JP2014131854A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、液体流路の位置を精度良く制御でき、かつ、応力集中を緩和することで、割れの発生を抑制することができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【解決手段】本発明は、基板の上に、第一の感光性樹脂からなる第一の層を形成する工程と、前記第一の層の上に、前記第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減することが可能な材料を用いて、少なくとも一部の側面部分に光の透過分布を具備するマスク層を形成する工程と、前記第一の層に対して第一の露光処理及び第一の現像処理を行い、前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程と、ここで、前記流路型パターンのテーパー角度θが９５°＜θであり、前記流路型パターンを被覆するように被覆樹脂層を形成する工程と、前記被覆樹脂層をパターニングして、前記吐出口を有する前記流路形成部材を形成する工程と、を含む液体吐出ヘッドの製造方法である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、基板の上に、第一の感光性樹脂からなる第一の層を形成する工程と、前記第一の層の上に、前記第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減することが可能な材料を用いて、少なくとも一部の側面部分に光の透過分布を具備するマスク層を形成する工程と、前記第一の層に対して第一の露光処理及び第一の現像処理を行い、前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程と、ここで、前記流路型パターンのテーパー角度θが９５°＜θであり、前記流路型パターンを被覆するように被覆樹脂層を形成する工程と、前記被覆樹脂層をパターニングして、前記吐出口を有する前記流路形成部材を形成する工程と、を含む液体吐出ヘッドの製造方法である。
【選択図】図１
Description
本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
インクジェット方式を用いた記録装置（液体吐出装置）は、記録ヘッドのノズルの吐出口からインク（記録液）滴を吐出させて記録媒体に付着させることにより記録を行う構成となっている。
この種の液体吐出ヘッドの構成について以下に説明する。液体吐出ヘッドは、電気配線及びインクを吐出するためのエネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子等が表面に設けられたシリコン基板を有し、該シリコン基板上には複数のノズルが設けられている。ノズルは、吐出エネルギー発生素子により気泡が発生させられる発泡室、インク滴を吐出するための微細な吐出口、及びインクを供給する流路等からなる。また、シリコン基板には、外部よりインクを供給するために、シリコン基板の表面及び裏面を貫通するようにインク供給口が設けられる。インク供給口に関しては、共通液室から直接ノズルへインクを供給する構成や、共通液室から独立供給口を介してノズルへインクを供給する構成が知られている。
以上のような構成を有する液体吐出ヘッドは、シリコン基板の裏面側から供給されたインクがインク供給口を通って各ノズルに供給され、発泡室内に充填される。発泡室内に充填されたインクは、吐出エネルギー発生素子により膜沸騰されて発生する気泡によって、シリコン基板に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口からインク滴が吐出される。
ここで、特許文献１では、基板上に、液流路の型となるパターンとして、ポジ型感光性樹脂が用いられている。ポジ型感光性樹脂を露光する際、露光装置としては、必要な露光量の関係より１対１の倍率で基板全体を一括露光する露光装置が用いられる。前記露光装置は、一括露光のため、基板とマスクとの位置合わせ精度が十分ではない場合がある。特に大型基板になれば、基板の反り等の影響でアライメント精度が同一基板内又は基板ごとにばらつく場合がある。特許文献１では、このような課題に対して、感光性樹脂層上の液流路に対応した部位に、感光波長をもつ光の透過を低減可能なマスク層を設け、該マクス層をマスクとして前記感光性樹脂層を一括露光することにより、感光性樹脂層に所望の流路形状を形成している。前記マスク層については、アライメント精度が高く、最も汎用的なｉ線（３６５ｎｍ）ステッパーを使用することで、マスク層の位置精度の高いパターンが実現され、それに伴い前記感光性樹脂におけるパターニングの位置精度も向上する。その後、前記液流路パターンを被覆するようにノズル部材となる層が設けられ、層の一部に吐出口が形成され、次いで流路パターンが除去されて、液体吐出ヘッドが製造される。
特許文献１に記載の手法を用いた場合、流路の型となる感光性樹脂の露光がマスクとなる層を介したコンタクト露光となる。そのため、流路の型のパターンエッジがほぼ直角に形成される傾向がある。そのパターンエッジの形状はノズル部材に転写され、ノズル部材内の流路壁にも同様な角が形成されることとなる。このような形状の場合、外力が印加されると、角付近に過剰な応力が集中するため、ノズル部材の厚さによっては、割れ等の不良が発生する場合がある。
