JP2017202616A - 構造体の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な開口形状を有する蓋構造体を備える構造体を提供する。
【解決手段】第一の面に複数の開口が形成された基板と、前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成された蓋構造体と、を有する構造体の製造方法であって、ベースフィルム上に感光性樹脂組成物を含む層を形成した積層体を準備する工程と、前記基板の前記第一の面上に、前記第一の面と前記感光性樹脂組成物を含む層とが接するように、前記積層体を積層する工程と、前記感光性樹脂組成物を含む層に対して前記ベースフィルムを介してパターン露光し、前記感光性樹脂組成物を含む層に前記蓋構造体の前記開口部となるパターンを形成する工程とを有し、前記ベースフィルムは、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムである方法。
【選択図】図２
【解決手段】第一の面に複数の開口が形成された基板と、前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成された蓋構造体と、を有する構造体の製造方法であって、ベースフィルム上に感光性樹脂組成物を含む層を形成した積層体を準備する工程と、前記基板の前記第一の面上に、前記第一の面と前記感光性樹脂組成物を含む層とが接するように、前記積層体を積層する工程と、前記感光性樹脂組成物を含む層に対して前記ベースフィルムを介してパターン露光し、前記感光性樹脂組成物を含む層に前記蓋構造体の前記開口部となるパターンを形成する工程とを有し、前記ベースフィルムは、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムである方法。
【選択図】図２
Description
本発明は構造体の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
近年、インク等の液体を吐出して記録を行うインクジェット記録装置（液体吐出記録装置）においては、印字性能の向上、特に高解像度及び高速印刷が求められている。これらの要求を満たす方法の一つとして、吐出されるインクの微小化とともに、吐出口配列の高密度化を達成し、単位面積当たりの画素数を多くすることで高解像度及び高速印刷を実現することが考えられる。しかしながら、吐出口配列の高密度化に伴い、該吐出口とは反対側の基板面に設けられた、インクを供給するための開口部も高密度化するため、該開口部を形成するための部材と、基板との接着面積を確保し、かつインクの混合を抑制することは困難である。
特許文献１には、インク供給導管と液体吐出ヘッドとを接着する方法として、レーザーで流路マニホールドを加工したポリマーフィルムを、接着層を介してピッチ変換用に支持部材と接着する方法が開示されている。また、特許文献２には、精密微小凹部に天板部を布設し精密微小空間を形成する方法として、支持フィルムと感光性樹脂組成物からなる感光性積層フィルムを凹部に貼り付け、支持フィルムをはがすことなくパターン露光する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ポリマーフィルムをレーザーで加工し、支持部材に貼り付けるため、加工精度と高密度化に制限がある。一方、特許文献２に記載の方法においては、本発明者らが詳細に検討したところ、支持フィルム（ベースフィルム）に含まれるフィラーにより、露光が散乱してパターニング精度が低下するため、開口すべき部分が閉塞する場合があることを見出した。
感光性樹脂組成物を含む層が形成されるベースフィルムとしては、光線透過率および耐薬品性に優れることから、一般的にＰＥＴフィルムが用いられる。ＰＥＴフィルムには、フィルム同士のブロッキングを防止するために、通常アンチブロッキング材としてフィラーが添加されており、表面に突起を有する。そのため、ＰＥＴフィルムを介して感光性樹脂組成物を含む層をパターン露光する場合、表面突起に起因する光散乱、およびフィルム材料とフィラーとの屈折率差に起因する光散乱により、良好な開口部のパターン形状が得られない。本発明は、良好な開口形状を有する蓋構造体を備える構造体を提供することを目的とする。
本発明に係る構造体の製造方法は、第一の面に複数の開口が形成された基板と、前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成された蓋構造体と、を有する構造体の製造方法であって、ベースフィルム上に感光性樹脂組成物を含む層を形成した積層体を準備する工程と、前記基板の前記第一の面上に、前記第一の面と前記感光性樹脂組成物を含む層とが接するように、前記積層体を積層する工程と、前記感光性樹脂組成物を含む層に対して前記ベースフィルムを介してパターン露光し、前記感光性樹脂組成物を含む層に前記蓋構造体の前記開口部となるパターンを形成する工程と、をこの順に有し、前記ベースフィルムは、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムであることを特徴とする。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、第一の面に複数の開口が形成され、前記第一の面とは反対側の第二の面に液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子が配置された基板と、前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成された蓋構造体と、前記基板の前記第二の面上に形成され、液体を吐出する吐出口と、液体の流路とが形成された流路形成部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、ベースフィルム上に感光性樹脂組成物を含む層を形成した積層体を準備する工程と、前記基板の前記第一の面上に、前記第一の面と前記感光性樹脂組成物を含む層とが接するように、前記積層体を積層する工程と、前記感光性樹脂組成物を含む層に対して前記ベースフィルムを介してパターン露光し、前記感光性樹脂組成物を含む層に前記蓋構造体の前記開口部となるパターンを形成する工程と、をこの順に有し、前記ベースフィルムは、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムであることを特徴とする。
