JP2021015276A - 改善されたドライフィルム配合物 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された光結像性ドライフィルム配合物と、改善された光結像性ドライフィルム配合物から得られた流体吐出ヘッドと、流体吐出ヘッドの製造方法。【解決手段】改善された光結像性ドライフィルム配合物は、多官能エポキシ化合物と、カチオンを生成可能な光開始剤と、非光反応性溶剤と、乾燥前の前記光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約０．５〜約５重量％のシランオリゴマー接着促進剤とを含む。【選択図】図１

Description

本開示は、改善されたフォトレジストドライフィルム層に関するものであり、特に厚膜積層体を製造するための改善された配合物を有するフォトレジストドライフィルム層に関する。

フォトレジストドライフィルム層は、流体噴射吐出装置、気化装置、及びマイクロ電子構造を含むがこれらに限定されない、多様な電子装置に有用である。流体噴射吐出装置は、インク、冷却液、医薬品、潤滑剤、気化液等を含む様々な流体を吐出するのに有用な流体吐出ヘッドを含む。流体吐出ヘッドを用いる装置は、流体吐出ヘッド製造技術が進歩し続けるに伴い、改善され続けている。多様な応用のための流体吐出装置のための、低コストで信頼性の高い流体吐出ヘッドを提供するため、新たな技術が常に開発されている。

流体噴射吐出装置に用いられる流体吐出ヘッドは、強力でありながら多用途の流体吐出ヘッドを提供するため、電子回路、流体通路、精密に組み立てられた様々な小さな部品を含む、比較的複雑な構造を有する。流体吐出ヘッドの部品は、そこから流体を吐出するための所望の特性を提供するため、互いに、そして様々な流体製剤と連携する必要がある。従って、吐出ヘッド部品を、流体と、流体吐出ヘッドを用いる流体吐出装置により要求されるデューティサイクルに符合させることが重要である。生産品質の僅かな変化が、製品の歩留まりと最終的な流体吐出性能に多大な影響を与えうる。

流体吐出ヘッド製造の間、流体フロー層及び／又はノズルプレート層を提供するため、光結像性材料が用いられうる。光結像性材料の調製において、フォトレジスト樹脂配合物が液体として剥離フィルムに塗布され、配合物は剥離フィルム上で乾燥される。次いで、剥離フィルムは乾性光結像性材料から取り除かれ、乾性光結像性材料はシリコン半導体基板又はシリコン半導体基板上のフロー特徴層に積層される。次いで、光結像性材料は、様々な流体フロー特徴及び／又はノズル孔を提供するため、撮像され現像される。場合によっては、流体吐出チャンバと流体流路を含む流体フロー層はスピンコート層としてシリコン半導体基板に直接施され、ノズルプレート層はドライフィルムとして流体フロー層に積層され、その他の場合では、流体フロー層はドライフィルムとしてシリコン半導体基板に積層され、ノズルプレートはドライフィルムとして流体フロー層に積層される。

シリコン基板と流体フロー層の異なる化学的及び物理的性質により、流体フロー層のシリコン基板への適切な接着は、シリコン基板の表面処理の使用及び／又は流体フロー層における接着促進剤の使用なしには達成できない。同様に、ノズルプレートと流体フロー層との間の接着は重要であり、ノズルプレート製造に用いられるドライフィルム・フォトレジスト材料のための配合物における接着促進剤の使用を要する。しかし、剥離フィルム上のフォトレジスト配合物を乾燥させる工程の間、かなりの量の接着促進剤が失われることが発見されている。乾燥工程の間の接着促進剤の喪失は、流体フロー層と基板との間、及び／又は流体フロー層とノズルプレート層との間の、より劣った接着をもたらす。従って、フォトレジスト配合物乾燥工程の間に接着促進剤の重大な損失を被ることがない、改善されたドライフィルム・フォトレジスト配合物が必要とされる。

上記を鑑み、本開示の例示的な実施形態は、改善された光結像性ドライフィルム配合物と、改善されたドライフィルム配合物から得られた厚膜層を含む流体吐出ヘッドと、流体吐出ヘッドの製造方法とを提供する。改善された光結像性ドライフィルム配合物は、多官能エポキシ化合物、カチオンを生成可能な光開始剤、非光反応性溶剤、乾燥前の光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約０．５〜約５重量％のシランオリゴマー接着促進剤を含む。

