JP2010240874A - インクジェットヘッドの製造方法およびインクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧力発生素子が形成された基板の上に、ポジ型レジスト層を形成する工程と、前記ポジ型レジスト層のうち、インク流路となる部分の少なくとも表面を選択的に着色する工程と、その着色部をマスクとして、前記ポジ型レジスト層をパターニングしてインク流路パターンを形成する工程と、その上にインク流路形成部材となる被覆樹脂層を形成する工程と、前記圧力発生素子の上方に位置する前記被覆樹脂層に、吐出口を形成する工程と、前記インク流路パターンを溶解除去して、前記吐出口と連通するインク流路とする工程とを有する方法でインクジェットヘッドを製造する。前記ポジ型レジスト層の着色は、i線照射により前記ポジ型レジスト層の所定位置を親水化した上で、染料溶液または顔料分散液を用いて行うことが好ましい。
【選択図】図1
Description
1)8〜12インチ程度の大型ウエハを露光する際には、基板の反りやマスクのたわみ等の影響を受けるため、基板内および基板間でアライメント精度がばらつく場合がある。
2)10μm程度の厚膜のレジストを露光する場合、分解反応を十分に生じさせるためには、大量のエネルギーを照射する必要がある。このため、露光時の発熱によりマスクと基板が不均一な熱膨張を生じ、解像性およびアライメント精度が悪化する場合がある。
前記ポジ型レジスト層のうち、インク流路となる部分の少なくとも表面を選択的に着色する工程と、
前記ポジ型レジスト層の着色部をマスクとして、前記ポジ型レジスト層をパターニングして、インク流路パターンを形成する工程と、
前記インク流路パターンが形成された前記基板の上に、インク流路形成部材となる被覆樹脂層を形成する工程と、
前記圧力発生素子の上方に位置する前記被覆樹脂層に、吐出口を形成する工程と、
前記インク流路パターンを溶解除去して、前記吐出口と連通するインク流路とする工程と
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。
前記ポジ型レジスト層の一部の少なくとも表面を選択的に着色する工程と、
前記ポジ型レジスト層の着色部をマスクとして、前記ポジ型レジスト層をパターニングする工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法である。
まず、本発明では、図2(a)に示すように、圧力発生素子2が形成された基板1を準備する。基板1は、インク流路構成部材の一部として機能し、また、後述するインク流路10および吐出口8を形成する材料層の支持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等に特に限定されることはないが、シリコン基板が一般的に用いられる。
次いで、図2(b)に示すように、圧力発生素子2を形成した基板1の上に、ポジ型レジスト層11を形成する。ここで用いられるポジ型レジストとしては、光酸発生剤を用いた化学増幅型のポジ型フォトレジストを用いることが好ましい。特に、本発明においては、アライメント精度の観点からステッパー(縮小投影露光装置)を用いてパターニングすることが好ましく、最も汎用的なi線(365nm)でパターニングできることが好ましいことから、i線に感光波長域を有することが好ましい。これらの要求を満足するレジストとしては、ノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレン、およびその重合体をベース樹脂としたアルカリ現像可能なものを用いることが好ましい。
ポジ型レジスト層11の形成には、既知のスピンコート法、ロールコート法、スリットコート法等の塗布方法を用いることができる。また、ドライフィルム化された材料を用い、ラミネート法により形成しても良い。
次いで、図2(c)に示すように、第一のレチクル(マスク)12を介してポジ型レジスト層11のパターン露光を行い、ベークする。こうすることで、露光部において光酸発生剤から酸が発生し、−OH基の保護基が脱離することで、露光部が親水化する。
次に、図2(d)に示すように、ポジ型レジスト層11の露光部(光照射部)であるインク流路となる部分の少なくとも表面を選択的に着色し、染色パターン13を形成する。
R1乃至R4となる置換基としては、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、ナフトキノン類やアントラセン類等のキノン誘導体、アントラセン誘導体などが挙げられる。また、上記置換基以外の置換基も、本発明の主旨を逸脱しないものであれば使用できる。A1となるハロゲン元素としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンが挙げられる。
また、これらの着色液を用いてポジ型レジスト層11を染色する際には、必要に応じて溶液または被処理基板を加熱しても良い。さらに、染色を行った後に、必要に応じて水洗、加熱等の処理を行って、染料または顔料をポジ型レジスト層11中により強固に固定化しても良い。
次に、染色パターン13をマスクとして、ポジ型レジスト層11の非着色部を感光させ得る波長領域の光を照射する(図2(e))。そして、現像処理を行ってポジ型レジスト層11をパターニングして、ポジ型レジストからなるインク流路パターン14を形成する(図2(f))。
次いで、インク流路パターン14の上に、被覆樹脂層6をスピンコート法、ロールコート法、スリットコート法等の方法で形成する(図2(g))。この被覆樹脂層はインク流路形成部材として機能するものであることから、構造材料としての高い機械的強度、下地との密着性、耐インク性と、同時にインク吐出口の微細なパターンをパターニングするための解像性等が要求される。これらの特性を満足する被覆樹脂層を形成する材料としては、カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物が好適である。
7.インク供給口およびインク流路の形成(図2(j)、図2(k))
次いで、基板1を貫通するインク供給口9を形成する(図2(j))。インク供給口9の形成方法としては、サンドブラスト、ドライエッチング、ウエットエッチング等の手法、またはこれらの手法の組み合わせにより行うことができる。
図2に示した工程に従って、インクジェットヘッドを作製した。まず、図2(a)に示されるような基板1を準備した。一般的に、圧力発生素子2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製造されるため、シリコン基板を適用することが好適である。本例においては、8インチのシリコン基板の上に、圧力発生素子としての電気熱変換素子(材質HfB2からなるヒーター)と、インク流路およびノズル形成部位にSiN+Taの積層膜(不図示)を有するシリコン基板を準備した。
