JP2022145634A - 複合フォトレジスト材料とその製造方法、および流体吐出ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】複合フォトレジスト材料および複合フォトレジスト材料の作成方法を提供する。【解決手段】複合フォトレジスト材料は、フェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層、およびフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト層を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、改善された流体吐出ヘッドに関するものであり、特に、吐出ヘッドに用いる耐溶剤性ノズルプレートの製造方法に関するものである。
マイクロエレクトロメカニカルシステム（micro-electromechanical system, MEMS）およびナノデバイス（nano-device）は、光画像形成（photoimaged）材料から作られた３Ｄ（three-dimensional）構造を含む。ＭＥＭＳおよびナノデバイスの例は、流体吐出ヘッド、マイクロフィルタ、マイクロセパレータ、マイクロシーブ（micro-sieve）、およびマイクロ／ナノスケールの他の流体処理構造を含むが、本発明はこれらに限定されない。このような構造は、幅広い種類の流体を処理することができる。例えば、流体吐出ヘッドは、インク、冷却流体、製剤、潤滑油等の様々な流体を吐出するのに役立つナノデバイスである。流体吐出ヘッドは、蒸気治療（vapor therapy）や電子タバコ等の気化装置にも使用することができる。
流体吐出ヘッドは、一見単純な装置であり、電気回路、インク通路、および精密に組み立てられた様々な極小部品を含む比較的複雑な構造を有し、強力で、しかも多目的に使用することのできる流体吐出ヘッドを提供する。吐出ヘッドの構成要素は、互いに協働し、且つ様々な流体および流体製剤に役立つものでなければならない。したがって、吐出された流体と流体ヘッドの構成要素を適合させることが重要である。
流体吐出ヘッドの主要構成要素は、半導体基板、流れ特徴（flow feature）層、ノズルプレート層、および基板に取り付けられたフレキシブル回路である。半導体基板は、好ましくは、シリコンで作られ、その装置表面に堆積した様々なパッシベーション（passivation）層、導電性金属層、抵抗層、絶縁層、および保護層を含む。基板の装置表面に形成される流体吐出アクチュエータは、熱アクチュエータ、バブルジェット（登録商標）アクチエータ、または圧電アクチュエータであってもよい。熱アクチュエータは、個々のヒーター抵抗器が抵抗層内に定義され、各ヒーター抵抗器がノズルプレートのノズル孔に対応して、流体を加熱し、吐出ヘッドから所望の基板またはターゲットに向かって吐出する。
流れ特徴層およびノズルプレート層を作成するために使用される現在の方法は、各層に対し、複数の画像を用いたスピンオンフォトレジスト（spin on photoresist）またはドライフィルムフォトレジスト、現像、およびベーク工程を組み合わせて使用することを含む。例えば、従来のプロセスでは、半導体基板に第１接着促進層を塗布し、接着層に光画像形成材料の流れ特徴層をスピンコーティングする。流れ特徴層は、撮像、現像、および硬化されたネガ型フォトレジスト層である。ノズル層を塗布する前に、流れ特徴層に第２接着促進層を塗布する。深掘り反応性イオンエッチング（deep reactive-ion etching, DRIE）プロセスにより、半導体基板を介して流体供給ビア（via）をエッチングする。最後に、第２接着促進層を用いて光画像形成層とノズル層を流れ特徴層にドライフィルムとしてラミネートする。ノズル層を撮像、現像、および硬化する。
このプロセスの変形において、基板に流れ特徴層を塗布して、流れ特徴層を撮像および現像した後に、ＤＲＩＥプロセスを行う。ＤＲＩＥプロセスの後、ノズルプレート層を流れ特徴層にラミネートして、ノズルプレート層を撮像および現像する。
流体ジェット吐出ヘッドの構造において問題になっているのは、ノズルプレートと幅広い種類の流体の相溶性である。従来のノズルプレートは、水性流体と相溶性のある材料で作られている。しかしながら、溶剤系流体は、従来のフォトレジストノズルプレート材料に否定的な反応を示すことがわかった。例えば、特定の溶剤や香水は、吐出ヘッドの流れ特徴層にラミネートされる従来のノズルプレート材料において使用されるフェノキシ樹脂を攻撃する可能性がある。したがって、ノズルプレートの作成に使用される材料と相溶性のない有機流体を吐出する吐出ヘッドに対し、ノズルプレートと溶剤の相溶性を改善する必要がある。
したがって、本発明の１つの実施形態は、複合フォトレジスト材料および複合フォトレジスト材料の作成方法を提供する。複合フォトレジスト材料は、フェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層、およびフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト層を含む。
