジストパターンを高精度に製造
することができる。

【００１８】また、本発明（請求項３）の成形金型の製
造方法によれば、設計値よりも大きい厚さを有するパタ
ーン状のレジスト層を形成した後、該パターン状のレジ
スト層の厚さが設計値となるように機械加工を施すこと
により、設計形状を有するパターン状のレジスト層を形
成し、さらに該設計形状を有するパターン状のレジスト
層を用いてその反転パターンを有する成形金型を形成し
ているので、高さ誤差がないか、或いは極めて小さい所
望形状（特に、微細で複雑な形状）を有する成形金型を
高精度に製造することができる。

【００１９】また、本発明（請求項４）の成形金型の製
造方法によれば、設計値よりも大きい厚さを有するパタ
ーン状のレジスト層を形成した後、該パターン状のレジ
スト層の厚さが設計値となるように、或いは設計値より
もやや大きい値となるように機械加工を施し、そして機
械加工の際に発生するレジストのバリを前記パターン状
のレジスト層から除去して、設計形状を有するパターン
状のレジスト層を形成し、さらに該設計形状を有するパ
ターン状のレジスト層を用いてその反転パターンを有す
る成形金型を形成しているので、高さ誤差がないか、或
いは極めて小さい所望形状（特に、微細で複雑な形状）
を有する成形金型を高精度に製造することができる。

【００２０】本発明にかかる機械加工は、機械加工に伴
うレジスト層への付着物の発生量が少ない方法が好まし
く、例えば切削加工が好ましい。付着物の発生量が多い
ために付着物を除去する際に、レジスト層の高さも減少
してしまう場合は、機械加工の際に、該減少量だけレジ
ストが厚くなるように加工しておけばよい。このように
すれば付着物除去後に、レジストパターンの厚さは所望
の厚さとなる。

【００２１】本発明にかかる機械加工は、レジスト層の
高さ調整に限らない。例えば、機械加工によりレジスト
上面に溝等を加工することも可能である。この場合も、
やはり付着物が発生するが、付着物は本発明にかかる前
記除去工程により除去することができる。本発明にかか
るレジストパターンまたは成形金型の製造方法は、機械
加工の際に発生するレジストのバリをパターン状のレジ
スト層から除去して、設計形状を有するパターン状のレ
ジスト層を形成する工程をさらに備えていると、高さ誤
差がないか、或いは極めて小さい所望形状（特に、微細
で複雑な形状）を有するレジストパターンまたは成形金
型を高精度に、安定して製造することができるので好ま
しい（請求項２、４）。

【００２２】前記レジストのバリは、ドライエッチング
またはウエットエッチングにより除去するとバリがきれ
いに除去されて、その結果、高さ誤差がないか、或いは
極めて小さい所望形状（特に、微細で複雑な形状）を有
するレジストパターンまたは成形金型を高精度により安
定して製造することができるので好ましい（請求項
５）。

【００２３】また、レジストのバリを除去するためのド
ライエッチングは、酸素を主成分とするガスを反応ガス
として用いた反応性イオンエッチングにより行うと、バ
リが短時間にてきれいに除去されるので好ましい（請求
項６）。本発明にかかるメッキ層の材料としては、例え
ば、ニッケルまたはニッケル合金が好ましい。

【００２４】ここで、本発明にかかるレジストパターン
の製造方法の一例である、インクジェットプリンタのプ
リンタヘッドを構成するインク流路の形状を有するレジ
ストパターンを製造する方法の工程を図１に示す。ま
ず、基板１上にレジスト２層を形成した。このとき、レ
ジスト層２の厚さは最終的に得たいレジストパターンの
高さ（設計値）よりも厚く設定する。

【００２５】次に、レジスト層２をドライエッチングに
より加工して設計値よりも大きい厚さを有するパターン
状のレジスト層（レジストパターン）２’を形成した。
該ドライエッチングの工程を図２に示す。 レジスト層２の表面にパターン状にエッチングマスク
４を形成した（図２ａ）。

【００２６】レジスト層２をドライッチングによりエ
ッチングして（図２ｂ、ｃ）、エッチング終了後、エッ
チングマスク４を除去した（図２ｄ）。この様にして、
二次元状にパターンニングしたレジスト層２’を得た
（図１ｂ）。前記二次元状にレジストをパターンニング
する方法は、ドライエッチング法に限らない。例えば、
図３に示すようなフォトマスク６を用いたアライナー等
で加工するフォトリソグラフィーや溶液中でレジストを
溶かすウエットエッチング（不図示）でもよい。