本発明によれば、良好な開口形状を有する蓋構造体を備える構造体を提供することができる。
本発明に係る構造体の製造方法は、第一の面に複数の開口が形成された基板と、前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成された蓋構造体と、を有する構造体の製造方法である。該方法は、以下の工程をこの順に有する。ベースフィルム上に感光性樹脂組成物を含む層を形成した積層体を準備する工程。前記基板の前記第一の面上に、前記第一の面と前記感光性樹脂組成物を含む層とが接するように、前記積層体を積層する工程。前記感光性樹脂組成物を含む層に対して前記ベースフィルムを介してパターン露光し、前記感光性樹脂組成物を含む層に前記蓋構造体の前記開口部となるパターンを形成する工程。前記ベースフィルムは、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムである。
本発明に係る構造体の製造方法では、ベースフィルムとして、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムを用いる。これにより、該ベースフィルムを介して、感光性樹脂組成物を含む層に対してパターン露光を行う場合にも、露光の散乱が抑制される。したがって、蓋構造体の開口部のパターニング精度が向上し、良好な開口形状を有する蓋構造体を形成することができる。本発明に係る構造体の製造方法は、以下に示す液体吐出ヘッドの製造方法として好適に用いることができる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、基板と、蓋構造体と、流路形成部材とを有する液体吐出ヘッドの製造方法である。該基板には、第一の面に複数の開口が形成され、前記第一の面とは反対側の第二の面に液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子が配置されている。該蓋構造体は、前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成されている。該流路形成部材は、前記基板の前記第二の面上に形成され、液体を吐出する吐出口と、液体の流路とが形成されている。本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、前記構造体の製造方法と同様の工程を有する。該方法によれば、高精度の開口部を有する蓋構造体を備える液体吐出ヘッドを簡便に製造することができる。
以下、本発明に係る構造体の製造方法の一例として、液体吐出ヘッドの製造方法の実施形態を、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されない。また、以下の実施形態では、本発明の適用例として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。液体吐出ヘッドとしては、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。また、本発明により得られる液体吐出ヘッドは、例えば、プリンター、複写機、ファクシミリ、プリンター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。
本発明に係る方法により製造される液体吐出ヘッドの一例を図１に示す。図１において基板１には、インク等の液体に吐出のためのエネルギーを付与するエネルギー発生素子２、液体を保持する共通液室３、共通液室３から流路１４へ液体を供給する供給路６、およびエネルギー発生素子２に接続された配線（不図示）が形成されている。なお、本発明では、基板１において、エネルギー発生素子２が設けられている側の面を第二の面、該第二の面とは反対側の面を第一の面とそれぞれ示す。また、エネルギー発生素子２が配置された基板１の第二の面上には、液体を吐出する吐出口４、および吐出口４に液体を供給する液体の流路１４が形成された流路形成部材７が設けられている。また、前記第二の面とは反対側の基板１の第一の面上には、液体を共通液室３へ導入するための開口部１３が形成された蓋構造体１２が設けられている。蓋構造体１２は、基板１の共通液室３により形成される複数の開口の一部を塞いでおり、開口部１３においては共通液室３と連通している。
蓋構造体１２の開口部１３から導入された液体は、共通液室３において保持され、供給路６を通じて流路１４へ供給される。記録信号に応じてエネルギー発生素子２により該液体にエネルギーが付与され、該液体は吐出口４から吐出される。例えば、エネルギー発生素子が電気熱変換体である場合には、液体内に気泡を瞬間的に発生させ、該気泡の成長によって生じる圧力変化を利用して、液滴を吐出口４から吐出させる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を図２に示す。図２（ａ）〜（ｈ）は、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法の各工程を示すフロー図であり、図１の液体吐出ヘッドを破線Ａ−Ａ’で基板１面に対して垂直な方向に切断した場合の各工程での断面の一部を示している。
まず、図２（ａ）に示されるように、エネルギー発生素子２を有する基板１を準備する。基板１には、エネルギー発生素子２以外に、エネルギー発生素子２を駆動するための制御信号入力用電極等、不図示の電気的接続が備えられている。基板１としては、エネルギー発生素子２や電極等の形成の際に、既存の半導体製造の技術を容易に用いることができるため、シリコン基板が好ましい。エネルギー発生素子２としては、電気熱変換体等を用いることができる。また、エネルギー発生素子２が配置された基板１の第二の面上には、エネルギー発生素子２の耐久性の向上を目的とした保護層が形成されていてもよい。なお、以降の説明では１つの液体吐出ヘッド単位を図示して説明を行う。しかし、基板１として６〜１２インチのウェハを使用して、複数の液体吐出ヘッド単位を一枚のウェハ上で、一括で製造して、それを最後に切り分けることで一つの液体吐出ヘッドを得ることもできる。