別の実施形態において、複合フォトレジストラミネート材料の作成方法を提供する。この方法は、（Ａ）キャリアフィルムにフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト材料の層を塗布するステップと、（Ｂ）フォトレジスト材料の層を乾燥させて、乾燥した層を提供するステップと、（Ｃ）乾燥した層にフェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト材料の層を塗布するステップと、（Ｄ）フェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト材料の層を乾燥させて、複合フォトレジストラミネート材料を提供するステップと、を含む。
別の実施形態は、流体吐出ヘッドを提供する。流体吐出ヘッドは、その装置表面に複数の流体吐出アクチュエータを含み、且つ１つまたはそれ以上の流体供給ビアがエッチングされた半導体基板を含む。半導体基板の装置表面に流れ特徴層を塗布する。流れ特徴層は、その中に撮像および現像された流路および流体吐出チャンバーを有する。複合フォトレジスト材料は、流れ特徴層にラミネートされる。複合フォトレジスト材料は、流れ特徴層に隣接するフェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層、およびフェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層に隣接するフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト層を有する。
いくつかの実施形態において、複合フォトレジスト材料は、剥離ライナー（release liner）にコーティングされる。
いくつかの実施形態において、フェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層は、疎水化剤も含まない。
いくつかの実施形態において、フェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層は、約３～約１０μｍの範囲の厚さを有する。
いくつかの実施形態において、フェノキシ樹脂を含むフォトレジスト層は、約３～約２０μｍの範囲の厚さを有する。
いくつかの実施形態において、複合フォトレジスト材料は、さらに、フェノキシ樹脂を含むフォトレジスト層に隣接する第３フォトレジスト層を含み、第３フォトレジスト層は、フェノキシ樹脂および疎水化剤を含む。
いくつかの実施形態において、第３フォトレジスト層は、約３～約２０μｍの範囲の厚さを有する。
いくつかの実施形態において、疎水化剤は、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン（heptadecafluorodecyltrimethoxysilane）、オクタデシルジメチルクロロシラン（octadecyldimethylchlorosilane）、オクタデシルトリクロロシラン（octadecyltricholorsilane）、メチルトリメトキシシラン（methyltrimethoxysilane）、オクチルトリエトキシシラン（octyltriethoxysilane）、フェニルトリメトキシシラン（phenyltrimethoxysilane）、ｔ－ブチルメトキシシラン（t-butylmethoxysilane）、テトラエトキシシラン（tetraethoxysilane）、ナトリウムメチルシリコネート（sodium methyl siliconate）、ビニルトリメトキシシラン（vinytrimethoxysilane）、Ｎ－（３－（トリメトキシシリル）プロピル）エチレンジアミンポリメチルメトキシシロキサン（N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)ethylenediamine polymethylmethoxysiloxane）、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane）、ポリエチル水素シロキサン（polyethylhydrogensiloxane）、およびジメチルシロキサン（dimethyl siloxane）からなる群より選択される。
いくつかの実施形態において、複合フォトレジストラミネート材料においてノズル孔を撮像および現像する。
いくつかの実施形態において、キャリアフィルムに塗布されるフォトレジスト材料の層は、フェノキシ樹脂および疎水化剤を含む第１フォトレジスト材料の層、およびフェノキシ樹脂を含む第２フォトレジスト材料の層を含み、第２フォトレジスト材料の層は、疎水化剤を含まない。
本発明の実施形態の利点は、幅広い種類の非水性流体に対する複合フォトレジスト材料の耐性を改善することである。したがって、ノズルプレートとして複合フォトレジスト材料を含む吐出ヘッドを使用することにより、従来のノズルプレート材料と相溶性のない流体を吐出することができる。