もう１つの実施形態において、改善された流体吐出ヘッドの製造方法が提供される。方法は、剥離フィルム上にフォトレジスト層を施すことを含み、フォトレジスト層は、多官能エポキシ化合物、光酸発生剤、シランオリゴマー接着促進剤、非光反応性溶剤を含む。剥離フィルム層上の光結像性ドライフィルム配合物は、厚膜層を提供するため乾燥される。厚膜層は、半導体基板上のフロー特徴層に積層される。次いで、剥離フィルムが厚膜層から取り除かれる。ノズル孔が厚膜層に撮像され、流体吐出ヘッドのためのノズルプレートを提供するため、撮像された厚膜層が現像される。

更なる１つの実施形態が、流体組成物を吐出するための流体吐出ヘッドを提供する。流体吐出ヘッドは、流体吐出装置を含む半導体基板を含む。フロー特徴層が半導体基板上に設けられ、厚膜層がフロー特徴層に積層される。厚膜層は、多官能エポキシ化合物、カチオンを生成可能な光開始剤、非光反応性溶剤、乾燥前の光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約０．５〜約５重量％のシランオリゴマー接着促進剤を含む、光結像性ドライフィルム配合物から得られる。

実施形態によっては、光結像性ドライフィルム配合物は、乾燥前の光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約１〜約３重量％のシランオリゴマー接着促進剤を含む。

実施形態によっては、非光反応性溶剤は、アリールケトン溶剤または脂肪族ケトン溶剤を含む。他の実施形態において、脂肪族ケトン溶剤はシクロヘキサノンと、そして任意でアセトンを含む。

実施形態によっては、シランオリゴマー接着促進剤は、アルコキシシランオリゴマー化合物である。他の実施形態において、アルコキシシランオリゴマー化合物は、下記式のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランオリゴマーであり、ｎは１〜４の範囲である。

実施形態によっては、剥離フィルム上の光結像性ドライフィルム配合物は、約１１０℃〜約１５０℃の範囲の温度で乾燥される。

実施形態によっては、光結像性ドライフィルム配合物から製造されたドライフィルム積層体は、シリコン半導体基板に施される。

実施形態によっては、光結像性ドライフィルム配合物から製造されたドライフィルム積層体は、流体吐出ヘッドのフロー特徴層に施される。

ここで説明される実施形態の利点は、ドライフィルム光結像性層が、従来の接着促進剤を用いて製造されたドライフィルム光結像性層と比較し、半導体基板と流体フロー層との間と、流体フロー層とノズルプレート層との間の、改善された接着を有することである。

開示された実施形態の更なる特徴および利点は、詳細な説明を図面を併せて考慮して参照することによって明らかになり、これら図面は縮尺どおりではなく、同様の符号はいくつかの図を通して同様の要素を示す。
図１は、流体吐出ヘッドを含む流体吐出カートリッジの、縮尺どおりでない、斜視図である。 図２は、本開示に基づき製造された吐出ヘッドから流体を吐出するための流体吐出装置の、縮尺どおりでない、斜視図である。 図３は、流体吐出ヘッドのための、ここで説明されるフォトレジスト材料から製造された流体フロー層の一部の顕微鏡写真である。 図４は、流体吐出ヘッド製造のための、ここで説明されるフォトレジスト材料から製造された流体フロー層の撮像及び現像方法を表す。 図５は、流体吐出ヘッド製造のための、ここで説明されるフォトレジスト材料から製造された流体フロー層の撮像及び現像方法を表す。 図６は、ここで説明されるフォトレジスト材料から製造された流体フロー層のフロー特徴の平面図である。 図７は、本開示による流体吐出ヘッドのための、フォトレジスト材料からノズルプレートを製造する方法を表す。 図８は、フォトレジスト材料から製造された流体フロー層とノズルプレートを含む流体吐出ヘッドの一部の、縮尺どおりでない、断面図である。

上述したように、本開示の実施形態は、流体吐出ヘッドのための改善された光結像性ドライフィルムに関する。流体吐出ヘッド１２を含む、代表的な流体吐出カートリッジ１０が図１に表される。流体吐出カートリッジ１０は、流体吐出ヘッド１２を収容するためのカートリッジ本体１４を含む。以下に詳細に説明されるように、吐出ヘッド１２は、流体フロー層に取り付けられるノズルプレート１６を含み、流体フロー層は次いで流体吐出器を含むシリコン基板に取り付けられる。先行技術の流体吐出ヘッドの１つでは、ポリイミド材料製のノズルプレートがレーザ切断され、次いで基板上の流体フロー層に接着剤にて取り付けられる。そのような先行技術の処理は、ノズルプレートのための別の処理工程と、ここで説明される光結像性ドライフィルム配合物の使用で避けることのできる、困難な位置合わせ技術を要する。

