JP2007076368A - インクジェットプリントヘッドの製造方法、該方法によって製造されたインクジェットプリントヘッド、架橋ポリマーネガティブレジスト組成物及び中間体化合物 - Google Patents

インクジェットプリントヘッドの製造方法、該方法によって製造されたインクジェットプリントヘッド、架橋ポリマーネガティブレジスト組成物及び中間体化合物 Download PDF

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Abstract

【課題】テーパ角度を精密に制御することが可能なインクジェットプリントヘッドの製造方法及び該製造方法によって製造されたインクジェットプリントヘッドを提供する。
【解決手段】前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤、及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物に化学線を照射してノズル層を形成する工程を含むインクジェットプリントヘッドの製造方法であって、陽イオン性の光開始剤の濃度を変化させて、ノズル層に存在するノズルのテーパ角度を制御することを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法である。これにより、該インクジェットプリントヘッドの製造方法は、別途の追加工程なしにノズルテーパ角度の自由な調節が可能であり、最適のメニスカスの挙動を観察でき、その結果によって該方法で製造されたインクジェットプリントヘッドは、インクの吐出速度、周波数及び吐出様態など、インクの吐出性能を向上させうる。
【選択図】図２Ｄ

Description

本発明は、インクジェットプリントヘッドの製造方法、該方法によって製造されたインクジェットプリントヘッド、架橋ポリマーネガティブレジスト組成物及び中間体化合物に係り、特に、インクの吐出ノズルの形態を調節できるインクジェットプリントヘッドの製造方法に関する。
一般的に、インクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小な液滴を記録用紙上の所望の位置に吐出させて、所定色相の画像に印刷する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドは、インク液滴の吐出メカニズムによって大きく２つの方式に分類されうる。その一つは、熱源を利用してインクにバブルを発生させて、そのバブルの膨張力によりインク液滴を吐出させる熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドであり、他の一つは、圧電体を使用して、その圧電体の変形によりインクに加えられる圧力によりインク液滴を吐出させる圧電駆動方式のインクジェットプリントヘッドである。しかし、前記両方式は、インク液滴を吐出させるための駆動素子は異なるが、一定のエネルギーでインク液滴を押し出すという点では同じである。
図１には、熱駆動型インクジェットプリントヘッドの一般的な構造が示されている。
図１に示すように、インクジェットプリントヘッドは、基板１０と、基板１０上に積層された流路形成層２０と、流路形成層２０上に形成されたノズル層３０とから構成される。前記基板１０には、インク供給口５１が形成されており、流路形成層２０には、インクが充填されるインクチャンバ５３、及び前記インク供給口５１とインクチャンバ５３とを連結するリストリクター５２が形成されている。前記ノズル層３０には、インクチャンバ５３からインクが吐出されるノズル５４が形成されている。そして、基板２０上には、インクチャンバ５３内のインクを加熱するためのヒータ４１と、前記ヒータ４１に電流を供給するための電極４２とが設けられている。
このような構成を有する熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドでのインク液滴の吐出メカニズムを説明すれば、次の通りである。インクは、インク貯蔵庫（図示せず）からインク供給口５１及びリストリクター５２を経て、インクチャンバ５３内へ供給される。インクチャンバ５３内に充填されたインクは、その内部に設けられた抵抗発熱体からなるヒータ４１により加熱される。これにより、インクが沸騰しつつバブルが生成し、生成されたバブルは、膨脹してインクチャンバ５３内に充填されたインクに圧力を加える。これにより、インクチャンバ５３内のインクがノズル５４を通じて液滴の形態でインクチャンバ５３の外へ吐出される。
インクが液滴形態でノズル５４の外へ吐出されれば、インクのメニスカスがリストリクター５２まで後退し、毛細管現象によりインクが再びノズル５４にまで充填される。この場合、特に、従来の基板１０に垂直な形態のノズル５４の場合、圧力によりノズル５４でのメニスカスがノズルの外部へ凸状に露出されて、凹状に戻る時間が遅延されるなどの問題点が発生した。それで、インク液滴の吐出速度の高速化が難しく、吐出されるインク液滴のサイズも不均一であった。
したがって、このような問題を解決するために、ノズルの形状を多様な形態に変形させた構造が提案された。一般的に、ノズルがテーパ状を有する場合、メニスカスの挙動やインクの吐出形態に多くの影響を及ぼすということが知られている。例えば、メニスカスは、曲率の小さい場合より、曲率の大きい場合に毛細管力が大きくなるので、ノズルに移動するインクのメニスカス曲率が低下すれば、インクの流速を抑制できる。したがって、ノズルの直径がインクの移動方向によって小さくなるテーパ状を有することが望ましい。しかし、テーパ状を有する場合にも、インクの粘度などによって流速などが変わるので、望ましいテーパ角度などを正確に予測することが難しく、実験に依存することが一般的である。
ノズルをテーパ状にする方法としては、エキシマレーザーを利用してポリイミド系の樹脂を微細に加工してテーパを形成する方法があるが、前記方法は、テーパ角を大きくするということが難しいという問題があり、レーザーを利用して加工するため、コスト面においても負担が高い。
また、熱可塑性樹脂で熱によりテーパ状の形を製作した後、レジスト組成物を満たして、鋳物方式でノズルにテーパを形成する方法があるが、熱により製作されたテーパ形の再現性が低下するという問題があった。
さらに、露光過程で、ＵＶなどを２回以上選択的に照射して、ノズルに階段式のテーパを形成する方法もあるが、工程が複雑であり、非実用的であった。
特開２００４−０４２３９９号公報 米国特許第５，９０７，３３３号明細書
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、テーパ角度を精密に制御することが可能な、新規かつ改良されたインクジェットプリントヘッドの製造方法及び該製造方法によって製造されたインクジェットプリントヘッドを提供するところにその目的がある。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、エポキシ前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤、及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物に化学線を照射してノズル層を形成する工程を含むインクジェットプリントヘッドの製造方法であって、前記架橋ポリマーレジスト組成物中の前記陽イオン性の光開始剤の濃度を変化させて、前記ノズル層に存在するノズルのテーパ角度を制御するインクジェットプリントヘッドの製造方法が提供される。