次に、図２（ｂ）に示されるように、基板１の第二の面上に流路１４のパターンが形成された型材８を形成する。型材８の材料としては、例えば、感光性樹脂等の樹脂材料、金属等の無機物を用いることができる。該感光性樹脂としては特に限定されないが、ポジ型感光性樹脂が好ましい。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や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の感光性樹脂が用いられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。ポジ型感光性樹脂に最適な露光波長を選択して露光することで、該ポジ型感光性樹脂を含む層に所望のパターンを形成できる。型材８の材料として感光性樹脂を用いる場合には、例えば感光性樹脂を塗布したり、感光性樹脂のフィルムを積層したりすることで感光性樹脂を含む層を基板１上に設け、フォトリソグラフィー等により流路１４の形状にパターニングすることで型材８を形成できる。
次に、図２（ｃ）に示されるように、基板１および型材８上に、吐出口４が形成された流路形成部材７を形成する。流路形成部材７の材料は特に限定されないが、吐出口４を形成する観点から、ネガ型感光性樹脂組成物が好ましい。ネガ型感光性樹脂組成物としては、例えば後述するラジカル重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物や、カチオン重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物が挙げられる。市販品では、例えば「ＳＵ−８シリーズ」、「ＫＭＰＲ−１０００」（以上商品名、日本化薬社製）、「ＴＭＭＲ Ｓ２０００」、「ＴＭＭＦ Ｓ２０００」（以上商品名、東京応化工業製）等を用いることができる。これらのネガ型感光性樹脂組成物は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、ネガ型感光性樹脂組成物には必要に応じて添加剤等を添加することができる。流路形成部材７の材料としてネガ型感光性樹脂組成物を用いる場合には、該ネガ型感光性樹脂組成物を基板１および型材８上に被覆させる方法としては特に限定されず、例えばスピンコート法、ラミネート法、スプレーコート法等から適宜選択することができる。流路形成部材７に吐出口４を形成する方法としては、フォトマスクを介して流路形成部材となる層に露光処理を施し、現像することで、吐出口４を形成することができる。なお、図２（ｃ）には示されていないが、基板１と流路形成部材７との密着性の向上を目的として、基板１と流路形成部材７との間に中間層を形成してもよい。
次に、図２（ｄ）に示されるように、基板１の第一の面側に共通液室３および供給路６を形成する。基板１に共通液室３および供給路６を形成する方法としては、基板１がシリコン基板である場合には、Ｂｏｓｃｈプロセスを用いたドライエッチングが高アスペクト比の加工を効果的に行うことができるため好ましい。また、その他のドライエッチング、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いた異方性ウェットエッチング等により、共通液室３および供給路６を形成してもよい。なお、エッチング処理により共通液室３および供給路６を形成する場合には、流路形成部材７を保護する観点から、予め基板１の表面及び周囲にゴム樹脂をコーティングし、エッチング処理後にゴム樹脂を除去することができる。
次に、図２（ｅ）に示されるように、ベースフィルム９上に感光性樹脂組成物を含む層５が形成された積層体１５を準備し、積層体１５を、基板１の第一の面上に、第一の面と感光性樹脂組成物を含む層５とが接するように積層する。蓋構造体１２となる感光性樹脂組成物を含む層５は、感光性樹脂組成物を含み、感光性樹脂組成物からなってもよい。該感光性樹脂組成物は特に限定されないが、後工程で開口部を形成し蓋構造体として機能させる観点からネガ型感光性樹脂組成物が好ましい。ネガ型感光性樹脂組成物としては、例えばラジカル重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物や、カチオン重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物が挙げられる。
ラジカル重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物は、その感光性樹脂組成物中に含まれる光重合開始剤から発生するラジカルにより、感光性樹脂組成物中に含まれるラジカル重合可能なモノマーやプレポリマーの分子間での重合や架橋が進むことで硬化する。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、アントラキノン類、アシルフォスフィンオキサイド類、チタノセン類、アクリジン類等が挙げられる。ラジカル重合可能なモノマーやプレポリマーとしては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、マレイン酸ジエステル、アリル基等を有するモノマーやプレポリマーが好ましい。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
