JP5361498B2 - Inkjet head manufacturing method and inkjet head - Google Patents

Inkjet head manufacturing method and inkjet head Download PDF

Info

Publication number
JP5361498B2
JP5361498B2 JP2009089082A JP2009089082A JP5361498B2 JP 5361498 B2 JP5361498 B2 JP 5361498B2 JP 2009089082 A JP2009089082 A JP 2009089082A JP 2009089082 A JP2009089082 A JP 2009089082A JP 5361498 B2 JP5361498 B2 JP 5361498B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist layer
positive resist
ink flow
flow path
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009089082A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010240874A (en
Inventor
真澄 池田
昭二 芝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2009089082A priority Critical patent/JP5361498B2/en
Publication of JP2010240874A publication Critical patent/JP2010240874A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5361498B2 publication Critical patent/JP5361498B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method by which an inkjet head favorable in printing characteristics can be manufactured stably. <P>SOLUTION: The inkjet head is manufactured by the method which includes: a process of forming a positive resist layer on a substrate in which pressure generating elements are formed; a process of selectively coloring at least a surface of a part being an ink flow channel of the positive resist layer; a process of forming an ink flow channel pattern by patterning the positive resist layer using the colored part as a mask; a process of forming a coating resin layer being an ink flow channel forming member thereon; a process of forming delivering openings in the coating resin layer located above the pressure generating elements; and a process of dissolving and removing the ink flow channel pattern to form the ink flow channel that communicates with the delivering opening. The coloring of the positive resist layer is preferably carried out by using a dye solution or a pigment dispersion liquid after making hydrophilic a predetermined position of the positive resist layer by i-beam irradiation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関し、特に高精度、高密度に形成されたインク流路を有するインクジェットヘッドの製造方法に関する。さらに本発明は、小液滴のインクを精度良く吐出することが可能なインクジェットヘッドに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an ink jet head, and more particularly to a method for manufacturing an ink jet head having an ink flow path formed with high accuracy and high density. Furthermore, the present invention relates to an ink jet head capable of accurately ejecting small droplets of ink.

インクジェット記録方式に適用されるインクジェットヘッドは、一般にインク流路、該インク流路の一部に設けられる吐出エネルギー発生部、およびインクを吐出エネルギー発生部のエネルギーによって吐出するための微細なインク吐出口とを備えている。このインク吐出口は、「オリフィス」と呼ばれる。   An ink jet head applied to an ink jet recording system generally includes an ink flow path, a discharge energy generation unit provided in a part of the ink flow path, and a fine ink discharge port for discharging ink by the energy of the discharge energy generation unit And. This ink discharge port is called an “orifice”.

このようなインクジェットヘッドを製造する方法として、特許文献1は、次のようなインクジェットヘッドの製造方法を開示している。図3(図3A〜3B)を参照して、その製造方法を説明する。まず、吐出エネルギー発生素子としての圧力発生素子2が形成された基板1(図3(a))の上に、感光性樹脂材料であるポジ型レジストからなるポジ型レジスト層3を形成する(図3(b))。次いで、第一のマスク4を介してポジ型レジストを反応させ得る波長の光を照射し(図3(c))、現像処理を行って、所望のインク流路パターン5を形成する(図3(d))。引き続き、インク流路パターン5の上にノズル材となる被覆樹脂層6を塗布形成し(図3(e))、第二のマスク(レチクル)7を介してパターン露光を行い(図3(f))、現像処理を行ってインクの吐出口8を形成する(図3(g))。さらに、基板1を貫通するインク供給口9を形成し(図3(h))、インク流路パターン5を溶解除去することで、インク流路10を形成する(図3(i))。この製造方法では半導体のフォトリソグラフィーの手法を適用しているので、インク流路、吐出口等の形成に関して極めて高精度で微細な加工が可能である。   As a method of manufacturing such an ink jet head, Patent Document 1 discloses the following method of manufacturing an ink jet head. The manufacturing method will be described with reference to FIG. 3 (FIGS. 3A to 3B). First, a positive resist layer 3 made of a positive resist that is a photosensitive resin material is formed on a substrate 1 (FIG. 3A) on which a pressure generating element 2 as an ejection energy generating element is formed (FIG. 3). 3 (b)). Next, light having a wavelength capable of reacting with the positive resist is irradiated through the first mask 4 (FIG. 3C), and development processing is performed to form a desired ink flow path pattern 5 (FIG. 3). (D)). Subsequently, a coating resin layer 6 serving as a nozzle material is applied and formed on the ink flow path pattern 5 (FIG. 3E), and pattern exposure is performed through a second mask (reticle) 7 (FIG. 3F). )), Development processing is performed to form the ink ejection port 8 (FIG. 3G). Further, an ink supply port 9 penetrating the substrate 1 is formed (FIG. 3 (h)), and the ink flow path pattern 5 is dissolved and removed to form the ink flow path 10 (FIG. 3 (i)). In this manufacturing method, since a semiconductor photolithography technique is applied, it is possible to perform very fine processing with extremely high accuracy with respect to the formation of ink flow paths, discharge ports, and the like.

特開平06−286149号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-286149

前述したインクジェットヘッドの製造方法において、インク流路パターン5の上にインク流路を形成するための被覆樹脂層6を塗布形成する必要があることから、ポジ型レジストには被覆樹脂層6の塗布溶剤に対する耐性が要求される。そこで、ポジ型レジスト材料としては、耐溶剤性に優れたポリケトンやアクリル樹脂を主成分とする高分子の主鎖分解型レジストが一般的に使用される。   In the ink jet head manufacturing method described above, the coating resin layer 6 for forming the ink flow path needs to be formed on the ink flow path pattern 5, so that the coating resin layer 6 is applied to the positive resist. Resistance to solvents is required. Therefore, as the positive resist material, a polymer main chain decomposition resist mainly composed of polyketone or acrylic resin having excellent solvent resistance is generally used.