電気接点２０を含むフレキシブル回路１８が、電気トレース２２にてシリコン基板上の流体吐出器に電気接続される。流体吐出カートリッジ１０は、インクジェットプリンタ２４といった装置において用いられうるが、本開示の実施形態はインクジェットプリンタ２４のための流体吐出ヘッド１２に限定されない。

改善された特性を有する流体吐出ヘッド１２を製造するため、本開示の実施形態によれば、剥離フィルム上の光結像性層を提供するため、液体フォトレジスト組成物を剥離フィルムの移動するウェブに塗布するためスロットダイ塗布方法が用いられる。液体フォトレジスト組成物は、ダイ出口を含む密閉圧力容器を含むスロットダイコータに提供される。スロットダイコータは、毎分約３〜約５ｍの速度でフォトレジスト組成物を剥離フィルムの移動するウェブの表面に提供する。次いで、剥離フィルム上のフォトレジスト組成物は、シリコン基板又はシリコン基板上の流体フロー層に積層されることのできる光結像性層を提供するため、乾燥される。

適切な液体フォトレジスト組成物の１つは、１以上の多官能エポキシ化合物、二官能エポキシ化合物、比較的高分子量のポリヒドロキシエーテル、接着促進剤、光開始剤、脂肪族ケトン溶剤を含むよう配合される。本開示の目的において、「二官能エポキシ」は、分子に２つのエポキシ官能基のみを有するエポキシ化合物及び材料を意味する。「多官能エポキシ」は、分子に２以上のエポキシ官能基を有するエポキシ化合物及び材料を意味する。典型的なフォトレジスト組成物の１つを下表に示す。

本開示によるフォトレジスト組成物に用いることのできる多官能エポキシ成分は、ポリフェノールのグリシジルエーテルといった芳香族エポキシドであってよい。１つの例示的な第１の多官能エポキシ樹脂は、約１９０〜約２５０の範囲のグラム当量のエポキシド、１３０℃での粘度が約１０〜約６０の範囲を有するノボラックエポキシ樹脂といった、フェノールホルムアルデヒドノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルである。

フォトレジスト組成物の多官能エポキシ成分は、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定して、約３，０００〜約５，０００ダルトンの重量平均分子量、３より大きく、好ましくは約６〜約１０のエポキシ基平均官能度を有してよい。１つの例示的なフォトレジスト組成物における多官能エポキシ樹脂の量は、硬化後の光結像性層の総重量を基準に約３０〜約５０重量％の範囲であってよい。

フォトレジスト組成物の二官能エポキシ成分は、ビスフェノールＡ、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキセンカルボキシレート、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、およびビス（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテルのジグリシジルエーテルを含む二官能エポキシ化合物から選択されてよい。

１つの例示的な二官能エポキシ成分は、約１０００より大きいエポキシド当量を有するビスフェノールＡ／エピクロロヒドリンエポキシ樹脂である。「エポキシド当量」は、エポキシド１グラム当量を含む樹脂のグラム数である。二官能エポキシ成分の重量平均分子量は、典型的に２５００ダルトンより大きく、例えば約２８００〜約３５００重量平均分子量である。フォトレジスト組成物における二官能エポキシ成分の量は、硬化後の光結像性層の総重量を基準に約３０〜約５０重量％であってよい。

実施形態によっては、積層のために硬化後の光結像性層の柔軟性を高めるため、第２の二官能エポキシ化合物が配合物に含まれる。第２の二官能エポキシ化合物は、典型的に上記の二官能エポキシ化合物の重量平均分子量未満の重量平均分子量を有する。具体的には、第２の二官能エポキシ化合物の重量平均分子量は、約２５０〜約４００ダルトンの範囲であってよい。二官能エポキシ化合物の実質的に等しい部分が、フォトレジスト組成物に用いられてよい。適切な第２の二官能エポキシ化合物は、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルから選択されてよい。フォトレジスト組成物における二官能エポキシ化合物の総量は、硬化後の光結像性層の総重量を基準に約４０〜約６０重量％の範囲であってよい。

フォトレジスト組成物のもう１つの成分は、次の式の、グリコール基をα末端に有する、比較的高分子量のポリヒドロキシエーテル化合物であって、ｎは約３５〜約１００の整数である。

このような化合物は、エポキシ樹脂と同じ原材料製であるが、化合物においてエポキシ基を含まない。このような化合物は、フェノキシ樹脂と呼ばれることが多い。適切な比較的高分子量のフェノキシ樹脂の例としては、南カリフォルニア、ロックヒルのＩｎＣｈｅｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名ＰＫＨＰ−２００とＰＫＨＪで入手可能なフェノキシ樹脂を含むが、これに限定されない。このようなフェノキシ樹脂は、約９９重量％の固形成分、２５℃でのブルックフィールド粘度が約４５０〜約８００センチポイズの範囲、重量平均分子量がダルトンで約５０，０００〜約６０，０００の範囲、２５℃で溶融した比重約１．１８、約９０℃〜約９５℃のガラス転移温度を有する。