カチオン重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物は、その感光性樹脂組成物中に含まれる光カチオン開始剤から発生するカチオンにより、感光性樹脂組成物中に含まれるカチオン重合可能なモノマーやプレポリマーの分子間での重合や架橋が進むことで硬化する。光カチオン開始剤としては、例えば、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩等が挙げられる。カチオン重合可能なモノマーやプレポリマーとしては、エポキシ基、ビニルエーテル基、オキセタン基等を有するモノマーやプレポリマーが好ましい。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
ネガ型感光性樹脂組成物としては、市販品では、例えば「ＳＵ−８シリーズ」、「ＫＭＰＲ−１０００」（以上商品名、日本化薬社製）、「ＴＭＭＲ Ｓ２０００」、「ＴＭＭＦ Ｓ２０００」（以上商品名、東京応化工業製）等を用いることができる。これらのネガ型感光性樹脂組成物は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、ネガ型感光性樹脂組成物には必要に応じて添加剤等を添加することができる。
本発明では、ベースフィルム９として、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下（以下、強度比とも示す）のベースフィルムを用いる。該強度比が１／１０万以下であることにより、散乱角度１０度以上の散乱光による感光性樹脂組成物のゲル化を十分に抑制でき、蓋構造体１２となる感光性樹脂組成物を含む層５のパターニング精度が向上する。したがって、良好な開口形状を有する蓋構造体１２を形成することができる。一方、該強度比が１／１０万を超えると、蓋構造体１２となる感光性樹脂組成物を含む層５のパターニング精度が低下し、所望の形状の開口部１３を有する蓋構造体１２を得ることが困難になる。さらに、密着性を得るためなどの理由により高い露光量で露光を行う場合には、開口部１３に閉塞が生じる場合がある。該強度比は１／２０万以下であることが好ましく、１／３０万以下であることがより好ましく、１／４０万以下であることがさらに好ましい。なお、該強度比の値は小さい方が好ましく、該強度比の範囲の下限は特に限定されない。また、該強度比は、ＧＣＭＳ−３Ｂ（商品名、村上色彩技術研究所製）を用いて、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上の散乱光強度と、散乱角度０度の光の強度とを測定することで得られる値である。
ベースフィルム９の表面粗さＳａは、１０．０ｎｍ以下であることが好ましく、５．０ｎｍ以下であることがより好ましく、３．０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、２．０ｎｍ以下であることが特に好ましい。一般的なＰＥＴフィルムのようにベースフィルム９がフィラーを含む場合、該フィラーによりベースフィルム９の表面に突起が形成されている場合がある。この場合、ベースフィルム９を介して感光性樹脂組成物を含む層５をパターン露光すると、表面突起に起因する光散乱が生じる場合がある。しかし、表面粗さＳａが１０．０ｎｍ以下であることにより、光散乱が抑制され、蓋構造体１２の開口部１３をより精度よく形成することができる。また、密着性を得るためなどの理由により高い露光量で露光する場合にも、開口部１３の閉塞の発生をより抑制できる。なお、表面粗さＳａは、バートスキャン（商品名、菱化システム製）を用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出される値である。
ベースフィルム９の純水の接触角は、８０度以上１２０度未満であることが好ましく、９０度以上１１０度以下であることがより好ましく、９５度以上１０５度以下であることがさらに好ましい。純水の接触角が８０度以上であることにより、露光およびＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）後に、ベースフィルム９を感光性樹脂組成物を含む層５から容易に離型できる。したがって、離型時に感光性樹脂組成物を含む層５の破損を防ぐことができる。また、純水の接触角が１２０度未満であることにより、感光性樹脂組成物をベースフィルム９の表面に付与する際に、ベースフィルム９の表面で感光性樹脂組成物が弾かれず、均一な層を形成することができる。なお、純水の接触角は、接触角計ＣＡ−Ｘ１５０（商品名、共和界面化学製）により測定される値である。
ベースフィルム９は、離型処理が施されていないことが好ましい。ここで、離型処理とはベースフィルム９の表面に離型剤が付与されることを示す。一般的に、感光性樹脂組成物を含む層５が形成されるベースフィルム９には、感光性樹脂組成物を含む層５とベースフィルム９との離型性を向上させることを目的として、離型処理が行われている。しかしながら、ベースフィルム９に離型処理が施されていると、離型剤が感光性樹脂組成物を含む層５へ移行し、感光性樹脂組成物を含む層５と基板１との接着性が低下するため、歩留まりが低下する場合がある。本発明では、ベースフィルム９に離型処理が施されていないことにより、離型剤が感光性樹脂組成物を含む層５へ移行せず、感光性樹脂組成物を含む層５と基板１との接着性の低下を防ぐことができる。
ベースフィルム９に含まれるフィラーの量は、ベースフィルム９を構成する高分子、フィラーの種類にもよるが、３０００質量ｐｐｍ以下が好ましく、１０００質量ｐｐｍ以下がより好ましく、５００質量ｐｐｍ以下がさらに好ましい。なお、該フィラーの量の値は小さい方が好ましく、該フィラーの量の範囲の下限は特に限定されない。ベースフィルム９に含まれるフィラーの量が３０００質量ｐｐｍ以下であることにより、散乱角度１０度以上の散乱光強度と、散乱角度０度の光の強度との比を本発明に係る範囲内にすることができる。また、ベースフィルム９を感光性樹脂組成物を含む層５から離型する際に、フィラーが感光性樹脂組成物側に脱落することを防ぐことができる。ベースフィルム９に含まれるフィラーとしては、ベースフィルム９のアンチブロッキング性能を満たすフィラーが挙げられる。例えば、タルク、珪藻土、炭酸カルシウム等の鉱物、凝集シリカ、球状シリカ等のシリカ類、懸濁重合、乳化重合等の方法で重合されたＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等のポリマービーズが挙げられる。ベースフィルム９はこれらのフィラーを一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。