【００２７】レジストをパターンニングした後、レジス
ト層（レジストパターン）２’の高さを測定したとこ
ろ、その測定値は所望の高さよりも大きかった。そこ
で、この高さを調整するために、レジスト層（レジスト
パターン）２’の上面部を機械加工により削りとった。
機械加工は、例えば図４に示すように切削工具（バイ
ト）７により切削加工すればよい。このときの加工量
（レジスト高さの減少量）は、前記レジスト層（レジス
トパターン）２’の高さ測定値に基づいて決めた。

【００２８】この様にして所望の高さを有するレジスト
層（レジストパターン）２ａが得られた（図１ｃ）。レ
ジストを機械加工で削りとると、削られたレジストの一
部が、図１（ｃ）に示すようにレジストパターン２ａに
再付着する。この付着物３は、レジストパターン２ａの
形状誤差となるため、付着物３を取り除くことにより所
望の形状のレジストパターン２ｂを得ることができた
（図１ｄ）。

【００２９】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではな
い。

【００３０】

【実施例】図１及び図２に、本実施例にかかるレジスト
パターンの製造方法である、インクジェットプリンタの
プリンタヘッドを構成するインク流路の形状を有するレ
ジストパターンを製造する方法の工程図を示す。また、
図５に前記インク流路の形状を有するレジストパターン
を用いて、前記プリンタヘッドの成形金型を製造する方
法の工程図を示す。

【００３１】以下、本実施例の前記インク流路の形状を
有するレジストパターン及び前記プリンタヘッドの成形
金型を製造する方法を示す。まず、基板１上にレジスト
層２を形成し（図１ａ）、さらにその表面にパターン状
にエッチングマスク４を形成した（図２ａ）。基板１に
は、シリコンウエハ表面にニッケル膜をコーティングし
たものを用いた。また、レジスト層２は、厚さ約７０μ
ｍのドライフィルムレジストを用いて基板上に付着形成
し、付着後アニールして付着強度を高めた。

【００３２】エッチングマスク４は、厚さ３μｍの銅薄
膜をパターン状に加工したものであり、その最小パター
ンサイズは１０μｍである。銅薄膜のパターンは、ドラ
イフィルム上に成膜した銅薄膜の表面にフォトリソグラ
フィープロセスによりレジストパターンを形成し、アル
ゴンイオンミリングにより銅をエッチングすることで作
製した。

【００３３】次に、レジスト層２を反応性イオンエッチ
ングにより加工し、レジストパターン２’を得た（図２
ｂ、ｃ）。このとき、反応ガスには酸素を主成分とした
ガスを用いた。エッチング終了後、エッチングマスク４
を除去した（図２ｄ）。この様にして、二次元状にパタ
ーンニングしたレジスト層（レジストパターン）２’を
得た（図１ｂ）。

【００３４】次に、レジストパターン２’の高さを測定
したところ、高さは６６μｍであった（図１ｂ）。この
値は所望の高さ５０μｍよりも大きかったため、高さの
誤差を補正するために、レジストパターン２’の上面を
機械加工により削って高さを調整した。高さの調整は、
レジストパターン２’の上面を切削加工により１４μｍ
削り取ることで行い、その結果、高さ５２μｍのレジス
トパターン２ａを作製した（図１ｃ）。

【００３５】さらに、レジストパターン２ａを酸素を主
成分とするガスを反応ガスとして用いた反応性イオンエ
ッチングにより加工して付着物３を除去した（図１
ｄ）。レジストパターン２ｂの高さを測定したところ、
所望の値５０μｍとの誤差は１μｍ以下であった。この
様にして、所望形状（前記インク流路の形状）と高い形
状精度を有するレジストパターン２ｂを得ることができ
た。

【００３６】このパターン状のレジスト層２ｂが形成さ
れた基板１からプリンタヘッドの成形金型とプリンタヘ
ッドを製造する工程を図５に示す。まず、パターン状の
レジスト層２ｂが形成された基板１上に、メッキ法によ
りメッキ膜を成長させて、前記レジストパターンの反転
パターンを有するメッキ層８’を形成する（図５ａ）。

【００３７】次に、メッキ層からレジスト層２ｂおよび
基板１をウエットエッチング等により除去することで、
レジストパターン２ｂの反転パターンを有するメッキ層
８’からなる成形金型が得られた（図５ｂ）。この成形
金型を用いて射出成形することにより、所望形状と高い
形状精度を有するプリンタヘッド９’が作製された（図
５ｃ、ｄ）。

【００３８】このプリンタヘッド９’をインクジェット
プリンタに使用したところ、高解像度かつ高品質な印刷
をすることができた。一方、従来の方法で製造した金型
を用いて射出成形を行った場合は、成型品のインク流路
の形状が所望の形状とは異なってしまったため、高性能
なプリンタヘッドとして使用できるものは作製できなか
った。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所望形状（特に、微細で複雑な形状）を有するレジスト
パターン及び成形金型を高精度に製造することができ
る。また、本発明にかかる製造方法によれば、レジスト
上面を平面以外の形状に加工することも可能であり、従
来の方法で得られなかった形状を高精度に加工すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例にかかるレジストパターンを形成す
る製造方法の工程図である。