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
本発明に係る吐出ヘッドの縮尺ではない平面切取内部図である。 図１の流体吐出ヘッドに用いる流体カートリッジの縮尺ではない斜視図である。 先行技術の吐出ヘッドの断面図である。 図３の吐出ヘッドのノズルプレートに用いる先行技術の複合フォトレジスト材料の縮尺ではない断面図である。 図３の吐出ヘッドの流れ特徴層にラミネートされた図２の先行技術の複合フォトレジスト材料の縮尺ではない概略図である。 図４の先行技術の複合フォトレジスト材料の撮像方法を示したものである。 本発明の１つの実施形態に係る複合フォトレジスト材料の縮尺ではない断面図である。 本発明の別の実施形態に係る複合フォトレジスト材料の縮尺ではない断面図である。 図８の複合フォトレジスト材料を含む吐出ヘッドの断面図である。
図１は、本発明に係る吐出ヘッドの縮尺ではない平面切取内部図である。図２は、図１の流体吐出ヘッドに用いる流体カートリッジの縮尺ではない斜視図である。図３は、先行技術の吐出ヘッドの断面図である。図４は、図３の吐出ヘッドのノズルプレートに用いる先行技術の複合フォトレジスト材料の縮尺ではない断面図である。図５は、図３の吐出ヘッドの流れ特徴層にラミネートされた図２の先行技術の複合フォトレジスト材料の縮尺ではない概略図である。図６は、図４の先行技術の複合フォトレジスト材料の撮像方法を示したものである。図７は、本発明の１つの実施形態に係る複合フォトレジスト材料の縮尺ではない断面図である。図８は、本発明の別の実施形態に係る複合フォトレジスト材料の縮尺ではない断面図である。図９は、図８の複合フォトレジスト材料を含む吐出ヘッドの断面図である。図１を参照すると、半導体基板１２、流体イジェクタ１４、流れ特徴層１６、およびノズル孔２０をその中に含んだノズルプレート１８を含む吐出ヘッド１０の一部の簡略表示が示されている。流れ特徴層１６は、半導体基板の流体供給ビア２４から流体イジェクタ１４を有する流体吐出チャンバー２６に通じる流路２２を含む。半導体基板１２は、基板１２の装置側に形成された圧電装置またはヒーター抵抗器等の複数の流体イジェクタ１４を含むシリコン半導体基板１２であるのが好ましい。半導体基板１２における１つまたはそれ以上の流体供給ビア２４を介して供給された流体は、流路２２を通って、流れ特徴層１６に形成された流体吐出チャンバー２６に流れ、流体イジェクタ１４が起動された時に、ノズルプレート１８内のノズル孔２０を介して流体が吐出される。
図２は、流体供給チャンバー３４ａおよび３４ｂと、流体供給チャンバー３４ａと３４ｂの間にある隔壁３６とを含むカートリッジ本体３２を有する流体カートリッジ３０を示したものである。吐出ヘッド３８は、上述した吐出ヘッド１０に類似して、流体供給チャンバー３４ａおよび３４ｂに対応する２つの流体供給ビア４０ａおよび４０ｂを含み、フレキシブル回路４２を用いて流体カートリッジ３０に取り付けられる。フレキシブル回路は、流体吐出装置に電気接続を提供して、吐出ヘッド３８上の流体イジェクタを起動する。
上述したように、流体供給チャンバー３４ａおよび３４ｂに提供された流体が非水性、溶剤系流体である場合、流体は、吐出ヘッド１０または３８の流れ特徴層に取り付けられたノズルプレート１８と相溶性がない可能性がある。図３～図６は、流れ特徴層５４に取り付けられたノズルプレート５２を含む先行技術の吐出ヘッド５０の組立方法を示したものである。流れ特徴層５４は、半導体基板５８の装置表面５６に取り付けられた光画像形成材料から作られる。半導体基板５８の装置表面５６は、流体イジェクタ６０およびその電気回路構成を含む。流体カートリッジ３０から流体が流体供給ビア６２を通って流路６４に供給されて流体チャンバー６６に流れると、流体イジェクタ６０の起動によりノズルプレート５２のノズル孔６８を介して流体が吐出される。
先行技術のノズルプレート５２は、取り外し可能なキャリアフィルム７２にフェノキシ樹脂成分を含むフォトレジスト材料を塗布することによって作られる。フォトレジスト材料は、疎水化剤を含む。フォトレジスト材料を乾燥させて、キャリアフィルム７２の上に乾燥したフォトレジスト層７０を提供する。フォトレジスト層７０に第２フォトレジスト材料を塗布する。第２フォトレジスト材料は、フェノキシ樹脂成分を含み、疎水化剤を含んでも含まなくてもよい。乾燥すると、第２フォトレジスト材料は、ノズルプレート５２の第２フォトレジスト層７４を提供する。
層７０および７２に用いるフォトレジスト材料は、光酸発生剤を含み、多官能（multi-functional）エポキシ化合物、二官能（di-functional）エポキシ化合物、比較的高い分子量のポリヒドロキシエーテル（polyhydroxy ether）、接着増強剤、および脂肪族ケトン溶剤のうちの１つまたはそれ以上を含むように作成される。本発明の目的のため、「二官能エポキシ」は、分子中に２つのエポキシ官能基のみを有するエポキシ化合物および材料を意味する。「多官能エポキシ」は、分子中に２つよりも多いエポキシ官能基を有するエポキシ化合物および材料を意味する。