フェノキシ樹脂は、基板に積層する光結像性層の製造に特に有用であり、これは部分的に、結晶化したり応力集中を高めたりしないことが多いためである。フェノキシ樹脂は、約３８℃より高い温度を含む幅広い温度範囲に対する安定性を可能とする高温特性を有する。フォトレジスト組成物は、硬化後の光結像性層の重量を基準に約２５〜約３５重量％のフェノキシ樹脂を含んでよい。

例示的な光酸発生剤には、ＶＡ族元素のオニウム塩、ＶＩＡ族元素のオニウム塩、および芳香族ハロニウム塩から選択されうる芳香族錯塩といった、カチオンを生成可能な化合物、又は化合物の混合物を含む。芳香族錯塩は、紫外線または電子ビーム照射に曝されると、エポキシドとの反応を開始する酸部分（ａｃｉｄ ｍｏｉｅｔｉｅｓ）を生成可能である。光酸発生剤は、フォトレジスト組成物中に、硬化後の光結像性層の重量を基準に約５〜約１５重量％の範囲の量で存在してよい。

活性光線で照射されたときプロトン酸を生成する化合物が光酸発生剤として用いられよく、芳香族ヨードニウム錯塩と芳香族スルホニウム錯塩を含むが、これに限定されない。例としては、ジ−（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロフォスファート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジ（４−ノニルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロフォスファート、［４−（オクチルオキシ）フェニル］フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリフラート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、４，４’−ビス［ジフェニルスルホニウム］ジフェニルスルフィド、ビスヘキサフルオロホスフェート、４，４’−ビス［ジ（β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルホニウム］ジフェニルスルフィドビス−ヘキサフルオロアンチモネート、４，４’−ビス［ジ（β−ヒドロキシエトキシ）（フェニルスルホニウム）ジフェニルスルフィド−ビスヘキサフルオロホスフェート７−［ジ（ｐ−トリル）スルホニウム］−２−イソプロピルチオキサントンヘキサフルオロホスフェート、７−［ジ（ｐ−トリル）スルホニオ−２−イソプロピルチオキサントンヘキサフルオロアンチモネート、７−［ジ（ｐ−トリル）スルホニウム］−２−イソプロピルテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、フェニルカルボニル−４’−ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロホスフェート、フェニルカルボニル−４’−ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロアンチモネート、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルカルボニル−４’−ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロホスフェート、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルカルボニル−４’−ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロアンチモネート、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルカルボニル−４’−ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、ジフェニル［４−（フェニルチオ）フェニル］スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等を含む。

フォトレジスト組成物は、有効な量の、シラン化合物といった接着促進剤を含むことが好ましい。フォトレジスト組成物の成分と適合性のあるシラン化合物は、典型的に、多官能エポキシ化合物、二官能エポキシ化合物、および光開始剤からなる群から選択される少なくとも１つと反応することができる官能基を有する。このような接着促進剤は、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランといった、エポキシド官能基を伴うシランであってよく、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである。使用されるとき、接着促進剤は、硬化後の光結像性層の総重量を基準に約１．０〜約１．５重量％といった、約１．５〜約２重量％の範囲の量で存在し、そこに含まれるすべての範囲を含む。ここで使用される接着促進剤とは、フォトレジスト組成物のフィルム形成および接着特性を補助する、フォトレジスト組成物に可溶な有機材料を意味すると定義される。

驚くべきことに、全ての接着増強剤が前述のフォトレジスト組成物で製造されたドライフィルム積層体での使用に適しているわけではないことが発見されている。従って、シランオリゴマー接着促進剤を用いて製造されたドライフィルム光結像性層は、吐出ヘッド１２にて用いられる流体にある時間曝されたときの層間剥離に対する向上した耐性を提供するために示される。適切なシランオリゴマー接着促進剤には、エポキシシランオリゴマー化合物を含む。

エポキシシランオリゴマー化合物は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランオリゴマー、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランオリゴマー、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランオリゴマー、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランオリゴマーから選択されてよい。使用できる他のシランオリゴマー化合物には、テトラエトキシシランオリゴマーといった、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランオリゴマー、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランオリゴマー、ビニルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランオリゴマー、３−アミノプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランオリゴマー、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、テトラエトキシシランオリゴマー、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラメトキシシランオリゴマー、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランオリゴマー、２−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランオリゴマーを含むが、これらに限定されない。