【図２】は、実施例にかかるレジストパターンを形成す
る製造工程のうち、レジストのドライエッチング工程を
示す工程図である。

【図３】は、本発明にかかるレジストパターンを形成す
る製造工程（一例）のうち、レジストのフォトリソグラ
フィー加工を示す工程図である。

【図４】は、本発明にかかるレジストパターンを形成す
る製造工程（一例）のうち、レジストの機械加工の様子
を示す概念図である。

【図５】は、レジストパターンから成形金型および射出
成型品を作製する工程を示す工程図である。

【図６】は、レジストパターンを形成する従来の製造方
法の工程図である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・基板 ２・・・レジスト層 ２’・・レジストパターン ２ａ・・機械加工を施されたレジストパターン ２ｂ・・所望形状を有するレジストパターン ３・・・付着物 ４・・・エッチングマスク ５・・・露光光 ６・・・フォトマスク ７・・・切削工具（バイト） ８・・・メッキ膜および成形金型（従来法により作製） ８’・・メッキ膜および成形金型（本発明の製造方法に
より作製） ９・・・射出成型品（従来法により作製した成形金型を
用いたもの） ９’・・射出成型品（本発明の製造方法により作製した
成形金型を用いたもの） 以上

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｈ // Ｂ４１Ｊ 2/16 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ｈ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、 基板上にレジスト層を形成する工程と、 前記レジスト層にフォトリソグラフィー、ドライエッチ
   ングまたはウエットエッチングを施すことにより、設計
   値よりも大きい厚さを有するパターン状のレジスト層を
   形成する工程と、 前記パターン状のレジスト層の厚さが設計値となるよう
   に機械加工を施すことにより、設計形状を有するパター
   ン状のレジスト層を形成する工程と、を備えたレジスト
   パターンの製造方法。
2. 【請求項２】 少なくとも、 基板上にレジスト層を形成する工程と、 前記レジスト層にフォトリソグラフィー、ドライエッチ
   ングまたはウエットエッチングを施すことにより、設計
   値よりも大きい厚さを有するパターン状のレジスト層を
   形成する工程と、 前記パターン状のレジスト層に機械加工を施すことによ
   り、その厚さを設計値とするか、或いは設計値よりもや
   や大きい値とする工程と、 前記機械加工の際に発生するレジストのバリを前記パタ
   ーン状のレジスト層から除去して、設計形状を有するパ
   ターン状のレジスト層を形成する工程と、を備えたレジ
   ストパターンの製造方法。
3. 【請求項３】 少なくとも、 基板上にレジスト層を形成する工程と、 前記レジスト層にフォトリソグラフィー、ドライエッチ
   ングまたはウエットエッチングを施すことにより、設計
   値よりも大きい厚さを有するパターン状のレジスト層を
   形成する工程と、 前記パターン状のレジスト層の厚さが設計値となるよう
   に機械加工を施すことにより、設計形状を有するパター
   ン状のレジスト層を形成する工程と、 前記設計形状を有するパターン状のレジスト層が形成さ
   れた基板上に、前記パターンの反転パターンを有するメ
   ッキ層を形成する工程と、 前記パターン状のレジスト層及び基板をエッチングによ
   り除去して、メッキ層からなる金型を形成する工程と、
   を備えた成形金型の製造方法。
4. 【請求項４】 少なくとも、 基板上にレジスト層を形成する工程と、 前記レジスト層にフォトリソグラフィー、ドライエッチ
   ングまたはウエットエッチングを施すことにより、設計
   値よりも大きい厚さを有するパターン状のレジスト層を
   形成する工程と、 前記パターン状のレジスト層に機械加工を施すことによ
   り、その厚さを設計値とするか、或いは設計値よりもや
   や大きい値とする工程と、 前記機械加工の際に発生するレジストのバリを前記パタ
   ーン状のレジスト層から除去して、設計形状を有するパ
   ターン状のレジスト層を形成する工程と、 前記設計形状を有するパターン状のレジスト層が形成さ
   れた基板上に、前記パターンの反転パターンを有するメ
   ッキ層を形成する工程と、 前記パターン状のレジスト層及び基板をエッチングによ
   り除去して、メッキ層からなる金型を形成する工程と、
   を備えた成形金型の製造方法。
5. 【請求項５】 前記レジストのバリをドライエッチング
   またはウエットエッチングにより除去することを特徴と
   する請求項２または４記載の製造方法。
6. 【請求項６】 前記ドライエッチングは、酸素を主成分
   とするガスを反応ガスとして用いた反応性イオンエッチ
   ングであることを特徴とする請求項５記載の製造方法。