本発明に係るフォトレジスト製剤を作成するために使用されるエポキシ化合物は、ポリフェノールのグリシジルエーテル等の芳香族エポキシドから選択することができる。例示的な第１多官能エポキシ樹脂は、エポキシド（epoxide）グラム当量が約１９０～約２５０の範囲であり、且つ粘度が１３０℃において約１０～約６０の範囲であるノボラック（novolac）エポキシ樹脂等のフェノールホルムアルデヒド（phenolformaldehyde）ノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル（polyglycidyl ether）である。
多官能エポキシ化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（gel permeation chromatography）によって決定される約３０００～約５０００ダルトンまでの範囲の重量平均分子量、および３よりも大きい、好ましくは、約６～約１０の平均エポキシド基官能度を有することができる。フォトレジスト製剤中の多官能エポキシ樹脂の量は、乾燥したフォトレジスト層の重量に対し、約３０～約５０％までの範囲であってもよい。
二官能エポキシ化合物は、ビスフェノールＡ（bisphenol-A）のジグリシジルエーテル（diglycidyl ether）、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サンカルボキシレート（3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexene carboxylate）、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－メチルシクロヘキサンカルボキシレート（3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-6-methylcyclohexene carboxylate）、ビス（３，４－エポキシ－６－メチルシクロヘキシルメチル）アジピン酸（bis(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate）、およびビス（２，３－エポキシシクロペンチル）エーテル（bis(2,3-epoxycyclopentyl) ether）を含む二官能エポキシ化合物から選択することができる。
例示的な二官能エポキシ化合物は、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（epichlorohydrin）エポキシ樹脂である。「エポキシド当量」は、１グラム当量のエポキシドを含む樹脂のグラム数である。二官能エポキシ化合物の重量平均分子量は、通常、約２５００ダルトンであり、例えば、約２８００～約３５００重量平均分子量である。フォトレジスト製剤中の第１二官能エポキシ化合物の量は、硬化された樹脂の重量に対し、約３０～約５０重量％の範囲であってもよい。
例示的な光酸発生剤は、第５Ａ族元素のオニウム塩（onium salt）、第６Ａ族元素のオニウム塩、および芳香族ハロニウム塩（aromatic halonium salt）から選択される芳香族醋塩（aromatic complex salt）等のカチオンを生成することのできる化合物またはその混合物を含む。芳香族醋塩は、紫外線照射または電子ビーム照射に露光されることによって、エポキシドと反応を開始する酸部分（acid moiety）を生成することができる。光酸発生剤は、硬化された樹脂の重量に対し、約５～約１５重量％の範囲の量でフォトレジスト製剤中に存在することができる。
芳香族ヨードニウム醋塩および芳香族スルホニウム醋塩を含む（ただし、これらに限定されない）活性放射線によって照射された時にプロトン酸を生成する化合物を光酸発生剤として使用してもよい。例として、ジ－（ｔ－ブチルフェニル）ヨードニウムトリフレート（di-(t-butylphenyl)iodonium triflate）、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）ボレート（diphenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate）、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート（diphenyliodonium hexafluorophosphate）、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩（diphenyliodonium hexafluoroantimonate）、ジ（４－ノニルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート（di(4-nonylphenyl)iodonium