上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記陽イオン性の光開始剤の濃度が上昇するほど、ノズルのテーパ角度が大きくなることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記光開始剤の量は、架橋ポリマーレジスト組成物全体を基準として４〜１２質量％であることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記ノズルのテーパ角度は、５°〜１２°であることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記架橋ポリマーレジスト組成物に照射される化学線の露光エネルギーレベルは、５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２であることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記エポキシ前駆体ポリマーは、フェノール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ビスフェノール−Ａ、脂環族、及びそれらの混合物からなる群から選択された骨格単量体から形成されることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記エポキシ前駆体ポリマーは、下記化学式１から化学式７で表示される化合物からなる群から選択された一つ以上のポリマーであることが望ましい。
前記各式で、ｎは、１〜２０の整数である。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記陽イオン性の光開始剤は、スルホニウム塩またはヨード塩であることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記溶媒の量は、架橋ポリマーレジスト組成物の総質量を基準として２０〜９０質量％であることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記溶媒の量は、架橋ポリマーレジスト組成物の総質量を基準として４５〜７５質量％であることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記溶媒は、α−ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエチル酢酸（ＰＧＭＥＡ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、及びそれらの混合物からなる群から選択されることが望ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、テーパ状のインクの吐出ノズルが形成されたノズル層を備え、前記ノズル層が化学線により形成される架橋ポリマーレジスト組成物の硬化物であり、前記ノズルのテーパ角度は、前記ノズル層に垂直な面に対して５°〜１２°であり、前記ノズルの断面積は、前記テーパ状のノズルを介したインクの吐出方向に向かって小さくなるインクジェットプリントヘッドが提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、テーパ状のインクの吐出ノズルが形成されたノズル層を備え、前記ノズル層が化学線により形成される架橋ポリマーレジスト組成物の硬化物であり、前記架橋ポリマーレジスト組成物が、（ａ）下記化学式１から化学式７で表示される化合物からなる群から選択された一つ以上のポリマーであるエポキシ前駆体ポリマーと、（ｂ）前記架橋ポリマーレジスト組成物全体を基準として４〜１２質量％含まれる陽イオン性の光開始剤と、（ｃ）溶媒と、を含むインクジェットプリントヘッドが提供される。
前記式で、ｎは、１〜２０の整数である。
また、上記課題を解決するために、本発明の第４の観点によれば、エポキシ前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤、及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物を基板の表面上にコーティングする工程と、ノズル層パターンを有するマスクを介して露出される前記架橋ポリマーレジスト組成物の露出された部分を架橋させる工程と、マスクを介して露出されていない前記架橋ポリマーレジスト組成物の露出されていない部分を除去して、テーパ状のノズルを有するノズル層を形成する工程と、を含むプリントヘッドの製造方法が提供される。
ここで、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記陽イオン性の光開始剤は、周期律表のＶＡ族元素の芳香族のハロニウム塩及びＶＩＡ族元素のオニウム塩からなる群から選択されることが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、テーパ状のノズルのテーパリング程度は、架橋ポリマーレジスト組成物での陽イオン性の光開始剤の濃度に相応することが望ましい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、架橋ポリマーレジスト組成物中の陽イオン性の光開始剤の濃度を調節して、テーパ角度のテーパリング程度を調節する工程をさらに含んでもよい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記基板の表面は、インクチャンバを形成するための流路形成層と、前記インクチャンバ内でインクを加熱するためのヒータと、前記ヒータを被覆する犠牲層と、前記ヒータに電流を加える電極と、を備え、前記架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程は、前記基板の表面、前記流路形成層、前記犠牲層及び前記電極上に前記架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程を含んでいてもよい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記基板の表面、前記流路形成層、前記ヒータ及び前記電極を被覆するために、前記流路形成層、前記ヒータ及び前記電極を備えた前記基板の表面上に第１ポジティブフォトレジストをコーティングする工程と、フォトマスクを介して第１ポジティブレジストの一部を化学線に露出させ、前記第１ポジティブフォトレジストの露出された部分を除去する工程と、前記基板の表面、前記流路形成層、前記第１ポジティブフォトレジスト、及び前記電極を被覆するために、前記流路形成層、前記第１ポジティブフォトレジストにより被覆された前記ヒータ及び電極を備えた前記基板の表面上に第２ポジティブフォトレジストをコーティングする工程と、前記フォトマスクを介して前記第２ポジティブフォトレジストの一部を化学線に露出させ、露出した前記第２ポジティブフォトレジスト部分を除去し、前記犠牲層が、前記フォトマスクを介して露出されていない前記第１ポジティブフォトレジスト及び前記第２ポジティブフォトレジストの露出されていない部分を備える工程と、をさらに含んでいてもよい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記基板の表面、前記流路形成層、前記流路形成層の高さと同じ高さを有する犠牲層、及び前記電極上に架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする前に、前記流路形成層の高さに相応するように前記犠牲層の高さを下げるために、前記犠牲層を化学線にブランク露出させる工程をさらに含んでいてもよい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法で、前記第１ポジティブフォトレジスト及び第２ポジティブフォトレジストは、イミド系のポジティブフォトレジストであり、前記犠牲層の高さが前記流路形成体の高さより高く、前記架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程は、前記基板の表面、前記流路形成層、前記流路形成層の高さよりさらに高い前記犠牲層、及び前記電極上に架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