ベースフィルム９に含まれる高分子としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマーが好ましい。ベースフィルム９はこれらのポリマーを一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。これらの中でも、シクロオレフィンポリマー及びシクロオレフィンコポリマーからなる群から選択される少なくとも一種がより好ましい。これらのポリマーを用いることにより、散乱角度１０度以上の散乱光強度と、散乱角度０度の光の強度との比、および純水の接触角を本発明に係る範囲内にすることができる。ベースフィルム９は、シクロオレフィンポリマー及びシクロオレフィンコポリマーからなる群から選択される少なくとも一種を８０質量％以上含むことが好ましく、９０質量％以上含むことがより好ましく、９５質量％以上含むことがさらに好ましい。また、ベースフィルム９は、シクロオレフィンポリマー及びシクロオレフィンコポリマーからなる群から選択される少なくとも一種からなってもよい。シクロオレフィンポリマーフィルム、シクロオレフィンコポリマーフィルムとしては、市販品では、例えばゼオノアフィルムＺＦ１４、ゼオノアフィルムＺＦ１６（以上商品名、日本ゼオン製）、耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）（商品名、グンゼ製）、アートンフィルム（商品名、ＪＳＲ製）、アペル（商品名、三井化学製）等が挙げられる。
ベースフィルム９の厚みは１０〜２００μｍであることが好ましく、２０〜１００μｍであることがより好ましく、３０〜７０μｍであることがさらに好ましい。
ベースフィルム９上に感光性樹脂組成物を含む層５を形成する方法としては特に限定されず、例えばスピンコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法等により、ベースフィルム９上に感光性樹脂組成物を付与することで形成できる。感光性樹脂組成物を含む層５の厚みは２〜２００μｍであることが好ましく、３〜１００μｍであることがより好ましく、５〜３０μｍであることがさらに好ましい。
基板１の第一の面上に積層体１５を積層する方法としては、ラミネート装置を用いる方法が挙げられる。例えば、基板１の第一の面上に、該第一の面と感光性樹脂組成物を含む層５とが接するように積層体１５を配置した後、ラミネート装置によりラミネートを行うことができる。ラミネートの条件は特に限定されず、適宜選択することができる。
次に、図２（ｆ）に示されるように、蓋構造体１２の開口部１３のパターンが描かれたマスク１０を介して、積層体１５に対して露光１１を照射する。この時、感光性樹脂組成物を含む層５はベースフィルム９を介してパターン露光される。これにより、感光性樹脂組成物を含む層５に蓋構造体１２の開口部１３となるパターンが形成される。露光光源の種類は、感光性樹脂組成物を含む層５を硬化でき、且つベースフィルム９を透過するものであれば特に限定されないが、紫外線が好ましく用いられる。具体的には、露光１１の波長は２５０〜４５０ｎｍが好ましく、３００〜４００ｎｍがより好ましい。特に、露光１１としてｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いることが好ましい。露光１１による露光量は、用いる感光性樹脂組成物に応じて適宜選択することができる。
次に、図２（ｇ）に示されるように、ベースフィルム９を感光性樹脂組成物を含む層５から剥離した後、必要に応じてＰＥＢを行い、感光性樹脂組成物を含む層５に対して現像処理を行うことで、開口部１３を有する蓋構造体１２を形成する。ＰＥＢおよび現像処理の条件は、用いる感光性樹脂組成物に応じて適宜選択することができる。蓋構造体１２の厚さは、開口部１３の大きさ、供給される液体の流量および粘度にもよるが、２〜２００μｍであることが好ましく、３〜１００μｍであることがより好ましく、５〜３０μｍであることがさらに好ましい。開口部１３の大きさは特に限定されない。
次に、図２（ｈ）に示されるように、型材８を除去して流路１４を形成する。例えばＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射した後、溶媒に浸漬することで、型材８を溶解除去することができる。型材８を除去した後、キュア工程を行ってもよい。以上の工程により、液体吐出ヘッドが得られる。
以下、実施例を用いて本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明は該実施例に限定されない。
（実施例１）
本実施例では、図２（ａ）〜（ｈ）に示される工程に従って、液体吐出ヘッドを作製した。まず、図２（ａ）に示されるように、エネルギー発生素子２を有する８インチのシリコンからなる基板１を準備した。
本実施例では、図２（ａ）〜（ｈ）に示される工程に従って、液体吐出ヘッドを作製した。まず、図２（ａ）に示されるように、エネルギー発生素子２を有する８インチのシリコンからなる基板１を準備した。
次に、図２（ｂ）に示されるように、基板１の第二の面上に流路１４のパターンが形成された型材８を形成した。具体的には、基板１の第二の面上に、ＯＤＵＲ−１０１０（商品名、東京応化工業（株）製）をスピンコート法により塗布した。その後、ホットプレート上にて１２０℃で３分間、引き続き窒素置換されたオーブンにて、１５０℃で３０分間プリベークを行い、１４μｍの膜を形成した。該膜に対して、Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名、ウシオ電機製）を用い、流路パターンの描かれたマスクを介して、１８０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量でＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射した。その後、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）とキシレン（Ｘｙｌｅｎｅ）とからなる溶液（ＭＩＢＫ／Ｘｙｌｅｎｅ＝２／３（体積比））により現像処理を行った。さらに、キシレン（Ｘｙｌｅｎｅ）を用いてリンス処理を行うことで、流路の型材８を形成した。