そこで、本発明は、液体流路の位置を精度良く制御でき、かつ、応力集中を緩和することで、割れの発生を抑制することができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
本発明は、
液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材を基板上に有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記基板の上に、第一の感光性樹脂からなる第一の層を形成する工程と、
（２）前記第一の層の上に、前記第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減することが可能な材料を用いて、少なくとも一部の側面部分に光の透過分布を具備するマスク層を形成する工程と、
（３）前記第一の層に対して前記マスク層をマスクとした第一の露光処理及び第一の現像処理を行い、前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程と、ここで、前記流路型パターンの基板面に垂直な断面における上面と側面の間のテーパー角度をθとしたとき、９５°＜θであり、
（４）前記流路型パターンを被覆するように被覆樹脂層を形成する工程と、
（５）前記被覆樹脂層をパターニングして、前記吐出口を有する前記流路形成部材を形成する工程と、
（６）前記流路型パターンを除去して前記液体流路を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材を基板上に有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記基板の上に、第一の感光性樹脂からなる第一の層を形成する工程と、
（２）前記第一の層の上に、前記第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減することが可能な材料を用いて、少なくとも一部の側面部分に光の透過分布を具備するマスク層を形成する工程と、
（３）前記第一の層に対して前記マスク層をマスクとした第一の露光処理及び第一の現像処理を行い、前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程と、ここで、前記流路型パターンの基板面に垂直な断面における上面と側面の間のテーパー角度をθとしたとき、９５°＜θであり、
（４）前記流路型パターンを被覆するように被覆樹脂層を形成する工程と、
（５）前記被覆樹脂層をパターニングして、前記吐出口を有する前記流路形成部材を形成する工程と、
（６）前記流路型パターンを除去して前記液体流路を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
本発明によれば、液体流路の位置を精度良く制御でき、かつ、応力集中を緩和することで、割れの発生を抑制することができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することが可能となる。
本発明は、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材を基板上に有する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
また、本発明は、前記基板の上に、第一の感光性樹脂からなる第一の層を形成する工程を含む。
また、本発明は、前記第一の層の上に、前記第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減することが可能な材料を用いて、少なくとも一部の側面部分に光の透過分布を具備するマスク層（マスクパターンとも称す）を形成する工程を含む。
ここで、側面部分に光の透過分布を具備するとは、マスク層の基板面に垂直な断面における側面部分において、パターンの端に向かうにつれて光の透過が大きくなる性質又は形状を有することを指す。
マスク層の形成方法については、後述の実施形態で詳述する。
また、本発明は、前記第一の層に対して前記マスク層をマスクとした第一の露光処理及び第一の現像処理を行い、前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程を含む。
また、本発明は、前記第一の層に対して前記マスク層をマスクとした第一の露光処理及び第一の現像処理を行い、前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程を含む。
ここで、前記流路型パターンの基板面に垂直な断面における上面と側面の間のテーパー角度をθとしたとき、９５°＜θであり、１００°＜θであることが好ましく、１０５°＜θであることがより好ましい。また、θ＜１５０°であることが好ましく、θ＜１３０°であることがより好ましい。
また、本発明は、前記流路型パターンを被覆するように被覆樹脂層を形成する工程を含み、前記被覆樹脂層をパターニングして、前記吐出口を有する前記流路形成部材を形成する工程を含む。
また、本発明は、前記流路型パターンを除去して前記液体流路を形成する工程を含む。
