JP2006044238A - Manufacturing method for microstructure, manufacturing method for liquid ejecting head, and liquid ejecting head - Google Patents

Manufacturing method for microstructure, manufacturing method for liquid ejecting head, and liquid ejecting head Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a formation method for a microstructure which eliminates at least a thermal crosslinking process at a lower layer in the case where the microstructure of a two-layer structure is formed by two kinds of positive resists, and to provide a liquid ejecting head utilizing the formation method for the microstructure, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: A first positive resist layer (PMIPK) as the lower layer is formed on a substrate where a heater is formed. A second positive resist layer (PMMA system copolymer) as an upper layer is formed on the first positive resist layer. The positive resist layer 13 of the upper layer is exposed and developed by the ionizing radiation of a wavelength range in which the second positive resist layer decomposes and reacts, whereby a predetermined pattern is formed. Furthermore, the positive resist layer 12 of the lower layer is exposed and developed to be a predetermined pattern by the ionizing radiation of a wavelength range in which the first positive resist layer decomposes and reacts, whereby the microstructure is obtained. The manufacturing method for the liquid ejecting head uses this method, and the liquid ejecting head is manufactured by the method. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、感光性樹脂を用いた微細構造体の製造方法,およびインクジェット記録方式に用いる記録液小滴を発生するための液体吐出ヘッド及び該ヘッドの製造方法に関する。特に本発明は、高画質を可能とする微小な液滴を安定して吐出し、更に高速記録を実現できるインク液流路形状を備えるヘッドを生産する製造方法に関する。更に本発明は、前記インクジェットヘッドの製造方法に基づき、インク吐出特性が改善されたインクジェットヘッドに関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a fine structure using a photosensitive resin, a liquid discharge head for generating recording liquid droplets used in an ink jet recording method, and a manufacturing method of the head. In particular, the present invention relates to a manufacturing method for producing a head having an ink liquid flow path shape capable of stably discharging minute droplets capable of high image quality and realizing high-speed recording. Furthermore, the present invention relates to an ink jet head having improved ink ejection characteristics based on the method of manufacturing the ink jet head.

インク等の記録液を吐出して記録を行うインクジェット記録方式(液体吐出記録方式)に適用される液体吐出ヘッドは、一般に液流路、該液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部、及び前記液流路の液体を液体吐出エネルギー発生部の熱エネルギーによって吐出するための微細な記録液吐出口(以下、「オリフィス」と呼ぶ)とを備えている。   A liquid discharge head applied to an ink jet recording method (liquid discharge recording method) for recording by discharging a recording liquid such as ink is generally a liquid flow path, and a liquid discharge energy generator provided in a part of the liquid flow path And a fine recording liquid discharge port (hereinafter referred to as “orifice”) for discharging the liquid in the liquid flow path by the thermal energy of the liquid discharge energy generating unit.

従来、このような液体吐出記録ヘッドを作製する方法としては、例えば、特許文献1(特公平6−45242号公報)では、液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上に感光性材料にてインク液流路の型をパターンニングし、次いで型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布形成し、該被覆樹脂層に前記インク液流路の型に連通するインク吐出孔を形成した後、型に使用した感光性材料を除去してなるインクジェットヘッドの製法(以下、「注型法」とも略して記する。)を開示している。該ヘッドの製造方法では感光性材料としては、除去の容易性の観点からポジ型レジストが用いられている。また、この製法によると、半導体のフォトリソグラフィーの手法を適用しているので、インク液流路、吐出孔等の形成に関して極めて高精度で微細な加工が可能である。しかし、該半導体の製造方法を適用した製法においては基本的には、インク液流路及び吐出口近傍の形状変更は素子基板と平行な2次元方向での変更に限定されてしまう。すなわち、インク液流路及び吐出口の型に感光性材料を用いていることにより、感光材層を部分的に多層化することができないので、インク液流路等の型において高さ方向に変化をつけた所望のパターンが得られない(素子基板からの高さ方向の形状が一様に限定されてしまう)。その結果、高速で安定した吐出を実現する為のインク液流路設計の足かせとなってしまう。   Conventionally, as a method for producing such a liquid discharge recording head, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 6-45242), an ink liquid is formed using a photosensitive material on a substrate on which a liquid discharge energy generating element is formed. The flow path mold was patterned, and then a coating resin layer was applied and formed on the substrate so as to cover the mold pattern, and ink discharge holes communicating with the ink liquid flow path mold were formed in the coating resin layer. Thereafter, a method for producing an ink jet head obtained by removing the photosensitive material used in the mold (hereinafter also abbreviated as “casting method”) is disclosed. In the head manufacturing method, a positive resist is used as the photosensitive material from the viewpoint of easy removal. Further, according to this manufacturing method, since a semiconductor photolithography technique is applied, fine processing can be performed with extremely high accuracy with respect to formation of ink liquid flow paths, discharge holes, and the like. However, in the manufacturing method to which the semiconductor manufacturing method is applied, basically, the shape change in the vicinity of the ink liquid flow path and the discharge port is limited to the change in the two-dimensional direction parallel to the element substrate. That is, since the photosensitive material layer cannot be partially multilayered by using a photosensitive material for the ink liquid flow path and the ejection port mold, the ink liquid flow path and other molds change in the height direction. A desired pattern with a mark cannot be obtained (the shape in the height direction from the element substrate is uniformly limited). As a result, the ink liquid flow path design for realizing high-speed and stable ejection becomes an obstacle.

これらを解決する技術として、特許文献2(特開2003−25595号公報)では、溶解可能な樹脂を二層にし吐出口下部の断面積を大きくした中間室(基板側液流路よりも狭く、吐出口先端部よりも広い中間的な部分を基板側液流路と吐出口先端の間に設ける)を形成する工夫がなされている。また、この公報には、除去可能な二層樹脂の下層にPMMA(ポリメチルメタクリレート)を含む熱架橋型のポジ型レジストを用い、上層にPMIPK(ポリメチルイソプロピルケトン)を用いる具体例が記載されている。   As a technique for solving these problems, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-25595), an intermediate chamber (which is narrower than the liquid passage on the substrate side) in which two layers of soluble resin are used and the cross-sectional area of the lower portion of the discharge port is increased. A device has been devised in which an intermediate portion wider than the discharge port tip is provided between the substrate-side liquid flow path and the discharge port tip. This publication also describes a specific example in which a heat-crosslinking positive resist containing PMMA (polymethyl methacrylate) is used as a lower layer of a removable two-layer resin and PMIPK (polymethyl isopropyl ketone) is used as an upper layer. ing.

一方、特許文献3(特開2004−042396号公報)には、液流路形成用の型を作成するための固体層に用いる樹脂として、メタクリル酸エステルと、熱架橋因子としてのメタクリル酸と、の共重合体を液流路形成用の型材に用いたインクジェット記録ヘッドの製造方法が開示されている。更に、特許文献4(特開2004−42650号公報)にはメタクリル酸エステルを含み、感度領域を広げる因子として、無水メタクリル酸を共重合体した熱架橋型のポジ型レジストを液流路形成用の型材に用いたインクジェット記録ヘッドの製造方法が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-042396), as a resin used for a solid layer for creating a mold for forming a liquid flow path, methacrylic acid ester, methacrylic acid as a thermal crosslinking factor, A method for producing an ink jet recording head using the above copolymer as a mold material for forming a liquid flow path is disclosed. Further, Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-42650) contains a methacrylic acid ester, and a thermally crosslinked positive resist obtained by copolymerizing methacrylic anhydride as a factor for expanding the sensitivity region is used for forming a liquid flow path. A method of manufacturing an ink jet recording head used for the mold material is disclosed.

液体吐出ヘッドの液流路形成用の型材を2種のポジ型レジストを用いて2層積層構造から形成することで、液体吐出ヘッドの微細液流路構造の設計の自由度を上げることが可能であるが、更なる液体吐出ヘッド構造の微細化においては、更に精度良く微細構造を形成できる技術が要求されている。さらに、液流路の設計に応じて液流路用型材の微細構造も種々のものが要求されており、例えば、2層構造からなる液流路用型材の下層をある程度厚くする必要が生じる場合もある。このような場合には、特開2003−25595号公報,特開2004−042396号公報,特開2004−42650号公報で開示している2層構造の液流路用型材の下層を形成するポジ型レジストが熱架橋型であると、
1.膜応力の制約から、厚膜化が難しい(最大:10μmが限界)
2.パターン形成時のクラック発生(現像時の応力緩和に起因した屈曲パターンにおけるひび割れクラック)が発生する
3.熱架橋膜上に、溶媒を含んだ塗工液を塗布すると、基板上の段差に起因して、塗布ショックによるひび割れクラック等が発生する
4.熱架橋膜は、形成する際の網目状の3次元構造を取る為に、露光による分解速度が減少し、パターニング時に必要な露光量が増大する
5.最終的に、型材を除去する際に、分解するために露光量が増大する
等の、設計上、及び、製法上の制約が多くなる。
特公平6−45242号公報 特開2003−25595号公報 特開2004−042396号公報 特開2004−42650号公報
By forming the mold material for forming the liquid flow path of the liquid discharge head from a two-layer laminated structure using two types of positive resists, the degree of freedom in designing the fine liquid flow path structure of the liquid discharge head can be increased. However, for further miniaturization of the liquid discharge head structure, a technique capable of forming the fine structure with higher accuracy is required. Further, depending on the design of the liquid flow path, various fine structures of the liquid flow path mold material are required. For example, it is necessary to thicken the lower layer of the liquid flow path mold material having a two-layer structure to some extent. There is also. In such a case, a positive forming the lower layer of the two-layered liquid flow path mold material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-25595, 2004-042396, and 2004-42650. When the mold resist is a thermal crosslinking type,
1. It is difficult to increase the film thickness due to film stress constraints (maximum: 10 μm is the limit)
2. 2. Generation of cracks during pattern formation (cracked cracks in bent patterns due to stress relaxation during development). 3. When a coating liquid containing a solvent is applied onto the thermal cross-linking film, cracks due to application shocks occur due to the steps on the substrate. 4. Since the thermal cross-linked film takes a network-like three-dimensional structure at the time of formation, the decomposition rate by exposure decreases, and the amount of exposure necessary for patterning increases. Eventually, when removing the mold material, there are many restrictions on the design and the manufacturing method, such as an increase in the exposure amount due to decomposition.
Japanese Examined Patent Publication No. 6-45242 JP 2003-25595 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-042396 JP 2004-42650 A

本発明の目的は、上記のような2層構造の微細構造を2種のポジ型レジストで生成する場合に、少なくとも下層における熱架橋処理(高温処理)が不要であり、上記の問題を生じることのない微細構造の形成方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、この微細構造の形成方法を利用した液体吐出ヘッドとその製造方法を提供することにある。   The object of the present invention is to produce the above-mentioned problems when at least a lower layer thermal crosslinking treatment (high temperature treatment) is not required when the above two-layered fine structure is produced with two types of positive resists. It is an object of the present invention to provide a method for forming a fine structure free from defects. A further object of the present invention is to provide a liquid discharge head using this fine structure forming method and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成する本発明は、先ず、高精度にて3次元形状の液流路を形成する製造方法を実現し、次いで該製法により実現できる良好な液流路形状を見出したことを特徴としている。更に、本発明は、前記3次元形状の液流路を高精度、且つ、安価に、且つ、歩留まり良く形成することを特徴とする。又、形成する3次元形状の流路構造の設計自由度を広くして、多種多様なインク種に対応したインクジェット記録ヘッドを提供する事にある。   The present invention that achieves the above object is characterized by first realizing a manufacturing method for forming a three-dimensional liquid channel with high accuracy, and then finding a good liquid channel shape that can be realized by the manufacturing method. Yes. Furthermore, the present invention is characterized in that the three-dimensional liquid channel is formed with high accuracy, low cost, and high yield. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording head corresponding to a wide variety of ink types by widening the degree of design freedom of a three-dimensional channel structure to be formed.

すなわち、第1の発明は、微細構造体の製造方法において、
基板上に、第1の波長域の電離放射線(Deep−UV,電子線、X線など)に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルとメタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が50000〜300000で、該共重合体中にメタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程とを、順次含み、
前記工程を実施することで基板に対して凸形状のパターンを作成することを特徴とする微細構造体の製造方法にかかるものである。
That is, the first invention is a method for manufacturing a microstructure,
An ionizing radiation decomposing type positive electrode containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation (Deep-UV, electron beam, X-ray, etc.) in a first wavelength region on a substrate. Forming a mold resist layer;
Obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic acid as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength region on the first positive photosensitive material layer An ionizing radiation decomposing type comprising a photosensitive material which is a copolymer and has an average weight molecular weight of 50,000 to 300,000 and a ratio of methacrylic acid in the copolymer of 5 to 30% by weight Forming a positive resist layer of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, at least the first positive photosensitive material layer. A step of decomposing a predetermined region, developing, and sequentially forming a desired pattern in the first positive photosensitive material layer as a lower layer,
The present invention relates to a method for manufacturing a fine structure, wherein a convex pattern is created on a substrate by performing the above-described steps.

第2の発明は、第1の発明において、上述の第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルと無水メタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が10000〜100000であり、該共重合体中に無水メタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジストを用いることを特徴とするものである。   The second invention is a copolymer obtained by copolymerizing a methacrylic acid ester and methacrylic anhydride as the second positive photosensitive material layer in the first invention, and the copolymer The average weight molecular weight of 10000 to 100,000 is used, and an ionizing radiation decomposing positive resist containing a photosensitive material in which the ratio of methacrylic anhydride contained in the copolymer is 5 to 30% by weight is used. It is a feature.

第3の発明は、液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上の液流路形成部分に除去可能な樹脂にて型パターンを形成し、該型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布し硬化させた後、前記型パターンを溶解除去して液流路を形成する、液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記型パターンを形成する工程では、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルとメタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が50000〜300000で、該共重合体中にメタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
を順次含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にかかるものである。
According to a third aspect of the present invention, a mold pattern is formed of a removable resin on a liquid flow path forming portion on a substrate on which a liquid discharge energy generating element is formed, and a coating resin layer is formed on the substrate so as to cover the mold pattern In the method for manufacturing a liquid discharge head, the liquid pattern is formed by dissolving and removing the mold pattern after being applied and cured.
In the step of forming the mold pattern,
Forming an ionizing radiation decomposing positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on a substrate;
Obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic acid as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength region on the first positive photosensitive material layer An ionizing radiation decomposing type comprising a photosensitive material which is a copolymer and has an average weight molecular weight of 50,000 to 300,000 and a ratio of methacrylic acid in the copolymer of 5 to 30% by weight Forming a positive resist layer of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, at least the first positive photosensitive material layer. A predetermined region is decomposed and developed, and a desired pattern is formed in the lower first positive photosensitive material layer,
The present invention relates to a method of manufacturing a liquid discharge head characterized by sequentially including

第4の発明は、第3の発明において、上述の第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルと無水メタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が10000〜100000であり、該共重合体中に無水メタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジストを用いることを特徴とするものである。   A fourth invention is a copolymer obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic anhydride as the second positive photosensitive material layer in the third invention, and the copolymer The average weight molecular weight of 10000 to 100,000 is used, and an ionizing radiation decomposing positive resist containing a photosensitive material in which the ratio of methacrylic anhydride contained in the copolymer is 5 to 30% by weight is used. It is a feature.