これらの主鎖分解型レジストを比較的厚い膜厚で使用する場合、その露光には、単波長の光を縮小投影光学系で照射する所謂ステッパーを用いないことが多い。その代わりに、感光波長および感度の観点から、1対1の倍率で基板全体をブロードな光で一括露光するプロキシミティータイプの露光装置を用いることが一般的である。しかしながら、プロキシミティータイプの露光装置を用いて露光する場合、以下のような問題が発生する場合がある。
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。
When these main chain decomposition type resists are used in a relatively thick film thickness, a so-called stepper that irradiates light of a single wavelength with a reduction projection optical system is often not used for the exposure. Instead, it is common to use a proximity type exposure apparatus that collectively exposes the entire substrate with broad light at a 1: 1 magnification from the viewpoint of photosensitive wavelength and sensitivity. However, when exposure is performed using a proximity type exposure apparatus, the following problems may occur.
1) When a large wafer of about 8 to 12 inches is exposed, it is affected by the warpage of the substrate and the deflection of the mask, so that the alignment accuracy may vary between and between the substrates.
2) When exposing a resist having a thickness of about 10 μm, it is necessary to irradiate a large amount of energy in order to cause a sufficient decomposition reaction. For this reason, the mask and the substrate may cause non-uniform thermal expansion due to heat generated during exposure, and resolution and alignment accuracy may deteriorate.

上記の露光工程において、ポジ型レジストおよび被覆樹脂層の露光は、基板の上に形成されたアライメントマークを基準にして行うことが一般的である。しかしながら、上述したような問題が発生した場合、圧力発生素子とポジ型レジストからなるインク流路パターンとの位置関係、さらにはそのインク流路パターンと吐出口の位置関係が、所望したものとは異なってしまうという問題が生じる。アライメントずれが発生した状態の模式図を図4に示す。このようなアライメントずれが発生すると、インクの吐出方向のヨレ、サテライトの大量発生等の障害へとつながり、印字特性の不良となる場合がある。   In the above exposure process, the exposure of the positive resist and the coating resin layer is generally performed with reference to an alignment mark formed on the substrate. However, when the above-described problem occurs, the positional relationship between the pressure generating element and the ink flow path pattern made of a positive resist, and further, the positional relationship between the ink flow path pattern and the ejection port is what is desired. The problem of being different arises. FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the misalignment has occurred. When such misalignment occurs, it may lead to troubles such as misalignment in the ink ejection direction and a large amount of satellites, resulting in poor print characteristics.

上述した問題を解決することを目的として鋭意検討した結果、本発明者等は以下の発明をなすに至った。   As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the present inventors have made the following invention.

すなわち本発明は、圧力発生素子が形成された基板の上に、光照射により親水性が発現または向上する材料で形成された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に光照射して、前記ポジ型レジスト層の表面に光照射部を形成する工程と、
前記ポジ型レジスト層の光照射部うち、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して、前記ポジ型レジスト層に着色部を形成する工程と、
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。
That is, the present invention includes a step of forming a positive resist layer formed of a material that exhibits or improves hydrophilicity by light irradiation on a substrate on which a pressure generating element is formed;
Irradiating the positive resist layer with light to form a light irradiation portion on the surface of the positive resist layer;
A step of selectively coloring at least a surface of a portion serving as an ink flow path in the light irradiation portion of the positive resist layer to form a colored portion in the positive resist layer ;
Patterning the positive resist layer using the colored portion of the positive resist layer as a mask to form an ink flow path pattern; and
Forming a coating resin layer serving as an ink flow path forming member on the substrate on which the ink flow path pattern is formed;
Forming a discharge port in the coating resin layer located above the pressure generating element;
And a step of dissolving and removing the ink flow path pattern to form an ink flow path communicating with the discharge port.

また本発明は、上記インクジェットヘッドの製造方法により製造されたインクジェットヘッドである。   Moreover, this invention is the inkjet head manufactured by the manufacturing method of the said inkjet head.

本発明によるインクジェットヘッドの製造方法を用いることにより、印字特性の良好なインクジェットヘッドを安定して製造することが可能となる。   By using the ink jet head manufacturing method according to the present invention, it is possible to stably manufacture an ink jet head having good printing characteristics.

インクジェットヘッドの構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of an inkjet head. 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the inkjet head which concerns on this invention. 従来技術に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the inkjet head which concerns on a prior art. 従来技術に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the inkjet head which concerns on a prior art. アライメントずれが発生した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which alignment misalignment generate | occur | produced. インク流路の位置関係の評価方法を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a method for evaluating the positional relationship of ink flow paths.

以下に図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図1は、インクジェットヘッドの斜視図を模式的に示したものである。以下、図1のインクジェットヘッドを、A−B線で切断した場合の断面模式図を用いて、本発明のインクジェットヘッドの製造方法を、図2(図2A〜2C)に示した製造フローに従って説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a perspective view of an inkjet head. Hereinafter, the manufacturing method of the ink jet head of the present invention will be described according to the manufacturing flow shown in FIG. 2 (FIGS. 2A to 2C), using a schematic cross-sectional view when the ink jet head of FIG. 1 is cut along line AB. To do.

1.基板の準備(図2(a))
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。
1. Preparation of substrate (Fig. 2 (a))
First, in the present invention, as shown in FIG. 2A, a substrate 1 on which a pressure generating element 2 is formed is prepared. As long as the substrate 1 functions as a part of the ink flow path constituent member and can function as a support for a material layer that forms the ink flow path 10 and the discharge port 8 described later, the shape, material, etc. Although not particularly limited, a silicon substrate is generally used.

基板1の上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等の圧力発生素子2が所望の個数配置される。このような圧力発生素子2によって、インク液滴を吐出させるための吐出エネルギーがインクに与えられ、記録が行われる。例えば、圧力発生素子2として電気熱変換素子が用いた場合には、この素子が近傍のインクを加熱することによりインクに状態変化を生起させ、インクの吐出エネルギーが発生する。また、例えば、圧力発生素子2として圧電素子が用いられる時は、この素子の機械的振動によって、インクの吐出エネルギーが発生する。   A desired number of pressure generating elements 2 such as electrothermal conversion elements or piezoelectric elements are arranged on the substrate 1. By such a pressure generating element 2, ejection energy for ejecting ink droplets is given to the ink, and recording is performed. For example, when an electrothermal conversion element is used as the pressure generating element 2, the element heats nearby ink to cause a state change in the ink, and ink ejection energy is generated. For example, when a piezoelectric element is used as the pressure generating element 2, ink ejection energy is generated by mechanical vibration of the element.

なお、これらの圧力発生素子2には、素子を動作させるための制御信号入力用電極(不図示)が接続されている。また、一般にはこれら圧力発生素子2の耐用性の向上を目的とした保護層(不図示)や、後述するノズル構成部材との密着性の向上を目的とした密着向上層(不図示)等の各種機能層が設けられるが、本発明においてもこのような機能層を設けても差し支えない。   These pressure generating elements 2 are connected to control signal input electrodes (not shown) for operating the elements. Further, in general, a protective layer (not shown) for the purpose of improving the durability of the pressure generating element 2, an adhesion improving layer (not shown) for the purpose of improving the adhesion with a nozzle constituent member described later, etc. Various functional layers are provided, but such functional layers may be provided in the present invention.