図１は、液体吐出ヘッドの構成例を示す上面図（ａ）及び断面斜視図である。図１（ａ）は、吐出面側の構成を示す模式的上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面を有する模式的な断面斜視図である。以下、図１を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下に記述されるもののみに限定されるものではない。
また、本明細書では、本発明の適用例として主にインクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の記録ヘッド等にも適用できる。記録ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
なお、本発明により得られる液体吐出ヘッドは、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に搭載可能である。例えば、バイオッチップ作製や電子回路印刷、薬物噴霧などの用途の装置にも用いることができる。
図１に示す液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子２が所定のピッチで形成された基板１を有している。基板１の裏面（第二の面）側には液体を供給する共通液室３が設けられ、該共通液室３の底面には基板の表面（第一の面）まで貫通する複数の独立供給口６が形成されている。基板１の表面側には、液体流路７及び吐出口５を構成する流路形成部材４が設けられている。吐出口５は、吐出エネルギー発生素子２の上方に開口している。流路形成部材は、独立供給口６から各吐出口５に連通する個別の液体流路７の壁を形成する流路壁部材と吐出口５の壁を形成する吐出口形成部材とが一体的に形成された構成となっている。
以下、本発明の実施形態の製造方法について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図２は、本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的断面図である。以下、図２を参照して、本実施形態について説明する。
図２は、本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的断面図である。以下、図２を参照して、本実施形態について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、吐出エネルギー発生素子１２を第一の面（表面）に有する基板１１の上に第一の感光性樹脂からなる第一の層２１を形成する。次いで、第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減可能な第二の感光性樹脂からなる第二の層３１を形成する。
第一の層２１に用いる第一の感光性樹脂としては、ポジ型感光性樹脂、及びネガ型感光性樹脂を用いることができる。ポジ型感光性樹脂としては、例えば、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリビニルケトン等の主鎖分解型のポジ型感光性樹脂が挙げられる。また、ポジ型感光性樹脂としては、その他にも、例えば、メタクリル酸エステルを主成分とする高分子の主鎖分解型ポジ型感光性樹脂も挙げられる。その他にも、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート等のホモポリマーや、メタクリル酸メチルとメタクリル酸、アクリル酸、グリシジルメタクリレート若しくはフェニルメタクリレートとの共重合体等も挙げることができる。
第二の層３１は後工程で第一の層を露光する際に用いるマスクとしてのマスク層（マスクパターン）となるものである。第二の層３１に用いる第二の感光性樹脂としては、第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減可能な材料であればよい。また、第二の感光性樹脂は、アライメント精度の観点からステッパーを用いてパターニングできる材料であることが好ましく、最も汎用的なｉ線（３６５ｎｍ）でパターニングできる材料であることがより好ましい。具体的な材料としては、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド誘導体からなるポジ型フォトレジストが挙げられる。このようなポジ型フォトレジストとしては、例えば、東京応化工業（株）のＯＦＰＲ８００（商品名）、ＴＨＭＲ ｉｐ５７００（商品名）が挙げられる。また、第二の感光性樹脂は、遮光性を向上させるためにヒドロキシベンゾフェノン化合物を含んでもよい。ヒドロキシベンゾフェノン化合物としては、例えば、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，４ジヒドロキシベンゾフェノンが挙げられる。また、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，３’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン等が挙げられる。完全遮光には、第一の感光性樹脂の感光波長領域において吸光度が高い必要があり、完全遮光の観点から、第二の層の吸光度は２以上であることが好ましい。第一の感光性樹脂の種類に応じて、最適な第二の感光性樹脂の種類が異なるため、それらの材料は適宜選択されることが望ましい。