次に、図２（ｃ）に示されるように、基板１および型材８上に、吐出口４が形成された流路形成部材７を形成した。具体的には、下記組成を有するネガ型感光性樹脂組成物を、スピンコート法によって基板１及び型材８上に塗布し、ホットプレート上にて９０℃で３分間プリベークを行うことで、厚さ１０μｍの樹脂層を形成した。
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、東レ・ダウコーニング製） ５質量部
メチルイソブチルケトン １００質量部
その後、前記樹脂層に対して、マスクアライナーＭＰＡ６００ＦＡ（商品名、キヤノン製）を用い、吐出口パターンが描かれたフォトマスクを介して、３０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で紫外線を照射した。そして、９０℃で１８０秒ＰＥＢを行い、前記樹脂層を硬化させた。次に、メチルイソブチルケトンとキシレンとからなる溶液（メチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３（体積比））を用いて現像処理を行い、キシレンを用いてリンス処理を行うことで、吐出口４を有する流路形成部材７を形成した。
ＳＰ−１７２（商品名、アデカ製） ５質量部
Ａ−１８７（商品名、東レ・ダウコーニング製） ５質量部
メチルイソブチルケトン １００質量部
その後、前記樹脂層に対して、マスクアライナーＭＰＡ６００ＦＡ（商品名、キヤノン製）を用い、吐出口パターンが描かれたフォトマスクを介して、３０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で紫外線を照射した。そして、９０℃で１８０秒ＰＥＢを行い、前記樹脂層を硬化させた。次に、メチルイソブチルケトンとキシレンとからなる溶液（メチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３（体積比））を用いて現像処理を行い、キシレンを用いてリンス処理を行うことで、吐出口４を有する流路形成部材７を形成した。
次に、図２（ｄ）に示されるように、基板１の第一の面側に共通液室３および供給路６を形成した。具体的には、まず、流路形成部材７を保護するため、基板１の第二の面側及び周囲にゴム樹脂をコーティングした。その後、基板１の第一の面に対してエッチング処理を施し、該ゴム樹脂を除去することにより、共通液室３および供給路６を形成した。
次に、図２（ｅ）に示されるように、ベースフィルム９上に感光性樹脂組成物を含む層５が形成された積層体１５を準備し、積層体１５を、基板１の第一の面上に、第一の面と感光性樹脂組成物を含む層５とが接するように積層した。具体的には、まず、ベースフィルム９上に感光性樹脂組成物を含む層５を形成した。ベースフィルム９としては、シクロオレフィンポリマーを含むゼオノアフィルムＺＦ１６ ５０μｍ（商品名、日本ゼオン製）を用いた。感光性樹脂組成物としては、ネガ型感光性樹脂組成物であるＴＭＭＲ Ｓ２０００（商品名、東京応化工業製）を用いた。ベースフィルム９上に前記ネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法にて塗布することで、厚さ１０μｍの感光性樹脂組成物を含む層５を形成した。
なお、ＧＣＭＳ−３Ｂ（商品名、村上色彩技術研究所製）を用いて測定したゼオノアフィルムＺＦ１６の、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度は、散乱角度０度の光の強度の１／４８００００倍であった（図３）。また、バートスキャン（商品名、菱化システム製）を用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出したゼオノアフィルムＺＦ１６の表面粗さＳａは、１．４ｎｍであった。また、接触角計ＣＡ−Ｘ１５０を用いて測定したゼオノアフィルムＺＦ１６の純水の接触角は１００度であった。なお、ゼオノアフィルムＺＦ１６にはフィラーは含まれていない。また、ゼオノアフィルムＺＦ１６には離型処理は施されていない。
次に、基板１の第一の面上に、該第一の面と感光性樹脂組成物を含む層５とが接するように積層体１５を配置した後、ラミネート装置によりラミネートを行った。ラミネートの条件は、ステージ温度４０℃、ローラー温度４０℃、ローラー圧力０．１ＭＰａ、ローラー速度５０ｍｍ／ｓとした。これにより、積層体１５を基板１の第一の面上に積層した。
次に、図２（ｆ）に示されるように、蓋構造体１２の開口部１３のパターンが描かれたマスク１０を介して、積層体１５に対して露光１１を照射した。具体的には、アライメントが可能なｉ線露光機を用い、蓋構造体１２の開口部１３のパターンが描かれたマスク１０を介して、ベースフィルム９および感光性樹脂組成物を含む層５に対して露光１１を１０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で照射した。
次に、図２（ｇ）に示されるように、ベースフィルム９を感光性樹脂組成物を含む層５から剥離し、開口部１３を有する蓋構造体１２を形成した。具体的には、ベースフィルム９を剥離した後、９０℃で３００秒ＰＥＢを行い、感光性樹脂組成物を含む層５を硬化させた。その後、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル２−アセタートにより現像し、開口部１３を有する厚さ１０μｍの蓋構造体１２を形成した。
次に、図２（ｈ）に示されるように、型材８を除去して流路１４を形成した。具体的には、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を照射し、乳酸メチルで型材８を除去して流路１４を形成した後、２００℃で１時間キュア工程を行った。以上により、液体吐出ヘッドを製造した。以上のように作製された液体吐出ヘッドについて、蓋構造体１２の開口部１３を評価したところ、パターン形状は良好であった（図４（ａ））。
（実施例２）
ベースフィルム９として、シクロオレフィンコポリマーを含む耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム） ５０μｍ（商品名、グンゼ製）を用いた以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。なお、ＧＣＭＳ−３Ｂを用いて測定した耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）の、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度は、散乱角度０度の光の強度の１／４１００００倍であった（図３）。また、バートスキャンを用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出した耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）の表面粗さＳａは３．４ｎｍであった。また、ＣＡ−Ｘ１５０を用いて測定した耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）の接触角は１００度であった。なお、耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）には離型処理は施されていない。該液体吐出ヘッドについて、蓋構造体１２の開口部１３を評価したところ、パターン形状は良好であった（図４（ａ））。
ベースフィルム９として、シクロオレフィンコポリマーを含む耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム） ５０μｍ（商品名、グンゼ製）を用いた以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。なお、ＧＣＭＳ−３Ｂを用いて測定した耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）の、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度は、散乱角度０度の光の強度の１／４１００００倍であった（図３）。また、バートスキャンを用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出した耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）の表面粗さＳａは３．４ｎｍであった。また、ＣＡ−Ｘ１５０を用いて測定した耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）の接触角は１００度であった。なお、耐熱透明ＣＯＣフィルム（Ｆフィルム）には離型処理は施されていない。該液体吐出ヘッドについて、蓋構造体１２の開口部１３を評価したところ、パターン形状は良好であった（図４（ａ））。
（比較例１）
ベースフィルム９として、ポリエチレンテレフタラートポリマーを含むピューレックスＡ−５３ ５０μｍ（商品名、帝人デュポン製）を用いた以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。なお、ＧＣＭＳ−３Ｂを用いて測定したピューレックスＡ−５３の、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度は、散乱角度０度の光の強度の１／２６００倍であった（図３）。また、バートスキャンを用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出したピューレックスＡ−５３の表面粗さＳａは３６．０ｎｍであった。また、ＣＡ−Ｘ１５０を用いて測定したピューレックスＡ−５３の純水の接触角は１１０度であった。該液体吐出ヘッドについて、蓋構造体１２の開口部１３を評価したところ、部分的に開口すべきパターンに閉塞が確認された（図４（ｂ））。
ベースフィルム９として、ポリエチレンテレフタラートポリマーを含むピューレックスＡ−５３ ５０μｍ（商品名、帝人デュポン製）を用いた以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。なお、ＧＣＭＳ−３Ｂを用いて測定したピューレックスＡ−５３の、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度は、散乱角度０度の光の強度の１／２６００倍であった（図３）。また、バートスキャンを用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出したピューレックスＡ−５３の表面粗さＳａは３６．０ｎｍであった。また、ＣＡ−Ｘ１５０を用いて測定したピューレックスＡ−５３の純水の接触角は１１０度であった。該液体吐出ヘッドについて、蓋構造体１２の開口部１３を評価したところ、部分的に開口すべきパターンに閉塞が確認された（図４（ｂ））。
（比較例２）
ベースフィルム９として、ポリエチレンテレフタラートポリマーを含むコスモシャインＡ４１００ ５０μｍ（商品名、東洋紡製）を用いた以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。なお、ＧＣＭＳ−３Ｂを用いて測定したコスモシャインＡ４１００の、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度は、散乱角度０度の光の強度の１／２１０００倍であった（図３）。また、バートスキャンを用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出したコスモシャインＡ４１００の表面粗さＳａは１．１ｎｍであった。また、ＣＡ−Ｘ１５０を用いて測定したコスモシャインＡ４１００の純水の接触角は７７度であった。なお、コスモシャインＡ４１００には離型処理は施されていない。該液体吐出ヘッドについて、蓋構造体１２の開口部１３を評価したところ、部分的に開口すべきパターン形状に不良が確認された（図４（ｃ））。