2.ポジ型レジスト層の形成(図2(b))
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。
2. Formation of positive resist layer (FIG. 2B)
Next, as shown in FIG. 2B, a positive resist layer 11 is formed on the substrate 1 on which the pressure generating element 2 is formed. As the positive resist used here, a chemically amplified positive photoresist using a photoacid generator is preferably used. In particular, in the present invention, it is preferable to perform patterning using a stepper (reduction projection exposure apparatus) from the viewpoint of alignment accuracy, and it is preferable to perform patterning with the most general i-line (365 nm). It is preferable to have a zone. As a resist satisfying these requirements, it is preferable to use a novolak resin, polyhydroxystyrene, and a polymer that can be developed with an alkali based on a polymer thereof.

特に、後述する着色工程において、染料溶液や顔料分散液によって選択的に着色することから、より効果的に着色されるよう光照射によって親水性が発現または向上するような材料を用いることが好ましい。例えば、水酸基やカルボキシル基を加水分解可能な保護基でブロックした置換基を有するノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレン、およびその重合体が挙げられる。その一例である下記一般式(A)で示されるポリマー(ポリヒドロキシスチレン)は、光酸発生剤と併用した場合、光照射により発生した酸によってtert−ブトキシカルボニル基が脱離し、フェノールの水酸基を生成することで親水性が発現する。また、この親水化、疎水化を用いてアルカリ現像可能なポジ型レジストとして機能する。   In particular, it is preferable to use a material whose hydrophilicity is expressed or improved by light irradiation so as to be colored more effectively because it is selectively colored with a dye solution or a pigment dispersion in the coloring step described later. Examples thereof include novolak resin, polyhydroxystyrene, and polymers thereof having a substituent in which a hydroxyl group or a carboxyl group is blocked with a hydrolyzable protecting group. As an example, when the polymer (polyhydroxystyrene) represented by the following general formula (A) is used in combination with a photoacid generator, the tert-butoxycarbonyl group is eliminated by the acid generated by light irradiation, and the phenolic hydroxyl group is removed. By generating, hydrophilicity is expressed. Moreover, it functions as a positive resist that can be developed with an alkali using this hydrophilization and hydrophobization.

Figure 0005361498
Figure 0005361498

(n,mは整数)
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。
(N and m are integers)
The positive resist layer 11 can be formed by a known coating method such as spin coating, roll coating, or slit coating. Alternatively, a dry film material may be used and a lamination method may be used.

3.流路形成用マスク部の露光(図2(c))
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。
3. Exposure of flow path forming mask (FIG. 2 (c))
Next, as shown in FIG. 2C, the positive resist layer 11 is subjected to pattern exposure through a first reticle (mask) 12 and baked. By doing so, an acid is generated from the photoacid generator in the exposed portion, and the protecting group for the —OH group is eliminated, so that the exposed portion becomes hydrophilic.

4.着色工程(図2(d))
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。
4). Coloring process (FIG. 2 (d))
Next, as shown in FIG. 2 (d), at least the surface of the portion that becomes the ink flow path that is the exposed portion (light irradiation portion) of the positive resist layer 11 is selectively colored to form the dyed pattern 13. .

染色パターン13は、後述するように、ポジ型レジスト層11を露光する際のマスクとして機能するものであり、ポジ型レジスト層11の感光波長領域の光を遮光できることが必要である。したがって、ポジ型レジスト層11の感光波長領域に対して強い吸収を有する染料または顔料により染色することが好ましい。光照射の際の露光量や、その後の熱処理(Post Exposure Bake)の条件を調整することで、染色パターンの厚さを調整することができる。   As will be described later, the dyed pattern 13 functions as a mask for exposing the positive resist layer 11 and needs to be able to block light in the photosensitive wavelength region of the positive resist layer 11. Therefore, it is preferable to dye with a dye or pigment having strong absorption with respect to the photosensitive wavelength region of the positive resist layer 11. The thickness of the dyeing pattern can be adjusted by adjusting the exposure amount during light irradiation and the conditions of the subsequent heat treatment (Post Exposure Bake).

染料または顔料は、露光部に染み込むまたは結合して、露光部をアルカリ不溶にする必要があることから、下記一般式(1)〜(3)のいずれかで示される構造を含む染料(化合物)が好適である。特に、下記一般式(1)〜(3)のいずれかで示される構造を2つ以上含む染料は、ポジ型レジスト層11を強固に疎水化できる可能性があり、プロセス耐性を向上させるため、より好ましい。   Since the dye or pigment needs to penetrate or bond to the exposed area to make the exposed area insoluble in alkali, the dye (compound) having a structure represented by any of the following general formulas (1) to (3) Is preferred. In particular, a dye containing two or more structures represented by any of the following general formulas (1) to (3) may be able to strongly hydrophobize the positive resist layer 11 and improve process resistance. More preferred.

Figure 0005361498
Figure 0005361498

[式中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、不飽和炭化水素基または置換もしくは未置換の芳香族を示す。A1は水素またはハロゲン元素を示す。]
1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。
[Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an unsaturated hydrocarbon group or a substituted or unsubstituted aromatic group. A 1 represents hydrogen or a halogen element. ]
Examples of substituents for R 1 to R 4 include benzophenone derivatives, thioxanthone derivatives, quinone derivatives such as naphthoquinones and anthracene, anthracene derivatives, and the like. Further, substituents other than the above substituents can be used as long as they do not depart from the gist of the present invention. Examples of the halogen element that becomes A 1 include fluorine, chlorine, bromine, iodine, and astatine.

染色部をマスクとしてインク流路パターン14を得ること、および後述する吐出口8を形成する際にi線(365nm)における吸収が必要となることから、赤系統の染料が特に有効である。   Since the ink flow path pattern 14 is obtained by using the dyed portion as a mask, and absorption at i-line (365 nm) is required when forming the discharge port 8 to be described later, a red dye is particularly effective.