hexafluorophosphate）、［４－（オクチルオキシ）フェニル］ヨードニウムヘキサフルオロアンチモナート（[4-(octyloxy)phenyl]phenyliodonium hexafluoroantimonate）、トリフェニルスルホニウムトリフレート（triphenylsulfonium triflate）、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（triphenylsulfonium hexafluorophosphate）、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート（triphenylsulfonium hexafluoroantimonate）、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（triphenylsulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate）、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（4,4'-bis[diphenylsulfonium]diphenylsulfide）、ビス－ヘキサフルオロホスフェート（bis-hexafluorophosphate）、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ナート（4,4'-bis[di([beta]-hydroxyethoxy)phenylsulfonium]diphenylsulfide bis-hexafluoroantimonate）、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（4,4'-bis[di([beta]-hydroxyethoxy)(phenylsulfonium)diphenyl sulfide-bishexafluorophosphate）、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-[di(p-tolyl)sulfonium]-2-isopropylthioxanthone hexafluorophosphate）、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ナート（7-[di(p-tolyl)sulfonio-2-isopropylthioxanthone hexafluoroantimonate）、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（7-[di(p-tolyl)sulfonium]-2-isopropyl tetrakis(pentafluorophenyl)borate）、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（phenylcarbonyl-4'-diphenylsulfonium diphenylsulfide hexafluorophosphate）、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ナート（phenylcarbonyl-4'-diphenylsulfonium diphenylsulfide hexafluoroantimonate）、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-butylphenylcarbonyl-4'-diphenylsulfonium diphenylsulfide hexafluorophosphate）、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ナート（4-tert-butylphenylcarbonyl-4'-diphenylsulfonium diphenylsulfide hexafluoroantimonate）、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）ボレート（4-tert-butylphenylcarbonyl-4'-diphenylsulfonium diphenylsulfide tetrakis(pentafluorophenyl)borate）、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ナート（diphenyl [4-(phenylthio)phenyl]sulfonium hexafluoroantimonate）等を含む。