・式(A)で示されるポリヒドロキシスチレン 40質量部
(n:m=4:6、平均分子量(Mw):20000)
・光酸発生剤(アデカ製、商品名:SP−172) 2質量部
・ジグライム 60質量部
次に、図2(c)に示すように、i線ステッパー(キヤノン製、商品名:i5)を用いて第一のレチクル(マスク)12を介して200J/m2の露光量で露光し、90℃3分の熱処理を行った。次に、以下の組成からなる着色液をスピンコートし、120℃5分間のベークを行うことで、染色パターン13を形成した(図2(d))。
・2−ベンゾフェノン−4,4’−ジカルボン酸 30質量部
・ジエチレングリコール 30質量部
・イオン交換水 40質量部
引き続き、図2(e)に示すように、Deep−UV露光装置(ウシオ電機製、商品名:UX−3200)を用いて15000mJ/cm2の露光量で全面露光し、90℃10分間の熱処理を行った。その後、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を用いてポジ型レジストを現像してインク流路パターン14を形成した(図2(f))。
・EHPE(商品名、ダイセル化学工業製) 100質量部
・SP−172(商品名、アデカ製) 5質量部
・A−187(商品名、日本ユニカー製) 5質量部
・メチルイソブチルケトン 100質量部
引き続き、被処理基板の上に以下の組成からなる感光性樹脂組成物を、膜厚が1μmとなるようにスピンコートし、ホットプレート上で80℃3分間のプリベークを行って、撥インク剤層(不図示)を形成した。
・EHPE(商品名、ダイセル化学工業製) 35質量部
・2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)ヘキサフロロプロパン 25質量部
・1,4−ビス(2−ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル)ベンゼン 25質量部
・3−(2−パーフルオロヘキシル)エトキシ−1,2−エポキシプロパン 16質量部
・A−187(商品名、日本ユニカー製) 4質量部
・SP−172(商品名、アデカ製) 5質量部
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル 100質量部
次いで、i線ステッパー(キヤノン製、商品名:i5)を用いて第二のレチクル(マスク)15を介して4000J/m2の露光量にてパターン露光した後(図2(h))、ホットプレートにて120℃120秒のPEBを行った。その後、メチルイソブチルケトンにて現像、イソプロピルアルコールにてリンス処理を行い、100℃60分間の熱処理を行って、吐出口8を形成した(図2(i))。なお、本実施例では、φ13μmの吐出口パターンを形成した。
図3に示した工程に従って、インクジェットヘッドを作製した。なお、図3(b)に示す工程では、ポジ型レジストとしてポリメチルイソプロペニルケトンを用いてポジ型レジスト層3を形成した。また、図3(c)に示す工程では、Deep−UV露光装置(ウシオ電機製、商品名:UX−3200)を用いてパターン露光を行った。その後、現像処理を行って、インク流路パターン5を作製した(図3(d))。その他の条件等は、実施例1と同じとした。実施例1と同様の評価結果を表1に併せて示す。
2 圧力発生素子
3 ポジ型レジスト層
4 第一のマスク
5 インク流路パターン
6 被覆樹脂層
7 第二のマスク(レチクル)
8 吐出口
9 インク供給口
10 インク流路
11 ポジ型レジスト層
12 第一のレチクル(マスク)
13 染色パターン
14 インク流路パターン
15 第二のレチクル(マスク)
Claims (10)
- 圧力発生素子が形成された基板の上に、ポジ型レジスト層を形成する工程と、
前記ポジ型レジスト層のうち、インク流路となる部分の少なくとも表面を選択的に着色する工程と、
前記ポジ型レジスト層の着色部をマスクとして、前記ポジ型レジスト層をパターニングして、インク流路パターンを形成する工程と、
前記インク流路パターンが形成された前記基板の上に、インク流路形成部材となる被覆樹脂層を形成する工程と、
前記圧力発生素子の上方に位置する前記被覆樹脂層に、吐出口を形成する工程と、
前記インク流路パターンを溶解除去して、前記吐出口と連通するインク流路とする工程と
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記ポジ型レジスト層の着色を、前記ポジ型レジスト層の感光波長領域に対して遮光性を有する染料溶液または顔料分散液を用いて行うことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型レジスト層を、i線に感光波長域をもつ化学増幅型のポジ型フォトレジストで形成することを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型レジスト層を、光照射により親水性が発現または向上する材料で形成することを特徴とする請求項3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型レジスト層に光照射する工程をさらに有し、その後に、前記ポジ型レジスト層の光照射部を着色することを特徴とする請求項4に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型レジスト層のパターニングを、縮小投影露光装置を用いてi線を照射した後、現像処理を施すことで行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記被覆樹脂層のパターニングを、縮小投影露光装置を用いてi線を照射した後、現像処理を施すことで行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載の製造方法により製造されたインクジェットヘッド。
- 被処理基板の上に、ポジ型レジスト層を形成する工程と、
前記ポジ型レジスト層の一部の少なくとも表面を選択的に着色する工程と、
前記ポジ型レジスト層の着色部をマスクとして、前記ポジ型レジスト層をパターニングする工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
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