次に、図２（ｂ）に示すように、第二の感光性樹脂からなる第二の層３１に対して、マスク４１を介して、第二の感光性樹脂の感光波長を有する第二の露光光４２によって第二の露光処理を実施する。
次に、図２（ｃ）に示すように、第二の露光処理が施された第二の層３１に対して第二の現像処理を行うことで、少なくとも一部の側面部分に光の透過分布を具備するマスク層３１’を形成する。
第二の露光処理は、反射投影露光、等倍投影露光、縮小投影露光のような結像系露光装置を用いた結像露光により実施することができる。
アライメント精度が高いという観点から、ｉ線（３６５ｎｍ）ステッパーにより、第二の露光光４２を照射することが好ましい。
第二の露光処理の際、第二の層３１のうちマスク層の側面部分に光の透過分布を設けるため、例えば、投影露光において結像位置を制御することができる。これにより、第二の層３１によって構成されるマスク層の端部をテーパー状に形成することができる。具体的には、第二の層３１の表面より基板側（図２（ｂ）において第二の層３１の上面よりも下側）の位置に結像位置がくるように第二の露光を行うことで、マスク層のテーパー形状が実現される。すなわち、結像位置を第二の層の表面より基板側にずらして結像露光することで、マスク層のテーパー形状が実現される。また、結像位置の調整に加えて、露光時の開口数（ＮＡ）、コヒーレンスファクタ（σ）を大きくすることで、より敏感に傾斜角度を調整することも可能である。結像位置は、特に制限されるものではないが、例えば、第二の層の表面（図において上面）から基板側に向かって１０〜２０μｍの範囲内とすることができる。
上述のように、マスク層３１’の側面部分はテーパー状となっており、マスク層は上面端部から下面端部に向かって傾斜する側面を有する。マスク層の基板面に垂直な断面における上面と側面の間のテーパー角度をθ１としたとき、例えば、９５°＜θ１であり、１００°＜θ１であることが好ましく、１０５°＜θ１であることがより好ましい。また、例えば、θ１＜１８０°であり、θ１＜１５０°であることが好ましく、θ１＜１３０°であることがより好ましい。
次に、図２（ｄ）に示すように、第一の層２１に対して、第一の感光性樹脂の感光波長を有する第一の露光光４３によってマスク層３１’をマスクとして第一の露光処理を行う。
次に、図２（ｅ）に示すように、第一の露光処理が施された第一の層２１に対して第一の現像処理を行うことにより、少なくとも一部の側面が傾斜している流路型パターン２１’を形成する。
テーパー角度θについては上述の通りである。
マスク層３１’の側面部分がテーパー状となっている、つまりテーパー角度がついていると、該側面部分では膜厚分布に比例した吸収がマスク層３１’で起こるため、第一の層２１に対して露光量分布を設けて露光することができる。そして、第一の層２１に露光量分布が存在すると、現像処理で露光量に応じて感光性樹脂が減膜するため、流路型パターン２１’の側面がテーパー角度θ（９５°＜θ）を有するテーパー形状になる。なお、θが９５°超となるように、上述の方法でマスク層の側面部分の透過分布を調整することができる。
なお、マスク層３１’は、第一の露光処理後、適時除去することができ、第一の現像処理によって現像と同時に除去することもできる。
また、パターニング後のベーク処理や、エッジ部のアッシング、現像時間の延長は、流路型パターンのエッジ部の角を丸くすることができ、応力集中の緩和の観点から効果的である。
次に、図２（ｆ）に示すように、流路型パターン２１’の上に被覆樹脂層を形成し、該被覆樹脂層をパターニングすることにより、吐出口１５を有する流路形成部材を形成する。
被覆樹脂層としては、第三の感光性樹脂を用いることができ、露光処理及び現像処理によってパターニングすることができる。第三の感光性樹脂としては、例えば、ネガ型感光性樹脂を用いることができる。
次に、図２（ｇ）に示すように、基板の裏面（第二の面）側からエッチングを行い、液体を液体流路に供給するための液体供給口を形成する。
図２において、液体供給口は、共通供給口及び複数の独立供給口とから形成されている。例えば、共通供給口はシリコン基板の結晶異方性エッチングにより形成することができ、独立供給口はリアクティブイオンエッチングなどのドライエッチングにより形成することができる。
次に、図２（ｈ）に示すように、流路型パターン２１’を溶解除去し、図１に示す構成を有する液体吐出ヘッドが製造される。
流路型パターンを除去した後、キュア工程を施してもよい。
流路型パターンを除去した後、キュア工程を施してもよい。
（第２の実施形態）
図３は、本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図であり、図１のＢ−Ｂ´線における模式的断面図である。以下、図３を参照して、本実施形態について説明する。
図３は、本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図であり、図１のＢ−Ｂ´線における模式的断面図である。以下、図３を参照して、本実施形態について説明する。
本実施形態では、配線もしくは密着層等のパターン５１がある場合、後工程で流路の型となる第一の層２１が下地形状に追随して、図３（ａ）に示すような膜厚分布を示す。さらに、流路の型を被覆するように形成される被覆樹脂層が平滑に形成される場合、最終形状として、図３（ｈ）のようにオリフィスプレート厚分布が発生してしまう。つまり、オリフィスプレート（流路形成部材）に厚い部分と薄い部分が生じる場合がある。