１層またはそれ以上の層の複合フォトレジスト材料に使用される疎水化剤は、シラン（silane）およびシロキサン（siloxane）等の材料を含むシリコンを含む。したがって、疎水化剤は、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｔ－ブチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ナトリウムメチルシリコネート、ビニルトリ－メトキシシラン、Ｎ－（３－（トリメトキシシリル）プロピル）エチレンジアミンポリメチルメトキシシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチル水素シロキサン、およびジメチルシロキサンから選択することができる。硬化された複合フィルム中の疎水化剤の量は、硬化された樹脂の合計量に対し、約０．５～約２重量％（例えば、約１．０～約１．５重量％）であってもよく、そこに含まれる全ての範囲を含む。
フォトレジスト製剤に使用する溶剤は、非光反応性（non-photoreactive）溶剤である。非光反応性溶剤は、γ－ブチロラクトン（gamma-butyrolactone）、Ｃ1-6アセテート（C1-6 acetate）、テトラヒドロフラン（tetrahydrofuran）、低分子量ケトン、その混合物等を含むが、本発明はこれらに限定されない。非光反応性溶剤は、フォトレジスト製剤の合計量に対し、約２０～約９０重量％の範囲の量（例えば、約４０～約６０重量％）で複合フィルム層５２を提供するために使用される製剤混合物中に存在する。非光反応性溶剤は、通常、硬化された複合フィルム層に残留しないため、複合フィルム層の硬化工程の前またはその間に除去される。
フォトレジスト製剤は、選択的に、シラン化合物等の効果的な量の接着増強剤を含んでもよい。フォトレジスト製剤の成分と相溶性があるシラン化合物は、通常、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より選択される少なくとも１つの要素と反応することのできる官能基を有する。このような接着増強剤は、３－（グアニジニル）プロピルトリメトキシシラン（3-(guanidinyl)propyltrimethoxysilane）、およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシラン（glycidoxyalkyltrialkoxysilane）、例えば、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane）等のエポキシド官能基を有するシランであってもよい。使用する時、接着増強剤は、硬化された樹脂の合計重量に対し、約０．５～約２重量％の範囲の量（例えば、約１．０～約１．５重量％）で存在することができ、そこに含まれる全ての範囲を含む。ここで使用した接着増強剤は、フォトレジスト組成物中で溶解することができ、基板５８の装置表面５６に隣接する複合フィルム層５２の膜形成および接着特性の役に立つ有機材料を意味すると定義される。
層７０および７４は、それぞれ約３～約２０μｍの範囲の厚さを有する。層７０および７４が乾燥したら、キャリアフィルム７２からノズルプレート５２を除去し、厚膜層５４の表面７６を酸素プラズマ処理してシラン接着剤で表面７６をコーティグした後に、熱と圧力で厚膜層５４にラミネートする。図６を参照すると、紫外線照射８０および透明領域８４と不透明領域８６を含むマスク８２を使用して、ノズルプレート５２内でノズル孔６８を撮像および現像する。ネガ型フォトレジスト材料で作られたノズルプレート５２の場合、マスク８２の透明領域８４を介して撮像された領域は、フォトレジスト材料の架橋成分により、現像液中で溶解しない。フォトレジスト現像液を使用して中にノズル孔６８を形成したノズルプレート５２から、不透明領域８６およびマスク８２でマスクされた未架橋領域を除去する。使用することのできる具体的な現像液は、例えば、ブチルセロソルブアセテート（butyl cellosolve acetate）、シクロヘキサノン（cyclohexanone）、メチルエチルケトン（methyl ethyl ketone,）、キシレン（xylene）とブチルセロソルブアセテートの混合物、ブチルアセテート等のＣ1-6アセテート、または上記の２つまたはそれ以上の組み合わせを含む。
上述したように、ノズルプレート５２の両方の層７０および７４は、フェノキシ樹脂を含むため、厚膜層５４内の流体に露出した層７０は、厚膜層５４に形成された流路６４および流体チャンバー６６に供給される特定の有機流体および溶剤と相溶性がない。有機流体および溶剤とノズルプレート１８ａの相溶性を改善するため、図７に示すように、ノズルプレート１８ａを作成する。本発明の１つの実施形態に基づき、取り外し可能なキャリアフィルム９４に１つまたはそれ以上のフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト材料の層９２をコーティングする。層９２は、約３～約２０μｍの範囲の厚さを有することができる。層９２を乾燥させた後、層９２にフェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト材料の層９６をコーティングして、乾燥させる。層９２および９６のそれぞれは、疎水化剤を含んでも含まなくてもよい。フェノキシ樹脂を含まない前記フォトレジスト層９６が、約３～約１０μｍの範囲の厚さを有する。