程を含んでいてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第５の観点によれば、基板上にインクを加熱するためのヒータ、及び前記ヒータに電流を加える電極を形成する工程と、流路形成層を形成するために、前記ヒータ及び電極が形成された前記基板上に第１架橋ポリマーレジスト組成物をパターニングする工程と、前記流路形成層により取り囲まれた空間で平坦な上面を有する犠牲層を形成するために、流路形成層が形成された前記基板上にフォトリソグラフィによるパターニングを２回以上行う工程と、ノズル層を形成するために、前記流路形成層及び前記犠牲層上に前駆体ポリマー、陽イオン性光開始剤、及び溶媒を含む第２架橋ポリマーレジスト組成物をパターニングする工程と、インク供給口を形成するために、前記基板の背面から前記基板をエッチングする工程と、前記犠牲層を除去する工程と、を含むプリントヘッドの製造方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の第６の観点によれば、エポキシ前駆体ポリマーと、陽イオン性の光開始剤と、溶媒と、を含む架橋ポリマーネガティブレジスト組成物が提供される。
ここで、上記架橋ポリマーネガティブレジスト組成物において、前記陽イオン性の光開始剤は、周期律表のＶＡ族元素の芳香族ハロニウム塩及びＶＩＡ族元素のオニウム塩からなる群から選択されることが望ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第７の観点によれば、プリントヘッドを製造するために使用される中間体化合物であって、インクチャンバを形成するための流路形成層、インクチャンバ内でインクを加熱するためのヒータ、前記ヒータを被覆する犠牲層、及び基板の表面上に形成されて、前記ヒータに電流を加える電極を備える基板と、前記基板の表面、前記流路形成層、前記犠牲層、及び前記電極上にコーティングされたエポキシ前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物を含む中間体化合物が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の第８の観点によれば、基板と、インクチャンバ、前記インクチャンバでインクを加熱するヒータ、及び前記ヒータに電流を加える電極を備えたチャンバ層と、前記インクチャンバからインクを吐出するためにテーパ状のノズルを有するノズル層と、を備え、前記ノズル層は、エポキシ樹脂及び陽イオン性の光開始剤を含む架橋ポリマーレジスト組成物を含むプリントヘッドが提供される。
本発明のインクジェットプリントヘッドの製造方法は、別途の追加工程なしに、特に、架橋ポリマーレジスト組成物に含まれた陽イオン性の光開始剤の濃度を調節することによって、ノズルテーパ角度の自由な調節が可能であり、最適のメニスカスの挙動を観察でき、その結果によって、前記方法で製造されたインクジェットプリントヘッドは、インクの吐出速度、周波数及び吐出様態などのインクの吐出性能を向上させうる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、図面上で各構成要素の大きさや厚さは、説明の明瞭性のために、便宜上、誇張されている。さらに、１層が基板や他の層上に存在すると説明されるとき、その層は、基板や他の層に直接的に接しつつ、その上に存在してもよく、その間に他の第３層が存在してもよい。
本発明のインクジェットプリントヘッドの製造方法及び該方法によって製造されたインクジェットプリントヘッドは、ノズルのテーパ角度の自由な調節が可能であり、最適のメニスカス挙動を観察でき、その結果、インクの吐出速度、周波数及び吐出様態など、インクの吐出性能の向上が可能である。
以下で、熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドを中心に説明するが、本発明は、圧電体駆動方式のインクジェットプリントヘッドにも同じく適用できる。また、モノリシック方式だけでなく、接合方式にも同じく適用できる。そして、以下の図面に示すものは、シリコンウェーハの極めて一部を示すものであって、本発明に係るインクジェットプリントヘッドは、一つのウェーハで数十から数百個のチップ状に製造されうる。
当業界では、エポキシ前駆体ポリマーという用語と、エポキシ樹脂という用語を区分せずに使用するが、本発明では、化学線により架橋される前のエポキシポリマーをエポキシ前駆体ポリマー、化学線により架橋された後のエポキシポリマーをエポキシ樹脂と区分して使用する。
図２Ａから図２Ｄは、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の第１実施形態で、テーパ角度の形成方法のメカニズムを説明した断面図である。
まず、図２Ａに示すように、基板１０に、前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤、及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物からなるネガティブフォトレジスト層８１を形成する。具体的に、フォトレジスト層８１は、基板１０の全面にネガティブフォトレジストを所定の厚さに塗布することによって形成される。ここで、前記ネガティブフォトレジストは、スピンコーティング法により基板１０上に塗布されうる。一方、図示されてはいないが、前記ネガティブフォトレジスト層８１と基板１０との間にはチャンバ層が形成されている。前記チャンバ層の製造方法及び材質については特別に限定されず、インクジェットプリントヘッドの製造に使用されるあらゆる方法及び材質が使用されうる。または、前記ネガティブフォトレジスト層のみを別途に製造してノズル層を形成できる。
次いで、図２Ｂに示すように、ネガティブフォトレジストからなるフォトレジスト層８１を、ノズルパターンが形成されたフォトマスク１６１を使用して紫外線（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＵＶ）に露光させる。前記露光工程で、ネガティブフォトレジストからなるフォトレジスト層８１でＵＶに露光された部位は硬化されて、耐化学性及び高い機械的強度を有する。一方、露光されていない部分は、現像液により容易に溶解される性質を有する。ここで、前記ネガティブフォトレジスト層８１に浸透したＵＶが、架橋ポリマーレジスト組成物に含まれた陽イオン性の光開始剤と反応して水素イオンを発生させ、このような水素イオンによって前駆体ポリマーの架橋反応が行われる。
ところで、図２Ｃに示すように、ＵＶは、前記架橋ポリマーレジスト組成物に存在する陽イオン性の光開始剤と反応して分散されるので、ネガティブフォトレジスト層８１の底部に行くほど、その強度が弱まる。したがって、発生する水素イオンの量も減少して、その濃度に一定の傾斜度が発生する。特に、陽イオン性の光開始剤の濃度が上昇するほど、ＵＶの強度が急激に低下して、発生する水素イオンの量も急減して、その傾斜度が大きくなる。したがって、硬化反応がネガティブフォトレジストの底部に行くほど、一定の傾斜度で発生しない。
その結果、フォトレジスト層８１を現像して、露光されていない部分を除去すれば、図２Ｄに示すように、ノズル５４が存在するノズル層３０が形成され、前記ノズルが鉛直方向に対して所定の角度θのテーパを有する。
前記テーパ角度θは、架橋ポリマーレジスト組成物に存在する陽イオン性の光開始剤の濃度によって変わる。陽イオン性の光開始剤の濃度が上昇するほど、ノズルのテーパ角度θが大きくなる。
前記光開始剤の濃度範囲で得られるノズルのテーパ角度θは、５°〜１２°であることが望ましい。前記角度が５°未満である場合には、メニスカスが不安定であるという問題があり、前記角度が１２°を超える場合にも、メニスカスが不安定であるという問題がある。