ベースフィルム９として、ポリエチレンテレフタラートポリマーを含むコスモシャインＡ４１００ ５０μｍ（商品名、東洋紡製）を用いた以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。なお、ＧＣＭＳ−３Ｂを用いて測定したコスモシャインＡ４１００の、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度は、散乱角度０度の光の強度の１／２１０００倍であった（図３）。また、バートスキャンを用い、縦９３６．７０μｍ、横７０３．７８μｍの画像から算出したコスモシャインＡ４１００の表面粗さＳａは１．１ｎｍであった。また、ＣＡ−Ｘ１５０を用いて測定したコスモシャインＡ４１００の純水の接触角は７７度であった。なお、コスモシャインＡ４１００には離型処理は施されていない。該液体吐出ヘッドについて、蓋構造体１２の開口部１３を評価したところ、部分的に開口すべきパターン形状に不良が確認された（図４（ｃ））。
１ 基板
２ エネルギー発生素子
３ 共通液室
４ 吐出口
５ 感光性樹脂組成物を含む層
６ 供給路
７ 流路形成部材
８ 型材
９ ベースフィルム
１０ マスク
１１ 露光
１２ 蓋構造体
１３ 開口部
１４ 流路
１５ 積層体
２ エネルギー発生素子
３ 共通液室
４ 吐出口
５ 感光性樹脂組成物を含む層
６ 供給路
７ 流路形成部材
８ 型材
９ ベースフィルム
１０ マスク
１１ 露光
１２ 蓋構造体
１３ 開口部
１４ 流路
１５ 積層体
Claims (8)
- 第一の面に複数の開口が形成された基板と、前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成された蓋構造体と、を有する構造体の製造方法であって、
ベースフィルム上に感光性樹脂組成物を含む層を形成した積層体を準備する工程と、
前記基板の前記第一の面上に、前記第一の面と前記感光性樹脂組成物を含む層とが接するように、前記積層体を積層する工程と、
前記感光性樹脂組成物を含む層に対して前記ベースフィルムを介してパターン露光し、前記感光性樹脂組成物を含む層に前記蓋構造体の前記開口部となるパターンを形成する工程と、
をこの順に有し、
前記ベースフィルムは、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムであることを特徴とする構造体の製造方法。 - 前記ベースフィルムの表面粗さＳａが１０．０ｎｍ以下である請求項１に記載の構造体の製造方法。
- 前記ベースフィルムの純水の接触角が８０度以上１２０度未満である請求項１又は２に記載の構造体の製造方法。
- 前記ベースフィルムは離型処理が施されていない請求項１から３のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記ベースフィルムに含まれるフィラーの量が３０００質量ｐｐｍ以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記ベースフィルムが、シクロオレフィンポリマー及びシクロオレフィンコポリマーからなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１から５のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記感光性樹脂組成物がネガ型感光性樹脂組成物である請求項１から６のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 第一の面に複数の開口が形成され、前記第一の面とは反対側の第二の面に液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子が配置された基板と、
前記基板の前記第一の面上に形成され、前記開口の一部と連通する開口部が形成された蓋構造体と、
前記基板の前記第二の面上に形成され、液体を吐出する吐出口と、液体の流路とが形成された流路形成部材と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
ベースフィルム上に感光性樹脂組成物を含む層を形成した積層体を準備する工程と、
前記基板の前記第一の面上に、前記第一の面と前記感光性樹脂組成物を含む層とが接するように、前記積層体を積層する工程と、
前記感光性樹脂組成物を含む層に対して前記ベースフィルムを介してパターン露光し、前記感光性樹脂組成物を含む層に前記蓋構造体の前記開口部となるパターンを形成する工程と、
をこの順に有し、
前記ベースフィルムは、波長４００ｎｍにおける、散乱角度１０度以上において最大の散乱光強度が、散乱角度０度の光の強度の１／１０万以下のベースフィルムであることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
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| JP2016095348A JP6679411B2 (ja) | 2016-05-11 | 2016-05-11 | 構造体の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11465418B2 (en) | 2020-03-25 | 2022-10-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Manufacturing method for structure and manufacturing method for liquid ejection head |
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