実施形態によっては、シランオリゴマーは次の式のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランオリゴマーであって、ｎは１〜４の範囲である。

下記表は、フォトレジスト組成物の、配合物中のシラン接着成分有無と、基板の表面上にコーティングされたシラン接着材料の有無における、表面接着データを提供する。各配合物はシリコン基板上で硬化され、フォトレジスト層の接着特性を試験する前にインク配合物中に０、２、４、８週間浸漬されている。表２は、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン接着促進剤を含む従来のフォトレジスト組成物の接着特性を提供する。表３は、基板の表面上にコーティングされたグリシドキシプロピルトリメトキシシラン接着促進剤の有無における、接着促進剤を欠くフォトレジスト組成物の接着特性を提供する。表４は、シリコン基板の表面上にコーティングされたシラン接着促進剤の有無における、２重量％のグリシドキシプロピルトリメトキシシラン接着促進剤を含むフォトレジスト組成物の接着特性を提供する。

表４は、従来のシラン接着促進剤を含む表２のフォトレジスト組成物（サンプル１Ａ〜１Ｊ）と比較したとき、基板表面上にコーティングされたシランを有する（サンプル４Ａ〜４Ｊ）、そして基板表面上にコーティングされたシランを欠く（サンプル５Ａ〜５Ｊ）、シランオリゴマーを含むフォトレジスト組成物の接着性の顕著な増加があることを示している。表３は、シラン接着促進剤を欠くフォトレジスト組成物が、基板表面上に接着促進剤が用いられたとき（サンプル２Ａ〜２Ｊ）、表面の接着促進剤を欠くサンプル３Ａ〜３Ｊと比較したとき、やや向上した接着性を有することを示す。

フォトレジスト配合物に用いられる１つの例示的な溶剤は、非光反応性の溶剤である。非光反応性溶剤は、アリールケトン溶剤または脂肪族ケトン溶剤を含む。例えば、非光反応性溶剤は、γ−ブチロラクトン、Ｃ_１−６アセテート、テトラヒドロフラン、低分子量ケトン、これらの混合物等を含むが、これらに限定されない。非光反応性溶剤は、フォトレジスト組成物の総量を基準に、約３０〜約６０重量％といった、約２０〜約９０重量％の範囲の量で、光結像性層を提供するために用いられる配合物混合物中に存在する。１つの例示的な実施形態において、非光反応性溶剤は硬化後の複合フィルム層に残らず、複合フィルム層硬化工程の前又は複合フィルム層硬化工程間に取り除かれる。

上述したように、フォトレジスト組成物はスロットダイコータにより剥離フィルム上に塗布され、次いでフォトレジスト組成物は、乾燥された光結像性層を提供するため、熱源からの熱により約１１０℃〜約１５０℃の範囲の温度、典型的に約１３０℃で乾燥される。

適切な剥離フィルム材料は、キャリアシートウェブ材料として一般的に使用される、有機ポリマーフィルムおよび金属ホイル、またはそれらの組合せといった、多様な柔軟弾性フィルムから選択されてよい。従って、剥離フィルムは、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、銅張ポリイミドフィルム、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮、又はステンレス鋼箔等から選択されてよい。その他の使用可能な剥離フィルム材料には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、およびポリカーボネートフィルムを含む。特に適切な剥離フィルムは、約２５〜約２５０ミクロンの厚さを有する延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムおよびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルムから選択されてよい。

剥離フィルムの特長は、フォトレジスト組成物で湿潤可能な表面を有するが、乾燥フィルム光結像性層がシリコン基板、又は基板上の流体フロー層に施されたとき、乾燥後の光結像性層から容易に剥離されることである。剥離フィルムのもう１つの特長は、フォトレジスト組成物を塗布するための比較的滑らかな表面を提供することであり、ドライフィルム光結像性層の露出した表面は比較的滑らかである。