本発明のインクジェットプリントヘッドの製造方法で、前記架橋ポリマーレジスト組成物に照射される化学線の露光エネルギーのレベルは、５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２であることが望ましい。化学線の露光エネルギーのレベルが上記範囲を外れると、鮮明なパターニングを得ることができない可能性もある。
本発明に係るノズル層３０を構成しているネガティブフォトレジストの架橋ポリマーは、グリシジルエーテル官能基を複数個有するフェノールノボラック前駆体ポリマーまたは脂環式前駆体ポリマーを架橋させることによって製造される。グリシジルエーテル多官能基は、一般的に、フェノール水酸基の水素原子の位置に配置される。
以下では、二官能性エーテル官能基を有するエポキシ前駆体ポリマーを説明する。
二官能性エーテル官能基を有するエポキシ樹脂は、低い架橋密度で膜を形成できる。
架橋ポリマー形成用組成物の総質量の５〜５０質量％であってもよく、望ましくは、１０〜２０質量％である。
二官能性前駆体ポリマーの種類としては、以下に限定されないが、例えば、Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＥＰＯＮ １００４、ＥＰＯＮ １００１Ｆ、またはＥＰＯＮ １０１０などが挙げられ、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＤＥＲ−３３２、ＤＥＲ−３３１、またはＤＥＲ−１６４などが挙げられ、また、Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ社製のＥＲＬ−４２０１またはＥＲＬ−４２８９などが挙げられる。
以下では、多官能性エーテル官能基を有するエポキシ前駆体ポリマーを説明する。
多官能性エーテル官能基を有するエポキシ前駆体ポリマーは、高い架橋密度で膜を形成できる。これにより、解像度が上昇し、インクや溶媒に対する膨潤現象を防止できる。多官能性エポキシ樹脂の含量は、０．５〜２０質量％であり、望ましくは、１〜５質量％である。
多官能性エポキシ前駆体ポリマーの種類としては、以下に限定されないが、例えば、Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＥＰＯＮ ＤＰＳ−１６４、ＥＰＯＮ ＳＵ−８などがあり、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＤＥＮ−４３１またはＤＥＮ−４３９などが挙げられ、また、Ｄａｉｃｅｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＥＨＰＥ−３１５０などが挙げられる。
フェノールノボラック前駆体ポリマーの適切な骨格単量体の例としては、フェノールが含まれうる。得られるグリシジルエーテル官能基化ノボラック前駆体ポリマーは、下記の化学式１で表示される。
また、フェノールノボラック前駆体ポリマーに適切な骨格単量体の例としては、フェノールの分枝構造を有するｏ−クレゾール、ｐ−クレゾールも含まれうる。得られるグリシジルエーテル官能基化ノボラック前駆体ポリマーは、下記の化学式２及び化学式３の構造を有する。
また、フェノールノボラック前駆体ポリマーに適切な骨格単量体の例としては、ビスフェノールＡも含まれうる。得られるグリシジルエーテル官能基化ノボラック前駆体ポリマーは、下記の化学式５及び化学式６の構造を有する。
グリシジルエーテル官能基化の脂環式前駆体ポリマーは、下記の化学式７の構造を有する。
単量体の反復単位ｎは、１から２０であり、望ましくは、１から１０である。
光開始剤は、一般的に、光露光時に重合を開始するイオンまたは自由ラジカルを発生させる。光開始剤の含量は、架橋結合組成物の総質量を基準として４〜１２質量％であり、望ましくは、６から８質量％である。前記含量が４質量％未満である場合には、メニスカスが不安定であるという問題があり、１２質量％を超える場合には、メニスカスが不安定であり望ましくない。
光開始剤の例としては、ＶＡ族、ＶＩ族元素の芳香族ハロニウム塩、オニウム塩などであり、これは、それぞれＵｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ社製のＵＶＩ−６９７４などがあり、また、Ａｓａｈｉ ｄｅｎｋａ社製のＳＰ−１７２などがある。
芳香族スルホニウム塩の具体的な例としては、以下に限定されないが、テトラフルオロホウ酸トリフェニルスルホニウム、テトラフルオロホウ酸メチルジフェニルスルホニウム、ヘキサフルオロリン酸ジメチルフェニルスルホニウム、ヘキサフルオロリン酸トリフェニルスルホニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸トリフェニルスルホニウム（ＵＶＩ−６９７４）、またはヘキサフルオロアンチモン酸フェニルメチルベンジルスルホニウムなどである。
芳香族ヨード塩の具体的な例としては、以下に限定されないが、テトラフルオロホウ酸ジフェニルヨードニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸ジフェニルヨードニウム、またはヘキサフルオロアンチモン酸ブチルフェニルヨードニウム（ＳＰ−１７２）などである。
適切な溶媒の例としては、α−ブチロラクトン、キシレン、Ｃ１−Ｃ６の酢酸、プロピレングリコールメチルエーテル酢酸、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、シクロペンタノン（ＣＰ）及びその混合物などが含まれる。前記溶媒の望ましい含量は、架橋結合組成物の総質量を基準に２０〜９０質量％であり、望ましくは、４５〜７５質量％である。溶媒の含量が上記範囲を外れると、鮮明なパターニングを得ることができない可能性もある。
その他の添加剤として、光増感剤、シランカップリング剤、充填剤、粘度改質剤などを使用できる。
増感剤は、光エネルギーを吸収し、他の化合物へのエネルギー伝達を容易にし、これにより、ラジカルまたはイオン開始剤を形成できる。増感剤は、露光に有用なエネルギー波長範囲を拡大する場合が多く、典型的には、芳香族の光吸収発色団である。また、ラジカルまたはイオンの光開始剤の形成を誘導できる。
増感剤が存在する場合には、架橋結合組成物の総質量を基準に０．１〜２０質量％が存在することが望ましい。
本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、さらに具体的には、（イ）基板上にインクを加熱するためのヒータ、及び前記ヒータに電流を供給するための電極を形成する工程と、（ロ）前記ヒータ及び電極が形成された前記基板上に、架橋ポリマーレジスト組成物をパターニングして流路形成層を形成する工程と、（ハ）前記流路形成層が形成されている前記基板上に、フォトリソグラフィによるパターニングを２回以上行って、前記流路形成層により取り囲まれた空間内に、上面の平坦な犠牲層を形成する工程と、（ニ）前記流路形成層及び犠牲層上に、架橋ポリマーレジスト組成物をパターニングしてノズル層を形成する工程と、（ホ）前記基板の背面から前記基板を貫通するようにエッチングして、インク供給口を形成する工程と、（ヘ）前記犠牲層を除去する工程と、を含むインクジェットプリントヘッドの製造方法において、前記架橋ポリマーレジスト組成物が、前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤及び溶媒を含み、前記陽イオン性の光開始剤の濃度を変化させて、前記ノズル層に存在するノズルのテーパ角度を制御するものである。
図３Ａから図３Ｒは、本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。
まず、図３Ａに示すように、基板１１０上に、インクを加熱するためのヒータ１４１と、前記ヒータ１４１に電流を供給するための電極１４２とを形成する。
ここで、基板１１０としては、例えば、シリコンウェーハを使用することができる。シリコンウェーハは、半導体素子の製造に広く使用されるものであって、量産に効果的である。