図３（ｈ）において、流路形成部材のうち厚い部分とは、図の中央部分における二つの液体流路１７の間の隔壁となる部分を指す。また、流路形成部材のうち薄い部分とは、図のパターン５１の段差によって該パターンの上方に薄く形成されている部分を指す。
オリフィスプレートの厚みが薄くなるパターン５１の段差の上方付近では、厚みが薄くなる傾向にあり、強度の向上が望まれるため、テーパー角度を緩くする（θ：大）ことが望まれる。一方、液体流路間の隔壁となる部分にテーパーをつけると、その分流路断面積が減少して流路抵抗が増大してしまう場合があるため、液体流路間の隔壁にはテーパー角度をあまりつけない方が望ましい。
したがって、本実施形態では、パターン５１の上側に形成される傾向がある液体流路の外周側の側壁（外周側壁とも称す）をテーパー角度をつけて形成する。また、本実施形態では、液体流路間の隔壁を構成する内周側の側壁（内周側壁とも称す）を基板面に対してほぼ垂直（略垂直）に形成する。
本実施形態では、流路形成部材が液体流路間の隔壁を含む構成を有し、液体流路は、該隔壁を構成する内周側壁と、外周側壁とを有する形態について特に説明する。さらに、本実施形態では、流路型パターンが、前記内周側壁を形成するための内側側面と、前記外周側壁を形成するための外側側面とを有し、前記外側側面が前記テーパー角度をつけて形成される形態について特に説明する。
本実施形態では、流路形成部材が液体流路間の隔壁を含む構成を有し、液体流路は、該隔壁を構成する内周側壁と、外周側壁とを有する形態について特に説明する。さらに、本実施形態では、流路型パターンが、前記内周側壁を形成するための内側側面と、前記外周側壁を形成するための外側側面とを有し、前記外側側面が前記テーパー角度をつけて形成される形態について特に説明する。
以下、本実施形態について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様、基板１１の上に第一の感光性樹脂からなる第一の層２１を形成し、次いで、第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減可能な第二の感光性樹脂からなる第二の層３１を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、第二の感光性樹脂からなる第二の層３１に対して第二の露光処理を行う。
次に、図３（ｃ）に示すように、第二の露光処理が施された第二の層に対して第二の現像処理を行い、マスク層３１’を行う。
第二の露光処理は、マスク４１を介して、アライメント精度が高く、最も汎用的なｉ線（３６５ｎｍ）ステッパーにより、側面部分に光の透過分布が具備されるように第二の露光光４２を照射することができる。
第二の現像処理で露光後の第二の層を現像することで第二の層３１がパターニングされ、マスク層３１’が形成される。
図２（ｃ）において、マスク層３１’のうち符号８２の側面部分が光の透過分布を具備することになり、符号８１の側面部分はほぼ垂直に形成される。すなわち、マスク層３１’のうち、流路型パターンの内側側面はほぼ垂直に形成され、流路型パターンの外側側面はテーパー角度をつけて形成される。
側面部分の透過分布を実現する手法としては、上述のように、投影露光において結像位置を制御する方法が挙げられる。オリフィスプレート厚が薄くなる部分のみ、応力緩和のテーパーをつける必要がある場合、結像位置とてしては、インク流路抵抗の観点からより低い表面位置（オリフィスプレート厚化位置）にて所定結像位置に設定することで、表面位置の高い部分は、より結像位置が表面よりずれた露光が実現するため、よりテーパーを緩く（θ：大）することが可能となる。従って、結像位置としては、低い表面位置もしくは、それより基板側に設定されていることが好ましい。
次いで、図３（ｄ）に示すように、マスク層３１’をマスクとして、第一の層２１に対して、第一の感光性樹脂の感光波長を有する光で第一の露光処理を行う。
次に、図３（ｅ）に示すように、第一の露光処理後の第一の層に対して第一の現像処理を行うことにより、流路型パターン２１’を形成する。
マスク層３１’の側面部分８２では膜厚分布に比例した吸収が起こるため、第一の層２１対して露光量分布が実現する。そして、露光量分布があると、露光量に伴い感光性樹脂が減膜するため、現像処理により、流路型パターンの外側側面（８２’）がテーパー角度θ（９５°＜θ）となるテーパー状に形成できる。流路型パターンの内側側面（８１’）は基板に対してほぼ垂直に形成され、その角度は例えば８６°〜９４°であり、８８°〜９２°であることが好ましく、８９°〜９１°であることがより好ましい。
次いで、図３（ｆ）に示すように、感光性樹脂を用いて被覆樹脂層を形成してパターニングを行うことで、吐出口を有する流路形成部材を形成する。
次いで、図３（ｇ）に示すように、第１の実施形態に示したように、液体供給口を形成する。
そして、図３（ｈ）に示すように、流路型パターンを除去した後にキュア工程を行う。
以上の工程により、オリフィスプレート厚が薄化し、割れ懸念がある部分に、応力緩和のためのテーパー角度が具備された液体吐出ヘッドを製造できる。
（第３の実施形態）