ドライフィルム光結像性層の露出した表面の滑らかさを更に向上させるため、複合構造を提供するよう剥離フィルムと光結像性層との間にコンフォーマル剥離コーティングを挿入することができる。コンフォーマル剥離コーティングは、シリコーン剥離層、アクリレート剥離層、フルオロカーボン剥離層等から選択されてよい。特に適するコンフォーマル剥離コーティングの１つは、日本東京の大日精化工業株式会社から商品名セイカビームＥＸＹ−１０（ＮＳ）で市販の、典型的に約５０ナノメートルといった、約２０〜約１００ナノメートルの範囲の厚さを有する、ウレタンアクリル／シリコーンハイブリッド硬化剥離コーティングである。コンフォーマル剥離コーティングは、グラビアコーティング、ブレードコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷等を含むがこれらに限定されない、多様な従来の塗工技術により剥離フィルムに施されてよい。剥離フィルムへのコンフォーマル剥離コーティングを施すために適する方法の１つは、マイクログラビアコーティング方法である。コンフォーマル剥離コーティングが施された剥離フィルムは、剥離コーティングと剥離フィルムとの間の接着を改善するため、少なくとも剥離コーティングが施されている表面をコロナ放電処理される。

ドライフィルム光結像性層３０から剥離フィルムと剥離コーティングを取り除くと、光結像性層３０は、図３に示されるように、表面粗さ（Ｒａ）値が約２０ナノメートル未満で、ピークツーバレー（Ｒｔ）値が１ミクロン未満である、表面３２を有する。同様に、光結像性層３０の流体吐出チャンバ３４といったフロー特徴は均一で滑らかである。

図４〜８を参照し、本開示の１つの実施形態による流体吐出ヘッド１２の製造方法を説明する。流体吐出ヘッド１２を構築する処理の初期工程として、図４に示されるように、基板４０の表面４４上のフロー特徴層４２を提供するため、光結像性層３０が複数の個別のシリコン基板４０を含むウェハ上に施される。各基板４０はサイズが比較的小さく、典型的に約２〜約１０ミリメートル幅×約１０〜約２５ミリメートル長×約０．４〜０．８ミリメートル厚の範囲の大きさを有する。基板４０は、基板４０の表面４４上に形成された圧電デバイスやヒータ抵抗４６といった複数の流体吐出アクチュエータを含む、シリコン、セラミック、又はその他のウェハ材料であってよい。ヒータ抵抗４６は、周知の半導体製造技術により基板の表面４４上に形成されてよい。ヒータ抵抗４６に加え、基板の表面４４は、アクティブ及びパッシブ論理回路、ヒータ選択回路、及び、絶縁、導電、及び抵抗層を含んでよい。

基板４０の表面４４は、１以上のヒータ抵抗４６を作動させるための流体吐出コントローラからの電気インパルスを提供するため、基板４０をフレキシブル回路１８（図１）又はＴＡＢ（ｔａｐｅ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）回路に接続するために用いられる、ヒータ抵抗４６から電気接点２０までの電気トレース２２も含む。

流体フロー層４２は、ポジ型又はネガ型フォトレジスト材料により提供されてよく、スピンコート法により、又は熱と圧力を用いてドライフィルム光結像性層として、基板４０の表面４４に施されてよい。流体フロー層４２を基板４０の表面４４に施した後、次いでフロー特徴が、矢印５０で示される、典型的に約１９３〜約４５０ナノメートルの範囲の波長の紫外線放射といった従来の光像形成技術を用いて、流体フロー層４２に形成されてよい。透明領域５４と不透明領域５６を有するマスク５２が、流体フロー層４２のフロー特徴を定義するために用いられてよい。撮像された流体フロー層４２は、標準的なフォトリソグラフィー現像技術を用いて現像されてよい。

基板４０を含むウェハへ流体フロー層４２を施す前又は後、そして流体フロー層４２を撮像し現像する前又は後に、図５に示されるように、１以上の流体供給スロット６０が基板４０を貫いて形成されてよい。流体供給スロット６０は、典型的に約９．７ミリメートル長と０．３９ミリメートル幅を有する。スロット６０を形成する技術は、湿式及び乾式エッチング技術又はグリットブラストといった機械的技術から選択されてよい。

現像されると、現像された流体フロー層３０は、図３、５、６に示されるような流体吐出チャンバ３４といった流体吐出チャンバへ流体を供給するためスロット６０と流体連通する供給チャネル６４といった、流体供給チャネルを含んでよい。典型的に、各流体吐出アクチュエータ４６に対し、１つの流体吐出チャンバ３４と、１つの流体供給チャネル６４とが存在する。

得られた複合基板４０／流体フロー層３０は、ここで、流体吐出ヘッド構造と称される。次いで、図７に示されるように、光結像性厚膜層７０が、積層技術により撮像され現像された流体フロー層３０に施される。積層技術は、光結像性厚膜層７０を流体フロー層３０に固定するよう取り付けるための熱及び圧力を含んでよい。例えば、流体吐出ヘッド構造への光結像性厚膜層７０の積層は、シングルまたはダブルロールラミネーター又は真空ラミネーターにおいて熱及び／又は圧力を用いて果たされてよい。流体フロー層３０への光結像性厚膜層７０を積層するための所望の温度と圧力条件は、約３０℃〜約１５０℃、約５〜約８０ｐｓｉｇであってよい。厚膜層は、約１０〜約３０ミクロンの範囲の厚さを有してよい。