そして、前記ヒータ１４１は、基板１１０上に、例えば、タンタル窒化物またはタンタルアルミニウム合金のような抵抗発熱物質をスパッタリングまたは化学気相蒸着法により蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されうる。前記電極１４２は、基板１１０上に、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金のような導電性の良好な金属物質を、やはりスパッタリングにより蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されうる。一方、図示されてはいないが、ヒータ１４１及び電極１４２上には、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる保護層が形成されうる。
次に、図３Ｂに示すように、ヒータ１４１及び電極１４２が形成されている基板１１０上に、第１架橋ポリマーレジスト層１２１を形成する。前記第１架橋ポリマーレジスト層１２１は、後述する工程でインクチャンバ及びリストリクターを取り囲む流路形成層（図５Ｄの符号１２０）をなす。第１架橋ポリマー層１２１は、基板１１０の全面に、架橋ポリマーレジスト組成物を所定の厚さに塗布することによって形成される。架橋ポリマーレジスト組成物については、前述の通りである。このとき、前記レジスト組成物は、吐出される液滴量をカバーできるインクチャンバの高さに相応する適正な厚さに塗布される。そして、前記レジスト組成物は、スピンコーティング法により基板１１０上に塗布されうる。
次いで、図３Ｃに示すように、ネガティブフォトレジストからなる第１架橋ポリマー層１２１を、インクチャンバ及びリストリクターパターンが形成された第１フォトマスク１６１を使用して、化学線、望ましくは、ＵＶに露光させる。前記露光工程で、ネガティブフォトレジストからなる第１架橋ポリマー層１２１でＵＶに露光された部位は硬化されて、耐化学性及び高い機械的強度を有する。一方、露光されていない部分は、現像液により容易に溶解される性質を有する。
次いで、第１架橋ポリマー層１２１を現像すれば、図３Ｄに示すように、露光されていない部分は除去されて、空間を形成し、露光により硬化された部位は残存して、流路形成層１２０を形成する。
図３Ｅから図３Ｌに示す工程は、流路形成層１２０により取り囲まれた空間内に犠牲層Ｓを形成する工程を示す。本発明において、前記犠牲層Ｓは、２回のポジティブフォトレジストの塗布及びパターニング工程及び１回の平坦化工程を通じて、その上面が平坦に形成される。
さらに詳細に説明すれば、図３Ｅに示すように、流路形成層１２０が形成されている基板１１０の全面に、ポジティブフォトレジストをスピンコーティング法により所定の厚さに塗布して第１犠牲層１２３を形成する。このとき、ポジティブフォトレジストは、突出した流路形成層１２０により上側に突き出るので、第１犠牲層１２３の上面は平坦ではない。そして、図３Ｆに示すように、第１犠牲層１２３を、インクチャンバ及びリストリクターパターンが形成された第２フォトマスク１６２を使用してＵＶに露光させる。前記露光工程で、ポジティブフォトレジストからなる第１犠牲層１２３でＵＶに露光された部位は、現像液により容易に溶解される性質に変わる。したがって、第１犠牲層１２３を現像すれば、図３Ｇに示すように、第１犠牲層１２３で露光されていない部位のみが残存し、露光された部位は除去される。
次に、図３Ｈに示すように、流路形成層１２０及び第１犠牲層１２３が形成されている基板１１０の全面に、さらにポジティブフォトレジストをスピンコーティング法により所定の厚さに塗布して第２犠牲層１２４を形成する。このとき、第２犠牲層１２４は、流路形成層１２０ｈにより取り囲まれた空間内に予め充填された第１犠牲層１２３により、その上面が平坦に形成されうる。
そして、図３Ｉに示すように、第１犠牲層１２３の露光時に使用された第２フォトマスク１６２を使用して、第２犠牲層１２４をＵＶに露光させる。次いで、第２犠牲層１２４を現像して、第２犠牲層１２４で露光されていない部位を除去する。それにより、図３Ｊに示すように、第１犠牲層１２３及び第２犠牲層１２４からなり、その上面が、平坦な犠牲層Ｓが流路形成層１２０により取り囲まれた空間内に形成される。
次に、図３Ｋに示すように、前記犠牲層ＳをＵＶに露光させる。このときの露光工程は、フォトマスクを使用しないブランク露光により行われうる。そして、露光時間及び光の強度を制御して、犠牲層Ｓを流路形成層１２０の上面と同じレベルまで露光させる。次いで、現像により犠牲層Ｓで露光された部位を除去すれば、図３Ｌに示すように、犠牲層Ｓの高さが低くなって、流路形成層１２０と同じ高さを有する。
以上では、第１犠牲層１２３の塗布、露光及び現像工程後に、第２犠牲層１２４の塗布、露光及び現像工程と、ブランク露光及び現像工程とを経て犠牲層Ｓを形成すると図示されて説明された。しかし、前記犠牲層Ｓは、前述の順序とは異なる順序によっても形成されうる。例えば、第１犠牲層１２３の塗布、露光及び現像工程後に、第２犠牲層１２４を塗布した後、まずブランク露光を実施できる。次いで、現像により第２犠牲層１２４及び第１犠牲層１２３を流路形成層１２０の高さと同じ高さに残存させる。次いで、第２フォトマスク１６２を使用した露光及び現像工程を経れば、流路形成層１２０により取り囲まれた犠牲層Ｓのみが残る。
一方、前記犠牲層Ｓは、次のような工程を経て形成されてもよい。第１犠牲層１２３の塗布、露光及び現像工程後に、第２犠牲層１２４を塗布した後、第２フォトマスク１６２を使用した露光工程及びブランク露光工程を行う。このとき、２回の露光工程は、その順序が変わってもよい。次いで、露光された部位を現像して除去すれば、流路形成層１２０により取り囲まれた犠牲層Ｓのみが残る。
以上の説明では、上面の平坦な犠牲層Ｓを形成するために、２回のポジティブフォトレジストの塗布工程を経ると説明したが、所望の犠牲層Ｓの厚さによって、３回またはそれ以上のポジティブフォトレジストの塗布工程を経てもよい。この場合、ポジティブフォトレジストの塗布回数によってポジティブフォトレジストの露光及び現像回数も増加する。
次に、前述の工程を経て、流路形成層１２０及び犠牲層Ｓが形成されている基板１１０上に、図３Ｍに示すように、第２架橋ポリマー層１３１を形成する。前記第２架橋ポリマー層１３１は、後述する工程でノズル層（図３Ｏの符号１３０）をなすので、流路形成層１２０と同様に、インクに対して化学的に安定的な性質を有する架橋ポリマーレジスト組成物からなる。第２架橋ポリマー層１３１は、基板１１０の全面に、架橋ポリマーレジスト組成物をスピンコーティング法により所定の厚さに塗布することによって形成される。このとき、前記架橋ポリマーレジスト組成物は、ノズルの長さを十分に確保でき、インクチャンバ内の圧力変化に耐えうる程度の強度を有する厚さに塗布される。
そして、以前工程で犠牲層Ｓの上面が流路形成層１２０の上面と同じ高さに平坦に形成されるので、前記第２フォトレジスト層１３１をなすネガティブフォトレジストと、犠牲層Ｓをなすポジティブフォトレジストとの反応により、犠牲層Ｓの端部が変形または溶解される従来の問題点が発生しない。したがって、前記第２フォトレジスト層１３１は、流路形成層１２０の上面に完全に密着するように形成されうる。
次に、図３Ｎに示すように、ネガティブフォトレジストからなる第２架橋ポリマー層１３１を、ノズルパターンが形成された第３フォトマスク１６３を使用して露光させる。次いで、第２架橋ポリマー層１３１を現像すれば、図３Ｏに示すように、露光されていない部分が除去されつつノズル１５４が形成され、露光により硬化された部位は残存して、ノズル層１３０を形成することができる。この場合、陽イオン性の光開始剤の濃度によって、ノズルに所定の角度のテーパが形成される。前記露光工程では、化学線により行われる。具体的には、Ｉ−ｌｉｎｅ（３５３ｎｍ）以下の波長を有するＵＶや、それより短い波長を有する電子線またはＸ線を使用することが望ましい。このように、比較的短い波長を有する光を使用して露光すれば、光透過の深さが浅くなって、第２架橋ポリマー層１３１の下側の犠牲層Ｓは、露光により影響を受けない。したがって、ポジティブフォトレジストからなる犠牲層Ｓ内に窒素ガスが発生しないので、窒素ガスによりノズル層１３０が変形される従来の問題点が発生しない。