図４は、本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面模式図である。以下、図４を参照して、本実施形態について説明する。
図４は、本実施形態の製造方法を説明するための断面工程図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面模式図である。以下、図４を参照して、本実施形態について説明する。
本実施形態は、流路断面積が制限されている場合に有用となり、流路型パターンに設けられるテーパー形状の開始点、終了点をより効果的に規定可能な形態である。
まず、図４（ａ）に示すように、基板上に第一の感光性樹脂からなる第一の層２１を設ける。次いで、第一の感光性樹脂の感光波長の透過を低減可能な第一の感光性レジスト層３１ａを形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、第一の感光性レジスト層３１ａに対して、マスク４１を介して、第二の露光処理を行う。
この際、アライメント精度が高く、最も汎用的なｉ線（３６５ｎｍ）ステッパーによりを用いて第二の露光光４２ａを照射することが好ましい。
次に、図４（ｃ）に示すように、第二の露光処理が施された第一の感光性レジスト層３１ａに対して第二の現像処理を施すことで下層マスクパターン（下地マスクパターンとも称す）３１ａ’が形成される。
次に、図４（ｄ）に示すように、第一の感光性樹脂の感光波長の透過を低減可能な第二の感光性レジスト層３１ｂを形成する。
次に、図４（ｅ）に示すように、第二の感光性レジスト層３１ｂに対し、第三の露光処理を施す。
第二の感光性レジスト層３１ｂに対しては、マスク４１を介して、側面部分に透過分布が具備されるように第三の露光光４２ｂを照射する。
次に、図４（ｆ）に示すように、第三の露光処理後の第二の感光性レジスト層３１ｂに対して、第三の現像処理を行うことで、上層マスクパターン３１ｂ’が形成される。
すなわち、本実施形態においては、マスク層が少なくとも２層で構成される形態である。より具体的には、第一の層を露光する際に用いられるマスクとしてのマスク層が、下層マスクパターン３１ａ’及び上層マスクパターン３１ｂ’から構成され、上層マスクパターン（最外層）３１ｂ’がマスク層の側面部分の透過分布を実現している。
また、本実施形態において、下層マスクパターン３１ａ’は第一の露光処理に対して完全遮光性を有する。これにより、必要以上に流路断面積が減少しないよう、流路型パターンのテーパー開始点６１が完全遮光部となる下層マスクパターンで規定され、また、テーパー終了点６２については上層マスクパターンで規定されることができる。
また、完全遮光する領域における吸光度は、第一の感光性樹脂の感光波長領域で２以上であることが好ましく、３以上であることがより好ましい。また、テーパー形状の開始点から終了点までの領域では、吸光度が２より低いことがより好ましい。吸光度は、膜厚やヒドロキシベンゾフェノン化合物の添加量で制御することができる。下層マスクパターンにおけるヒドロキシベンゾフェノン化合物の添加量は、樹脂材料１００質量部に対して５〜１２質量部とすることができ、６〜１０質量部が好ましい。また、上層マスクパターンにおけるヒドロキシベンゾフェノン化合物の添加量は、樹脂材料１００質量部に対して０〜５質量部とすることができ、１〜３質量部が好ましい。樹脂材料としては、下層マスクパターンと上層マスクパターンで同じ材料とすることができる。上層マスクパターンにおけるヒドロキシベンゾフェノン化合物の添加量は、例えば、ナフトキノンジアジド誘導体の固形分１００質量部に対して０〜５質量部である。
次いで、図１（ｇ）に示すように、第１の層２１に対して、上記マスク層を用いて第一の露光光４３を照射し、第一の露光処理を行う。
マスク層の側面部分、つまり上層マスクパターンの側面部分では膜厚分布に比例した吸収が起こるため、第一の層に対して露光量分布が実現する。露光量分布があると、露光量に伴い感光性樹脂が減膜するため、現像により、テーパー状の側面を有する流路型パターン２１’を得ることができる（図４（ｈ））。
後工程は、第１の実施形態と同様である。
（実施例１）
以下に示す工程に従って、液体吐出ヘッドを作製した。なお、図２は図１のＡ−Ａ’線における断面工程図である。以下に、本実施例の具体的な製造方法について説明する。
以下に示す工程に従って、液体吐出ヘッドを作製した。なお、図２は図１のＡ−Ａ’線における断面工程図である。以下に、本実施例の具体的な製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、吐出エネルギー発生素子１２及びそれを駆動・制御するための半導体素子が設けられた基板１１の上に、第一のポジ型感光性樹脂からなる第一の層を形成する。
より具体的には、ＯＤＵＲ−１０１０（東京応化工業社製、商品名）をスピンコートにより５μｍの厚さで塗布した後乾燥することで第一の層２１を形成する。
次に、同じく図２（ａ）に示すように、第二の感光性樹脂からなる第二の層３１を形成する。
より具体的には、ＴＨＭＲ ｉｐ５７００（東京応化工業社製、商品名）を４μｍの厚さで塗布した後乾燥することで第二の層３１を形成する。
好ましくは、ＴＨＭＲ ｉｐ５７００の固形分１００質量部に対してヒドロキシベンゾフェノン化合物を５〜１２質量部含むことができる。