ノズルは、流体フロー層４２の撮像に関して上述した技術と類似の光像形成技術を用いて光結像性厚膜層７０に形成される。従って、矢印７２で示された紫外線と、非透明領域７６と透明領域７８とを含むマスク７４とが、光結像性厚膜層７０にノズル孔を形成するため用いられる。光結像性厚膜層７０を撮像した後、図８に示されるように、ノズル８２を含むノズルプレート１６を提供する非撮像領域を溶解するため、適切な溶剤が用いられる。

ドライフィルム光結像性層を流体吐出ヘッド構造に積層する利点は、処理が吐出ヘッドのウェハレベル処理を可能とする点にある。ウェハレベル処理は、厚膜層７０が流体吐出ヘッド構造に積層された後に厚膜層７０を光像形成し現像するため、ノズルプレートと流体吐出ヘッド構造のための別々の処理工程が排除できることを意味する。従って、個々のノズルプレートのレーザーアブレーション工程、並びに従来のノズルプレートを流体吐出ヘッド構造に取り付けるために用いられる位置合わせ公差、接着、及び／又は熱圧着技術を避けることができる。

個々の流体吐出ヘッド１２は、図８に表される吐出ヘッドを提供するため、複数の吐出ヘッド１２を含むウェハから切り取られる。ヒータ抵抗４６が作動されると、基板４０のスロット６０を介しチャネル６４を通ってチャンバ３４へ供給された流体は、ノズルプレート１６のノズル８２を通って媒体へ向かい吐出される。

流体吐出ヘッド１２は、図１に示されるような流体吐出カートリッジ１０を形成するため、カートリッジ本体１４のチップポケットに周知の方法で取り付けられてよい。吐出される流体は、一般的にチップポケットと対向するカートリッジ本体１４の流体リザーバから、流体吐出ヘッド１２へと供給される。或いは、遠隔流体供給が、流体吐出ヘッド１２により吐出される流体を提供するために用いられてもよい。

カートリッジ本体１４は、金属、ガラス、セラミック、又は、アモルファス熱可塑性ポリエーテルイミド、ガラス充填熱可塑性ポリエチレンテレフタレート樹脂、利用可能なガラス繊維含有シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンオキシド／耐衝撃性ポリスチレン樹脂ブレンド、及びポリアミド／ポリフェニレンエーテル樹脂からなる群から選択される高分子材料を含むがこれらに限定されない、多様な材料で製造されてよい。

本開示のその他の実施形態は、本明細書と、ここに開示された実施形態の実施を考慮し、当業者にとって明らかとなる。特に明記しない限り、明細書及び特許請求の範囲で述べられる成分の量と、分子量、百分率、反応条件といった特性を表す全ての数字は、全ての場合に用語「約」により改変されると理解されるべきである。従って、そうでないと示されない限り、明細書及び特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本発明により得ることが求められる所望の特性に応じて変わり得る近似値である。少なくとも、そして請求項の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは、少なくとも、述べられた有効数字の数を考慮し、そして通常の丸め手法を適用することにより、解釈されるべきである。本発明の広い範囲を述べる数値範囲及びパラメータは近似値であるが、特定の実施例で述べられる数値は、可能な限り正確に述べられている。ただし、どの数値も、それぞれの試験測定で見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差が本質的に含まれる。本明細書及び実施例は例示としてのみ考慮されることが意図されており、本発明の真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示される。

特許権者は、開示された実施形態を公に捧げる意図はなく、開示された改変または変更が文字通りに特許請求の範囲内に入らない可能性がある程度存在し、それらは同等の原則の下で本明細書の一部であると見なされる。

１０：流体吐出カートリッジ
１２：流体吐出ヘッド
１４：カートリッジ本体
１６：ノズルプレート
１８：フレキシブル回路
２０：電気接点
２２：電気トレース
２４：インクジェットプリンタ
３０：ドライフィルム光結像性層、流体フロー層
３２：表面
３４：流体吐出チャンバ
４０：シリコン基板
４２：流体フロー層、フロー特徴層
４４：表面
４６：ヒータ抵抗、流体吐出アクチュエータ
５０、７２：矢印
５２：マスク
５４、７８：透明領域
５６、７６：非透明領域
６０：スロット
６４：供給チャネル
７０：光結像性厚膜層
８２：ノズル