染料を溶解するための溶剤としては、水単独ではなく、ポジ型レジスト層11への浸透性の向上を目的として、水と有機溶剤の混合溶媒を用いることが好ましい。有機溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1〜4のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類またはケトアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、へキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基の炭素数が2〜6個のアルキレングリコール類;グリセリン類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類;N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン等のピロリドン類;などを単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。   As a solvent for dissolving the dye, it is preferable to use a mixed solvent of water and an organic solvent for the purpose of improving permeability to the positive resist layer 11 instead of water alone. Examples of the organic solvent include alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol; dimethylformamide, dimethylacetamide Amides such as acetone, ketones such as acetone and diacetone alcohol, or ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, and triethylene Alkylene glycols having 2 to 6 carbon atoms in alkylene groups such as glycol, thiodiglycol, hexylene glycol, and diethylene glycol Glycerins; lower alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol methyl ether and triethylene glycol monomethyl ether; pyrrolidones such as N-methyl-2-pyrrolidone and 2-pyrrolidone; Two or more kinds can be mixed and used.

顔料としては、特に、少量で広範な波長に対して高い遮光性を得ることができるものとして、カーボンブラックやチタンブラックが挙げられる。特に、カーボンブラックを用いることが好ましく、チャネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック等を、水や上述した有機溶剤中に分散させて用いることができる。また、ポジ型レジスト層11中への分散性を向上させる目的で、樹脂被覆カーボンブラックを用いても良い。この際、被覆している樹脂が下記一般式(1)〜(3)のいずれかで示される構造を含む化合物であれば、よりポジ型レジスト層11を強固に疎水化できる可能性があり、プロセス耐性を向上させるため、より好ましい。   Examples of the pigment include carbon black and titanium black, which can obtain a high light-shielding property for a wide range of wavelengths with a small amount. In particular, carbon black is preferably used, and channel black, furnace black, thermal black, lamp black, and the like can be dispersed in water or the organic solvent described above. Further, for the purpose of improving the dispersibility in the positive resist layer 11, resin-coated carbon black may be used. At this time, if the covering resin is a compound containing a structure represented by any of the following general formulas (1) to (3), there is a possibility that the positive resist layer 11 can be more strongly hydrophobized. In order to improve process tolerance, it is more preferable.

Figure 0005361498
Figure 0005361498

[式中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、不飽和炭化水素基または置換もしくは未置換の芳香族を示す。A1は水素またはハロゲン元素を示す。]
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。
[Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an unsaturated hydrocarbon group or a substituted or unsubstituted aromatic group. A 1 represents hydrogen or a halogen element. ]
Moreover, when dyeing the positive resist layer 11 using these coloring liquids, the solution or the substrate to be processed may be heated as necessary. Further, after dyeing, the dye or pigment may be fixed more firmly in the positive resist layer 11 by performing treatments such as washing with water and heating as necessary.

5.インク流路パターンの形成(図2(e)、図2(f))
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))。
5. Formation of ink flow path pattern (FIGS. 2E and 2F)
Next, using the dyed pattern 13 as a mask, light in a wavelength region capable of exposing the non-colored portion of the positive resist layer 11 is irradiated (FIG. 2E). Then, development processing is performed to pattern the positive resist layer 11 to form an ink flow path pattern 14 made of a positive resist (FIG. 2F).

樹脂層を2層形成し、上層の樹脂層を所望の形状にパターニングした後、そのパターンをマスクとして下層の樹脂層に上層のパターンを転写する手法は、所謂2層レジスト法して知られている。特に、下層にポジ型のフォトレジストを用い、下層の感光波長を遮光する材料で上層のマスクを作製して下層をパターニングする方法は、PCM(ポータブルコンフォーマブルマスク)法として知られている(特公昭63−58367号公報)。   A method of forming two resin layers, patterning the upper resin layer into a desired shape, and then transferring the upper layer pattern to the lower resin layer using the pattern as a mask is known as a so-called two-layer resist method. Yes. In particular, a method in which a positive photoresist is used for the lower layer, an upper mask is made of a material that shields the photosensitive wavelength of the lower layer, and the lower layer is patterned is known as a PCM (Portable Conformable Mask) method (special feature). No. 63-58367).

本発明は、この方法をインクジェットヘッドの製造に応用したものであり、インク流路10を形成するためのポジ型レジスト層11中に、直接マスクを設けてポジ型レジスト層11をパターニングする。こうすることで、従来で問題であった、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低下する現象を回避することができる。   In the present invention, this method is applied to the manufacture of an ink jet head, and the positive resist layer 11 is patterned by providing a direct mask in the positive resist layer 11 for forming the ink flow path 10. By doing so, it is possible to avoid the phenomenon that the mask and the substrate cause non-uniform thermal expansion, which has been a problem in the past, and the resolution and alignment accuracy deteriorate.

6.吐出口の形成(図2(g)、図2(h)、図2(i))
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。
6). Formation of discharge port (FIG. 2 (g), FIG. 2 (h), FIG. 2 (i))
Next, the coating resin layer 6 is formed on the ink flow path pattern 14 by a method such as spin coating, roll coating, or slit coating (FIG. 2G). Since this coating resin layer functions as an ink flow path forming member, high mechanical strength as a structural material, adhesion to the ground, and ink resistance are simultaneously patterned. Therefore, resolution and the like are required. As a material for forming the coating resin layer satisfying these characteristics, a cationic polymerization type epoxy resin composition is suitable.

カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ900以上のもの、含ブロモビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応物、フェノールノボラックまたはo−クレゾールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応物、特開昭60−161973号公報、特開昭63−221121号公報、特開昭64−9216号公報、特開平2−140219号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多官能エポキシ樹脂等が挙げられるが、これら化合物に限定されるものではない。   Examples of the epoxy resin used in the cationic polymerization type epoxy resin composition include a reaction product of bisphenol A and epichlorohydrin having a molecular weight of about 900 or more, a reaction product of bromobisphenol A and epichlorohydrin, phenol novolac, Reaction product of o-cresol novolak and epichlorohydrin, oxycyclohexane described in JP-A-60-161973, JP-A63-221121, JP-A-64-9216, JP-A-2-140219 Examples thereof include polyfunctional epoxy resins having a skeleton, but are not limited to these compounds.

また、上記エポキシ樹脂としては、エポキシ当量が2000以下の化合物が好ましく、エポキシ当量が1000以下の化合物がより好ましい。エポキシ当量が2000を越える化合物を用いると、硬化反応の際に架橋密度が低下し、密着性、耐インク性に問題が生じる場合がある。   Moreover, as said epoxy resin, a compound whose epoxy equivalent is 2000 or less is preferable, and a compound whose epoxy equivalent is 1000 or less is more preferable. When a compound having an epoxy equivalent of more than 2000 is used, the crosslinking density is lowered during the curing reaction, which may cause problems in adhesion and ink resistance.

カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物に添加され、上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、光照射により酸を発生する化合物を用いることができる。光照射により酸を発生する化合物としては、特に制限はないが、例えば、芳香族スルフォニウム塩、芳香族ヨードニウム塩が挙げられる。芳香族スルフォニウム塩としては、としては、みどり化学(株)より市販されているTPS−102、103、105、MDS−103、105、205、305、DTS−102、103(いずれも商品名)、旭電化工業(株)より市販されているSP−170、172(いずれも商品名)を好適に用いることができる。また、芳香族ヨードニウム塩としては、みどり化学(株)より市販されているDPI−105、MPI−103、105、BBI−101、102、103、105(いずれも商品名)等を好適に用いることができる。光カチオン重合開始剤の添加量は、目標とする感度となる添加量とすることができるが、エポキシ樹脂に対して0.5〜5wt%の範囲で好適に用いることができる。また、必要に応じて、波長増感剤として(株)アデカより市販されているSP−100(商品名)等を添加して用いても良い。   As the photocationic polymerization initiator that is added to the cationic polymerization type epoxy resin composition and cures the epoxy resin, a compound that generates an acid by light irradiation can be used. The compound that generates an acid by light irradiation is not particularly limited, and examples thereof include aromatic sulfonium salts and aromatic iodonium salts. As the aromatic sulfonium salt, TPS-102, 103, 105, MDS-103, 105, 205, 305, DTS-102, 103 (all trade names) commercially available from Midori Chemical Co., Ltd., SP-170 and 172 (both trade names) commercially available from Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. can be suitably used. Moreover, as an aromatic iodonium salt, DPI-105, MPI-103, 105, BBI-101, 102, 103, 105 (all are brand names) etc. which are marketed from Midori Chemical Co., Ltd. are used suitably. Can do. The addition amount of the cationic photopolymerization initiator can be an addition amount that achieves the target sensitivity, but can be suitably used in the range of 0.5 to 5 wt% with respect to the epoxy resin. Moreover, you may add and use SP-100 (brand name) etc. which are marketed from Adeka Co., Ltd. as a wavelength sensitizer as needed.

上記エポキシ樹脂組成物に対して、必要に応じて添加剤など適宜添加することが可能である。例えば、エポキシ樹脂の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加したり、下地との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加することができる。   It is possible to appropriately add additives and the like to the epoxy resin composition as necessary. For example, a flexibility-imparting agent can be added for the purpose of lowering the elastic modulus of the epoxy resin, or a silane coupling agent can be added in order to obtain further adhesion to the base.

次いで、被覆樹脂層6の上に、必要に応じてネガ型の感光性を有する撥インク剤層を形成する(不図示)。撥インク剤層は、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により形成可能であるが、本例においては、未硬化の被覆樹脂層6の上に形成するため、両者が必要以上に相溶しないようにする。   Next, an ink repellent agent layer having negative photosensitivity is formed on the coating resin layer 6 as necessary (not shown). The ink repellent agent layer can be formed by a coating method such as a spin coating method, a roll coating method, or a slit coating method, but in this example, both are necessary because they are formed on the uncured coating resin layer 6. Avoid miscibility.

次いで、ポジ型レジスト層11の露光に用いたものと同様のi線ステッパーを用い、第二のレチクル(マスク)15を介してパターン露光を行う(図2(h))。その後、現像処理を施して、圧力発生素子2の上方に位置する被覆樹脂層6に吐出口8を形成する(図2(i))。   Next, pattern exposure is performed through a second reticle (mask) 15 using an i-line stepper similar to that used for exposure of the positive resist layer 11 (FIG. 2H). Thereafter, development processing is performed to form the discharge port 8 in the coating resin layer 6 located above the pressure generating element 2 (FIG. 2 (i)).

インクジェットヘッドの製造においては、前述したインク流路パターン14に加え、吐出口8を高精度にパターニングすることが非常に重要な因子となる。そこで、吐出口8形成用の被覆樹脂層6の露光には、高精度・高照度を有するステッパーを露光装置として使用することが望ましい。   In the manufacture of an ink jet head, in addition to the ink flow path pattern 14 described above, it is a very important factor to pattern the discharge ports 8 with high accuracy. Therefore, it is desirable to use a stepper having high accuracy and high illuminance as the exposure apparatus for exposure of the coating resin layer 6 for forming the discharge port 8.

しかしながら、吐出口8形成用の被覆樹脂層6の照射光にi線(365nm)単独の波長を使用した場合、圧力発生素子2のパターン形状や配線パターンの形状によって、所望の吐出口8のパターン形状が得られない場合がある。例えば、吐出口8のパターンマスクとして円形状のものを使用した場合でも、実際に形成される吐出口8のパターンは歪な円形状になる場合があり、吐出口8の形状として安定的に再現性良く円形状が得られないことがある。   However, when a single wavelength of i-line (365 nm) is used for the irradiation light of the coating resin layer 6 for forming the discharge port 8, the desired pattern of the discharge port 8 depends on the pattern shape of the pressure generating element 2 and the shape of the wiring pattern. The shape may not be obtained. For example, even when a circular mask is used as the pattern mask for the discharge port 8, the pattern of the discharge port 8 that is actually formed may be a distorted circular shape, which is stably reproduced as the shape of the discharge port 8. A circular shape may not be obtained with good performance.

この問題は、吐出口8形成用の被覆樹脂層6や、吐出口8の下部に位置するインク流路パターン14形成用のレジスト材料の、i線に対する吸収が弱い場合に、基板1面や圧力発生素子2や配線の表面からの反射光が影響するためであると考えられる。この問題は、特にインクジェットヘッドの高密度化、吐出口およびインク流路サイズの縮小化を行う際に、顕著に起こることも明らかとなっており、インクジェットヘッドおよびその印字物の高品位・高性能化に向けて、重要課題となっている。   This problem is caused when the coating resin layer 6 for forming the ejection port 8 or the resist material for forming the ink flow path pattern 14 located under the ejection port 8 is weakly absorbed by the i-line, and the surface of the substrate 1 or pressure This is considered to be because the reflected light from the surface of the generating element 2 and the wiring is affected. It is clear that this problem occurs particularly when the density of the inkjet head is increased and the size of the discharge port and the ink flow path is reduced. The high-quality and high-performance of the inkjet head and its printed matter It has become an important issue toward the realization.