次に、図２（ｂ）に示すように、第二の層３１に対して第一の露光処理を施す。
より具体的には、キヤノン社製ステッパーＦＰＡ−３０００ｉ５＋（製品名）を使用して、第二の層３１に対して、第一の露光光４２を照射する。
露光条件としては、開口数（ＮＡ）＝０．６３、コヒーレンスファクタ（σ）＝０．６５とし、結像位置は、第一の層３１の表面（上面）より基板側に１０μｍ近い位置とした。露光量は、３０００Ｊ／ｍ２とした。
次に、図２（ｃ）に示すように、第一の現像処理を行い、側面部分に光の透過分布を有するマスク層３１’を形成した。
より具体的には、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウム水溶液を用いて現像し、側面部分に光の透過分布を具備するマスク層３１’を形成する。
次に、図２（ｄ）に示すように、第一の層２１に対して、マスク層３１’をマスクとして第二の露光処理を行う。
より具体的には、マスク層３１’を介して、第一の層の感光波長領域の紫外線を照射し、ウシオ社製マスクアライナーＵＸ−３０００ＳＣ（製品名）を用いてＤｅｅｐ−ＵＶ光を２０Ｊ／ｃｍ２でパターン照射した。
次に、図２（ｄ）に示すよう、第一の層に対して第二の現像処理を行う。
より具体的には、処理装置（ＣＤＳ−８０００）にてメチルイソブチルケトンを用いて現像し、イソプロピルアルコールでリンスし、流路型パターン２１’を形成し、同時にマスク層３１’を除去する。得られる流路型パターン２１’の基板面に垂直な断面における上面と側面の間のテーパー角度をθ２としたとき、θ２は１１０°であった。
次に、図２（ｆ）に示すように、流路型パターン２１’の上に、吐出口１５を有する流路形成部材を形成する。
より具体的には、流路型パターン２１’の上に、ネガ型感光性樹脂をスピンコートで８μｍの厚さで塗布して乾燥させる。ネガ型感光性樹脂は、ＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学工業社製、商品名）：１００部、Ａ−１８７（日本ユニカー社製）：５部、ＳＰ−１７０（旭電化工業社製）：２部、キシレン：８０部を含んで構成される。その後、キヤノン社製ステッパーＦＰＡ−３０００ｉ５＋（製品名）を使用して、紫外線露光を行う。次いで、ポストベークと、メチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３の混合液にて現像を行い、未露光部が除去され、吐出口を有する流路形成部材を形成する。
その後、オリフィスプレートを保護するため、基板の表面側および側面周囲にゴム樹脂をコーティングし、保護層を形成する（不図示）。
次に、図２（ｇ）に示すように、基板の裏面（第二の面）側からエッチングを行い、液体供給口を形成する。
より具体的には、基板裏面に設けたポリエーテルアミド層をマスクとして、２２質量％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）をエッチャントとして用い、シリコンの結晶異方性エッチングを行って共通液室を形成する。続いて、共通液室の凹部底面に形成したパターンマスクを用いてドライエッチングを行い、独立供給口を形成する。
次に、図２（ｈ）に示すように、流路型パターン２１’を除去する。
より具体的には、感光波長領域の紫外線を基板に照射し、乳酸メチルで流路型パターンを溶解除去する。
その後、２００℃、１時間のキュア工程を行う。
以上に示す工程により、液体吐出ヘッドを製造した。
作製した液体吐出ヘッドについて、位置ズレ量、テーパー角度、割れについて評価した。
型パターンと吐出口の位置ズレ量を評価するにあたり、図５（ａ）に示すようなアライメント精度用のパターンを使用した。基板に形成されているパターン７１の中心と型と同時に形成されるパターン７２の中心、及び吐出口と同時に形成されるパターン７３の中心とのズレ量で比較した。
また、テーパー角度については、流路のエッジ部の角度（図５（ｂ））を測定した。
また、割れについては、窒素と水の２流体ジェットを使用し、０．３ＭＰａの圧力を印加し、オリフィスプレートの割れの発生を観察した。
以上の結果を表１に示す。
比較例１では位置精度は良好なものの、外力による割れが発生した。比較例２については、割れは未発生ながら、位置精度に問題がある。それと比較し、本発明で作製したヘッドについては、高い位置精度を保ちつつ、割れ未発生であった。
（比較例１）
比較例１を図６を参照して説明する。
比較例１を図６を参照して説明する。
まず、実施例１と同様に、吐出エネルギー発生素子１１２が設けられた基板１１１に対し、第一の感光性樹脂からなる第一の層１２１を設ける。次いで、第一の感光性樹脂の感光波長の光の透過を低減可能な第二の層１３１を形成する（図６（ａ））。
次に、第二の層にステッパーを使用して、紫外線（１４２ａ）露光を行う（図６（ｂ））。露光条件としては、開口数（ＮＡ）＝０．６３、コヒーレンスファクタ（σ）＝０．６５とし、結像位置は第二の層３１表面とし、露光量は３０００Ｊ／ｍ２とする。
次に、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウム水溶液を用いて現像し、マスク層１３１’を形成する（図２（ｃ））。
次に、マスク層１３１’を介して、第一の層１２１の感光波長領域の紫外線（Ｄｅｅｐ−ＵＶ光）１４２ｂを、ウシオ社製マスクアライナーＵＸ−３０００ＳＣ（製品名）を用いて２０Ｊ／ｃｍ２でパターン照射する（図６（ｄ））