Claims (20)

1. 改善された光結像性ドライフィルム配合物であって、
   多官能エポキシ化合物と、カチオンを生成可能な光開始剤と、非光反応性溶剤と、乾燥前の前記光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約０．５〜約５重量％のシランオリゴマー接着促進剤とを含む、
   改善された光結像性ドライフィルム配合物。
2. 乾燥前の前記光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約１〜約３重量％の前記シランオリゴマー接着促進剤を含む、
   請求項１に記載の改善された光結像性ドライフィルム配合物。
3. 前記非光反応性溶剤が、脂肪族ケトン溶剤を含む、
   請求項１に記載の改善された光結像性ドライフィルム配合物。
4. 前記脂肪族ケトン溶剤が、シクロヘキサノンと、任意でアセトンを含む、
   請求項３に記載の改善された光結像性ドライフィルム配合物。
5. 前記シランオリゴマー接着促進剤が、アルコキシシランオリゴマー化合物を含む、
   請求項１に記載の改善された光結像性ドライフィルム配合物。
6. 前記アルコキシシランオリゴマー化合物が、下記式のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランオリゴマーを含み、ｎが１〜４の範囲である、
   請求項５に記載の改善された光結像性ドライフィルム配合物。
   
7. 前記光結像性ドライフィルムから製造されたドライフィルム積層体が、シリコン半導体基板に施される、
   請求項１に記載の改善された光結像性ドライフィルム配合物。
8. 前記光結像性ドライフィルムから製造されたドライフィルム積層体が、流体吐出ヘッドのフロー特徴層に施される、
   請求項１に記載の改善された光結像性ドライフィルム配合物。
9. 改善された流体吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記方法が、
   剥離フィルム上に、多官能エポキシ化合物、光酸発生剤、シランオリゴマー接着促進剤、非光反応性溶剤を含む光結像性ドライフィルム配合物から得られたフォトレジスト層を施すことと、
   厚膜層を提供するため、前記剥離フィルム上の前記光結像性ドライフィルム配合物を乾燥することと、
   前記厚膜層を、半導体基板上のフロー特徴層に積層することと、
   前記剥離フィルムを前記厚膜層から取り除くことと、
   ノズル孔を前記厚膜層に撮像することと、
   前記流体吐出ヘッドのためのノズルプレートを提供するため、撮像された前記厚膜層を現像することと
   を含む、方法。
10. 前記光結像性ドライフィルム配合物が、乾燥前の前記光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約１〜約３重量％のシラン・オリゴマー接着促進剤を含む、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記非光反応性溶剤が、アリールケトン溶剤または脂肪族ケトン溶剤を含む、
    請求項９に記載の方法。
12. 前記脂肪族ケトン溶剤が、シクロヘキサノンと、任意でアセトンを含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記シランオリゴマー接着促進剤が、アルコキシシランオリゴマー化合物を含む、
    請求項９に記載の方法。
14. 前記アルコキシシランオリゴマー化合物が、下記式のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランオリゴマーを含み、ｎが１〜４の範囲である、
    請求項１３に記載の方法。
    
15. 前記剥離フィルム上の前記光結像性ドライフィルム配合物が、約１１０℃〜約１５０℃の範囲の温度で乾燥される、
    請求項９に記載の方法。
16. 流体吐出装置を含む、半導体基板と、
    前記半導体基板上に設けられた、フロー特徴層と、
    前記フロー特徴層に積層された厚膜層と
    を含み、
    前記厚膜層が光結像性ドライフィルム配合物から得られ、前記光結像性ドライフィルム配合物が多官能エポキシ化合物と、カチオンを生成可能な光開始剤と、非光反応性溶剤と、乾燥前の前記光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約０．５〜約５重量％のシランオリゴマー接着促進剤とを含む、
    流体組成物を吐出するための流体吐出ヘッド。
17. 前記光結像性ドライフィルム配合物が、乾燥前の前記光結像性ドライフィルム配合物の総重量を基準に約１〜約３重量％のシランオリゴマー接着促進剤を含む、
    請求項１６に記載の流体吐出ヘッド。
18. 前記非光反応性溶剤が、シクロヘキサノンと、任意でアセトンを含む、
    請求項１６に記載の流体吐出ヘッド。
19. 前記シランオリゴマー接着促進剤が、アルコキシシランオリゴマー化合物を含む、
    請求項１６に記載の流体吐出ヘッド。
20. 前記アルコキシシランオリゴマー化合物が、下記式のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランオリゴマーを含み、ｎが１〜４の範囲である、
    請求項１９に記載の流体吐出ヘッド。