第5の発明は、液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上の液流路形成部分に除去可能な樹脂にて型パターンを形成し、該型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布し硬化させた後、前記型パターンを溶解除去して液流路を形成する、液体吐出ヘッドの製造方法において、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルとメタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が50000〜300000で、該共重合体中にメタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
前記所望のパターンを形成した第1および第2のポジ型感光性材料層上に感光性の被覆樹脂膜を塗布し、前記液流路に連通する吐出孔を含むパターンを露光した後、現像して該吐出孔を含むパターンを形成する工程と、
前記感光性の被覆樹脂膜を介して、前記第1および前記第2のポジ型感光性材料層の両方が分解反応する波長域の電離放射線を照射して、これらの第1および前記第2のポジ型感光性材料層からなるパターン中の樹脂成分を分解する工程と、
上記の工程を経た基板を、所定の有機溶剤に浸漬して、該第1および前記第2のポジ型感光性材料層からなるパターンを溶解、除去する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にかかるものである。
According to a fifth aspect of the present invention, a mold pattern is formed of a removable resin on a liquid flow path forming portion on a substrate on which a liquid discharge energy generating element is formed, and a coating resin layer is formed on the substrate so as to cover the mold pattern In the method for manufacturing a liquid discharge head, the liquid pattern is formed by dissolving and removing the mold pattern after being applied and cured.
Forming an ionizing radiation decomposing positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on a substrate;
Obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic acid as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength region on the first positive photosensitive material layer An ionizing radiation decomposing type comprising a photosensitive material which is a copolymer and has an average weight molecular weight of 50,000 to 300,000 and a ratio of methacrylic acid in the copolymer of 5 to 30% by weight Forming a positive resist layer of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, at least the first positive photosensitive material layer. A predetermined region is decomposed and developed, and a desired pattern is formed in the lower first positive photosensitive material layer,
A photosensitive coating resin film is applied on the first and second positive photosensitive material layers on which the desired pattern is formed, and a pattern including discharge holes communicating with the liquid flow path is exposed and then developed. Forming a pattern including the discharge holes;
Through the photosensitive coating resin film, the first and second positive photosensitive material layers are irradiated with ionizing radiation in a wavelength region in which both of the first and second positive photosensitive material layers are decomposed and reacted. Decomposing a resin component in a pattern composed of a positive photosensitive material layer;
A step of immersing the substrate having undergone the above steps in a predetermined organic solvent to dissolve and remove the pattern composed of the first and second positive photosensitive material layers;
The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head, comprising at least

第6の発明は、第5の発明において、上述の第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルと無水メタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が10000〜100000であり、該共重合体中に無水メタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含むを含む電離放射線分解型のポジ型レジストを用いることを特徴とするものである。   A sixth invention is a copolymer obtained by copolymerizing a methacrylic ester and methacrylic anhydride as the second positive photosensitive material layer in the fifth invention, and the copolymer An ionizing radiation decomposing type positive resist containing a photosensitive material having an average weight molecular weight of 10,000 to 100,000 and containing a methacrylic anhydride in the copolymer of 5 to 30% by weight is used. It is characterized by this.

さらに、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法で製造した液体吐出ヘッドであって、液流路の高さが、液体吐出エネルギー発生素子上の気泡発生室に隣接する箇所にて相対的に低くなっていることを特徴とする液体吐出ヘッドも本発明によって提供される。   Furthermore, in the liquid discharge head manufactured by the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, the height of the liquid flow path is relatively low at a location adjacent to the bubble generation chamber on the liquid discharge energy generating element. A liquid discharge head is also provided by the present invention.

本発明により、前述のような2層構造の微細構造を2種のポジ型レジストで生成する場合に、少なくとも下層における熱架橋処理(高温処理)が不要であり、前述の問題を生じることのない微細構造の形成方法が提供される。更に、この微細構造の形成方法を利用した液体吐出ヘッドとその製造方法が提供される。   According to the present invention, when a two-layered fine structure as described above is produced with two types of positive resists, at least the lower layer does not require thermal crosslinking treatment (high-temperature treatment) and does not cause the aforementioned problems. A method for forming a microstructure is provided. Furthermore, a liquid discharge head using this fine structure forming method and a method for manufacturing the same are provided.

以下、本発明について液体吐出ヘッドを主にインクを用いて記録を行うインクジェットヘッド(IJヘッド)を例として説明するが、本発明の液体吐出ヘッドとしては、各種液体を各種の表面に適用するための記録用以外の用途に用いるタイプのものであってもよい。なお、本明細書中において、電離放射線とはDeep−UV光、電子線、X線など、物質に電離作用を及ぼす放射線を総称するものである。   Hereinafter, an ink jet head (IJ head) that performs recording by using a liquid discharge head mainly using ink will be described as an example of the present invention. However, as the liquid discharge head of the present invention, various liquids are applied to various surfaces. It may be of a type used for purposes other than recording. In this specification, ionizing radiation is a general term for radiation that has an ionizing effect on a substance, such as deep-UV light, electron beam, and X-ray.

まずはじめに、本発明を容易に理解するために、液体吐出ヘッドにおけるノズル形状の設計における最適化の概要について、図10〜図12を用いて説明する。   First, in order to easily understand the present invention, an outline of optimization in the design of a nozzle shape in a liquid discharge head will be described with reference to FIGS.

図10は、本発明による構成を施したインクジェットプリントヘッド200のノズル断面図を示している。尚、図10に記載されているインク流路(ノズル)内で、インク供給口側に近い位置に配されているノズルフィルターは、本発明の構成において、あった方が、ごみ不吐対策などには、効果があるが、本発明の効果としては、無くても良い。図10に記載の構造を有するインクジェットプリントヘッドは、複数のヒータ160および吐出口150を各吐出口毎に個別のインク流路140を形成するための隔離壁(不図示)がインク供給口(不図示)付近まで延在している構成をもつインクジェットプリントヘッドである。なお、ヒータ160は基板130上に形成されている。   FIG. 10 shows a cross-sectional view of a nozzle of an inkjet print head 200 having a configuration according to the present invention. In the ink flow path (nozzles) shown in FIG. 10, the nozzle filter disposed at a position close to the ink supply port side in the configuration of the present invention has a countermeasure against dust discharge. There is an effect, but the effect of the present invention is not necessary. In the ink jet print head having the structure shown in FIG. 10, an isolation wall (not shown) for forming a plurality of heaters 160 and ejection openings 150 for forming individual ink flow paths 140 for each ejection opening has an ink supply opening (not shown). This is an inkjet print head having a configuration extending to the vicinity. The heater 160 is formed on the substrate 130.

これらのインクジェットプリントヘッドは、特開平4−10940号公報、特開平4−10941号公報に記載のインクジェット記録方法を特徴とするインク滴吐出手段、すなわち、吐出時の発泡を外気と連通させる特徴を持つ。   These ink jet print heads are ink droplet discharge means characterized by the ink jet recording method described in JP-A-4-10940 and JP-A-4-10941, that is, the feature of causing foaming during discharge to communicate with outside air. Have.

ここで、高密度配列を実現するインクジェットプリントヘッドの最適化について、概念を簡単に説明する。インクジェットプリントヘッドの吐出特性を左右する物理量としては、前記複数配置されたノズル内におけるイナータンス(慣性力)とレジスタンス(粘性抵抗)が大きく寄与している。ある任意の形状内を移動する非圧縮性流体の運動方程式は、以下の2式で表される。     Here, the concept of the optimization of the inkjet print head that realizes the high-density array will be briefly described. Inertia (inertial force) and resistance (viscosity resistance) in the plurality of nozzles greatly contribute to physical quantities that affect the ejection characteristics of the inkjet print head. The equation of motion of an incompressible fluid moving within an arbitrary shape is expressed by the following two equations.

Figure 2006044238
Figure 2006044238

上記2式(1・2)を、対流項および粘性項が充分小さく、外力なしとして近似すると、 When the above two formulas (1 and 2) are approximated with sufficiently small convection and viscosity terms and no external force,

Figure 2006044238
Figure 2006044238

となり、圧力は調和関数を用いて表される。 And the pressure is expressed using a harmonic function.

そして、インクジェットプリントヘッドの場合、図11に示すような3開口モデルで記述され、図12に示すような等価回路で表現できる。イナータンスは、静止流体が急に動き出す時の動きにくさとして定義する。電気的に言えば、電流の変化を阻害するインダクタンスLと似た働きをする。メカ的なバネマスモデルでは、mass(重さ)に相当する。   In the case of an inkjet print head, it is described by a three-opening model as shown in FIG. 11 and can be expressed by an equivalent circuit as shown in FIG. Inertance is defined as the difficulty of movement when a static fluid suddenly starts moving. Electrically speaking, it works like an inductance L that inhibits changes in current. In the mechanical spring mass model, it corresponds to mass (weight).

イナータンスを式で表すと、開口に圧力差を与えたときの、流体体積Vの2階時間微分、すなわち流量F(=ΔV/Δt)の時間微分との比で表される。   When the inertance is expressed by an equation, it is expressed by a ratio with the second-order time derivative of the fluid volume V when the pressure difference is given to the opening, that is, the time derivative of the flow rate F (= ΔV / Δt).

Figure 2006044238
Figure 2006044238

ここで、A:イナータンスとする。 Here, A: Inertance.

例えば、擬似的に、密度ρ、長さL、断面積Soであるようなパイプ型管流路を仮定すると、この擬1次元流管路のイナータンスAoは、   For example, assuming a pipe-type pipe flow path having a density ρ, a length L, and a cross-sectional area So in a pseudo manner, the inertance Ao of the quasi-one-dimensional flow pipe is

Figure 2006044238
Figure 2006044238

で表され、流路の1乗に長さに比例し、断面積の1乗に反比例することが分かる。 It can be seen that it is proportional to the length of the first channel and inversely proportional to the first power of the cross-sectional area.

図12に示したような等価回路をもとに、インクジェットプリントヘッドの吐出特性をモデル的に予測・解析することができる。   Based on the equivalent circuit as shown in FIG. 12, the ejection characteristics of the ink jet print head can be predicted and analyzed in a model manner.

本発明のインクジェットプリントヘッドにおいて、吐出現象は、慣性流から粘性流へ移行してゆく現象であることが分かってきている。特に、ヒータ部分での発泡初期においては、慣性流が主であり、逆に、吐出後期(すなわち、メニスカス後退から毛細管現象により、吐出口面までインクが復帰してくるまでの時間)においては、粘性流が主となる。その際、上記関係式から、発泡初期には、イナータンス量の関係により、吐出特性、特に、吐出体積、及び、吐出速度への寄与が大きくなり、吐出後期(すなわち、メニスカス後退から毛細管現象により、吐出口面までインクが復帰してくるまでの時間)には、レジスタンス(粘性抵抗)量が、吐出特性、特に、インクのリフィール時間への寄与が大きくなる。   In the ink jet print head of the present invention, it has been found that the discharge phenomenon is a phenomenon of transition from inertial flow to viscous flow. In particular, in the initial stage of foaming in the heater portion, inertial flow is the main, and conversely, in the late discharge stage (that is, the time until the ink returns to the discharge port surface due to capillary action from the meniscus receding) Viscous flow is the main. At that time, from the above relational expression, at the initial stage of foaming, due to the relationship of the inertance amount, the contribution to the discharge characteristics, in particular, the discharge volume, and the discharge speed is increased, and the late discharge stage (i.e., from the meniscus receding due to capillary action, The amount of resistance (viscosity resistance) contributes greatly to the ejection characteristics, particularly the ink refill time, until the ink returns to the ejection port surface.

ここで、レジスタンス(粘性抵抗)は、式1、及び、   Here, the resistance (viscosity resistance) is expressed by Equation 1 and

Figure 2006044238
Figure 2006044238

となる定常ストークス流で記述され、粘性抵抗:Bを求めることができる。又、吐出後期では、図11で示したモデルにおいて、吐出口近傍にメニスカスが形成され、毛細管力を主とした力により、インクの流れが起きるため、2開口モデル(1次元流モデル)で近似することができる。 The viscous resistance: B can be obtained by a steady Stokes flow. Further, in the later stage of ejection, in the model shown in FIG. 11, a meniscus is formed in the vicinity of the ejection port, and ink flow occurs due to the force mainly consisting of capillary force, so it is approximated by a two-opening model (one-dimensional flow model). can do.

すなわち、粘性流体を記述したポアズイユの式6から求めることができる。   That is, it can be obtained from Poiseuille's equation 6 describing a viscous fluid.

Figure 2006044238
Figure 2006044238

ここで、G:形状因子である。又、粘性抵抗:Bは、任意の圧力差に従って流れる流体に起因するので、 Here, G is a form factor. Also, the viscous resistance B is due to the fluid flowing according to any pressure difference.

Figure 2006044238
Figure 2006044238

により、求めることができる。 Can be obtained.

上記7式より、レジスタンス(粘性抵抗)は、密度ρ、長さL、断面積Soであるようなパイプ型管流路を仮定すると、   From the above equation (7), assuming that the resistance (viscous resistance) is a pipe-type pipe flow path having a density ρ, a length L, and a cross-sectional area So,

Figure 2006044238
Figure 2006044238

となり、近似的にノズル長さの1乗に比例し、且つ、ノズルの断面積の2乗に反比例することが分かる。 Thus, it can be seen that it is approximately proportional to the first power of the nozzle length and inversely proportional to the second power of the nozzle cross-sectional area.

このように、インクジェットプリントヘッドの吐出特性、特に、吐出速度・吐出体積・リフィール時間のいずれをも向上させるためには、上記イナータンスの関係から、出来るだけ、ヒータから吐出口側へのイナータンス量を、ヒータから供給口側へのイナータンス量と比較して大きくし、且つ、ノズル内のレジスタンス(粘性抵抗)を小さくしてあげることが、必要充分条件である。   As described above, in order to improve the discharge characteristics of the inkjet print head, particularly the discharge speed, discharge volume, and refill time, the inertance amount from the heater to the discharge port side is reduced as much as possible from the relation of the inertance. It is a necessary and sufficient condition that the amount of inertance from the heater to the supply port side is increased and the resistance (viscosity resistance) in the nozzle is decreased.

近年のIJプリンターの画質競争に伴い、フォト画質を追求するために、インク液滴の小液滴化が加速している。それに伴い、インク液滴を吐出するIJヘッドのオリフィス(吐出口径)も小さくなってきている。その為に、オリフィス部分でのインクの流抵抗が、オリフィス径の2乗に比例して大きくなり、オリフィス面からのインク液滴が飛翔にくくなってしまう(本文では、この現象を"発一現象"と呼ぶ)。そこで、本研究者達は、従来のIJノズル形状から、小液滴を安定的に飛翔させるために、図10に示しているような小液滴ノズルを形成する事を試みた。   Along with the recent image quality competition of IJ printers, in order to pursue photo image quality, the size of ink droplets has been reduced. Along with this, the orifice (discharge port diameter) of the IJ head that discharges ink droplets is also becoming smaller. As a result, the flow resistance of the ink at the orifice portion increases in proportion to the square of the orifice diameter, making it difficult for ink droplets to fly from the orifice surface. "Call it." Therefore, the present researchers tried to form a small droplet nozzle as shown in FIG. 10 in order to stably fly a small droplet from the conventional IJ nozzle shape.

当然、図10に示したIJノズルの断面図のように、小液滴を吐出口面から安定的に飛翔させるためには、吐出口径をより小さくすることが必要であり、特開2004−46217号に記載しているような方法において、吐出口の下部形状に段差を持たせることで、ヒータから吐出口側へのイナータンス量を、ヒータから供給口側へのイナータンス量と比較して大きくするという目的は達成できる事が分かっている。しかし、インクジェットプリントヘッドの吐出特性の内、リフィール時間を左右する因子として、ノズル全体のレジスタンス:Bが大きく寄与する事が分かってきた。   Naturally, as shown in the cross-sectional view of the IJ nozzle shown in FIG. 10, in order to make small droplets fly stably from the discharge port surface, it is necessary to make the discharge port diameter smaller. In the method as described in No. 1, the amount of inertance from the heater to the discharge port side is made larger than the amount of inertance from the heater to the supply port side by providing a step in the lower shape of the discharge port. It is known that the purpose can be achieved. However, it has been found that the resistance: B of the entire nozzle greatly contributes as a factor that influences the refill time among the ejection characteristics of the ink jet print head.

ここで、インクジェットプリントヘッドの吐出特性、特に、吐出速度・吐出体積・リフィール時間のいずれをも向上させるためには、吐出口の下部形状を図10に示したような2段形状にする事と、流路高さも厚くして、前記レジスタンスを小さくすることが必要になってきた。そこで、流路高さを厚くするためには、2層レジストを形成する際に、下層側のレジストの膜厚を厚く形成し、所望のパターンを歩留まり良く形成することが重要となる。   Here, in order to improve the discharge characteristics of the ink jet print head, in particular, the discharge speed, discharge volume, and refill time, the lower shape of the discharge port should be a two-stage shape as shown in FIG. It has become necessary to increase the flow path height and reduce the resistance. Therefore, in order to increase the flow path height, it is important to form a desired pattern with a high yield by forming a thick resist film on the lower layer side when forming the two-layer resist.