次に、処理装置（ＣＤＳ−８０００）にてメチルイソブチルケトンで現像し、イソプロピルアルコールでリンスし、エッジ部に垂直形状を有する流路型パターン１２１’を形成する（図６（ｅ））。
次に、実施例１と同様にして吐出口１１５を有する流路形成部材１１４形成する。また、基板裏面からエッチングを行うことで共通液室１１３及び独立供給口１１６を形成し、液体吐出ヘッドを作製する（図６（ｆ））。
以上に示す工程で、比較例としての液体吐出ヘッドを作製した。
（比較例２）
実施例１と同様に吐出エネルギー発生素子２１２が設けられた基板２１１に対し、感光性樹脂層を用いて第１の層２２１を形成する（図７（ａ））。
実施例１と同様に吐出エネルギー発生素子２１２が設けられた基板２１１に対し、感光性樹脂層を用いて第１の層２２１を形成する（図７（ａ））。
次に、第１の層２２１に対して、マスク２４１を介して、ウシオ製マスクアライナーＵＸ−３０００ＳＣ（製品名）を用いてＤｅｅｐ−ＵＶ光を２０Ｊ／ｃｍ２プロキシミティ露光する（図７（ｂ））。
次に、ＣＤＳ−８０００にてメチルイソブチルケトンを用いて現像し、イソプロピルアルコールでリンスする。
露光がプロキシミティ露光ゆえ、比較例１と比較すると、エッジにテーパーを有した流路パターンが形成されることになる（図７（ｃ））。
次いで、実施例１と同様に吐出口形成し、基板裏面工程を行うことで液体吐出ヘッドを作製する（図７（ｄ））。
１、１１ 基板
２、１２ 吐出エネルギー発生素子
３、１３ 共通液室
４、１４ 流路壁部材
５、１５ 吐出口
６、１６ 独立供給口
７、１７ 液体流路
２１ 第一の層
３１ 第二の層
４１ マスク
４２ 露光光
５１ 配線もしくは密着層等のパターン
６１ テーパー開始点
６２ テーパー終了点
７１ 基板に形成されているパターン
７２ 型と同時に形成されるパターン
７３ 吐出口と同時に形成されるパターン
２、１２ 吐出エネルギー発生素子
３、１３ 共通液室
４、１４ 流路壁部材
５、１５ 吐出口
６、１６ 独立供給口
７、１７ 液体流路
２１ 第一の層
３１ 第二の層
４１ マスク
４２ 露光光
５１ 配線もしくは密着層等のパターン
６１ テーパー開始点
６２ テーパー終了点
７１ 基板に形成されているパターン
７２ 型と同時に形成されるパターン
７３ 吐出口と同時に形成されるパターン
Claims (6)
- 液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材を基板上に有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記基板の上に、第一の感光性樹脂からなる第一の層を形成する工程と、
（２）前記第一の層の上に、前記第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減することが可能な材料を用いて、少なくとも一部の側面部分に光の透過分布を具備するマスク層を形成する工程と、
（３）前記第一の層に対して前記マスク層をマスクとした第一の露光処理及び第一の現像処理を行い、前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程と、ここで、前記流路型パターンの基板面に垂直な断面における上面と側面の間のテーパー角度をθとしたとき、９５°＜θであり、
（４）前記流路型パターンを被覆するように被覆樹脂層を形成する工程と、
（５）前記被覆樹脂層をパターニングして、前記吐出口を有する前記流路形成部材を形成する工程と、
（６）前記流路型パターンを除去して前記液体流路を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記工程（２）は、
前記第一の層の上に、前記第一の感光性樹脂の感光波長を有する光の透過を低減することが可能な第二の感光性樹脂からなる第二の層を形成する工程と、
前記第二の層に対して第二の露光処理及び第二の現像処理を行い、前記マスク層を形成する工程と、
を含み、
前記第二の露光処理は、結像位置を前記第二の層の表面より基板側にずらして結像露光する処理である請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記流路形成部材は、前記液体流路間の隔壁を含み、
前記液体流路は、該隔壁を構成する内周側壁と、外周側壁とを有し、
前記流路型パターンは、前記内周側壁を形成するための内側側面と、前記外周側壁を形成するための外側側面とを有し、
前記外側側面が前記テーパー角度をつけて形成される請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記内側側面は基板面に対して略垂直に形成されている請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記マスク層が少なくとも２層で構成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第一の感光性樹脂がポジ型感光性樹脂である請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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