別の実施形態において、図８に示すように、層９８に層９２を塗布して乾燥させる前に、まず、キャリアフィルム９４にフォトレジスト材料の層９８をコーティングする。層９８は、約３～約２０μｍの範囲の厚さを有することができる。層９８は、フェノキシ樹脂および疎水化剤を含む。そのため、単一の層９２の代わりに、フェノキシ樹脂を含む２つの層９２および９８が存在する。その後、ノズルプレート１８ａおよび１８ｂを半導体基板１２上の厚膜層１６にラミネートし、図６で述べたように、ノズルプレート１８ａおよび１８ｂにノズル孔２０を形成して、有機流体および溶剤に対する耐性が改善された流体吐出ヘッド１０（図１および図９）を形成する。したがって、本発明に係るノズルプレート１８ａおよび１８ｂは、半導体基板１２の流体供給ビア２４を介して提供され、厚膜層１６の流路２２および流体チャンバー２６にある第１フォトレジスト層１６と接触する有機流体および溶剤と相溶性を有する。
下記の表において、層９２、９６、および９８の代表的な製剤を示す。
Figure 2022145634000002
Figure 2022145634000003
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」および「その（the）」は、その内容が明確に他の意味であることを示していない限り、複数の指示対象物を含むことを注記しなければならない。ここで使用する場合、用語「含む（include）」およびその文法上の変形は、リスト内で項目を記述することが、リストされた項目に置換または追加され得る他の同様の項目を除外するなど、限定することを意図したものではない。
本明細書および添付の特許請求の範囲において、他に示さない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される量、パーセンテージ、または割合、および他の数値を表わす全ての数字は、すべての場合において用語「約（about）」によって修飾されると理解されるべきである。従って、特にそうではないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の実施形態の一覧に記載される数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の特性に応じて変動し得る。最低限でも、また特許請求される実施形態の範囲への均等物の原則の適用を限定する試行としてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数を考慮して、また通常の概算方法を適用することによって解釈されるべきである。
以上、様々な態様および例示的実施形態およびその利点について説明したが、当業者であれば理解できるように、本発明の原理および精神から逸脱しなければ、これらの実施形態に対して各種変更、代替、および修正を行うことができる。
１０、３８、５０：吐出ヘッド
１２、５８：半導体基板
１４、６０：流体イジェクタ
１６：流れ特徴層／厚膜層／第１フォトレジスト層
１８、１８ａ、１８ｂ：ノズルプレート
２０：ノズル孔
２２：流路
２４、４０ａ、４０ｂ、６２：流体供給ビア
２６：流体吐出チャンバー
３０：流体カートリッジ
３２：カートリッジ本体
３４ａ３４ｂ：流体供給チャンバー
３６：隔壁
４２：フレキシブル回路
５２：ノズルプレート／複合フィルム層
５４：流れ特徴層
５６：装置表面
６４：流路
６６：流体チャンバー
６８：ノズル孔
７０：フォトレジスト層
７２、９４：キャリアフィルム
７４：第２フォトレジスト層
７６：表面
８０：紫外線照射
８２：マスク
８４：透明領域
８６：不透明領域
９２、９６、９８：フォトレジスト材料の層

Claims (18)

  1. フェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層、およびフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト層を含む
    複合フォトレジスト材料。
  2. 前記複合フォトレジスト材料が、剥離ライナーにコーティングされた請求項１に記載の複合フォトレジスト材料。
  3. フェノキシ樹脂を含まない前記フォトレジスト層が、疎水化剤も含まない請求項１に記載の複合フォトレジスト材料。
  4. フェノキシ樹脂を含まない前記フォトレジスト層が、約３～約１０μｍの範囲の厚さを有する請求項１に記載の複合フォトレジスト材料。
  5. フェノキシ樹脂を含む前記フォトレジスト層が、約３～約２０μｍの範囲の厚さを有する請求項１に記載の複合フォトレジスト材料。
  6. 前記フェノキシ樹脂を含む前記フォトレジスト層に隣接する第３フォトレジスト層をさらに含み、前記第３フォトレジスト層が、フェノキシ樹脂および疎水化剤を含む請求項１に記載の複合フォトレジスト材料。
  7. 前記第３フォトレジスト層が、約３～約２０μｍの範囲の厚さを有する請求項６に記載の複合フォトレジスト材料。