特開2004−46217号で開示している2層レジスト製法による図10のようなIJヘッドの製造においては、下層の型材料として、分子間架橋を行う熱架橋型のポジ型レジスト材料を採用している。この熱架橋型レジスト材料は、スピンコート法等による塗布膜を形成後に、高温処理をすることで、分子間架橋をさせて、強固な膜形成を行っている。その為に、膜厚が比較的薄い場合にはそれほど顕著ではないものの、膜厚を10μm以上に形成しようとすると、下記に上げたような問題が発生した。   In the production of the IJ head as shown in FIG. 10 by the two-layer resist manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-46217, a heat-crosslinking positive resist material that performs intermolecular crosslinking is employed as the lower layer mold material. ing. This heat-crosslinking resist material forms a strong film by performing intermolecular cross-linking by high-temperature treatment after forming a coating film by spin coating or the like. Therefore, although it is not so remarkable when the film thickness is relatively thin, the following problems occur when the film thickness is formed to be 10 μm or more.

(1)高温処理(180℃以上)を行って、塗布膜を分子間架橋させて、分子を網目状の構造にするために、電離線分解型レジストとしての特性が鈍感になり、パターンを形成する際の光照射量(露光量)が増大し、生産性が低下する。   (1) High-temperature treatment (180 ° C or higher) is performed, and the coating film is cross-linked between molecules to make the molecule a network structure. The light irradiation amount (exposure amount) at the time increases, and the productivity decreases.

(2)熱架橋膜は、分子同士を網目上に結合させているために、光照射による分解が起こりやすい箇所と、起こりにくい箇所が出来てきて、パターン形状によっては、クラックなどが多発してしまう事が判明した。   (2) Since the thermal cross-linked film binds the molecules to each other on the network, it is likely to be decomposed by light irradiation and difficult to occur. Depending on the pattern shape, cracks etc. occur frequently. It turned out that.

(3)前記型形成部材は、ノズル形成部材を塗布し、吐出口等を形成した後に、該ノズル形成部材を介して、該型形成部材を除去する工程を経て、インクジェットヘッド用のノズルが完成する。そのため、厚膜の型形成材料に熱架橋膜を採用すると、前記除去工程において、光照射量が増大したり、薬液による除去工程における残渣などの不具合が生じる事が判明した。   (3) The mold forming member is coated with a nozzle forming member, and after forming a discharge port and the like, the nozzle for the ink jet head is completed through a process of removing the mold forming member through the nozzle forming member. To do. For this reason, it has been found that when a heat-crosslinked film is used as a thick film mold forming material, the amount of light irradiation increases in the removal step, and problems such as residues in the removal step with a chemical solution occur.

(4)前述のように,熱架橋膜では、分子間の網目状のネットワーク形成が部分的に起きているために、分子間の架橋が十分されていない箇所では、溶媒による溶解性が促進される傾向がある。その結果、流路形状が歪な形状になってしまう現象も起きてしまう。   (4) As described above, in the thermally cross-linked film, the formation of a network network between molecules is partially generated, so that the solubility by the solvent is promoted at a place where the cross-linking between molecules is not sufficient. There is a tendency to. As a result, a phenomenon that the channel shape becomes a distorted shape also occurs.

そこで、型材形成部材を熱架橋させずに用いることが望まれるが、特開2004−46217号や、特開2003−25595号に記載の熱架橋膜を熱架橋させずに低温処理(180℃未満)のみで形成すると、分子間架橋による分子間での網目上のネットワークが形成されないために、現像液などの溶媒に対する耐溶解性が低下し、所為の膜厚を持ったパターンを残すことが出来なくなる。   Therefore, it is desired to use the mold material forming member without thermal crosslinking, but low temperature treatment (less than 180 ° C. without thermally crosslinking the thermal crosslinking film described in JP-A No. 2004-46217 or JP-A No. 2003-25595. ), The network on the intermolecular network due to intermolecular crosslinking is not formed, so the resistance to dissolution in solvents such as developer is reduced, and a pattern with the desired film thickness can be left. Disappear.

そこで、本発明者達は、鋭意検討の結果、型材を熱架橋させることなく所望の膜厚にも対応し、図10に示すようなIJヘッド用のノズルを、精度良く、且つ、安価に(歩留まり良く)形成する構成を見出した。   Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have responded to a desired film thickness without thermally cross-linking the mold material, and a nozzle for an IJ head as shown in FIG. We found a structure to form).

すなわち、下層となる第1のポジ型感光性材料層を形成するためのポジ型の感光性樹脂組成物として、メチルイソプロペニルケトンを主成分とするポノポリマー(以下、単にPMIPKと称す)を用いるとともに、第2のポジ型感光性材料層を形成するためのポジ型の感光性樹脂組成物として、その樹脂成分が、メタクリル酸エステルとメタクリル酸の共重合体、あるいは、メタクリル酸エステルと無水メタクリル酸の共重合体からなるもの(以下、これらを総称してPMMA系共重合体と称す)を用いることにより、上記課題を解決するものである。   That is, as a positive photosensitive resin composition for forming the first positive photosensitive material layer as a lower layer, a ponopolymer (hereinafter simply referred to as PMIPK) containing methyl isopropenyl ketone as a main component is used. As a positive photosensitive resin composition for forming the second positive photosensitive material layer, the resin component is a copolymer of methacrylic ester and methacrylic acid, or methacrylic ester and methacrylic anhydride The above-mentioned problems are solved by using a copolymer comprising these copolymers (hereinafter collectively referred to as a PMMA copolymer).

本発明で用いられるメタクリル酸/メタクリル酸エステル共重合体は、メタクリル酸とメタクリル酸エステルとをラジカル重合させて得られる共重体であり、以下に示すメタクリル酸から得られる単位(B)とメタクリル酸エステルから得られる単位(A)とを含むものである。単位(B)の共重合体全体に対する重合割合は、好ましくは5〜30質量%、より好ましくは8〜12質量%から選択できる。   The methacrylic acid / methacrylic acid ester copolymer used in the present invention is a copolymer obtained by radical polymerization of methacrylic acid and methacrylic acid ester. The unit (B) obtained from methacrylic acid shown below and methacrylic acid And a unit (A) obtained from an ester. The polymerization ratio of the unit (B) to the entire copolymer is preferably 5 to 30% by mass, more preferably 8 to 12% by mass.

Figure 2006044238
Figure 2006044238

メタクリル酸エステル成分におけるR2は、炭素数1〜3アルキル基を表し、R1は炭素数1〜3のアルキル基を示す。また、メタクリル酸成分におけるR3は炭素数1〜3のアルキル基を示す。また、R1〜R3は各単位ごとに独立して上記の意味を有する。すなわち、多数の単位(A)が同一のR1及び同一のR2を有してもよく、多数の単位(A)の中にR1及びR2の少なくとも一方が異なる組み合わせが含まれていても良い。単位(B)についても同様である。この共重合体は、上記の(A)及び(B)の単位からなり、重合形態は、ランダム重合、ブロック重合など、所望とするポジ型レジストの特性を得られるものであれば特に制限されない。更に、この共重合体は、分子量50000〜300000(重量平均)、分散度(Mw/Mn)は、1.2〜4.0の範囲のものが好ましい。 R 2 in the methacrylic acid ester component represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 3 in the methacrylic acid component represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 1 to R 3 have the above meanings independently for each unit. That is, a large number of units (A) may have the same R 1 and the same R 2 , and a combination in which at least one of R 1 and R 2 is different is included in the large number of units (A). Also good. The same applies to the unit (B). This copolymer is composed of the above units (A) and (B), and the polymerization form is not particularly limited as long as the desired positive resist characteristics such as random polymerization and block polymerization can be obtained. Further, this copolymer preferably has a molecular weight of 50,000 to 300,000 (weight average) and a dispersity (Mw / Mn) in the range of 1.2 to 4.0.

この感光性樹脂組成物の樹脂成分の分解のための吸収波長領域は、200〜250nmのみであることが好ましい。また、光照射後の現像には、ジエチレングリコールとモルホリンとモノエタノールアミンと純水の混合液などを用いることができる。   The absorption wavelength region for decomposition of the resin component of the photosensitive resin composition is preferably only 200 to 250 nm. For development after light irradiation, a mixture of diethylene glycol, morpholine, monoethanolamine, and pure water can be used.

一方、本発明で用いられる無水メタクリル酸/メタクリル酸エステル共重合体とは、下記に示す無水メタクリル酸とメタクリル酸エステルとを共重合させて得られる共重体である。   On the other hand, the methacrylic anhydride / methacrylic ester copolymer used in the present invention is a copolymer obtained by copolymerizing methacrylic anhydride and methacrylic ester shown below.

Figure 2006044238
Figure 2006044238

この共重合体における無水メタクリル酸の重合割合は、無水メタクリル酸とメタクリル酸エステルとの合計量に対して、好ましくは3〜30質量%、より好ましくは8〜12質量%から選択できる。   The polymerization ratio of methacrylic anhydride in this copolymer is preferably 3 to 30% by mass, more preferably 8 to 12% by mass, based on the total amount of methacrylic anhydride and methacrylic acid ester.

メタクリル酸エステル成分におけるR2は、炭素数1〜3アルキル基を表し、R1は炭素数1〜3のアルキル基を示す。また、R1〜R2は各単位ごとに独立して上記の意味を有する。すなわち、上記式で表わされるメタクリル酸エステルの少なくとも1種以上を無水メタクリル酸に共重合させることができる。この共重合体は、上記のモノマー成分から得ることができ、重合形態は、ランダム重合、ブロック重合など、所望とするポジ型レジストの特性を得られるものであれば特に制限されない。従って、この共重合体は以下の一般式1および一般式2で示される構造単位を有する。 R 2 in the methacrylate component represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Moreover, R < 1 > -R < 2 > has said meaning independently for every unit. That is, at least one methacrylic acid ester represented by the above formula can be copolymerized with methacrylic anhydride. This copolymer can be obtained from the above monomer components, and the polymerization form is not particularly limited as long as the desired positive resist characteristics such as random polymerization and block polymerization can be obtained. Therefore, this copolymer has structural units represented by the following general formulas 1 and 2.

Figure 2006044238
Figure 2006044238

(一般式1および一般式2中、R3〜R6は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜3のアルキル基を示す。また、R3〜R6は、それぞれ独立して各ユニット毎に上記の意味を示す。)
更に、この共重合体としては、分子量10000〜100000(重量平均)、分散度(Mw/Mn)1.2〜5.0の範囲の分子量のものが好ましい。
(In general formula 1 and general formula 2, R < 3 > -R < 6 > shows a hydrogen atom and a C1-C3 alkyl group each independently. Moreover, R < 3 > -R < 6 > is each independently each unit. The above meaning is shown for each.)
Further, the copolymer preferably has a molecular weight in the range of 10,000 to 100,000 (weight average) and a dispersity (Mw / Mn) of 1.2 to 5.0.

この感光性樹脂組成物の樹脂成分の分解のための吸収波長領域は、200〜260nmのみであることが好ましい。また、光照射後の現像には、ジエチレングリコールとモルホリンとモノエタノールアミンと純水の混合液などを用いることができる。   The absorption wavelength region for decomposition of the resin component of the photosensitive resin composition is preferably only 200 to 260 nm. For development after light irradiation, a mixture of diethylene glycol, morpholine, monoethanolamine, and pure water can be used.

これらの共重合体はメチルメタクリレート(MMA)とメタクリル酸(MAA)を、あるいは、メチルメタクリレート(MMA)と無水メタクリル酸(MAN)とを、所定の比で、AIBN等を重合開始剤と用いて、ラジカル重合を行い、分子量と分散度を最適値にするように制御させることで、光崩壊を生じるための感度を損なうことなく、優れた耐溶剤性を付与したポリマーを合成することができる。このため、後述する液流路形成材料の塗布時に、溶解、変形等の障害を生じることがなく、本発明において特に好適に用いられる。   These copolymers use methyl methacrylate (MMA) and methacrylic acid (MAA), or methyl methacrylate (MMA) and methacrylic anhydride (MAN) in a predetermined ratio, using AIBN or the like as a polymerization initiator. By performing radical polymerization and controlling the molecular weight and the degree of dispersion to be optimum values, it is possible to synthesize a polymer imparted with excellent solvent resistance without impairing the sensitivity for causing photodegradation. For this reason, there is no obstacle such as dissolution and deformation during the application of the liquid flow path forming material described later, and it is particularly preferably used in the present invention.

又、PMMA系共重合体は、感光領域が200〜260nmと狭く、更に、図3に示している露光機の波長分布は、該領域の積算量が、270〜330nmでの積算露光量と比較して、約1/10程度なので、相対的にPMIPKの感度と比較して、1/3程度の感光性しか持っていない。それ故に、2層形成後に、2層同時に露光すると、上層(PMMA系共重合体)の感度が悪いために、頭でっかちの形状になり、且つ、制御したい下層のパターンを正確に形成するのが難しい。故に、本発明の構成としては、2層の材料構成(下層:PMIPK、上層:PMMA系共重合体)が重要であるのと同時に、夫々に波長選択した露光機を使って、上層から下層の順に、露光・現像工程を行うプロセスも、重要である。この順番を変えると、所望の液流路形状を形成することが出来なくなる。   Further, the PMMA copolymer has a narrow photosensitive area of 200 to 260 nm. Further, the wavelength distribution of the exposure apparatus shown in FIG. 3 is compared with the integrated exposure quantity in the area of 270 to 330 nm. Since it is about 1/10, the sensitivity is only about 1/3 of the sensitivity of PMIPK. Therefore, if the two layers are exposed simultaneously after the two layers are formed, the upper layer (PMMA copolymer) has low sensitivity, so that it is difficult to form the pattern of the head and to accurately control the lower layer to be controlled. . Therefore, as the structure of the present invention, the material structure of the two layers (lower layer: PMIPK, upper layer: PMMA copolymer) is important, and at the same time, using the exposure machine selected for each wavelength, The process of performing the exposure / development step in order is also important. If this order is changed, a desired liquid flow path shape cannot be formed.

更に、基板上に形成した最下層を先に、パターニングしてから、上層になる型材材料を塗布する工程を行うと、上層面が下層の形状をひろって、平坦化されずに、波打った形状になり、且つ、その形状は、ウェハ内において、不均一である。その為に、所望の型材高さを、均一に形成するのが難しい。   Furthermore, when the lowermost layer formed on the substrate was patterned first, and then the process of applying the mold material that becomes the upper layer was performed, the upper layer surface wavy without being flattened because of the shape of the lower layer. It becomes a shape, and the shape is non-uniform in the wafer. Therefore, it is difficult to uniformly form a desired mold material height.

この結果からも、本発明の工程(プロセスフロー)が、所望するインクジェット記録ヘッドの流路形状を安定的に、精度良く形成するためには、最適である。   Also from this result, the process (process flow) of the present invention is optimal in order to stably and accurately form the desired flow path shape of the ink jet recording head.

一方、ノズル形成材料としてのネガ型の感光性を有する硬化性組成物としては、液流路壁や吐出口を形成するための部材としての特性を有し、かつ液流路形成用の型材としてのポジ型レジストを溶解除去する工程などに対する耐性を有するものであればよいが、カチオン重合性化合物と、光カチオン重合開始剤と、カチオン重合抑制剤と、を含む光硬化性組成物が用いられる。この光硬化性組成物に含有させるカチオン重合性化合物は、カチオン付加重合反応を利用して化合物同士が結合できるものであり、例えば、特許第3143307号明細書に記載される常温にて固体状のエポキシ化合物を好適に利用できる。このエポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールAとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量が少なくとも約900のもの、含ブロモスフェノールAとエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはo−クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、特開昭60−161973号公報、特開昭63−221121号公報、特開昭64−9216号公報、特開平2−140219号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ樹脂等があげられる。これらの1種または2種以上を用いることができる。また、これらのエポキシ化合物においては、好ましくはエポキシ当量が2000以下、さらに好ましくはエポキシ当量が1000以下の化合物が好適に用いられる。これは、エポキシ当量が2000を越えると、硬化反応の際に架橋密度が低下し、硬化物のTgもしくは熱変形温度が低下したり、密着性、耐インク性に問題が生じる場合があるからである。   On the other hand, the curable composition having negative photosensitivity as a nozzle forming material has characteristics as a member for forming a liquid flow path wall and a discharge port, and as a mold material for forming a liquid flow path. However, a photocurable composition containing a cationically polymerizable compound, a photocationic polymerization initiator, and a cationic polymerization inhibitor is used. . The cationically polymerizable compound contained in the photocurable composition is a compound that can be bonded to each other using a cationic addition polymerization reaction. For example, the cationically polymerizable compound is solid at room temperature described in Japanese Patent No. 3143307. Epoxy compounds can be suitably used. Examples of the epoxy compound include a reaction product of bisphenol A and epichlorohydrin having a molecular weight of at least about 900, a reaction product of bromosphenol A and epichlorohydrin, a reaction of phenol novolac or o-cresol novolac and epichlorohydrin. A multi-sensitive epoxy resin having an oxycyclohexane skeleton described in JP-A-60-161973, JP-A-63-221121, JP-A-64-9216, and JP-A-2-140219. can give. These 1 type (s) or 2 or more types can be used. In these epoxy compounds, a compound having an epoxy equivalent of 2000 or less, more preferably 1000 or less, is preferably used. This is because if the epoxy equivalent exceeds 2000, the crosslinking density decreases during the curing reaction, the Tg of the cured product or the heat distortion temperature may decrease, and problems may occur in adhesion and ink resistance. is there.