本発明では、インク流路パターン14の表面層には染色パターン13が残存しているため、i線単独の波長を用いた場合においても染色パターン13に光が吸収され、圧力発生素子2のパターンや配線パターンからの反射を防止することができる。これにより、反射光の影響で、所望の吐出口8のパターン形状が得られないという問題を解決することができる。
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。
In the present invention, since the dyed pattern 13 remains on the surface layer of the ink flow path pattern 14, light is absorbed by the dyed pattern 13 even when the wavelength of the i-line alone is used, and the pattern of the pressure generating element 2. And reflection from the wiring pattern can be prevented. As a result, it is possible to solve the problem that the desired pattern shape of the ejection port 8 cannot be obtained due to the influence of the reflected light.
7). Formation of ink supply port and ink flow path (FIG. 2 (j), FIG. 2 (k))
Next, an ink supply port 9 penetrating the substrate 1 is formed (FIG. 2 (j)). The ink supply port 9 can be formed by a method such as sandblasting, dry etching, wet etching, or a combination of these methods.

例えば、アルカリ系のエッチング液である水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の水溶液を用いた異方性エッチングについて説明する。結晶方位として、<100>、<110>の方位を持つシリコン基板は、アルカリ系の化学エッチングを行うことにより、エッチングの進行方向に関して、深さ方向と幅方向の選択性ができ、これによりエッチングの異方性を得ることができる。特に、<100>の結晶方位を持つシリコン基板は、エッチングを行う幅によってエッチングされる深さが幾何学的に決定されるため、エッチング深さを制御することができる。例えば、エッチングの開始面から深さ方向に54.7°の傾斜を持って狭くなる孔を形成することができる。エッチング液に対して耐性を持つ適当な樹脂材料をマスクとして、上述の異方性エッチングを行うことで、基板1を貫通するインク供給口9を形成することができる。   For example, anisotropic etching using an aqueous solution of potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide or the like, which is an alkaline etching solution, will be described. Silicon substrates having <100> and <110> orientations as crystal orientations can be selectively etched in the depth direction and the width direction with respect to the direction of etching by performing alkaline chemical etching. Can be obtained. In particular, the etching depth of a silicon substrate having a <100> crystal orientation can be controlled because the etching depth is geometrically determined by the etching width. For example, it is possible to form a hole that narrows with an inclination of 54.7 ° in the depth direction from the etching start surface. The ink supply port 9 penetrating the substrate 1 can be formed by performing the above-described anisotropic etching using an appropriate resin material resistant to the etching solution as a mask.

次いで、必要に応じて被覆樹脂層6の上面からポジ型レジスト層11の感光波長の光を照射し(不図示)、インク流路パターン14を溶解除去することで、吐出口8と連通するインク流路10を形成する(図2(k))。さらに、切断分離工程を経た後(不図示)、必要に応じて加熱処理を施して被覆樹脂層6を完全に硬化させ、インク供給のための部材(不図示)の接合、圧力発生素子2を駆動するための電気的接合(不図示)を行って、インクジェットヘッドを完成させる。   Next, if necessary, light having a photosensitive wavelength of the positive resist layer 11 is irradiated from the upper surface of the coating resin layer 6 (not shown), and the ink flow path pattern 14 is dissolved and removed, whereby ink communicating with the ejection port 8 is obtained. The flow path 10 is formed (FIG. 2 (k)). Further, after a cutting and separating step (not shown), heat treatment is performed as necessary to completely cure the coating resin layer 6, joining of a member (not shown) for supplying ink, and the pressure generating element 2. Electrical connection (not shown) for driving is performed to complete the ink jet head.

以上のような本発明のインクジェットヘッドの製造方法を用いることにより、圧力発生素子と、インク流路および吐出口の位置関係を高精度かつ再現性良く制御することが可能となる。さらに、吐出口の変形が発生しないため、印字特性の良好なインクジェットヘッドを安定して製造することができる。   By using the ink jet head manufacturing method of the present invention as described above, the positional relationship among the pressure generating element, the ink flow path and the ejection port can be controlled with high accuracy and good reproducibility. Further, since the discharge port is not deformed, an ink jet head with good printing characteristics can be manufactured stably.

なお、上記の方法は、インクジェットヘッドの製造方法に限られず、被処理基板の上にパターンを形成するパターン形成方法としても有効である。   The above method is not limited to the method of manufacturing the ink jet head, and is also effective as a pattern forming method for forming a pattern on the substrate to be processed.

以下に本発明の実施例を示す。   Examples of the present invention are shown below.

(実施例1)
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。
Example 1
An ink jet head was manufactured according to the process shown in FIG. First, a substrate 1 as shown in FIG. 2A was prepared. Generally, since a driver, a logic circuit, and the like that control the pressure generating element 2 are manufactured by a general-purpose semiconductor manufacturing method, it is preferable to apply a silicon substrate. In this example, an electrothermal conversion element (heater made of material HfB 2 ) as a pressure generating element on an 8-inch silicon substrate, and a laminated film (not shown) of SiN + Ta in the ink flow path and the nozzle formation site. A silicon substrate was prepared.

次いで、図2(b)に示すように、圧力発生素子2が形成された基板1の上に、ポジ型レジストとして以下の組成からなる樹脂組成物をスピンコートし、90℃3分間のベークを行って、ポジ型レジスト層11を形成した。ポジ型レジスト層11のベーク後の膜厚は12μmであった。
・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))。
Next, as shown in FIG. 2 (b), a resin composition having the following composition as a positive resist is spin-coated on the substrate 1 on which the pressure generating element 2 is formed, and baked at 90 ° C. for 3 minutes. As a result, a positive resist layer 11 was formed. The film thickness after baking of the positive resist layer 11 was 12 μm.
40 parts by mass of polyhydroxystyrene represented by formula (A) (n: m = 4: 6, average molecular weight (Mw): 20000)
Photoacid generator (manufactured by ADEKA, trade name: SP-172) 2 parts by mass diglyme 60 parts by mass Next, as shown in FIG. 2C, an i-line stepper (manufactured by Canon, trade name: i5) is used. It was exposed at an exposure amount of 200 J / m 2 through the first reticle (mask) 12 and heat-treated at 90 ° C. for 3 minutes. Next, a colored liquid having the following composition was spin-coated and baked at 120 ° C. for 5 minutes to form a dyed pattern 13 (FIG. 2D).
・ 2-Benzophenone-4,4′-dicarboxylic acid 30 parts by mass ・ Diethylene glycol 30 parts by mass ・ Ion-exchanged water 40 parts by mass Subsequently, as shown in FIG. Name: UX-3200) was exposed at an exposure amount of 15000 mJ / cm 2 and heat-treated at 90 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the positive resist was developed using a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution to form an ink flow path pattern 14 (FIG. 2F).