図５Ａから図５Ｃに示すように、第２架橋ポリマー層に存在する陽イオン性の光開始剤の濃度が上昇するほど、ノズルに形成されるテーパ角度が大きくなるということが分かる。このような結果は、図６のグラフにも示されている。
次に、図３Ｐに示すように、基板１１０の背面に、インク供給口（図３Ｑの符号１５１）を形成するためのエッチングマスク１７１を形成する。前記エッチングマスク１７１は、基板１１０の背面にポジティブまたはネガティブフォトレジストを塗布した後、これをパターニングすることによって形成されうる。
次いで、図３Ｑに示すように、前記エッチングマスク１７１により露出された基板１１０の背面から、基板１１０を貫通するようにエッチングしてインク供給口１５１を形成した後、エッチングマスク１７１を除去する。具体的に、基板１１０の背面のエッチングは、プラズマを利用する乾式エッチングにより行われうる。一方、基板１１０の背面のエッチングは、エッチング液として水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用する湿式エッチングにより行われてもよい。
最後に、溶媒を使用して犠牲層Ｓを除去すれば、図３Ｒに示すように、犠牲層Ｓが除去された空間に、流路形成層１２０により取り囲まれたインクチャンバ１５３及びリストリクター１５２が形成される。
これにより、図３Ｒに示すような構造を有するインクジェットプリントヘッドが完成する。また、前記製造方法によれば、本発明のインクジェットプリントヘッドのチャンバ層と犠牲層との間の段差は、３μｍ未満であることが望ましい。
以下では、図４Ａから図４Ｆを参照して、本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第３実施形態を順に説明する。以下の説明において、前述の第２実施形態と同じ部分については、その説明を簡略にするか、または省略する。
本発明の第２実施形態において、基板２１０上に犠牲層Ｓを形成する工程までは、前述の第１実施形態での図３Ａから図３Ｉに示す工程とほぼ同じである。概略的に説明すれば、図４Ａに示すように、基板２１０を準備した後、前記基板２１０上に、インクを加熱するためのヒータ２４１と、前記ヒータ２４１に電流を供給するための電極２４２とを形成する。次に、ヒータ２４１及び電極２４２が形成された基板２１０上に、架橋ポリマーレジスト組成物を所定の厚さに塗布した後、これを露光及び現像して第１架橋ポリマー層の流路形成層２２０を形成する。このとき、前記流路形成層２２０は、所望のインクチャンバの高さより若干低く形成されうる。そして、流路形成層２２０が形成されている基板２１０の全面に、ポジティブフォトレジストをスピンコーティング法により所定の厚さに塗布して第１犠牲層２２３を形成した後、これを露光及び現像によりパターニングする。次いで、基板２１０の全面に、さらにポジティブフォトレジストをスピンコーティング法により所定の厚さに塗布して第２犠牲層２２４を形成した後、これを露光及び現像によりパターニングする。それにより、図４Ａに示すように、第１犠牲層２２３及び第２犠牲層２２４からなり、その上面が、平坦な犠牲層Ｓが流路形成層２２０により取り囲まれた空間内に形成される。
前述の第２実施形態の犠牲層Ｓの形成工程において、前記犠牲層Ｓをなすポジティブフォトレジストとしては、イミド系のポジティブフォトレジストが使用され、犠牲層Ｓの高さを流路形成層２２０の高さと同じ高さに下げるためのブランク露光と、これによる現像工程とは経ない。イミド系のポジティブフォトレジストは、現像後に約１４０℃の温度でハードベーキング工程を必要とするが、ネガティブフォトレジストに含まれていた溶媒により影響を受けない性質と、露光されても窒素ガスを発生させない性質とを有する。これについては、後述する工程で再び説明する。
次に、図４Ｂに示すように、流路形成層２２０及び犠牲層Ｓが形成されている基板２１０上に第２架橋ポリマー層２３１を形成する。前記第２架橋ポリマー層２３１は、後述する工程でノズル層（図４Ｄの符号２３０）をなすので、インクに対して化学的に安定した性質を有するネガティブフォトレジストからなる。前記第２架橋ポリマー層２３１の具体的な形成方法は、第２実施形態と同じである。
そして、本実施形態で、犠牲層Ｓが流路形成層２２０より高く突出するように形成されても、犠牲層Ｓがイミド系のポジティブフォトレジストからなっているので、前述のように、第２架橋ポリマー層２３１をなすネガティブフォトレジストに含まれていた溶媒により影響を受けない。したがって、犠牲層Ｓの端部が変形または溶解される従来の問題点が発生しない。
次に、図４Ｃに示すように、ネガティブフォトレジストからなる第２架橋ポリマー層２３１を、ノズルパターンが形成されたフォトマスク２６３を使用して露光させる。次いで、第２架橋ポリマー層２３１を現像すれば、図４Ｄに示すように、露光されていない部分が除去されつつノズル２５４が形成され、露光により硬化された部位は残存して、ノズル層２３０を形成する。この場合にも、前記第２架橋ポリマー層に存在する陽イオン性の光開始剤の濃度によって、ノズルに形成されるテーパ角度が変わる。
本実施形態において、犠牲層Ｓをなすイミド系のポジティブフォトレジストは、前述のように露光されても窒素ガスを発生させない性質を有するので、窒素ガスによりノズル層２３０が変形される従来の問題点が発生しない。前記露光工程は、化学線により行われる。具体的には、Ｉ−ｌｉｎｅ（３５３ｎｍ）だけでなく、Ｈ−ｌｉｎｅ（４０５ｎｍ）及びＧ−ｌｉｎｅ（４３６ｎｍ）を含む広域のＵＶが使用され、また、それより短い波長を有する電子線またはＸ線が使用されてもよい。
次に、図４Ｅに示すように、基板２１０の背面にエッチングマスク２７１を形成した後、前記エッチングマスク２７１により露出された基板２１０の背面から、基板２１０を貫通するように乾式または湿式エッチングしてインク供給口２５１を形成する。前記エッチングマスク２７１及びインク供給口２５１の具体的な形成方法は、第１実施形態と同じである。
最後に、溶媒を使用して犠牲層Ｓを除去すれば、図４Ｆに示すように、犠牲層Ｓが除去された空間に、流路形成層２２０により取り囲まれたインクチャンバ２５３及びリストリクター２５２が形成される。
これにより、図４Ｆに示すような構造を有するインクジェットプリントヘッドが完成する。
また、本発明は、前記製造方法によって製造されたインクジェットプリントヘッドとして、テーパ状のインクの吐出ノズルが形成されたノズル層を備え、前記ノズル層が化学線により形成されるエポキシ樹脂組成物の硬化物であり、前記ノズルのテーパ角度が、前記ノズル層に垂直な面に対して５°〜１２°であって、前記ノズルの断面積が液体の吐出方向によって小さいインクジェットプリントヘッドを提供する。
また、本発明は、前記製造方法によって製造されたインクジェットプリントヘッドとして、テーパ状のインクの吐出ノズルが形成されたノズル層を備え、前記ノズル層が化学線により形成される架橋ポリマーレジスト組成物の硬化物であり、前記架橋ポリマーレジスト組成物が、（ａ）下記化学式１から化学式７で表示される群から選択された一つ以上のポリマーのエポキシ前駆体ポリマーと、（ｂ）前記架橋ポリマーレジスト組成物全体を基準に４〜１２質量％含まれる陽イオン性の光開始剤と、（ｃ）溶媒と、を含むインクジェットプリントヘッドを提供する。
前記式で、ｎは、１〜２０の整数である。
＜レジスト組成物の製造１＞
キシレン（Ｓａｍｃｈｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製）５０ｍｌ及びＳＰ−１７２（Ａｓａｓｈｉ Ｄｅｎｋａ Ｋｏｒｅａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製）５ｍｌ（３．４５ｗｔ％）を容器に入れた。次いで、前記容器にＥＨＰＨ−３１５０エポキシ樹脂（Ｄａｉｃｅｌ Ｃｈｍｉｃａｌ Ｃｏ．製）９０ｇを加えた後、前記溶液を２４時間攪拌した。
＜レジスト組成物の製造２＞
ＳＰ−１７２（Ａｓａｓｈｉ Ｄｅｎｋａ Ｋｏｒｅａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製）を１０ｍｌ（６．６７ｗｔ％）使用したことを除いては、レジスト組成物１と同じ方法で製造した。
＜レジスト組成物の製造３＞
ＳＰ−１７２（Ａｓａｓｈｉ Ｄｅｎｋａ Ｋｏｒｅａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製）を２０ｍｌ（１２．５ｗｔ％）使用したことを除いては、レジスト組成物１と同じ方法で製造した。
前記実施例のレジスト組成物を使用して得られたインクジェットプリントヘッドのノズルの電子顕微鏡写真は、図５Ａから図５Ｃに示されており、これをグラフで図示したものは、図６に示されている。図５Ａから図５Ｃ及び図６に示すように、陽イオン性の光開始剤の濃度が上昇するほど、ノズルのテーパ角度が大きくなった。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、インクジェットプリント関連の技術分野に好適に適用されうる。
熱駆動型インクジェットプリントヘッドの一般的な構造を示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の第１実施形態で、テーパ角度の形成方法のメカニズムを説明した断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の第１実施形態で、テーパ角度の形成方法のメカニズムを説明した断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の第１実施形態で、テーパ角度の形成方法のメカニズムを説明した断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の第１実施形態で、テーパ角度の形成方法のメカニズムを説明した断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第２実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第３実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第３実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第３実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第３実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第３実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の望ましい第３実施形態を順に示す断面図である。 本発明に係る製造方法により製造されたインクジェットプリントヘッドの垂直断面写真である。 本発明に係る製造方法により製造されたインクジェットプリントヘッドの垂直断面写真である。 本発明に係る製造方法により製造されたインクジェットプリントヘッドの垂直断面写真である。 本発明に係る製造方法により製造されたインクジェットプリントヘッドの陽イオン性の光開始剤の濃度によるテーパ角度の変化を示すグラフである。
符号の説明
１０、１１０、２１０ 基板
２０、１２０、２２０ 流路形成層
１２１、２２１ 第１フォトレジスト層
１２３、２２３ 第１犠牲層
１２４、２２４ 第２犠牲層
３０、１３０、２３０ ノズル層
１３１、２３１ 第２フォトレジスト層
４１、１４１、２４１ ヒータ
４２、１４２、２４２ 電極
５１、１５１、２５１ インク供給口
５２、１５２、２５２ リストリクター
５３、１５３、２５３ インクチャンバ
５４、１５４、２５４ ノズル
１６１、１６２、１６３、２６３ フォトマスク
１７１、２７１ エッチングマスク
５５ テーパ角度
８１ フォトレジスト層

Claims (26)

  1. エポキシ前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤、及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物に化学線を照射してノズル層を形成する工程を含むインクジェットプリントヘッドの製造方法であって、
    前記架橋ポリマーレジスト組成物中の前記陽イオン性の光開始剤の濃度を変化させて、前記ノズル層に存在するノズルのテーパ角度を制御することを特徴とする、インクジェットプリントヘッドの製造方法。
  2. 前記陽イオン性の光開始剤の濃度が上昇するほど、ノズルのテーパ角度が大きくなることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  3. 前記陽イオン性の光開始剤の量は、前記架橋ポリマーレジスト組成物全体を基準として４〜１２質量％であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  4. 前記ノズルのテーパ角度は、５°〜１２°であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  5. 前記架橋ポリマーレジスト組成物に照射される化学線の露光エネルギーレベルは、５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  6. 前記エポキシ前駆体ポリマーは、フェノール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ビスフェノール−Ａ、脂環族、及びそれらの混合物からなる群から選択された骨格単量体から形成されることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  7. 前記エポキシ前駆体ポリマーは、下記化学式１から化学式７で表示される化合物からなる群から選択された一つ以上のポリマーであることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
    前記各式で、ｎは、１〜２０の整数である。
  8. 前記陽イオン性の光開始剤は、スルホニウム塩またはヨード塩を含むことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  9. 前記溶媒の量は、前記架橋ポリマーレジスト組成物の総質量を基準として２０〜９０質量％であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  10. 前記溶媒の量は、前記架橋ポリマーレジスト組成物の総質量を基準として４５〜７５質量％であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  11. 前記溶媒は、α−ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエチル酢酸（ＰＧＭＥＡ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  12. テーパ状のインクの吐出ノズルが形成されたノズル層を備え、
    前記ノズル層が化学線により形成される架橋ポリマーレジスト組成物の硬化物であり、
    前記ノズルのテーパ角度は、前記ノズル層に垂直な面に対して５°〜１２°であり、
    前記ノズルの断面積は、前記テーパ状のノズルを介したインクの吐出方向に向かって小さくなることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
  13. テーパ状のインクの吐出ノズルが形成されたノズル層を備え、
    前記ノズル層が化学線により形成される架橋ポリマーレジスト組成物の硬化物であり、
    前記架橋ポリマーレジスト組成物が、
    （ａ）下記化学式１から化学式７で表示される化合物からなる群から選択された一つ以上のポリマーであるエポキシ前駆体ポリマーと、
    （ｂ）前記架橋ポリマーレジスト組成物全体を基準として４〜１２質量％含まれる陽イオン性の光開始剤と、
    （ｃ）溶媒と、
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
    前記式で、ｎは、１〜２０の整数である。
  14. エポキシ前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤、及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物を基板の表面上にコーティングする工程と、
    ノズル層パターンを有するマスクを介して露出される前記架橋ポリマーレジスト組成物の露出された部分を架橋させる工程と、
    マスクを介して露出されていない前記架橋ポリマーレジスト組成物の露出されていない部分を除去して、テーパ状のノズルを有するノズル層を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッドの製造方法。
  15. 前記陽イオン性の光開始剤は、周期律表のＶＡ族元素の芳香族のハロニウム塩及びＶＩＡ族元素のオニウム塩からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  16. 前記テーパ状のノズルのテーパリング程度は、前記架橋ポリマーレジスト組成物中の前記陽イオン性の光開始剤の濃度に相応することを特徴とする、請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  17. 前記架橋ポリマーレジスト組成物中の前記陽イオン性の光開始剤の濃度を調節して、テーパ角度のテーパリング程度を調節する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  18. 前記基板の表面は、インクチャンバを形成するための流路形成層と、前記インクチャンバ内でインクを加熱するためのヒータと、前記ヒータを被覆する犠牲層と、前記ヒータに電流を加える電極と、を備え、
    前記架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程は、前記基板の表面、前記流路形成層、前記犠牲層及び前記電極上に前記架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程を含むことを特徴とする、請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  19. 前記基板の表面、前記流路形成層、前記ヒータ及び前記電極を被覆するために、前記流路形成層、前記ヒータ及び前記電極を備えた前記基板の表面上に第１ポジティブフォトレジストをコーティングする工程と、
    フォトマスクを介して第１ポジティブレジストの一部を化学線に露出させ、前記第１ポジティブフォトレジストの露出された部分を除去する工程と、
    前記基板の表面、前記流路形成層、前記第１ポジティブフォトレジスト、及び前記電極を被覆するために、前記流路形成層、前記第１ポジティブフォトレジストにより被覆された前記ヒータ及び電極を備えた前記基板の表面上に第２ポジティブフォトレジストをコーティングする工程と、
    前記フォトマスクを介して前記第２ポジティブフォトレジストの一部を化学線に露出させ、露出した前記第２ポジティブフォトレジスト部分を除去し、前記犠牲層が、前記フォトマスクを介して露出されていない前記第１ポジティブフォトレジスト及び前記第２ポジティブフォトレジストの露出されていない部分を備える工程と、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  20. 前記基板の表面、前記流路形成層、前記流路形成層の高さと同じ高さを有する犠牲層、及び前記電極上に架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする前に、前記流路形成層の高さに相応するように前記犠牲層の高さを下げるために、前記犠牲層を化学線にブランク露出させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  21. 前記第１ポジティブフォトレジスト及び前記第２ポジティブフォトレジストは、イミド系のポジティブフォトレジストであり、
    前記犠牲層の高さが前記流路形成体の高さよりより高く、
    前記架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程は、前記基板の表面、前記流路形成層、前記流路形成層の高さよりさらに高い前記犠牲層、及び前記電極上に架橋ポリマーレジスト組成物をコーティングする工程を含む
    ことを特徴とする、請求項１９に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  22. 基板上にインクを加熱するためのヒータ、及び前記ヒータに電流を加える電極を形成する工程と、
    流路形成層を形成するために、前記ヒータ及び電極が形成された前記基板上に第１架橋ポリマーレジスト組成物をパターニングする工程と、
    前記流路形成層により取り囲まれた空間で平坦な上面を有する犠牲層を形成するために、前記流路形成層が形成された前記基板上にフォトリソグラフィによるパターニングを２回以上行う工程と、
    ノズル層を形成するために、前記流路形成層及び前記犠牲層上に前駆体ポリマー、陽イオン性光開始剤、及び溶媒を含む第２架橋ポリマーレジスト組成物をパターニングする工程と、
    インク供給口を形成するために、前記基板の背面から前記基板をエッチングする工程と、
    前記犠牲層を除去する工程と、
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッドの製造方法。
  23. エポキシ前駆体ポリマーと、
    陽イオン性の光開始剤と、
    溶媒と、
    を含むことを特徴とする、架橋ポリマーネガティブレジスト組成物。
  24. 前記陽イオン性の光開始剤は、周期律表のＶＡ族元素の芳香族ハロニウム塩及びＶＩＡ族元素のオニウム塩からなる群から選択されることを特徴とする、請求項２３に記載の架橋ポリマーネガティブレジスト組成物。
  25. プリントヘッドを製造するために使用される中間体化合物であって、
    インクチャンバを形成するための流路形成層と、インクチャンバ内でインクを加熱するためのヒータと、前記ヒータを被覆する犠牲層と、基板の表面上に形成されて前記ヒータに電流を加える電極と、を備える基板と、
    前記基板の表面、前記流路形成層、前記犠牲層、及び前記電極上にコーティングされたエポキシ前駆体ポリマー、陽イオン性の光開始剤及び溶媒を含む架橋ポリマーレジスト組成物と、
    を含むことを特徴とする、中間体化合物。
  26. 基板と、
    インクチャンバ、前記インクチャンバでインクを加熱するヒータ、及び前記ヒータに電流を加える電極を備えたチャンバ層と、
    前記インクチャンバからインクを吐出するためにテーパ状のノズルを有するノズル層と、を備え、
    前記ノズル層は、エポキシ樹脂及び陽イオン性の光開始剤を含む架橋ポリマーレジスト組成物を含む
    ことを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
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