光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩[J.POLYMER SCI:Symposium No.56 383−395(1976)参照]や旭電化工業株式会社より上市されているSP−150、SP−170等が挙げられる。また、光カチオン重合開始剤は、還元剤を併用し加熱することによって、カチオン付加重合反応を促進(単独の光カチオン重合に比較して架橋密度が向上する。)させることができる。ただし、光カチオン重合開始剤と還元剤を併用する場合、常温では反応せず一定温度以上(好ましくは60℃以上)で反応するいわゆるレドックス型の開始剤系になるように、還元剤を選択する必要がある。このような還元剤としては、銅化合物、特に反応性とエポキシ樹脂への溶解性を考慮して銅トリフラート(トリフルオロメタンスルフォン酸銅(II))が最適である。また、アスコルビン酸等の還元剤も有用である。また、ノズル数の増加(高速印刷性)、非中性インクの使用(着色剤の耐水性の改良)等、より高い架橋密度(高Tg)が必要な場合は、上述の還元剤を後述のように前記被覆樹脂層の現像工程後に溶液の形で用いて被覆樹脂層を浸漬および加熱する後工程によって、架橋密度をあげることができる。   Examples of the cationic photopolymerization initiator include aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts [J. POLYMER SCI: Symposium No. 56 383-395 (1976)] and SP-150 and SP-170 marketed by Asahi Denka Kogyo Corporation. In addition, the cationic photopolymerization initiator can promote the cationic addition polymerization reaction by using a reducing agent in combination with heating (the crosslink density is improved as compared with a single cationic photopolymerization). However, when a photocationic polymerization initiator and a reducing agent are used in combination, the reducing agent is selected so that it becomes a so-called redox type initiator system that does not react at room temperature and reacts at a certain temperature or higher (preferably 60 ° C. or higher). There is a need. As such a reducing agent, copper triflate (copper trifluoromethanesulfonate (II)) is most suitable in consideration of the copper compound, particularly reactivity and solubility in the epoxy resin. A reducing agent such as ascorbic acid is also useful. In addition, when a higher crosslinking density (high Tg) is required, such as an increase in the number of nozzles (high-speed printability) or use of non-neutral ink (improvement of water resistance of the colorant), the above-described reducing agent is added to the following. Thus, a crosslinking density can be raised by the post-process which immerses and heats a coating resin layer using in the form of a solution after the image development process of the said coating resin layer.

この光硬化性組成物に対して必要に応じて添加剤など適宜添加することが可能である。例えば、エポキシ樹脂の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加したり、あるいは基板との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加することなどがあげられる。   It is possible to appropriately add additives and the like to the photocurable composition as necessary. For example, a flexibility imparting agent may be added for the purpose of lowering the elastic modulus of the epoxy resin, or a silane coupling agent may be added to obtain further adhesion to the substrate.

ネガ型レジスト層に対して吐出口となる部分を遮光するマスクを介してパターン露光することにより、遮光された部分以外の部分を硬化させてから、現像液で処理して、遮光された部分を除去して吐出口を形成する。このパターン露光は汎用的な露光装置の何れの物を適用しても構わないが、ネガ型レジスト層の吸収波長領域と一致し、且つ、ポジ型レジスト層の吸収波長領域と重なり合わない波長領域を照射する露光装置であることが望ましい。また、ネガ型レジスト層へパターン露光後の現像は、キシレン等の芳香族溶剤にて行うことが好ましい。   The negative resist layer is subjected to pattern exposure through a mask that shields the part that becomes the discharge port, so that the part other than the part that is shielded from light is cured, and then treated with a developer to remove the part that is shielded from light. Remove to form a discharge port. For this pattern exposure, any one of general-purpose exposure apparatuses may be applied, but the wavelength region coincides with the absorption wavelength region of the negative resist layer and does not overlap with the absorption wavelength region of the positive resist layer. It is desirable that the exposure apparatus irradiates. Further, development after pattern exposure on the negative resist layer is preferably carried out with an aromatic solvent such as xylene.

本発明においては、第1のポジ型感光性材料層をソルベントコート法により形成した後に、加温により、層中の塗布用溶媒を揮発させた後に、第2のポジ型感光性材料層を形成するための材料を塗布し、形成された塗布層に熱を加えて塗布用溶媒を揮発させて第1のポジ型感光性材料層を形成することが好ましい。また、第2のポジ型感光性材料層の現像液に含まれるグリコールエーテルは、エチレングリコールモノブチルエーテル及びジエチレングリコールモノブチルエーテルの少なくとも1種であることが好ましい。一方、第2のポジ型感光性材料層の現像液に含まれる含窒素塩基性有機溶剤は、エタノールアミン及びモルフォリンの少なくとも1種であることが好ましい。更に、第1のポジ型感光性材料層が感光する第1の波長域が270nm〜350nmの領域であり、且つ、第2のポジ型感光性材料層が感光する第2の波長域が230nm〜260nmの領域であることが好ましい。   In the present invention, after the first positive photosensitive material layer is formed by the solvent coating method, the coating solvent in the layer is volatilized by heating, and then the second positive photosensitive material layer is formed. Preferably, the first positive photosensitive material layer is formed by applying a material for the application, and applying heat to the formed application layer to volatilize the application solvent. Moreover, it is preferable that the glycol ether contained in the developer of the second positive photosensitive material layer is at least one of ethylene glycol monobutyl ether and diethylene glycol monobutyl ether. On the other hand, the nitrogen-containing basic organic solvent contained in the developer of the second positive photosensitive material layer is preferably at least one of ethanolamine and morpholine. Further, the first wavelength region in which the first positive photosensitive material layer is exposed is a region of 270 nm to 350 nm, and the second wavelength region in which the second positive photosensitive material layer is exposed is 230 nm to The region is preferably 260 nm.

なお、本発明にかかる液体吐出ヘッドには、液流路の高さが、液体吐出エネルギー発生素子上の気泡発生室に隣接する箇所にて相対的に低くなっている構成のものや、液流路にごみ捕捉用の柱状部材が該液流路を構成する材料より形成されていて、基板に到達していない構成のものが好ましい。また、基板に液流路の各々に共通に繋がる液体供給孔が形成され、液体供給孔の開口縁部における液流路高さに対して、液体供給孔の中心部における液流路高さが低い、構成のものが好ましい。また、液体吐出エネルギー発生素子上の気泡発生室の断面形状が凸形状を有する構成のものも好ましい。   Note that the liquid discharge head according to the present invention has a configuration in which the height of the liquid flow path is relatively low at a location adjacent to the bubble generation chamber on the liquid discharge energy generating element, It is preferable that the columnar member for collecting dust is formed on the path from the material constituting the liquid flow path and does not reach the substrate. In addition, a liquid supply hole commonly connected to each of the liquid flow paths is formed in the substrate, and the liquid flow path height at the center of the liquid supply hole is higher than the liquid flow path height at the opening edge of the liquid supply hole. A low configuration is preferred. Moreover, the thing of the structure where the cross-sectional shape of the bubble generation chamber on a liquid discharge energy generating element has convex shape is also preferable.

次に、本発明について詳しく説明する。本発明による液体吐出ヘッドの製造においては、液体吐出ヘッドの特性に影響を及ぼす最も重要な因子の一つである、吐出エネルギー発生素子(例えばヒータ)とオリフィス(吐出口)間の距離および該素子とオリフィス中心との位置精度の設定が極めて容易に実現できる等の利点を有する。即ち、本発明によれば2回にわたる感光性材料層の塗布膜厚を制御することにより吐出エネルギー発生素子とオリフィス間に距離を設定することが可能であり、該感光性材料層の塗布膜厚は従来使用される薄膜コーティング技術により再現性良く厳密に制御できる。また、吐出エネルギー発生素子とオリフィスの位置合せはフォトリソグラフィー技術による光学的な位置合せが可能であり、従来液体吐出録ヘッドの製造に使用されていた液流路構造体プレートを基板に接着する方法に比べて飛躍的に高い精度の位置合せができる。   Next, the present invention will be described in detail. In the manufacture of the liquid discharge head according to the present invention, one of the most important factors affecting the characteristics of the liquid discharge head, the distance between the discharge energy generating element (for example, heater) and the orifice (discharge port), and the element There is an advantage that the position accuracy between the center of the orifice and the center of the orifice can be realized very easily. That is, according to the present invention, it is possible to set the distance between the ejection energy generating element and the orifice by controlling the coating thickness of the photosensitive material layer twice, and the coating thickness of the photosensitive material layer. Can be precisely controlled with good reproducibility by a conventionally used thin film coating technique. In addition, the alignment of the discharge energy generating element and the orifice can be optically aligned by photolithography, and a method for adhering a liquid flow path structure plate, which has been conventionally used for manufacturing a liquid discharge recording head, to a substrate Compared to, it is possible to achieve highly accurate alignment.

また、溶解可能なレジスト層としてポリメチルイソプロペニルケトン(PMIPK)が知られている。これらポジ型レジストは波長290nm附近に吸収のピークを有するレジストであり、該レジストとは異なる感光波長域のレジストと組合せることにより、2層構成のインク液流路型を形成できる。   Further, polymethyl isopropenyl ketone (PMIPK) is known as a soluble resist layer. These positive resists are resists having an absorption peak near a wavelength of 290 nm. By combining with a resist having a photosensitive wavelength region different from the resist, a two-layer ink liquid flow path type can be formed.

一方、電離放射線分解型レジストの一つであるポリメチルメタクリレート(PMMA)等のメタクリル酸エステルとメタクリル酸との共重合体から構成される高分子化合物は、感応波長域250nm以下に感度を有するポジ型レジストであり、前記レジスト(PMIPK)上に前記レジスト(PMMA系共重合体)を塗布し、230〜260nm帯の露光波長域で露光し、アルカリ現像液であるGG−Developer(ジエチレングリコールとモルホリンとモノエタノールアミンと純水の混合液)で現像することで、PMIPK膜上に、PMMA系共重合体のパターンを形成することが出来る。次いで、前記レジスト(PMIPK)を270〜330nm帯の露光波長域で露光し、有機溶剤であるMIBK等で現像することにより、2層のインク液流路型を形成できる。   On the other hand, a polymer compound composed of a copolymer of methacrylic acid ester such as polymethyl methacrylate (PMMA), which is one of ionizing radiation decomposable resists, and methacrylic acid is a positive having a sensitivity in a sensitive wavelength range of 250 nm or less. The resist (PMMA-based copolymer) is coated on the resist (PMIPK), exposed in an exposure wavelength range of 230 to 260 nm, and GG-Developer (diethylene glycol and morpholine and alkali developer). By developing with a mixed solution of monoethanolamine and pure water, a PMMA copolymer pattern can be formed on the PMIPK film. Next, the resist (PMIPK) is exposed in an exposure wavelength range of 270 to 330 nm, and developed with MIBK or the like as an organic solvent, whereby a two-layer ink liquid flow path type can be formed.

以下、本発明の製造方法によるインク液流路形成のプロセスフローを図1および図2を用いて説明する。   Hereinafter, the process flow of forming the ink liquid flow path by the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本発明における微細構造体としてのインク流路の型を形成するためのプロセスフローを示し、図2は本発明のインクジェットプリントヘッドのノズル形成工程を示している。   FIG. 1 shows a process flow for forming an ink flow path mold as a fine structure in the present invention, and FIG. 2 shows a nozzle forming step of the ink jet print head of the present invention.

まず、図1について説明する。図1(a)に示すように、基板11上にPMIPKを含むポジ型レジスト層12を形成する。PMIPKを主成分とした塗布型レジストは、(株)東京応化工業から製品名:ODUR−1010として、市販されている。この被膜は汎用的なスピンコート法にて形成できる。次に図1(b)に示すように、ポジ型レジスト層12(ODUR)上にPMMA系共重合体を含むポジ型レジスト層13(PMMA)をスピンコート法にて形成する。   First, FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 1A, a positive resist layer 12 containing PMIPK is formed on a substrate 11. A coating resist mainly composed of PMIPK is commercially available from Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. under the product name: ODUR-1010. This film can be formed by a general-purpose spin coating method. Next, as shown in FIG. 1B, a positive resist layer 13 (PMMA) containing a PMMA copolymer is formed on the positive resist layer 12 (ODUR) by a spin coating method.

さらに図1(c)に示すように、PMMA系共重合体を含むポジ型レジスト層13(PMMA)を露光する。ポジ型レジスト層(PMMA)には、露光した箇所が除去されるフォトマスク16を適用する。この時、露光波長域として、230〜260nm帯を使用すれば、下層のポジ型レジストはほとんど感光しない。これはケトンの吸収がカルボニル基に起因し、230〜260nmの光を殆ど透過してしまう為、感光しないことに起因している。露光されたポジ型レジスト層(PMMA)をジエチレングリコールとモルホリンとモノエタノールアミンと純水の混合液で現像し、所定のパターンを得る。前記現像液はアルカリ性である。この現像液では未露光部のアクリル系レジストの溶解速度は極めて遅く、且つ、上層現像時の下層への影響は軽微にすることができる。   Further, as shown in FIG. 1C, the positive resist layer 13 (PMMA) containing the PMMA copolymer is exposed. A photomask 16 from which exposed portions are removed is applied to the positive resist layer (PMMA). At this time, if the 230 to 260 nm band is used as the exposure wavelength region, the lower layer positive resist is hardly exposed. This is due to the fact that the absorption of the ketone is caused by the carbonyl group and the light of 230 to 260 nm is almost transmitted, so that it is not exposed to light. The exposed positive resist layer (PMMA) is developed with a mixed solution of diethylene glycol, morpholine, monoethanolamine and pure water to obtain a predetermined pattern. The developer is alkaline. With this developer, the dissolution rate of the unexposed acrylic resist is extremely slow, and the influence on the lower layer during upper layer development can be minimized.

そして図1(d)に示すように、基板11を含めて、100〜130℃、3分間のポストベークを行う事で、上層のポジ型レジストの側壁に約10°の傾斜を付けることができる。次いで図1(e)に示すように、PMIPKを含むポジ型レジスト層12(ODUR)を露光する。ポジ型レジスト層(ODUR)には、露光した箇所が除去されるフォトマスク17を適用する。このとき、露光波長域として、270〜330nm帯を使用すれば、下層のポジ型レジストを感光させることができる。又、270〜330nm域の露光波長は、上層のポジ型レジスト層を透過するために、マスクからの回りこんだ光や基板からの反射光による影響を殆ど受けない。   Then, as shown in FIG. 1D, by performing post-baking at 100 to 130 ° C. for 3 minutes including the substrate 11, the side wall of the upper positive resist can be inclined by about 10 °. . Next, as shown in FIG. 1E, the positive resist layer 12 (ODUR) containing PMIPK is exposed. For the positive resist layer (ODUR), a photomask 17 from which exposed portions are removed is applied. At this time, if the 270 to 330 nm band is used as the exposure wavelength region, the lower layer positive resist can be exposed. Further, since the exposure wavelength in the 270 to 330 nm region is transmitted through the upper positive resist layer, the exposure wavelength is hardly affected by the light sneaking from the mask or the reflected light from the substrate.

そして図1(f)に示すように、露光された下層のポジ型レジスト層12(ODUR)を現像し、所定のパターンを得る。現像液は、有機溶剤であるメチルイソブチルケトンを適用することが好ましい。未露光のPMMA系共重合体は該現像液では殆ど溶解しないため、下層レジスト現像に上層パターンの変化はない。   Then, as shown in FIG. 1F, the exposed lower positive resist layer 12 (ODUR) is developed to obtain a predetermined pattern. As the developer, methyl isobutyl ketone, which is an organic solvent, is preferably used. Since the unexposed PMMA copolymer hardly dissolves in the developer, there is no change in the upper layer pattern in the lower layer resist development.

次に、図2を用いて、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。図2(a)において、基板11としてはシリコンが適用される。即ち、吐出エネルギー発生素子11aを制御するドライバーやロジック回路等は、汎用的な半導体製法にて生産される為、該基板にシリコンを適用することが好適である。また、該シリコン基板にインク供給の為の貫通孔を形成する方法としては、YAGレーザーやサンドブラスト等の技術を適用することも可能ではある。しかし、レジスト塗布時には基板に貫通孔が形成されていないことが好ましい。このような方法は、アルカリ溶液によるシリコンの異方性エッチ技術を適用できる。この場合、基板裏面に耐アルカリ性の窒化シリコン等にてマスクパターンを形成し、基板表面には同様の材質でエッチングストッパーとなるメンブレン膜を形成しておけば良い。   Next, the manufacturing method of the liquid discharge head of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2A, silicon is applied as the substrate 11. That is, since a driver, a logic circuit, and the like that control the ejection energy generating element 11a are produced by a general-purpose semiconductor manufacturing method, it is preferable to apply silicon to the substrate. Further, as a method for forming a through hole for supplying ink to the silicon substrate, it is possible to apply a technique such as YAG laser or sand blasting. However, it is preferable that no through hole is formed in the substrate during resist application. Such a method can apply an anisotropic etching technique of silicon using an alkaline solution. In this case, a mask pattern may be formed on the back surface of the substrate with alkali-resistant silicon nitride or the like, and a membrane film serving as an etching stopper may be formed on the substrate surface with the same material.

次に、図2(b)に示すように、基板上にPMIPKを含むポジ型レジスト層12(ODUR)を形成する。この被膜は汎用的なスピンコート法にて形成できる。次に、図2(c)に示すように、ポジ型レジスト層12(ODUR)上にPMMA系共重合体を含むポジ型レジスト層13(PMMA)をスピンコート法にて形成する。次に、図2(d)に示す構造を得るために、PMMA系共重合体を含むポジ型レジスト層13(PMMA)を露光する。ポジ型レジスト層(PMMA)には、露光した箇所が除去されるフォトマスク(不図示)を適用する。この時、露光波長域として、230〜260nm帯を使用すれば、下層のポジ型レジストはほとんど感光しない。これはケトンの吸収がカルボニル基に起因し、230〜260nmの光を殆ど透過してしまう為、感光しないことに起因している。露光されたポジ型レジスト層(PMMA)をジエチレングリコールとモルホリンとモノエタノールアミンと純水の混合液で現像し、所定のパターンを得る。前記現像液はアルカリ性である。この現像液では未露光部のアクリル系レジストの溶解速度は極めて遅く、且つ、上層現像時の下層への影響は軽微にすることができる。   Next, as shown in FIG. 2B, a positive resist layer 12 (ODUR) containing PMIPK is formed on the substrate. This film can be formed by a general-purpose spin coating method. Next, as shown in FIG. 2C, a positive resist layer 13 (PMMA) containing a PMMA copolymer is formed on the positive resist layer 12 (ODUR) by a spin coating method. Next, in order to obtain the structure shown in FIG. 2D, the positive resist layer 13 (PMMA) containing the PMMA copolymer is exposed. For the positive resist layer (PMMA), a photomask (not shown) from which exposed portions are removed is applied. At this time, if the 230 to 260 nm band is used as the exposure wavelength region, the lower layer positive resist is hardly exposed. This is due to the fact that the absorption of the ketone is caused by the carbonyl group and the light of 230 to 260 nm is almost transmitted, so that it is not exposed to light. The exposed positive resist layer (PMMA) is developed with a mixed solution of diethylene glycol, morpholine, monoethanolamine and pure water to obtain a predetermined pattern. The developer is alkaline. With this developer, the dissolution rate of the unexposed acrylic resist is extremely slow, and the influence on the lower layer during upper layer development can be minimized.

次に、図2(e)に示す構造を得るために、PMIPKを含むポジ型レジスト層12(ODUR)を露光する。ポジ型レジスト層(PDUR)には、露光した箇所が除去されるフォトマスクを適用する。このとき、露光波長域として、270〜330nm帯を使用すれば、下層のポジ型レジストを感光させることができる。又、270〜330nm域の露光波長は、上層のポジ型レジスト層を透過するために、マスクからの回りこんだ光や基板からの反射光による影響を殆ど受けない。その後、露光された下層のポジ型レジスト層(ODUR)を現像し、所定のパターンを得る。現像液は、有機溶剤であるメチルイソブチルケトンを適用することが好ましい。未露光のPMMA系共重合体は該現像液では殆ど溶解しないため、下層レジスト現像に上層パターンの変化はない。   Next, in order to obtain the structure shown in FIG. 2E, the positive resist layer 12 (ODUR) containing PMIPK is exposed. For the positive resist layer (PDUR), a photomask from which exposed portions are removed is applied. At this time, if the 270 to 330 nm band is used as the exposure wavelength region, the lower layer positive resist can be exposed. Further, since the exposure wavelength in the 270 to 330 nm region is transmitted through the upper positive resist layer, the exposure wavelength is hardly affected by the light sneaking from the mask or the reflected light from the substrate. Thereafter, the exposed lower positive resist layer (ODUR) is developed to obtain a predetermined pattern. As the developer, methyl isobutyl ketone, which is an organic solvent, is preferably used. Since the unexposed PMMA copolymer hardly dissolves in the developer, there is no change in the upper layer pattern in the lower layer resist development.

次に、図2(f)に示すように、下層のポジ型レジスト層12及び上層のポジ型レジスト層13を覆うように液流路構造体材料14を塗布し、被覆樹脂層とする。塗布は汎用的なスピンコート等のソルベントコート法を適用できる。液流路構造体材料は、特許第3143307号に記載されるように、常温にて固体状のエポキシ樹脂と光照射によりカチオンを発生するオニウム塩を主成分とする材料であり、ネガ型の特性を有している。また、液流路構造体材料層上に撥水性被膜14aを形成したい場合は、特開2000−326515号公報に記載されるように、感光性撥水材層を形成し、一括にて露光、現像することにより実施することが可能である。この時、感光性撥水層の形成はラミネートにより実施することが可能である。その後、液流路構造体材料と感光性撥水層を同時に露光する。一般的には液流路構造体材料14はネガ型特性のものを使用するため、吐出孔となる部分に光を照射させないフォトマスク18を適用する。そして、液流路構造体材料の被覆樹脂層を現像し、吐出口15を形成する。現像はキシレン等の芳香族系溶剤を適用することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 2F, a liquid flow path structure material 14 is applied so as to cover the lower positive resist layer 12 and the upper positive resist layer 13 to form a coating resin layer. A general solvent coating method such as spin coating can be applied. As described in Japanese Patent No. 3143307, the liquid channel structure material is a material mainly composed of an epoxy resin that is solid at room temperature and an onium salt that generates cations by light irradiation, and has negative characteristics. have. Further, when it is desired to form the water repellent coating 14a on the liquid flow path structure material layer, as described in JP 2000-326515 A, a photosensitive water repellent material layer is formed and exposed in a lump. It can be carried out by developing. At this time, the photosensitive water-repellent layer can be formed by lamination. Thereafter, the liquid channel structure material and the photosensitive water-repellent layer are exposed simultaneously. In general, since the liquid flow path structure material 14 uses a negative type material, a photomask 18 that does not irradiate light to the portion that becomes the discharge hole is applied. Then, the coating resin layer of the liquid flow path structure material is developed to form the discharge port 15. It is preferable to apply an aromatic solvent such as xylene for development.

次に、液流路構造体材料層上に、該材料層をアルカリ溶液から保護する為に環化イソプレン19を塗布した。この材料は東京応化工業社よりOBCの名称で上市される材料を用いた。その後、シリコン基板をテトラメチルアンモニウムハイドライド(TMAH)22wt%溶液,83℃に13時間浸漬し、インク供給の為の貫通孔20を形成した。また、インク供給孔形成のためにマスク及びメンブレンとして使用した窒化シリコンはシリコン基板に予めパターニングしてある。   Next, cyclized isoprene 19 was applied on the liquid flow path structure material layer in order to protect the material layer from the alkaline solution. As this material, a material marketed under the name OBC by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used. Thereafter, the silicon substrate was immersed in a tetramethylammonium hydride (TMAH) 22 wt% solution at 83 ° C. for 13 hours to form through holes 20 for supplying ink. Further, silicon nitride used as a mask and membrane for forming ink supply holes is previously patterned on a silicon substrate.

次に、図2(h)に示すように、異方性エッチング後にシリコン基板を裏面が上になるようにドライエッチング装置に装着し、CF4に5%の酸素を混合したエッチャントにてメンブレン膜を除去した。次いで、前記シリコン基板をキシレンに浸漬してOBCを除去した。その後、全面露光により、液流路の型材であるポジ型レジスト層12,13を分解する。330nm以下の波長の光を照射すれば上層及び下層のレジスト材料は低分子化合物に分解され、溶剤により除去し易くなる。 Next, as shown in FIG. 2 (h), after anisotropic etching, the silicon substrate is mounted on a dry etching apparatus with the back surface facing up, and a membrane film is formed using an etchant in which 5% oxygen is mixed with CF 4. Was removed. Subsequently, the silicon substrate was immersed in xylene to remove OBC. Thereafter, the positive resist layers 12 and 13 which are the molds of the liquid flow path are decomposed by overall exposure. When irradiated with light having a wavelength of 330 nm or less, the upper layer and lower layer resist materials are decomposed into low-molecular compounds and easily removed by a solvent.

最後に、溶剤により液流路の型材であるポジ型レジスト層を除去する。この工程により、図2(h)の断面図に示すとおり、吐出口15に連通する液流路21が形成される。本発明による液流路21は、液流路の一部を形成し且つヒータ(液体吐出エネルギー発生部)と接する気泡発生室である吐出チャンバの近傍にて液流路高さが低くなった形状である。溶剤による型材の除去工程において超音波やメガソニック等の振動を付与すれば溶解除去時間の短縮が可能となる。   Finally, the positive resist layer that is the mold material of the liquid flow path is removed with a solvent. By this step, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2H, the liquid flow path 21 communicating with the discharge port 15 is formed. The liquid flow path 21 according to the present invention has a shape in which the liquid flow path height is low in the vicinity of the discharge chamber that forms a part of the liquid flow path and is in contact with the heater (liquid discharge energy generating portion). It is. If a vibration such as ultrasonic waves or megasonic is applied in the step of removing the mold material with a solvent, the dissolution and removal time can be shortened.

ここで、図3に、汎用的露光装置として適用されるプロキシミテイー露光装置の光学系の概略図を示す。高圧水銀灯(2.0kW,Xe−Hgランプ)100から生じる紫外線あるいは遠紫外線を反射集光器103でスクリーン104に向けて反射させ、レジストの露光に必要な波長の光のみを反射するコールドミラー101にて所望の波長の光線を選択し、蝿の目レンズ102で拡大均一化された後、コンデンサーレンズ105や投影光学系およびマスク106を介してレジスト(不図示)に光照射する構成となっている。これは全ての光を反射した場合、レジストの感光に不要な波長の光は熱に変換され、パターニング精度を低下させることを防止する為である。なお、ウシオ電機(株)製のマスクアライナーUX−3000SCでは、前記蝿の目レンズ102とコールドミラーとの間に、所望の波長以外の光を遮蔽させるカットフィルタが自動で着脱可能になっている。このようにして、2種の異なる波長領域の露光波長を用いて、2種の異なるレジストを露光、パターニングすることにより、図1及び図2に示す工程フローにてインク液流路高さが部分的に異なるインクジェットヘッドを生産することが可能となる。   Here, FIG. 3 shows a schematic diagram of an optical system of a proximity exposure apparatus applied as a general-purpose exposure apparatus. A cold mirror 101 that reflects ultraviolet light or far ultraviolet light generated from a high-pressure mercury lamp (2.0 kW, Xe-Hg lamp) 100 toward a screen 104 by a reflection condenser 103 and reflects only light having a wavelength necessary for resist exposure. A light beam having a desired wavelength is selected and enlarged and uniformed by the cross-eye lens 102, and then light is irradiated to a resist (not shown) through a condenser lens 105, a projection optical system, and a mask 106. Yes. This is because, when all the light is reflected, the light having a wavelength unnecessary for resist exposure is converted into heat, thereby preventing the patterning accuracy from being lowered. In the mask aligner UX-3000SC manufactured by USHIO ELECTRIC CO., LTD., A cut filter that shields light other than the desired wavelength is automatically detachable between the eyelet lens 102 and the cold mirror. . In this way, by exposing and patterning two different resists using exposure wavelengths in two different wavelength regions, the ink liquid flow path height is partially increased in the process flow shown in FIGS. Different ink jet heads can be produced.

図4及び図5に、上層レジストとして、PMMA共重合体のポジ型レジストを適用した最も好適なプロセスフローを示す。図5は図4の工程の続きを示す。図4(a)にて基板31上にPMIPKを含むポジ型レジスト層32を塗布し、ベークする。塗布はスピンコートやバーコート等の汎用的なソルベントコート法を適用できる。またベーク温度は、100〜150℃が好ましい。次いで、図4(b)に示すように、PMIPKを含むポジ型レジスト層32の上層にPMMA系共重合体#の光崩壊型ポジ型レジスト33を塗布し、ベークする。塗布はスピンコートやバーコート等の汎用的なソルベントコート法を適用できる。またベーク温度は、100〜150℃が好ましい。次いで、図4(c)に示すようにPMMA共重合体の光崩壊型ポジ型レジスト層33を230〜260nm帯の露光波長を使ってマスク36を介して露光する。例えば、ウシオ電機(株)製のマスクアライナーUX−3000SCを使って、260nm以上の光を遮蔽することで、所望の230〜260nm帯の露光波長のみを選択的に照射することが可能である。   4 and 5 show the most preferable process flow in which a positive resist of PMMA copolymer is applied as the upper layer resist. FIG. 5 shows the continuation of the process of FIG. In FIG. 4A, a positive resist layer 32 containing PMIPK is applied on a substrate 31 and baked. A general solvent coating method such as spin coating or bar coating can be applied. Moreover, 100-150 degreeC is preferable for baking temperature. Next, as shown in FIG. 4B, a photodegradable positive resist 33 of PMMA copolymer # is applied to the upper layer of the positive resist layer 32 containing PMIPK and baked. A general solvent coating method such as spin coating or bar coating can be applied. Moreover, 100-150 degreeC is preferable for baking temperature. Next, as shown in FIG. 4C, the photodegradable positive resist layer 33 of the PMMA copolymer is exposed through a mask 36 using an exposure wavelength in the 230 to 260 nm band. For example, by using a mask aligner UX-3000SC manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., it is possible to selectively irradiate only the desired exposure wavelength in the 230 to 260 nm band by shielding light of 260 nm or more.

次いで、図4(d)に示すように上層レジスト層33の現像を行う。現像液としては少なくとも、露光部を溶解可能であり、かつ未露光部を溶解しずらい溶剤であれば使用可能であるが、本発明者等は、鋭意検討の結果、水と任意の割合で混合可能な炭素数6以上のグリコールエーテル、含窒素塩基性有機溶剤、水を含有する現像液が特に好適に用いられることを見いだした。グリコールエーテルとしては、エチレングリコールモノブチルエーテルおよび/またはジエチレングリコールモノブチルエーテル、含窒素塩基性有機溶剤としては、エタノールアミンおよび/またはモルフォリンが特に好適に用いられ、例えば、X線リソグラフィーにおいてレジストとして用いられるPMMA(ポリメチルメタクリレート)用の現像液として、特開平3−10089号公報に開示されている組成の現像液を、本発明においても好適に用いることができる。上述した成分のそれぞれの組成比としては、例えば、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル:60vol%
エタノールアミン:5vol%
モルホリン:20vol%
イオン交換水:15vol%
から成る現像液を用いることが可能である。
Next, as shown in FIG. 4D, the upper resist layer 33 is developed. As the developer, it is possible to use at least a solvent that can dissolve the exposed part and difficult to dissolve the unexposed part. It has been found that a developer containing a glycol ether having 6 or more carbon atoms that can be mixed, a nitrogen-containing basic organic solvent, and water is particularly preferably used. As glycol ether, ethylene glycol monobutyl ether and / or diethylene glycol monobutyl ether, and as nitrogen-containing basic organic solvent, ethanolamine and / or morpholine are particularly preferably used. For example, PMMA used as a resist in X-ray lithography. As a developing solution for (polymethyl methacrylate), a developing solution having a composition disclosed in JP-A No. 3-10089 can be suitably used in the present invention. As a composition ratio of each of the components described above, for example,
Diethylene glycol monobutyl ether: 60 vol%
Ethanolamine: 5 vol%
Morpholine: 20 vol%
Ion exchange water: 15 vol%
It is possible to use a developer comprising

さらに、図4(e)に示すように下層のポジ型レジスト層32を露光する。この露光は270〜330nm帯の露光波長を使ってマスク37を介して露光する。例えば、ウシオ電機(株)製のマスクアライナーUX−3000SCを使って、270nm以下の光を遮蔽することで、所望の270〜330nm帯の露光波長のみを選択的に照射することが可能である。   Further, as shown in FIG. 4E, the lower positive resist layer 32 is exposed. This exposure is performed through the mask 37 using an exposure wavelength of 270 to 330 nm band. For example, by using a mask aligner UX-3000SC manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., it is possible to selectively irradiate only the desired exposure wavelength in the 270 to 330 nm band by shielding light of 270 nm or less.

次いで、図4(f)で示すようにポジ型レジスト層32を現像する。現像はPMIPKの現像液であるメチルイソブチルケトンを用いることが好ましいが、PMIPKの露光部を溶解し、未露光部を溶解しない有機溶剤であれば何れも適用可能である。次いで、図4(g)に示すように、下層のポジ型レジスト層32及び上層のポジ型レジスト層33を覆うように液流路構造体材料34を塗布する。塗布は汎用的なスピンコート等のソルベントコート法を適用できる。液流路構造体材料は、特許第3143307号公報に記載されるように、常温にて固体状のエポキシ樹脂と光照射によりカチオンを発生するオニウム塩を主成分とする材料であり、ネガ型の特性を有している。図5(a)では液流路構造体材料に光照射を行う工程を示すが、インク吐出孔となる箇所に光を照射させないフォトマスク38を適用している。次に、図5(b)に示すように、感光性の液流路構造体材料34に対してインク吐出孔35のパターン現像を行う。   Next, the positive resist layer 32 is developed as shown in FIG. For the development, it is preferable to use methyl isobutyl ketone, which is a developer of PMIPK, but any organic solvent that dissolves the exposed part of PMIPK and does not dissolve the unexposed part can be applied. Next, as shown in FIG. 4G, a liquid flow path structure material 34 is applied so as to cover the lower positive resist layer 32 and the upper positive resist layer 33. A general solvent coating method such as spin coating can be applied. As described in Japanese Patent No. 3143307, the liquid channel structure material is a material mainly composed of an epoxy resin that is solid at room temperature and an onium salt that generates cations by light irradiation. It has characteristics. FIG. 5A shows a step of irradiating light to the liquid flow path structure material, but a photomask 38 that does not irradiate light to a portion that becomes an ink discharge hole is applied. Next, as shown in FIG. 5B, pattern development of the ink discharge holes 35 is performed on the photosensitive liquid flow path structure material 34.

このパターン露光は汎用的な露光装置の何れの物を適用しても構わない。この感光性の液流路構造体材料の現像はPMIPKを溶解しない、キシレン等の芳香族溶剤にて行うことが好ましい。また、液流路構造体材料層上に撥水性被膜を形成したい場合は、特開2000−326515号公報に記載されるように、感光性撥水材層を形成し、一括にて露光、現像することにより実施することが可能である。この時、感光性撥水層の形成はラミネートにより実施することが可能である。次いで、図5(c)に示すように、液流路構造体材料層越しに300nm以下の電離放射線を一括で照射しする。これは、PMIPKやPMMA共重合体レジストを分解して低分子化し、除去を容易に行えることを目的としている。   For this pattern exposure, any one of general-purpose exposure apparatuses may be applied. The photosensitive liquid flow path structure material is preferably developed with an aromatic solvent such as xylene that does not dissolve PMIPK. When a water repellent film is to be formed on the liquid flow path structure material layer, a photosensitive water repellent material layer is formed as described in JP 2000-326515 A, and exposure and development are performed in a lump. It is possible to implement by doing. At this time, the photosensitive water-repellent layer can be formed by lamination. Next, as shown in FIG. 5C, ionizing radiation of 300 nm or less is collectively irradiated through the liquid flow path structure material layer. This is intended to decompose and reduce the molecular weight of PMIPK or PMMA copolymer resist and easily remove it.

最後に、型に用いたポジ型レジスト32,33を溶剤にて除去する。これにより、図5(d)に示すように吐出チャンバを含む液流路39が形成される。   Finally, the positive resists 32 and 33 used for the mold are removed with a solvent. As a result, a liquid flow path 39 including a discharge chamber is formed as shown in FIG.

以上記載した工程を適用することにより、インク供給孔からヒーターまでのインク液流路の高さを変化せしめることが可能である。   By applying the steps described above, the height of the ink liquid flow path from the ink supply hole to the heater can be changed.

このような製法により、インク供給孔からヒーターまでのインク液流路の高さを変化させることが可能となる。インク供給孔から吐出チャンバーまでのインク液流路形状を最適化することは、吐出チャンバーにインクを再充填する速度と大きな関係を有するばかりでなく、吐出チャンバー間のクロストークを低減させることが可能である。Truebaらの米国特許4882595号明細書では、基板上に感光性レジストより形成されるインク液流路の2次元的、すなわち該基板と平行な方向の形状と上記特性との関係を開示している。一方、マーシーらの特開平10−291317号公報では樹脂性の液流路構造体プレートをエキシマレーザーにて基板に対する面内方向と高さ方向の3次元方向に加工し、インク液流路の高さを変化させることを開示している。   By such a manufacturing method, the height of the ink liquid flow path from the ink supply hole to the heater can be changed. Optimizing the shape of the ink liquid flow path from the ink supply hole to the discharge chamber not only has a great relationship with the speed at which the discharge chamber is refilled with ink, but also reduces crosstalk between the discharge chambers. It is. US Pat. No. 4,882,595 to Trueba et al. Discloses the relationship between the two-dimensional shape of the ink liquid flow path formed from the photosensitive resist on the substrate, that is, the shape in the direction parallel to the substrate and the above characteristics. . On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-291317, Mercy et al., A resinous liquid flow path structure plate is processed in an in-plane direction and a height direction with respect to the substrate by an excimer laser to increase the height of the ink liquid flow path. It is disclosed to change the thickness.

しかしながら、エキシマレーザーによる加工は、加工時の熱によるフィルムの膨張等により十分な精度を実現できない場合が多い。特に、エキシマレーザーによる樹脂フィルムの深さ方向の加工精度はレーザーの照度分布やレーザー光の安定性に影響を受け、インク液流路形状と吐出特性の相関を明確にできる精度を確保できない。従って、特開平10−291317号公報では、インク液流路の高さ形状と吐出特性との明確な相関は記載されていない。   However, excimer laser processing often fails to achieve sufficient accuracy due to film expansion due to heat during processing. In particular, the processing accuracy in the depth direction of the resin film by the excimer laser is affected by the illuminance distribution of the laser and the stability of the laser beam, and it is not possible to ensure the accuracy with which the correlation between the ink liquid flow path shape and the ejection characteristics can be clarified. Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 10-291317 does not describe a clear correlation between the height shape of the ink liquid flow path and the ejection characteristics.

本発明に関わる製法は、半導体製造技術で用いられるスピンコート等のソルベントコート法により実施される為、インク液流路はその高さが極めて高精度で安定的に形成できる。また、基板に対して平行な方向の2次元的な形状も半導体のフォトリソグラフィー技術を用いる為、サブミクロンの精度を実現することが可能である。   Since the manufacturing method according to the present invention is performed by a solvent coating method such as spin coating used in semiconductor manufacturing technology, the height of the ink liquid channel can be stably formed with extremely high accuracy. In addition, since a two-dimensional shape in a direction parallel to the substrate also uses a semiconductor photolithography technique, it is possible to achieve submicron accuracy.

次に、本発明を適用可能なインクジェットヘッドの構造について図6を用いて説明する。図6(a)は本発明の製法による、吐出チャンバーを改善したインクジェットヘッドのノズル構造を示す縦断面図、(b)は(a)に示したヘッドと比較するノズル構造を示す縦断面図である。図6において、71は基板、72はインク供給口であり、76は各インク流路壁の端部を示す。本発明を適用するヘッドは、図6(a)に示すように、吐出チャンバー77の吐出孔形状が凸の断面形状であることを特徴としている。インクの吐出エネルギーはヒータ上部の吐出孔形状に規定されるインクの流抵抗により大きく変化するが、従来製法では、吐出孔形状は液流路構造体材料のパターニングにより形成する為、マスクに形成された吐出孔パターンが投影された形状となる。従って原理的には液流路構造体材料表面の吐出孔開口面積と同一の面積で吐出孔が液流路構造体材料の層を貫通して形成される。しかしながら、本発明の製法では、下層材料と上層材料のパターン形状を変えることにより、吐出チャンバー77の吐出孔形状を凸形状に形成することができる。このことは、インク吐出速度を速めたり、またインクの直進性を増す効果があり、より高画質の記録を行える記録ヘッドを提供できる。   Next, the structure of an inkjet head to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a longitudinal sectional view showing a nozzle structure of an ink jet head with an improved discharge chamber according to the manufacturing method of the present invention, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view showing a nozzle structure compared with the head shown in FIG. is there. In FIG. 6, reference numeral 71 denotes a substrate, 72 denotes an ink supply port, and 76 denotes an end portion of each ink flow path wall. As shown in FIG. 6A, the head to which the present invention is applied is characterized in that the discharge hole shape of the discharge chamber 77 is a convex cross-sectional shape. The ink discharge energy varies greatly depending on the ink flow resistance defined by the shape of the discharge hole at the top of the heater, but in the conventional manufacturing method, the discharge hole shape is formed by patterning the liquid flow path structure material, so it is formed on the mask. The discharge hole pattern is projected. Therefore, in principle, the discharge hole is formed through the layer of the liquid flow path structure material with the same area as the discharge hole opening area on the surface of the liquid flow path structure material. However, in the manufacturing method of the present invention, the discharge hole shape of the discharge chamber 77 can be formed into a convex shape by changing the pattern shape of the lower layer material and the upper layer material. This has the effect of increasing the ink discharge speed and increasing the straightness of the ink, and can provide a recording head capable of recording with higher image quality.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary.

(第1の実施の形態)
図7(a)〜(h)のそれぞれには、本発明に係る液体吐出ヘッドの製作手順の一例が示されている。なお、図7(i)は、(a)〜(h)に示す製法で完成した液体吐出ヘッドの模式的断面図である。
(First embodiment)
Each of FIGS. 7A to 7H shows an example of a manufacturing procedure of the liquid discharge head according to the present invention. FIG. 7I is a schematic cross-sectional view of the liquid discharge head completed by the manufacturing method shown in FIGS.

本例では、2つのオリフィス(吐出孔)を有する液体噴射記録ヘッドが示されるが、もちろんこれ以上のオリフィスを有する高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘッドの場合でも同様であることは、言うまでもない。まず、本実施形態においては、例えば図7(a)に示されるような、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等からなる基板201が用いられる。尚、図7(a)は感光性材料層形成前の基板の模式的斜視図である。このような基板201は、液流路の壁部材の一部として機能し、また後述の感光性材料層からなる液流路構造体の支持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等、特に限定されることなく使用できる。上記の基板201上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等の液体吐出エネルギー発生素子202が所望の個数配置される(図7(a)では2個にて例示)。このような、液体吐出エネルギー発生素子202によって記録液小滴を吐出させるための吐出エネルギーがインク液に与えられ、記録が行なわれる。因みに、例えば、液体吐出エネルギー発生素子202として電気熱変換素子が用いられるときには、この素子が近傍の記録液を加熱することにより、吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられるときは、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生される。   In this example, a liquid jet recording head having two orifices (ejection holes) is shown, but it goes without saying that the same applies to a high density multi-array liquid jet recording head having more orifices. First, in the present embodiment, a substrate 201 made of glass, ceramics, plastic, metal or the like as shown in FIG. 7A is used. FIG. 7A is a schematic perspective view of the substrate before forming the photosensitive material layer. If such a substrate 201 functions as a part of a wall member of a liquid flow path and can function as a support for a liquid flow path structure composed of a photosensitive material layer described later, its shape and material Etc., without particular limitation. A desired number of liquid discharge energy generating elements 202 such as electrothermal conversion elements or piezoelectric elements are disposed on the substrate 201 (two are illustrated in FIG. 7A). Such a liquid discharge energy generating element 202 applies the discharge energy for discharging the recording liquid droplets to the ink liquid, and recording is performed. Incidentally, for example, when an electrothermal conversion element is used as the liquid discharge energy generating element 202, the element generates discharge energy by heating a nearby recording liquid. For example, when a piezoelectric element is used, ejection energy is generated by mechanical vibration of the element.

尚、これらの素子202には、これら素子を動作させるための制御信号入力用電極(図示せず)が接続されている。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生素子202の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層が設けられるが、もちろん本発明においてもこの様な機能層を設けることは一向に差しつかえない。最も汎用的には、基板201としてはシリコンが適用される。即ち、吐出エネルギー発生素子を制御するドライバーやロジック回路等は、汎用的な半導体製法にて生産される為、該基板にシリコンを適用することが好適である。また、該シリコン基板にインク供給の為の貫通孔を形成する方法としては、YAGレーザーやサンドブラスト等の技術を適用することも可能ではある。しかし、レジスト塗布時には基板に貫通孔が形成されていないことが好ましい。このような方法は、アルカリ溶液によるシリコンの異方性エッチ技術を適用できる。この場合、基板裏面に耐アルカリ性の窒化シリコン等にてマスクパターンを形成し、基板表面には同様の材質でエッチングストッパーとなるメンブレン膜を形成しておけば良い。   These elements 202 are connected to control signal input electrodes (not shown) for operating these elements. In general, various functional layers such as a protective layer are provided for the purpose of improving the durability of the discharge energy generating element 202. Of course, in the present invention, such a functional layer may be provided. Most generally, silicon is applied as the substrate 201. That is, since drivers, logic circuits, and the like that control the ejection energy generating elements are produced by a general-purpose semiconductor manufacturing method, it is preferable to apply silicon to the substrate. Further, as a method for forming a through hole for supplying ink to the silicon substrate, it is possible to apply a technique such as YAG laser or sand blasting. However, it is preferable that no through hole is formed in the substrate during resist application. Such a method can apply an anisotropic etching technique of silicon using an alkaline solution. In this case, a mask pattern may be formed on the back surface of the substrate with alkali-resistant silicon nitride or the like, and a membrane film serving as an etching stopper may be formed on the substrate surface with the same material.

次いで図7(b)に示すように、液体吐出エネルギー発生素子202を含む基板201上に、PMIPKのポジ型レジスト層203を塗布した。PMIPKは、東京応化工業株式会社より上市されるODUR−1010を樹脂濃度が20WT%となるように調整して使用した。プリベークはホットプレートにて120℃、3分間行った。更に、窒素雰囲気中オーブンにて、150℃、60分間の熱処理を行った。該被膜の膜厚は15μmであった。   Next, as shown in FIG. 7B, a positive resist layer 203 of PMIPK was applied on the substrate 201 including the liquid discharge energy generating element 202. PMIPK used ODUR-1010 marketed by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. so that the resin concentration would be 20 WT%. Pre-baking was performed on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes. Furthermore, heat treatment was performed at 150 ° C. for 60 minutes in an oven in a nitrogen atmosphere. The film thickness was 15 μm.

次いで図7(c)に示すように、前記ポジ型レジスト層203上にPMMA共重合体の光崩壊型のポジ型レジスト層204を塗布した。PMMA共重合体の光崩壊型のポジ型レジストとしては、以下のポジ型レジストを用いた。
・メチルメタクリレートとメタクリル酸のラジカル重合物(PMMA系共重合体)
重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)=170000
分散度(Mw/Mn)=2.3
この樹脂粉末をジグライム溶媒に約25wt%の固形分濃度にて溶解し、レジスト液として使用した。その際のレジスト溶液の粘度は、約600cpsであった。該レジスト液を、スピンコート法にて塗布し、100℃で、3分でプリベークした後、窒素雰囲気中オーブンにて150℃で、30分間の熱処理を行った。なお、熱処理後のレジスト層の膜厚は5μmであった。次いで図7(d)に示すように、カルボン酸のPMMA共重合体の光崩壊型のポジ型レジスト層204の露光を行った。露光装置はウシオ電機(株)製マスクアライナーUX−3000SCにて行い、カットフィルタを用いて、露光波長230〜260nm帯を選択的に照射した。
次いで図7(e)に示すように、PMMA共重合体の光崩壊型のポジ型レジスト層204の現像を行った。現像は、以下の組成の現像液にて現像して、所望のパターンを形成した。
現像液
ジエチレングリコールモノブチルエーテル:60vol%
エタノールアミン:5vol%
モルホリン:20vol%
イオン交換水:15vol%
次いで、図7(f)に示すように、下層のPMIPKのポジ型レジスト層203のパターニング(露光、現像)を行った。露光装置は同一の装置を用い、カットフィルタを用いて、露光波長270〜330nm帯を選択的に照射した。現像はメチルイソブチルケトンにて行った。
Next, as shown in FIG. 7C, a photodegradable positive resist layer 204 of PMMA copolymer was applied on the positive resist layer 203. The following positive resists were used as the photodegradable positive resist of the PMMA copolymer.
・ Radical polymer of methyl methacrylate and methacrylic acid (PMMA copolymer)
Weight average molecular weight (Mw: polystyrene conversion) = 170000
Dispersity (Mw / Mn) = 2.3
This resin powder was dissolved in a diglyme solvent at a solid concentration of about 25 wt% and used as a resist solution. The viscosity of the resist solution at that time was about 600 cps. The resist solution was applied by spin coating, pre-baked at 100 ° C. for 3 minutes, and then heat-treated at 150 ° C. for 30 minutes in an oven in a nitrogen atmosphere. The thickness of the resist layer after the heat treatment was 5 μm. Next, as shown in FIG. 7D, the photodegradable positive resist layer 204 of a PMMA copolymer of carboxylic acid was exposed. The exposure apparatus was a mask aligner UX-3000SC manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., and an exposure wavelength range of 230 to 260 nm was selectively irradiated using a cut filter.
Next, as shown in FIG. 7E, the photodegradable positive resist layer 204 of the PMMA copolymer was developed. Development was performed with a developer having the following composition to form a desired pattern.
Developer diethylene glycol monobutyl ether: 60 vol%
Ethanolamine: 5 vol%
Morpholine: 20 vol%
Ion exchange water: 15 vol%
Next, as shown in FIG. 7F, patterning (exposure, development) of the lower PMIPK positive resist layer 203 was performed. The exposure apparatus used the same apparatus, and selectively irradiates an exposure wavelength band of 270 to 330 nm using a cut filter. Development was performed with methyl isobutyl ketone.

次いで、図7(g)に示すように、パターニングされた下層のポジ型レジスト層203と上層のポジ型レジスト層204を覆うように液流路構造体材料207の層を形成した。この層の材料は、ダイセル化学工業株式会社より上市されるEHPE−3150を50質量部、旭電化工業株式会社より上市される光カチオン重合開始材SP−172を1質量部、日本ユニカ社より上市されるシランカップリング材A−187を2.5質量部を塗布溶剤として用いたキシレン50質量部に溶解して作製した。塗布はスピンコートにて行い、プリベークはホットプレートにて90℃、3分間行った。露光はキヤノン製マスクアライナーMPA−600FAを使用し、露光は3J/cm2で行った。現像はキシレンに60秒間浸漬して行った。その後、100℃にて1時間のベークを行い、液流路構造体材料の密着性を高めた。 Next, as shown in FIG. 7G, a layer of the liquid flow path structure material 207 was formed so as to cover the patterned lower positive resist layer 203 and upper positive resist layer 204. The material of this layer is 50 parts by mass of EHPE-3150 marketed by Daicel Chemical Industries, Ltd., 1 part by mass of photocation polymerization initiator SP-172 marketed by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. The silane coupling material A-187 was dissolved in 50 parts by mass of xylene using 2.5 parts by mass as a coating solvent. Application was performed by spin coating, and pre-baking was performed at 90 ° C. for 3 minutes on a hot plate. For the exposure, a Canon mask aligner MPA-600FA was used, and the exposure was performed at 3 J / cm 2 . Development was performed by immersing in xylene for 60 seconds. Thereafter, baking was performed at 100 ° C. for 1 hour to improve the adhesion of the liquid flow path structure material.

次いで、液流路構造体材料207に対してインク吐出孔209のパターン露光および現像を行う。このパターン露光は汎用的な露光装置の何れのものを適用しても構わない。図示しないが、露光時にはインク吐出孔となる箇所に光を照射させないマスクを使用した。その後、図示しないが、液流路構造体材料層上に、該材料層をアルカリ溶液から保護する為に環化イソプレンを塗布した。この材料は東京応化工業社よりOBCの名称で上市される材料を用いた。その後、シリコン基板をテトラメチルアンモニウムハイドライド(TMAH)22wt%溶液,83℃に13時間浸漬し、インク供給の為の貫通孔(不図示)を形成した。また、インク供給孔形成のためにマスク及びメンブレンとして使用した窒化シリコンはシリコン基板に予めパターニングしてある。このような異方性エッチング後にシリコン基板を裏面が上になるようにドライエッチング装置に装着し、CF4に5%の酸素を混合したエッチャントにてメンブレン膜を除去した。次いで、前記シリコン基板をキシレンに浸漬してOBCを除去した。 Next, pattern exposure and development of the ink discharge holes 209 are performed on the liquid flow path structure material 207. For this pattern exposure, any one of general-purpose exposure apparatuses may be applied. Although not shown in the drawing, a mask that does not irradiate light to the portion that becomes the ink discharge hole during exposure was used. Thereafter, although not shown, cyclized isoprene was applied on the liquid flow path structure material layer in order to protect the material layer from the alkaline solution. As this material, a material marketed under the name OBC by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used. Thereafter, the silicon substrate was immersed in a tetramethylammonium hydride (TMAH) 22 wt% solution at 83 ° C. for 13 hours to form through holes (not shown) for ink supply. Further, silicon nitride used as a mask and membrane for forming ink supply holes is previously patterned on a silicon substrate. After such anisotropic etching, the silicon substrate was mounted in a dry etching apparatus so that the back surface was up, and the membrane film was removed with an etchant in which 5% oxygen was mixed with CF 4 . Subsequently, the silicon substrate was immersed in xylene to remove OBC.

次いで図7(h)に示すように、低圧水銀灯を用いて300nm以下の電離放射線208を液流路構造体材料207に向けて全面照射し、PMIPKの上層ポジ型レジストと、PMMA系共重合体の下層ポジ型レジストを分解した。照射量は50J/cm2である。 Next, as shown in FIG. 7 (h), ionizing radiation 208 of 300 nm or less is irradiated on the entire surface of the liquid flow path structure material 207 using a low-pressure mercury lamp, and PMIPK upper-layer positive resist and PMMA copolymer are irradiated. The lower positive resist was decomposed. The dose is 50 J / cm 2 .

その後、基板201を乳酸メチルに浸漬して、型レジストを一括除去した。この時、200MHzのメガソニック槽に入れ溶出時間の短縮を図った。これにより、吐出チャンバを含むインク液流路211が形成され、インク供給孔210から各インク液流路211を介して各吐出チャンバにインクを導いて、ヒータによって吐出孔209より吐出させる構造のインク吐出エレメント(図7(i)参照)が作製される。   Thereafter, the substrate 201 was immersed in methyl lactate, and the mold resist was removed all at once. At this time, the elution time was shortened by putting it in a 200 MHz megasonic tank. As a result, an ink liquid flow path 211 including a discharge chamber is formed. Ink having a structure in which ink is guided from the ink supply hole 210 to each discharge chamber via each ink liquid flow path 211 and discharged from the discharge hole 209 by the heater. A discharge element (see FIG. 7 (i)) is produced.

このように作製した吐出エレメントは図8に示す形態のインクジェットヘッドユニットに実装され、吐出、記録評価を行ったところ良好な画像記録が可能であった。前記インクジェットヘッドユニットの形態としては図8に示すように、例えばインクタンク213を着脱可能に保持した保持部材の外面に、記録装置本体と記録信号の授受を行うためのTABフィルム214が設けられ、TABフィルム214上にインク吐出エレメント212が電気接続用リード215により電気配線と接続されている。   The ejection element thus produced was mounted on an ink jet head unit having the configuration shown in FIG. 8, and satisfactory image recording was possible when ejection and recording evaluation were performed. As the form of the inkjet head unit, as shown in FIG. 8, for example, a TAB film 214 is provided on the outer surface of a holding member that detachably holds the ink tank 213 to exchange recording signals with the recording apparatus main body. On the TAB film 214, the ink ejection element 212 is connected to the electrical wiring by the electrical connection lead 215.

(変形例)
第1の実施の形態により、図6(a)に示した構造のインクジェットヘッドを試作した。本実施形態では図9(a)に示すとおり、吐出チャンバー77は下層レジストより形成される矩形部が25μmの正方形にて高さ10μm、上層レジストより形成される矩形部が20μmの正方形にて高さ10μm、吐出孔は直径15μmの丸穴より構成される。ヒーター73から吐出孔74の開口面までの距離は26μmである。図9(b)は従来製法によるヘッドの吐出孔の断面形状を示し、吐出チャンバー77は一辺20μmの矩形であり、高さ20μmである。吐出孔74は直径15μmの丸穴で形成されている。図9の(a),(b)の夫々のヘッドの吐出特性を比較したところ、図9(a)に示すヘッドは吐出量3ngにて吐出速度15m/sec、吐出孔74から吐出方向に1mm離れた位置での着弾精度は3μmであった。また図9(b)に示すヘッドは吐出量3ngにて吐出速度9m/sec、着弾精度は5μmであった。なお、図9において、71は基板、72はインク供給口であり、76は各インク流路壁の端部を示す。
(Modification)
According to the first embodiment, an ink jet head having the structure shown in FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 9A, the discharge chamber 77 has a rectangular portion formed from the lower layer resist having a square of 25 μm and a height of 10 μm, and a rectangular portion formed from the upper layer resist having a height of 20 μm and a square. The discharge hole is composed of a round hole having a diameter of 15 μm. The distance from the heater 73 to the opening surface of the discharge hole 74 is 26 μm. FIG. 9B shows a cross-sectional shape of a discharge hole of a head according to a conventional manufacturing method, and the discharge chamber 77 is a rectangle having a side of 20 μm and a height of 20 μm. The discharge hole 74 is formed as a round hole having a diameter of 15 μm. When the ejection characteristics of the heads of FIGS. 9A and 9B are compared, the head shown in FIG. 9A has a ejection speed of 15 m / sec at a ejection amount of 3 ng and 1 mm from the ejection hole 74 in the ejection direction. The landing accuracy at a remote position was 3 μm. The head shown in FIG. 9B had a discharge rate of 9 m / sec and a landing accuracy of 5 μm at a discharge amount of 3 ng. In FIG. 9, reference numeral 71 denotes a substrate, 72 denotes an ink supply port, and 76 denotes an end portion of each ink flow path wall.

本発明の効果を検証するために、キヤノン製のIJプリンター(PIXUS 560i)に搭載しているカラーヘッドの形態で、表1に示す条件にて、以下の型材形成材料を用いる以外は第1の実施形態に記載のとおりにヘッドを作成し評価を行った。   In order to verify the effect of the present invention, the color head mounted on the Canon IJ printer (PIXUS 560i) is the first except that the following mold material forming materials are used under the conditions shown in Table 1. A head was prepared and evaluated as described in the embodiment.

実施例1、比較例1,2で使用した型材形成材料は、PMIPKとP(MMA−MAA)である。PMIPKは、東京応化工業株式会社より上市されるODUR−1010を樹脂濃度が20WT%となるように調整して使用した。P(MMA−MAA)は、メタクリル酸メチルとメタクリル酸のラジカル重合物(PMMA系共重合体)、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)=170000、分散度(Mw/Mn)=2.3になるように合成した樹脂粉末をジグライム溶媒に約25wt%の固形分濃度にて溶解し、レジスト液1と、メタクリル酸メチルとメタクリル酸のラジカル重合物(PMMA系共重合体)、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)=30000、分散度(Mw/Mn)=2.1になるように合成した樹脂粉末をジグライム溶媒に約25wt%の固形分濃度にて溶解し、レジスト液2とを使用した。   The mold material forming materials used in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are PMIPK and P (MMA-MAA). PMIPK used ODUR-1010 marketed by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. so that the resin concentration would be 20 WT%. P (MMA-MAA) is a radical polymer of methyl methacrylate and methacrylic acid (PMMA copolymer), weight average molecular weight (Mw: in terms of polystyrene) = 17000, dispersity (Mw / Mn) = 2.3. The resin powder thus synthesized was dissolved in a diglyme solvent at a solid content concentration of about 25 wt%, and the resist solution 1, a radical polymer of methyl methacrylate and methacrylic acid (PMMA copolymer), a weight average molecular weight ( The resin powder synthesized so that Mw: polystyrene conversion = 30000 and dispersity (Mw / Mn) = 2.1 was dissolved in a diglyme solvent at a solid content concentration of about 25 wt%, and resist solution 2 was used. .

また、実施例2、比較例3で使用した型材形成材料は、PMIPKとP(MMA−MAN)である。PMIPKは、東京応化工業株式会社より上市されるODUR−1010を樹脂濃度が20WT%となるように調整して使用した。P(MMA−MAN)は、メタクリル酸メチルと無水メタクリル酸のラジカル重合物(PMMA系共重合体)、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)=30000、分散度(Mw/Mn)=3.4になるように合成した樹脂粉末をシクロヘキサノン溶媒に約30wt%の固形分濃度にて溶解し、レジスト液として使用した。   The mold material forming materials used in Example 2 and Comparative Example 3 are PMIPK and P (MMA-MAN). PMIPK used ODUR-1010 marketed by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. so that the resin concentration would be 20 WT%. P (MMA-MAN) is a radical polymer of methyl methacrylate and methacrylic anhydride (PMMA copolymer), weight average molecular weight (Mw: polystyrene conversion) = 30000, dispersity (Mw / Mn) = 3.4. The resin powder thus synthesized was dissolved in a cyclohexanone solvent at a solid concentration of about 30 wt% and used as a resist solution.

評価として、クラックは、使用したウェハサイズ内で、取り得るチップ個数(N個)に対して、発生したひび割れクラックによる不良チップ数(M個)として、その発生率で判定した。不良の判定は、個々のチップ内で、1箇所でも起きている場合は、不良品として判定している。   As an evaluation, cracks were determined by the occurrence rate as the number of defective chips (M) due to the cracks that occurred with respect to the number of chips (N) that could be taken within the wafer size used. The determination of a defect is determined as a defective product if it occurs even at one location in each chip.

判定基準は、下記の通りである。
○: (M/N)*100>90%
△: (M/N)*100<70%
又、残渣についても、同様に、その発生率で判定した。
ノズル歩留まりに関しては、使用したウェハサイズで、全体の取り個数(N個)に対して、クラック無・残渣無で出来上がったチップ個数(M個)での(M/N)×100の値を示す。印字歩留まりに関しては、ヘッド組したヘッド数(n個)に対して、プリンターでの印字検査において、ヨレ値がσで5μm以内に入るヘッド個数(m個)での(m/n)×100の値を示す。
The judgment criteria are as follows.
○: (M / N) * 100> 90%
Δ: (M / N) * 100 <70%
Further, the residue was similarly determined by its occurrence rate.
As for the nozzle yield, a value of (M / N) × 100 in the number of chips (M) produced without cracks and without residues is shown with respect to the total number of wafers (N) at the used wafer size. . Regarding the print yield, the number of heads assembled (n) is (m / n) × 100 in the number of heads (m) where the deflection value is within 5 μm in σ in the print inspection by the printer. Indicates the value.

結果を示す表1から明らかなように、本発明の構成で作成したIJヘッドでは、上層、下層とも型材に膜べり、クラック、残渣は見受けられるものではなく、ノズル歩留まり、印字歩留まりとも良好なものであった。   As is apparent from Table 1 showing the results, in the IJ head produced with the configuration of the present invention, the upper layer and the lower layer were not filmed, cracks, and residues were found, and the nozzle yield and printing yield were good. Met.

これに対して、熱架橋を行って作成した比較例1,3においては、熱架橋を行った下層の型材に、感度の低下、クラックが見受けられており、更に残渣も見受けられるものであった。そしてノズル歩留まり、印字歩留まりとも本発明の構成で作成したものに比べ下回るものであった。比較例2においては、熱架橋を行わないためにクラック、残渣等は見受けられないものの、上層の型材に膜べりが見受けられ、ノズル歩留まり、印字歩留まりとも本発明の構成で作成したものに比べ格段に下回るものであった。   On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3 prepared by performing thermal crosslinking, the lower mold material subjected to thermal crosslinking showed a decrease in sensitivity, cracks, and a residue. . The nozzle yield and the printing yield were both lower than those produced by the configuration of the present invention. In Comparative Example 2, cracks, residues and the like are not observed because thermal crosslinking is not performed, but film slippage is observed in the upper mold material, and both the nozzle yield and the print yield are much higher than those produced by the configuration of the present invention. It was less than.

尚、本発明の構成で作成したIJヘッドで発生した印字不良は、主にヘッド組(実装時)の際に混入したゴミ等に起因する一部のノズルからインク滴が飛翔しない現象(不吐現象と呼ぶ)であった。この結果から、安価で、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供するためには、本発明による製造方法に基づいて形成する事が好ましいことがわかる。   Note that the printing failure that occurs in the IJ head created with the configuration of the present invention is a phenomenon in which ink droplets do not fly from some nozzles mainly due to dust mixed in the head assembly (during mounting) (non-discharge) Called the phenomenon). From this result, it can be seen that it is preferable to form the ink jet recording head based on the manufacturing method according to the present invention in order to provide an inexpensive and highly reliable ink jet recording head.

Figure 2006044238
Figure 2006044238

(a)〜(f)はそれぞれ、本発明の製造方法の基本的工程フローを説明する説明図である。(A)-(f) is explanatory drawing explaining the basic process flow of the manufacturing method of this invention, respectively. 図1の工程を含むインクジェットヘッドを作成する工程を示す図である。It is a figure which shows the process of producing the inkjet head containing the process of FIG. 汎用的な露光装置の光学系の模式図である。It is a schematic diagram of the optical system of a general purpose exposure apparatus. (a)〜(g)はそれぞれ、本発明の製法において、上層にメタクリレート系レジストを用いる場合の工程フローを示す図である。(A)-(g) is a figure which shows the process flow in the case of using a methacrylate type resist for an upper layer, respectively in the manufacturing method of this invention. (a)〜(d)はそれぞれ、図4の工程の続きを示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the continuation of the process of FIG. 4, respectively. (a)は本発明の製法による、吐出チャンバーを改善したインクジェットヘッドのノズル構造を示す縦断面図、(b)は(a)に示したヘッドと比較するノズル構造を示す縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the nozzle structure of the inkjet head which improved the discharge chamber by the manufacturing method of this invention, (b) is a longitudinal cross-sectional view which shows the nozzle structure compared with the head shown to (a). (a)〜(h)はそれぞれ、本発明の一実施形態による製法を説明するための模式的斜視図であり、(i)は(a)〜(h)に示す製法で完成した液体吐出ヘッドの模式的断面図である。(A)-(h) is a typical perspective view for demonstrating the manufacturing method by one Embodiment of this invention, respectively, (i) is the liquid discharge head completed with the manufacturing method shown to (a)-(h). FIG. 図7に示した製法で得たインク吐出エレメントが実装されたインクジェットヘッドユニットを示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the inkjet head unit with which the ink discharge element obtained by the manufacturing method shown in FIG. 7 was mounted. (a)、(b)はそれぞれ本発明の製法と、従来製法との、吐出特性を比較する為に作製したヘッドのノズル構造を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the nozzle structure of the head produced in order to compare the discharge characteristic of the manufacturing method of this invention, and a conventional manufacturing method, respectively. ノズル形状の設計における最適化の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the optimization in the design of a nozzle shape. ノズル形状の設計における最適化の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the optimization in the design of a nozzle shape. ノズル形状の設計における最適化の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the optimization in the design of a nozzle shape.

Claims (11)

微細構造体の製造方法において、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルとメタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が50000〜300000で、該共重合体中にメタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
次に、第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程とを、順次含み、
前記工程を実施することで基板に対して、凸形状のパターンを形成することを特徴とする微細構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the fine structure,
Forming an ionizing radiation decomposing positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on a substrate;
Obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic acid as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength region on the first positive photosensitive material layer An ionizing radiation decomposing type comprising a photosensitive material which is a copolymer and has an average weight molecular weight of 50,000 to 300,000 and a ratio of methacrylic acid in the copolymer of 5 to 30% by weight Forming a positive resist layer of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
Next, the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed is irradiated with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, so that at least the first positive photosensitive layer is irradiated. A step of decomposing and reacting a predetermined region of the photosensitive material layer, developing, and forming a desired pattern in the first positive photosensitive material layer underneath,
A projecting pattern is formed on the substrate by performing the above-described steps.
微細構造体の製造方法において、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルと無水メタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が10000〜100000であり、該共重合体中に無水メタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
次に、第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程とを、順次含み、
前記工程を実施することで基板に対して、凸形状のパターンを形成することを特徴とする微細構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the fine structure,
Forming an ionizing radiation decomposing positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on a substrate;
It is obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic anhydride on the first positive photosensitive material layer as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength range. An ionization containing a photosensitive material having an average weight molecular weight of 10,000 to 100,000 and a ratio of methacrylic anhydride in the copolymer of 5 to 30% by weight. Forming a radiation-decomposable positive resist layer;
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
Next, the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed is irradiated with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, so that at least the first positive photosensitive layer is irradiated. A step of decomposing and reacting a predetermined region of the photosensitive material layer, developing, and forming a desired pattern in the first positive photosensitive material layer underneath,
A projecting pattern is formed on the substrate by performing the above-described steps.
第1のポジ型感光性材料層をソルベントコート法により形成した後に、加温により、層中の塗布用溶媒を揮発させた後に、第2のポジ型感光性材料層を形成するための材料を塗布し、形成された塗布層に熱を加えて塗布用溶媒を揮発させて第1のポジ型感光性材料層を得るクレーム1ないし2に記載の微細構造体の製造方法。   After the first positive photosensitive material layer is formed by the solvent coating method, the coating solvent in the layer is volatilized by heating, and then a material for forming the second positive photosensitive material layer is formed. The method for producing a fine structure according to claims 1 or 2, wherein the first positive photosensitive material layer is obtained by applying heat and volatilizing the coating solvent by applying heat to the formed coating layer. 液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上の液流路形成部分に除去可能な樹脂にて型パターンを形成し、該型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布し硬化させた後、前記型パターンを溶解除去して液流路を形成する、液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記型パターンを形成する工程では、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルとメタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が50000〜300000で、該共重合体中にメタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
を順次含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
A mold pattern is formed with a removable resin at a liquid flow path forming portion on the substrate on which the liquid discharge energy generating element is formed, and a coating resin layer is applied and cured on the substrate so as to cover the mold pattern. Thereafter, in the method of manufacturing a liquid discharge head, the liquid pattern is formed by dissolving and removing the mold pattern.
In the step of forming the mold pattern,
Forming an ionizing radiation decomposing positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on a substrate;
Obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic acid as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength region on the first positive photosensitive material layer An ionizing radiation decomposing type comprising a photosensitive material which is a copolymer and has an average weight molecular weight of 50,000 to 300,000 and a ratio of methacrylic acid in the copolymer of 5 to 30% by weight Forming a positive resist layer of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, at least the first positive photosensitive material layer. A predetermined region is decomposed and developed, and a desired pattern is formed in the lower first positive photosensitive material layer,
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上の液流路形成部分に除去可能な樹脂にて型パターンを形成し、該型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布し硬化させた後、前記型パターンを溶解除去して液流路を形成する、液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記型パターンを形成する工程では、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルと無水メタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が10000〜100000であり、該共重合体中に無水メタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
を順次含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
A mold pattern is formed with a removable resin at a liquid flow path forming portion on the substrate on which the liquid discharge energy generating element is formed, and a coating resin layer is applied and cured on the substrate so as to cover the mold pattern. Thereafter, in the method of manufacturing a liquid discharge head, the liquid pattern is formed by dissolving and removing the mold pattern.
In the step of forming the mold pattern,
Forming an ionizing radiation decomposing positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on a substrate;
It is obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic anhydride on the first positive photosensitive material layer as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength range. An ionization containing a photosensitive material having an average weight molecular weight of 10,000 to 100,000 and a ratio of methacrylic anhydride in the copolymer of 5 to 30% by weight. Forming a radiation-decomposable positive resist layer;
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, at least the first positive photosensitive material layer. A predetermined region is decomposed and developed, and a desired pattern is formed in the lower first positive photosensitive material layer,
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上の液流路形成部分に除去可能な樹脂にて型パターンを形成し、該型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布し硬化させた後、前記型パターンを溶解除去して液流路を形成する、液体吐出ヘッドの製造方法において、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、 該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルとメタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が50000〜300000で、該共重合体中にメタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
前記所望のパターンを形成した第1および第2のポジ型感光性材料層上に感光性の被覆樹脂膜を塗布し、前記液流路に連通する吐出口を含むパターンを露光した後、現像して該吐出口を含むパターンを形成する工程と、
前記感光性の被覆樹脂膜を介して、前記第1および前記第2のポジ型感光性材料層の両方が分解反応する波長域の電離放射線を照射して、これらの第1および前記第2のポジ型感光性材料層からなるパターン中の樹脂成分を分解する工程と、
上記の工程を経た基板を所定の有機溶剤に浸漬し、該第1および前記第2のポジ型感光性材料層からなるパターンを溶解、除去する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
A mold pattern is formed with a removable resin at a liquid flow path forming portion on the substrate on which the liquid discharge energy generating element is formed, and a coating resin layer is applied and cured on the substrate so as to cover the mold pattern. Thereafter, in the method of manufacturing a liquid discharge head, the liquid pattern is formed by dissolving and removing the mold pattern.
Forming an ionizing radiation decomposable positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on the substrate; A copolymer obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic acid as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength region on the positive photosensitive material layer of An ionizing radiation decomposing positive type comprising a photosensitive material having an average weight molecular weight of 50,000 to 300,000 and a ratio of methacrylic acid in the copolymer of 5 to 30% by weight. Forming a resist layer;
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, at least the first positive photosensitive material layer. A predetermined region is decomposed and developed, and a desired pattern is formed in the lower first positive photosensitive material layer,
A photosensitive coating resin film is applied on the first and second positive photosensitive material layers on which the desired pattern is formed, and the pattern including the discharge port communicating with the liquid flow path is exposed and then developed. Forming a pattern including the discharge port;
Through the photosensitive coating resin film, the first and second positive photosensitive material layers are irradiated with ionizing radiation in a wavelength region in which both of the first and second positive photosensitive material layers are decomposed and reacted. Decomposing a resin component in a pattern composed of a positive photosensitive material layer;
A step of immersing the substrate having undergone the above steps in a predetermined organic solvent to dissolve and remove the pattern composed of the first and second positive photosensitive material layers;
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上の液流路形成部分に除去可能な樹脂にて型パターンを形成し、該型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布し硬化させた後、前記型パターンを溶解除去して液流路を形成する、液体吐出ヘッドの製造方法において、
基板上に、第1の波長域の電離放射線に感光する第1のポジ型感光性材料層であるメチルイソプロペニルケトンを含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、 該第1のポジ型感光性材料層の上に、第2の波長域の電離放射線に感光する第2のポジ型感光性材料層として、メタクリル酸エステルと無水メタクリル酸を共重合させて得られた共重合体であり、該共重合体の平均重量分子量が10000〜100000であり、該共重合体中に無水メタクリル酸が含まれる比率が、5〜30重量%である感光性材料を含む電離放射線分解型のポジ型レジスト層を形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第2の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで前記第1のポジ型感光性材料層は分解反応させずに、前記第2のポジ型感光性材料層の、所望の領域のみを分解反応させた後、現像液を用いて現像し、上層の前記第2のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
第1及び第2のポジ型感光性材料層が形成された基板面に前記第1の波長域の電離放射線を、マスクを介して照射することで、少なくとも前記第1のポジ型感光性材料層の、所定の領域を分解反応させた後、現像し、下層の前記第1のポジ型感光性材料層において所望のパターンを形成する工程と、
前記所望のパターンを形成している第1および第2のポジ型感光性材料層上に感光性の被覆樹脂膜を塗布し、前記液流路に連通する吐出口を含むパターンを露光した後、現像して該吐出口を含むパターンを形成する工程と、
前記感光性の被覆樹脂膜を介して、前記第1および前記第2のポジ型感光性材料層の両方が分解反応する波長域の電離放射線を照射して、これらの第1および前記第2のポジ型感光性材料層からなるパターン中の樹脂成分を分解する工程と、
上記の工程を経た基板を所定の有機溶剤に浸漬し、該第1および前記第2のポジ型感光性材料層からなるパターンを溶解、除去する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
A mold pattern is formed with a removable resin at a liquid flow path forming portion on the substrate on which the liquid discharge energy generating element is formed, and a coating resin layer is applied and cured on the substrate so as to cover the mold pattern. Thereafter, in the method of manufacturing a liquid discharge head, the liquid pattern is formed by dissolving and removing the mold pattern.
Forming an ionizing radiation decomposable positive resist layer containing methyl isopropenyl ketone, which is a first positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in a first wavelength range, on the substrate; Copolymerization obtained by copolymerizing methacrylic acid ester and methacrylic anhydride as a second positive photosensitive material layer sensitive to ionizing radiation in the second wavelength region on the positive photosensitive material layer of An ionizing radiation decomposing type comprising a photosensitive material that is a coalescence, the copolymer has an average weight molecular weight of 10,000 to 100,000, and the proportion of methacrylic anhydride contained in the copolymer is 5 to 30% by weight Forming a positive resist layer of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the second wavelength region through a mask, the first positive photosensitive material layer is decomposed. Without reacting, only a desired region of the second positive photosensitive material layer is decomposed and developed, and then developed using a developer, and desired in the upper second positive photosensitive material layer. Forming a pattern of
By irradiating the substrate surface on which the first and second positive photosensitive material layers are formed with ionizing radiation in the first wavelength region through a mask, at least the first positive photosensitive material layer. A predetermined region is decomposed and developed, and a desired pattern is formed in the lower first positive photosensitive material layer,
After applying a photosensitive coating resin film on the first and second positive photosensitive material layers forming the desired pattern and exposing a pattern including a discharge port communicating with the liquid flow path, Developing to form a pattern including the discharge ports;
Through the photosensitive coating resin film, the first and second positive photosensitive material layers are irradiated with ionizing radiation in a wavelength region in which both of the first and second positive photosensitive material layers are decomposed and reacted. Decomposing a resin component in a pattern composed of a positive photosensitive material layer;
A step of immersing the substrate having undergone the above steps in a predetermined organic solvent to dissolve and remove the pattern composed of the first and second positive photosensitive material layers;
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
第1のポジ型感光性材料層をソルベントコート法により形成した後に、加温により、層中の塗布用溶媒を揮発させた後に、第2のポジ型感光性材料層を形成するための材料を塗布し、形成された塗布層に熱を加えて塗布用溶媒を揮発させて第1のポジ型感光性材料層を得る請求項4〜7のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。   After the first positive photosensitive material layer is formed by the solvent coating method, the coating solvent in the layer is volatilized by heating, and then a material for forming the second positive photosensitive material layer is formed. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 4, wherein the first positive photosensitive material layer is obtained by applying and volatilizing a coating solvent by applying heat to the formed coating layer. 第1のポジ型感光性材料層が感光する第1の波長域が270nm〜350nmの領域であり、且つ、第2のポジ型感光性材料層が感光する第2の波長域が230nm〜260nmの領域である請求項4〜7のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。   The first wavelength region in which the first positive photosensitive material layer is exposed is a region of 270 nm to 350 nm, and the second wavelength region in which the second positive photosensitive material layer is exposed is 230 nm to 260 nm. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 4, wherein the liquid discharge head is a region. 請求項4〜9のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法で製造した液体吐出ヘッドであって、液流路の高さが、液体吐出エネルギー発生素子上の気泡発生室に隣接する箇所にて相対的に低くなっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   A liquid discharge head manufactured by the method for manufacturing a liquid discharge head according to claim 4, wherein the height of the liquid flow path is at a location adjacent to the bubble generation chamber on the liquid discharge energy generating element. The liquid discharge head is characterized by being relatively low. 液体吐出エネルギー発生素子上の気泡発生室の断面形状が凸形状を有する、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 10, wherein a cross-sectional shape of the bubble generation chamber on the liquid discharge energy generating element has a convex shape.
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