次いで、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、インク流路パターン14の上の膜厚が10μmとなるようにスピンコートし、ホットプレート上で90℃2分間のプリベークを行って、被覆樹脂層6を形成した(図2(g))。
・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。
Next, a photosensitive resin composition having the following composition is spin coated on the substrate to be processed so that the film thickness on the ink flow path pattern 14 is 10 μm, and prebaked at 90 ° C. for 2 minutes on a hot plate. The covering resin layer 6 was formed (FIG. 2 (g)).
-EHPE (trade name, manufactured by Daicel Chemical Industries) 100 parts by mass-SP-172 (trade name, manufactured by ADEKA) 5 parts by mass-A-187 (trade name, manufactured by Nihon Unicar) 5 parts by mass-100 parts by mass of methyl isobutyl ketone Subsequently, a photosensitive resin composition having the following composition is spin-coated on the substrate to be treated so as to have a film thickness of 1 μm, and prebaked on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes to form an ink repellent layer. (Not shown) was formed.
-EHPE (trade name, manufactured by Daicel Chemical Industries) 35 parts by mass-2,2-bis (4-glycidyloxyphenyl) hexafluoropropane 25 parts by mass-1,4-bis (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) benzene 25 parts by mass Parts · 3- (2-perfluorohexyl) ethoxy-1,2-epoxypropane 16 parts by mass · A-187 (trade name, manufactured by Nihon Unicar) 4 parts by mass · SP-172 (product name, manufactured by ADEKA) 5 parts by mass Part / diethylene glycol monoethyl ether 100 parts by mass Next, after pattern exposure at an exposure amount of 4000 J / m 2 through a second reticle (mask) 15 using an i-line stepper (product name: i5) manufactured by Canon (FIG. 2 (h)), PEB was performed at 120 ° C. for 120 seconds on a hot plate. Thereafter, development with methyl isobutyl ketone, rinsing with isopropyl alcohol, and heat treatment at 100 ° C. for 60 minutes were performed to form the discharge port 8 (FIG. 2I). In this example, a discharge port pattern of φ13 μm was formed.

次に、被処理基板の裏面にポリエーテルアミド樹脂組成物(日立化成製、商品名:HIMAL)を用いて、幅1mm、長さ10mmの開口部形状を有するエッチングマスク(不図示)を作製した。次いで、80℃に保持した22wt%のTMAH水溶液中に被処理基板を浸漬して基板の異方性エッチングを行って、インク供給口9を形成した(図2(j))。なお、この際エッチング液から基板表面の樹脂層を保護する目的で、保護膜(不図示、東京応化工業製、商品名:OBC)を撥インク剤層の上に塗布して異方性エッチングを行った。   Next, an etching mask (not shown) having an opening shape with a width of 1 mm and a length of 10 mm was prepared on the back surface of the substrate to be processed using a polyetheramide resin composition (trade name: HIMAL, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.). . Next, the substrate to be processed was immersed in a 22 wt% TMAH aqueous solution maintained at 80 ° C., and the substrate was subjected to anisotropic etching to form an ink supply port 9 (FIG. 2J). At this time, for the purpose of protecting the resin layer on the substrate surface from the etching solution, a protective film (not shown, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., trade name: OBC) is applied on the ink repellent agent layer to perform anisotropic etching. went.

次いで、保護膜をキシレンを用いて溶解除去した後、乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬してインク流路パターン14を溶解除去することで、インク流路10を形成した(図2(k))。   Next, after the protective film was dissolved and removed using xylene, the ink flow path pattern 14 was dissolved and removed by immersion while applying ultrasonic waves in methyl lactate, thereby forming the ink flow path 10 (FIG. 2 ( k)).

以上のように作製したインクジェットヘッドを、光学顕微鏡および電子顕微鏡を用いて観察し、吐出口の変形の有無、およびインク流路の位置関係を評価した。なお、インク流路の位置関係の評価としては、図5に示すように、本来のインク流路の位置からのx方向およびy方向へのズレ量を測定した。また、評価結果を表1に示す。   The ink jet head produced as described above was observed using an optical microscope and an electron microscope, and the presence / absence of deformation of the ejection port and the positional relationship of the ink flow paths were evaluated. As the evaluation of the positional relationship of the ink flow paths, as shown in FIG. 5, the amount of deviation in the x direction and the y direction from the original ink flow path position was measured. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例)
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。
(Comparative example)
An ink jet head was manufactured according to the process shown in FIG. In the step shown in FIG. 3B, the positive resist layer 3 was formed using polymethyl isopropenyl ketone as the positive resist. Moreover, in the process shown in FIG.3 (c), pattern exposure was performed using the Deep-UV exposure apparatus (The product made from Ushio Electric, brand name: UX-3200). Thereafter, development processing was performed to produce an ink flow path pattern 5 (FIG. 3D). Other conditions were the same as in Example 1. The evaluation results similar to those of Example 1 are also shown in Table 1.

Figure 0005361498
Figure 0005361498

以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドの製造方法を用いることにより、圧力発生素子と、インク流路および吐出口の位置関係を高精度かつ再現性良く制御することが可能となる。さらに、吐出口の変形が発生しないため、印字特性の良好なインクジェットヘッドを安定して製造することができる。   As described above, by using the ink jet head manufacturing method of the present invention, it is possible to control the positional relationship among the pressure generating element, the ink flow path, and the ejection port with high accuracy and high reproducibility. Further, since the discharge port is not deformed, an ink jet head with good printing characteristics can be manufactured stably.

1 基板
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)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Pressure generating element 3 Positive resist layer 4 First mask 5 Ink flow path pattern 6 Covering resin layer 7 Second mask (reticle)
8 Ejection port 9 Ink supply port 10 Ink flow path 11 Positive resist layer 12 First reticle (mask)
13 Dyeing pattern 14 Ink flow path pattern 15 Second reticle (mask)

Claims (8)