  8. 前記疎水化剤が、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｔ－ブチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ナトリウムメチルシリコネート、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（３－（トリメトキシシリル）プロピル）エチレンジアミンポリメチルメトキシシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチル水素シロキサン、およびジメチルシロキサンからなる群より選択される請求項６に記載の複合フォトレジスト材料。
  9. 半導体基板、
    前記半導体基板に取り付けられた流れ特徴層、および
    前記流れ特徴層にラミネートされた請求項１の前記複合フォトレジスト材料を含む
    流体吐出ヘッド。
  10. フェノキシ樹脂を含まない前記フォトレジスト層が、前記流れ特徴層に隣接する請求項９に記載の流体吐出ヘッド。
  11. 複合フォトレジストラミネート材料の作成方法であって、
    （Ａ）キャリアフィルムにフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト材料の層を塗布するステップと、
    （Ｂ）前記フォトレジスト材料の層を乾燥させて、乾燥した層を提供するステップと、
    （Ｃ）前記乾燥した層にフェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト材料の層を塗布するステップと、
    （Ｄ）前記フェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト材料の層を乾燥させて、前記複合フォトレジストラミネート材料を提供するステップと、
    を含む方法。
  12. 前記複合フォトレジストラミネート材料においてノズル孔を撮像および現像するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
  13. 前記キャリアフィルムに塗布された前記フォトレジスト材料の層が、
    フェノキシ樹脂および疎水化剤を含む第１フォトレジスト材料の層、および
    フェノキシ樹脂を含む第２フォトレジスト材料の層を含み、
    前記第２フォトレジスト材料の層が、疎水化剤を含まない請求項１１に記載の方法。
  14. 前記疎水化剤が、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｔ－ブチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ナトリウムメチルシリコネート、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（３－（トリメトキシシリル）プロピル）エチレンジアミンポリメチルメトキシシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチル水素シロキサン、およびジメチルシロキサンからなる群より選択される請求項１３に記載の方法。
  15. その装置表面に複数の流体吐出アクチュエータを含み、１つまたはそれ以上の流体供給ビアがエッチングされた半導体基板と、
    前記半導体基板の前記装置表面に塗布され、その中に撮像および現像された流路および流体吐出チャンバーを有する流れ特徴層と、
    前記流れ特徴層にラミネートされ、前記流れ特徴層に隣接するフェノキシ樹脂を含まないフォトレジスト層、およびフェノキシ樹脂を含まない前記フォトレジスト層に隣接するフェノキシ樹脂を含むフォトレジスト層を有する複合フォトレジスト材料と、
    を含む流体吐出ヘッド。
  16. 前記複合フォトレジスト材料が、疎水化剤を含まない請求項１５に記載の流体吐出ヘッド。
  17. 前記フェノキシ樹脂を含む前記フォトレジスト層が、
    フェノキシ樹脂を含まない前記フォトレジスト層に隣接する疎水化剤を含まないフォトレジスト層、および
    疎水化剤を含むフォトレジスト層を含む
    請求項１５に記載の流体吐出ヘッド。
  18. 前記疎水化剤が、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｔ－ブチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ナトリウムメチルシリコネート、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（３－（トリメトキシシリル）プロピル）エチレンジアミンポリメチルメトキシシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチル水素シロキサン、およびジメチルシロキサンからなる群より選択される請求項１７に記載の流体吐出ヘッド。
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