圧力発生素子が形成された基板の上に、光照射により親水性が発現または向上する材料で形成された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に光照射して、前記ポジ型レジスト層の表面に光照射部を形成する工程と、
前記ポジ型レジスト層の光照射部うち、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して、前記ポジ型レジスト層に着色部を形成する工程と、
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。
Forming a positive resist layer formed of a material whose hydrophilicity is expressed or improved by light irradiation on the substrate on which the pressure generating element is formed;
Irradiating the positive resist layer with light to form a light irradiation portion on the surface of the positive resist layer;
A step of selectively coloring at least a surface of a portion serving as an ink flow path in the light irradiation portion of the positive resist layer to form a colored portion in the positive resist layer ;
Patterning the positive resist layer using the colored portion of the positive resist layer as a mask to form an ink flow path pattern; and
Forming a coating resin layer serving as an ink flow path forming member on the substrate on which the ink flow path pattern is formed;
Forming a discharge port in the coating resin layer located above the pressure generating element;
And a step of dissolving and removing the ink flow path pattern to form an ink flow path communicating with the discharge port.
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。   2. The ink jet head manufacturing method according to claim 1, wherein the positive resist layer is colored using a dye solution or a pigment dispersion having a light shielding property with respect to a photosensitive wavelength region of the positive resist layer. Method. 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。   The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the positive resist layer is formed of a chemically amplified positive photoresist having a photosensitive wavelength region in i-line. 前記ポジ型レジスト層のパターニングを、前記ポジ型レジスト層に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乃至のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The patterning of the positive type resist layer was irradiated with i-rays using a reduced projection exposure apparatus on the positive type resist layer, in any one of claims 1 to 3, characterized in that by performing the development process The manufacturing method of the inkjet head of description. 前記被覆樹脂層に吐出口を形成する工程を、前記被覆樹脂層に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乃至のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 Wherein the step of forming a discharge port in the coating resin layer was irradiated with i-rays using a reduced projection exposure apparatus on the coating resin layer, of claims 1 to 4, characterized in that by performing the development process The manufacturing method of the inkjet head in any one. 前記ポジ型レジスト層を着色するための材料として、下記一般式(1)乃至(3)のいずれかで示される構造を含む化合物を用いる請求項1乃至のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
Figure 0005361498
[式中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、不飽和炭化水素基または置換もしくは未置換の芳香族を示す。A1は水素またはハロゲン元素を示す。]
The inkjet head production according to any one of claims 1 to 5 , wherein a compound including a structure represented by any one of the following general formulas (1) to (3) is used as a material for coloring the positive resist layer. Method.
Figure 0005361498
[Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an unsaturated hydrocarbon group or a substituted or unsubstituted aromatic group. A 1 represents hydrogen or a halogen element. ]
前記ポジ型レジスト層が、下記式(A)で示されるポリマーを含む請求項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。
Figure 0005361498
(式(A)中、n,mは整数である。)
The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the positive resist layer contains a polymer represented by the following formula (A).
Figure 0005361498
(In formula (A), n and m are integers.)
請求項1乃至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。 Ink jet head manufactured by the method according to any one of claims 1 to 7.
JP2009089082A 2009-04-01 2009-04-01 Inkjet head manufacturing method and inkjet head Expired - Fee Related JP5361498B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009089082A JP5361498B2 (en) 2009-04-01 2009-04-01 Inkjet head manufacturing method and inkjet head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009089082A JP5361498B2 (en) 2009-04-01 2009-04-01 Inkjet head manufacturing method and inkjet head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010240874A JP2010240874A (en) 2010-10-28
JP5361498B2 true JP5361498B2 (en) 2013-12-04

Family

ID=43094496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009089082A Expired - Fee Related JP5361498B2 (en) 2009-04-01 2009-04-01 Inkjet head manufacturing method and inkjet head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5361498B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104504281A (en) * 2014-12-31 2015-04-08 天津大学 River pattern stability discrimination method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5653181B2 (en) * 2010-11-09 2015-01-14 キヤノン株式会社 Hydrophilic film forming method, hydrophilic film, ink jet recording head manufacturing method, and ink jet recording head
JP5904779B2 (en) * 2011-12-16 2016-04-20 キヤノン株式会社 Method for manufacturing liquid discharge head

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04191052A (en) * 1990-11-27 1992-07-09 Canon Inc Manufacture of liquid jet record head
JPH04193544A (en) * 1990-11-28 1992-07-13 Canon Inc Manufacture of liquid jet recording head
JP2606089B2 (en) * 1993-08-05 1997-04-30 日本電気株式会社 Method for manufacturing semiconductor device
JP3353740B2 (en) * 1999-04-21 2002-12-03 日本電気株式会社 Method for manufacturing semiconductor device
JP2002131779A (en) * 2000-10-26 2002-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Liquid crystal picture display device and its manufacturing method
JP2005292613A (en) * 2004-04-02 2005-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Resist material and pattern forming method using the same
JP2006315310A (en) * 2005-05-13 2006-11-24 Sony Corp Manufacturing method for liquid ejecting head, liquid ejecting head and liquid ejector
JP2008034604A (en) * 2006-07-28 2008-02-14 Sekisui Chem Co Ltd Method of manufacturing patterned film, positive photosensitive composition, and semiconductor element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104504281A (en) * 2014-12-31 2015-04-08 天津大学 River pattern stability discrimination method
CN104504281B (en) * 2014-12-31 2017-05-17 天津大学 River pattern stability discrimination method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010240874A (en) 2010-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1763440B1 (en) Ink jet head manufacturing method and ink jet head manufactured by the manufacturing method
JP5279476B2 (en) Method for manufacturing liquid discharge head
US7670757B2 (en) Photosensitive resin composition, method of forming level difference pattern using the photosensitive resin composition, and method of producing ink jet head
EP1763705B1 (en) Ink jet head using photosensitive resin composition, and process for manufacturing ink jet head
JP2009137155A (en) Solution discharge head and manufacturing method thereof
KR100541904B1 (en) Method for Producing Fine Structured Member, Method for Producing Fine Hollow Structured Member and Method for Producing Liquid Discharge Head
JP5495954B2 (en) Manufacturing method of fine pattern
JP5361498B2 (en) Inkjet head manufacturing method and inkjet head
JP2011252967A5 (en)
JP2010240873A (en) Method for manufacturing inkjet head and the inkjet head
JP2018051883A (en) Liquid discharge head and manufacturing method for the same
JP5501167B2 (en) Inkjet head manufacturing method
JP5027991B2 (en) Ink jet head and manufacturing method thereof
JP4708768B2 (en) Method for manufacturing ink jet recording head
JP5159336B2 (en) Ink jet recording head and manufacturing method thereof
JP2020104433A (en) Manufacturing method for fine structure and manufacturing method for liquid ejection head
JP2010208023A (en) Method for manufacturing inkjet head and inkjet head
JP2013188916A (en) Method for manufacturing ink jet recording head
JP4646610B2 (en) Inkjet recording head
JP2024129450A (en) Manufacturing method of fine structure and liquid ejection head
JP2006069009A (en) Method of manufacturing inkjet head
JP2010000667A (en) Method for manufacturing liquid ejecting head

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120402

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130423

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130624

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130903

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5361498

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees