JP6071565B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。この液体吐出ヘッドとしては、被記録媒体にインクを吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドが含まれる。

従来、液体吐出ヘッドを装着した装置に関しては、高速化や高画質化を図るために、液体吐出ヘッドの有する吐出口列の長尺化や、吐出口の高密度化を行っていた。吐出口列を長尺化することで、紙一枚に対して、少ない走査数で画像が完成するため、高速化になる。また、吐出口の配列を高密度化することで、より高画質な画像が得られる。

このような液体吐出ヘッドの吐出口列及び流路を有する吐出口形成部材を作成する手段として、様々な手法がある。一般的には、以下に挙げる方法がある。
（Ａ）無機金属を加工する方法。
（Ｂ）Ｓｉ等の無機材料から成る基板上にフォトリソグラフィを用いた加工法により吐出口形成部材を直接形成する方法。

（Ａ）の無機金属を加工する方法は、ここでの説明は省略する。（Ｂ）のフォトリソグラフィとは、フォトマスクを用いて、電子部品の回路パターンや、ノズルのような感光性を持った材料などをパターン造って転写していく技術である。

フォトマスクとは、ガラス乾板とも呼ばれ、電子部品の製造工程で使用されるパターン原版をガラス、石英等に形成した透明な板である。要するに、フォトリソグラフィの転写技術によって被転写対象に転写する際の原版となるものである。露光する工程で１枚ごとにフォトレジストと呼ばれる感光性材料にフォトマスクの画像が転写される。そして、露光によって現像液への溶解性が変化するフォトレジストの特性を利用して、光の当たった部分が除去され、あるいは残存することにより、次のエッチング工程と呼ばれる被加工対象への溶解、除去処理に対するマスクとなる。エッチング工程での被加工対象の不要部分の除去が終了後、フォトレジストを薬液によって剥離することで工程が終了し、次の層の加工のためにまたフォトレジストが塗布され、同様の処理が繰り返される。

この時のフォトレジストは液状のものや、デュポン社製のドライフィルムと呼ばれる、光固化樹脂のレジスト層がポリエチレンとポリエステルのフィルムによってサンドウィッチされているようなフィルムを用いることがある。

液体吐出ヘッドにおいては、Ｓｉ基板上に回路を形成する際はもちろん、Ｓｉ基板と吐出口形成部材の密着性を向上させる膜や、吐出口形成部材の形成にフォトマスクが応用されている。また、吐出口（ノズルともいう）のような数ミクロンの微小な世界においては、高精細の等倍のフォトマスクではなく、直線寸法で４〜５倍の大きさで作られたフォトマスクで縮小露光されるものが利用される。これをレチクルと呼んでいる。近年、フォトリソグラフィでの吐出口を有する吐出口形成部材の製造においては、６インチの正方形サイズのレチクルを５倍縮小系の露光装置であるｉ線ステッパーが頻繁に用いられている。６インチだけではなく、８インチ、１２インチなど、露光装置の性能によって使用できるレチクルのサイズは様々である。６インチの場合、パターンを置ける範囲は１１０ｍｍであり、形成されるパターンの実寸は、光学系の縮小率によって異なる。１：５縮小系の場合は、製造物の実寸サイズは一回の露光で長いもので２２ｍｍまでとなる。前述したものはあくまで一例であり、ｉ線ステッパーとしては、他の倍縮倍率のものも頻繁に利用されている。

一方で、液体吐出ヘッドを用いた印字の技術においては、近年、紙押さえの技術や、回路設計の高精細化等が進行し、長い吐出口列を有する長尺液体吐出ヘッドにおいても、印字精度が出せるようになっており、長尺液体吐出ヘッドの使いこなしが可能となってきた。

一方、多数の液体吐出ヘッドの製造を精度良く、かつ効率化する上で、Ｓｉウエハ等を共通基板とし、共通基板に多数の液体吐出ヘッドをチップ化して作り込み、各チップを分割して個々のチップ化された液体吐出ヘッドを得る方法が利用されている。この方法によれば、各チップにおいて共通の処理工程を共通基板上で多数のチップに対して効率よく一括して、あるいは同処理条件での繰り返し動作により行うことができ、高精度かつ効率よい液体吐出ヘッドの製造を行うことが可能となる。この共通基板を用いた液体吐出ヘッドの製造方法においても、上述した理由から各チップの長尺化に益々拍車がかかってきた。

このような状況から、長尺チップが台頭し、従来の６インチのレチクルを用いた露光での液体吐出ヘッドの製造では、露光装置のレチクル画角の中に１つのチップ全体、あるいは複数のチップ全体が収まりきらず、一回の露光で１つのチップを作成することが困難になってきている。

一部では、特許文献１のように長尺液体吐出ヘッドを作成する場合には、吐出口列の途中で露光を分割して行い対処していた。また、液体吐出ヘッドの長尺化への対策としてレチクル画角が広いステッパーで露光したとしても、次世代の製品において、チップサイズが更に長尺化した際に、同様の課題が再び生じてくる。

特開２００３−１４５７６９号公報

近年のインクジェット記録装置においては、高速化や高画質化が求められており、インクジェット記録ヘッドの吐出口が高密度化し、更に吐出口列が長尺化してきている。なお、吐出口形成部材を製造する手法としては、先にも述べたような（Ａ）及び（Ｂ）の方法がある。中でも、感光性材料を用いるフォトリソグラフィを利用する方法においては、吐出口の出来が、露光装置のレチクル画角の広さやレチクルへの光路中に配置されるレンズの精度などの性能に大きく依存する。ここでいう画角とは、露光装置で露光できる最大の縦横幅のことであり、レンズの精度とは、曲面が水平に近く球面収差が小さいことや、汚れなどが無い等、製造段階での精度のことである。装置の光学系により収差等は補正することができる。

また、液体吐出ヘッドを作り込んだチップのサイズも多様化しており、使用する露光装置によっては、一つのチップを製造する際にも、チップが長尺化されているために、吐出口列方向、或いは、吐出口列と垂直方向に、一回の露光では画角に収まりきらず、二回以上に分けて露光する必要があるものがある。二回以上に分けて露光するとは、一つの部材をＳｉ基板上に形成したい場合に、一度では、チップ内全体を露光できないため、二回以上にわけることである。この場合、露光装置のアライメント精度もあるため、二重に露光しなければならない部分が生じてくる。吐出口の配列密度が低ければ特に問題にはならない。しかし、吐出口の配列密度が高く、二回以上に分けて分割露光される場所が、吐出口付近にかかると、露光装置のテレセンの影響や、部分的な露光過多により、形状が目的のものが得られない場合があるという課題があった。ここでの長尺とは、先に述べた、先行技術文献のようにレチクル画角に対して、長尺すぎるものではなく、チップ全体を一度に露光できないが、吐出口が配置された領域が一度の露光に収まるようなチップのことである。

本発明の目的は、上記課題を解決するものである。すなわち、吐出口列のみ画角に収まるが、一回の露光で１つのチップ全体あるいは複数のチップ全体が収まらない長尺チップを複数回の露光で製造しても、吐出口からの液体の吐出精度に影響を与えない液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

本発明にかかる液体吐出ヘッドの製造方法における一態様は、
吐出口列が配置された吐出用の部分と、該吐出口列を持たない側方部分と、を有し、これらの部分に感光性材料から形成された部材が設けられている液体吐出ヘッドを１つのチップ内に設け、該チップを、前記吐出用の部分と前記側方部分とが交互に並ぶように配列したチップ列として、共通基板上に作り込み、該共通基板から各チップを分割して液体吐出ヘッドを得る液体吐出ヘッドの製造方法において、
共通基板上に設けた感光性材料に対して、前記チップ列に沿って露光装置のレチクルを相対的に移動させて各チップに対して露光を行う露光工程と、
前記露光処理された感光性材料を現像して感光性材料から形成された部材を得る現像工程と、
を有し、
前記レチクルとして、少なくとも前記吐出用の部分を露光するための第１のレチクルと、前記側方部分のみを露光するための第２のレチクルと、を用い、
前記露光工程が、少なくとも前記吐出用の部分への前記第１のレチクルによる第１の露光処理と、前記側方部分への前記第２のレチクルによる第２の露光処理とを有する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。

本発明にかかる液体吐出ヘッドの製造方法における他の態様は、
吐出口列が配置された吐出口形成部材と、該吐出口列を持たない電極パッド用部材と、を有し、これらの部材が感光性材料から形成されている液体吐出ヘッドを１つのチップ内に設け、該チップを、前記吐出口形成部材と前記電極パッド用部材とが交互に並ぶように配列したチップ列として、共通基板上に作り込み、該共通基板から各チップを分割して液体吐出ヘッドを得る液体吐出ヘッドの製造方法において、
（１）共通基板上に設けた第１の感光性材料に対して、前記チップ列に沿って露光装置の密着層形成用のレチクルを相対的に移動させて各チップに対して露光を行う露光工程と、前記露光処理された第１の感光性材料を現像して前記吐出口形成部材と前記電極パッド用部材の前記共通基板への密着層を形成する密着層形成工程と、
（２）前記密着層が形成された共通基板上に設けた第２の感光性材料に対して、前記チップ列に沿って露光装置の前記吐出口形成部材及び前記電極パッド用部材を形成するための部材形成用のレチクルを相対的に移動させて前記チップ列の各チップに対して露光を行う露光工程と、前記露光処理された第２の感光性材料を現像して前記吐出口形成部材と前記電極パッド用部材を形成する部材形成工程と、
を有し、
前記密着層形成用のレチクルとして、少なくとも前記吐出口形成部材の密着層を形成するための第１の密着層形成用レチクルと、前記電極パッド用部材の密着層のみを形成するための第２の密着層形成用レチクルと、を用い、
前記部材形成用のレチクルとして、少なくとも前記吐出口形成部材を形成するための第１の部材形成用レチクルと、前記電極パッド用部材のみを形成するための第２の部材形成用レチクルと、を用い、
前記密着層形成用の露光工程が、少なくとも前記吐出口形成部材の密着層を形成するための前記第１の密着層形成用レチクルによる第１の露光処理と、前記電極パッド用部材の密着層のみを形成するための前記第２の密着層形成用レチクルを用いた第２の露光処理とを有し、
前記部材形成用の露光工程が、少なくとも前記吐出口形成部材を形成するための前記第１の部材形成用レチクルによる第１の露光処理と、前記電極パッド用部材のみを形成するための前記第２の部材形成用レチクルを用いた第２の露光処理とを有する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。

以上の構成によれば、液体吐出ヘッドの吐出口列を有する吐出用の部分での露光を複数回とせずに一度で完成させ、二重露光部がある場合には、吐出用の部分以外の側方部分に二重露光部が設けられる。その結果、吐出口からの安定した液体の吐出と、被記録媒体上での液体の良好な着弾位置精度等が得られる液体吐出ヘッドを製造することが可能となる。

本発明における吐出口列方向において、ステッパーの画角に入りきらないチップの製造時の露光の様子を模式的に表したものである。 本発明で使用するレチクルの模式図である。 （ａ）は感光性材料を用いて吐出口列を有する吐出用の部分を形作るためのレチクルを示す図である。（ｂ）は感光性材料を用いて吐出と関係ない電極パッド用の部材を形作るためのレチクル示す図である。 （ａ）は吐出口形成部材の密着層を形作るためのレチクルを示す図である。（ｂ）は吐出と関係ない電極パッド用部材の密着層を形作るためのレチクルを示す図である。 本発明の実施例の一例を示す図である。 （ａ）は本発明の実施例の一例を示す図である。（ｂ）は本発明の実施例の一例を示す図である （ａ）は従来例の露光の様子を示した模式図である。（ｂ）は従来例の露光の様子を示した模式図である。 （ａ）は図７（ｂ）で作成した液体吐出ヘッドで印字した様子を示す図である。（ｂ）は図８（ａ）で印字された記録媒体を示したものである。 本発明における密着層形成の様子を簡略化して示したものである。 本発明における吐出口形成の様子を簡略化して示したものである。

本発明にかかる製造方法では、共通基板のチップ切り出し用の区画内に、１つの液体吐出ヘッドをチップ化して作り込み、各チップ内で目的とする構造の作製が完了した後に、各チップの共通基板からの切り出しによる分割が行われる。各チップに作り込まれる液体吐出ヘッドは、目的とする用途に応じた構成を有するものであればよい。長い吐出口列を有する長尺状の液体吐出ヘッドとしては、矩形チップの長手方向に伸びた吐出口列を複数並列した構成を有するものを挙げることができる。

吐出口列を有する、あるいは吐出口列と流路とを有する吐出口形成部材を必要に応じて密着層を介して共通基板上に作り込むことで、液体の吐出を行う吐出用の部分とすることができる。１つのチップ内には、この吐出用の部分と、吐出口列を持たない側方部分、すなわち、吐出口列の配置外領域に電極パッド用の部材などの液体の吐出を行う構造体を持たない側方部分が設けられる。この側方部分としては、電極パッド、Ｓｉ基板上のドライバ回路や、電気配線、ダイオードセンサ素子等液滴の吐出インクに物理的に接触しない部分を挙げることができる。

吐出用の部分に設ける吐出口形成部材及びその密着層、並びに、側方部分に設ける部材及びその密着層の少なくも１つを、感光性材料を用いたフォトリソ工程により形成することができる。共通基板に設けられた各チップ区画中に目的とする部材を形成するための感光性材料を設け、フォトリソグラフィを用いた露光及び現像を行うことで、目的とする形状及び構造の部材を各チップ内に形成することがきる。この露光及び現像による工程を、共通基板に設けた多数のチップから成るチップ列に沿って相対的にレチクルを移動させることで、効率良い露光処理を行うことができる。

共通基板上のチップ列は、各チップ内に設けられた吐出用の部分と側方部分とが交互に並ぶように配列することにより形成される。長い吐出口列を有する長尺状の液体吐出ヘッドを１つの矩形チップ内に作り込む場合は、吐出口列の並列方向（横方向）に各チップを並列に並べたチップ列や、各チップの長手方向（縦方向：吐出口列の伸長方向）に各チップを直列に配置したチップ列とする。

各チップの露光処理対象領域に対応した画角を有する露光装置のレチクルを、チップ列に沿って共通基板に対して相対的に移動させながら、所定の位置において順次露光処理が行われる。レチクルの共通基板に対する相対的な移動は、レチクル及び共通基板の少なくとも一方を移動させることにより行うことができる。

レチクルの移動方向と露光処理の関係については、チップ列の一方から他方への方向を往路とし、その逆を復路とした場合に、往路において各チップへの露光を行うか、復路において各チップへの露光を行うかについては限定されない。露光処理を往路で行うか、復路で行うかについては露光操作条件に応じて選択することができる。チップ列が複数ある場合における各チップ列での露光操作も同様である。

本発明において用いられる露光装置としては、露光用のパターンを画角内に設けたレチクルを用いたステッパータイプの露光装置が好適に用いられる。特に、本発明の製造方法は、直線寸法で２〜５倍の大きさで作られたフォトマスクで縮小露光を行うレチクルを利用する汎用の露光装置を用いる場合に好適である。このようなレチクルでは、先に述べた長尺化した吐出口列を有する液体吐出ヘッドの場合には、１つのチップ全体に、あるいは複数のチップ全体にレチクル画角を合わせることができない場合がある。その場合、１つのチップ全体、あるいは複数のチップ全体への１回での露光（一括露光）ができず、分割露光されるチップが生じてしまう。この分割露光の際の各露光パターンの境界が吐出口付近にあると、これらの露光パターンの位置合わせが適切でない場合には、吐出口の配置精度が低下する場合がある。

本発明においては、レチクルとして、少なくとも吐出用の部分を露光するための第１のレチクルと、側方部分のみを露光するための第２のレチクルと、を用意する。

第１レチクルとしては、以下の構造を有するものを用いることができる。
（Ｉ）吐出用の部分のみを露光するための露光パターンを有するもの。
（ＩＩ）吐出用の部分と側方部分との両方を一括露光するための露光パターンとを有するもの。

更に、上記の（ＩＩ）のレチクルとしては、チップ列の互いに隣接する２つのチップの両方の吐出用の部分と、これらの吐出用の部分の間にある側方部分の一括露光を可能とするレチクルを用いることができる。

上記（Ｉ）のレチクルは、長尺状のチップの長手方向あるいは長手方向に直交する方向においてレチクル画角が１つのチップ全体の露光には長さが足りない場合に用いることができる。上記（ＩＩ）のレチクルは、長尺状のチップの長手方向あるいは長手方向に直交する方向においてレチクル画角が複数のチップ全体の露光には長さが足りない場合に用いることができる。

本発明にかかる製造方法における露光工程は、第１のレチクルによる第１の露光処理と、第２のレチクルによる第２の露光処理とを有する。第１の露光処理により、各チップ内の少なくとも吐出用の部分に露光が行われ、第２の露光処理により、側方部分のみに露光が行われる。

吐出用の部分に設けられる部材が吐出口形成部材とその密着層であり、側方部分に設けられる部材が電極パッド用部材及びその密着層であり、これらが感光性材料から作製される場合には、以下の各レチクルを用いることができる。
（ｉ）密着層形成用のレチクル
・少なくとも吐出口形成部材の密着層を形成するための第１の密着層形成用レチクル。
・電極パッド用部材の密着層のみを形成するための第２の密着層形成用レチクル。
（ｉｉ）吐出口形成部材及び電極パッド用部材部形成用のレチクル
・少なくとも吐出口形成部材を形成するための第１の部材形成用レチクル。
・電極パッド用部材のみを形成するための第２の部材形成用レチクル。

上記の（ｉ）のレチクルを用いた密着層形成用の露光工程は、第１の密着層形成用レチクルによる第１の露光処理と、第２の密着層形成用レチクルを用いた第２の露光処理とを有する。

また、上記の（ｉｉ）のレチクルを用いた吐出口形成部材及び電極パッド用部材部の形成用の露光工程は、第１の部材形成用レチクルによる第１の露光処理と、第２の部材形成用レチクルを用いた第２の露光処理とを有する。

感光性材料としては、フォトリソ工程によるパターニングにより目的とする形状及び構造の成形部分を得ることができるものが選択される。例えば、吐出口形成部材や電極パッド用部材には、ネガ型の感光性材料を利用することができる。より具体的には、エポキシ系樹脂等が挙げられる。一方、これらの部材の密着層としては、ポジ型の感光性樹脂を利用することができる。より具体的には、ポリエーテルアミド系樹脂等が挙げられる。

第１のレチクルでの共通基板上の露光領域と、第２のレチクルでの共通基板上の露光領域は部分的に重複する重複領域を有していてもよい。この重複領域を、吐出用の部分の外側の領域、例えば吐出口形成部材やその密着層を形成するための領域の外側に設けることが好ましい。こうすることによって、このような重複領域による吐出口形成部材の構造精度や、吐出口や流路の構造精度や配置精度に露光を分割することによる影響をなくすことができる。この重複領域と、重複領域に最も近い吐出口との距離を少なくとも４０μｍとすることが好ましい。また、重複領域は、少なくとも露光装置のアライメント精度分以上の重なりを有することが好ましい。

液体吐出ヘッドの各チップ内での作り込みの工程は、その構造に適した製造方法に応じて選択することができる。チップ化した各液体吐出ヘッドをチップ例として配列し、液体吐出ヘッドの作製のための各工程を共通基板上で行う際に、密着層及び／または吐出口形成部材のパターニングを行う際に上述した露光処理を行うことができる。

液体吐出ヘッドは、共通基板から分割可能であるチップ列化が可能であり、かつ共通基板上の各チップに対して目的とする成形部分のパターニングのための露光及び現像処理が可能な構成を有するものであれば良く、本発明の製造方法は種々の構成の液体吐出ヘッドに適用可能である。

共通基板上で各チップに対して一括して行う工程を経て得られる流路形成部材を形成するための被覆樹脂層に対して上述したレチクルによる露光処理を適用することができる。この露光処理を行う基板上への流路形成部材の形成方法としては、種々の公知の方法、例えば以下の方法等を挙げることができる。
（Ａ）流路形成部材の形となる固体層を用いる方法
流路形成部材の形となる固体層を用いる方法の一例として、以下の工程（１）〜（６）
を有する方法（Ｉ）を挙げることができる。
・方法（Ｉ）
（１）基板上に吐出エネルギー発生素子を設ける工程。
（２）基板上の吐出エネルギー発生素子を覆い、流路となる部分を占有する型としての固体層を形成する工程。
（３）固体層を覆う流路形成部材を形成するための感光性材料からなる被覆樹脂層を形成する工程。
（４）被覆樹脂層に露光処理及び現像処理を行って、吐出口列を形成する工程。
（５）基板の裏側から流路に液体を供給するための供給口となる貫通孔を設ける工程。
（６）貫通孔を利用して基板上の固体層を除去して流路を形成する工程。
なお、上記の工程（４）〜（６）の順番は変更することができる。

被覆樹脂層を形成するための感光性材料としては、製造対象としての液体吐出ヘッドの構造及びその製造工程に応じて選択できる。一例として、固体層形成用の材料としては、ポリメチルイソプロペニルケトン等のポジ型感光性樹脂を用い、露光、現像を常法により行って所望とする形状の固体層を基板上に配置することができる。また、被覆樹脂層の形成用材料としてはネガ型感光性樹脂組成物等を用いることができる。ネガ型感光性樹脂層には、例えばエポキシ樹脂、光カチオン重合開始剤、増感剤、メチルイソブチルケトン等を含有させることができる。

（Ｂ）流路壁形成後に埋め込み層（犠牲層）を利用してオリフィスプレートを形成する方法
流路壁形成後に埋め込み層（犠牲層）を利用してオリフィスプレートを形成する方法の一例として、以下の工程（１）〜（７）を有する方法（ＩＩ）を挙げることができる。
・方法（ＩＩ）
（１）基板上に吐出エネルギー発生素子を設ける工程。
（２）吐出エネルギー発生素子を設けた基板上に、流路壁を設ける工程。
（３）流路壁で囲まれた流路となる部分に埋め込み材料（犠牲層）を埋め込む工程。
（４）流路壁と埋め込み材料（犠牲層）とで形成される面に感光性材料によりオリフィスプレート用の層を形成する工程。
（５）オリフィスプレート用の層に露光処理及び現像処理を行って、吐出口列を形成する工程。
（６）基板の裏側から流路に液体を供給するための供給口となる貫通孔を設ける工程。
（７）貫通孔を利用して基板上の埋め込み材料（犠牲層）を除去して流路を形成する工程。
上記の方法では、流路壁とオリフィスプレート（吐出口プレート）とにより流路形成部材が構成されている。

これらの方法の例は、特開２００５−２０５９１６号公報等に開示されている。これらの公報に記載の方法では、流路壁を埋め込み材料（犠牲層）で被覆して埋め込み工程を行った後に、その上面を平坦化して、流路壁の上面を露出させてからオリフィスプレート（吐出口形成用プレート）を形成している。このように、必要に応じて種々の工程を追加することができる。

一方、本発明にかかる露光処理を適用可能な密着層は、流路形成部材や流路壁の基板への密着性を更に良好とするために設けられるものである。この密着層は、上述した（Ａ）及び（Ｂ）の方法において流路形成部材または流路壁と基板と間に密着層が形成されるように工程を追加して得ることができる。

例えば、上記の方法（Ｉ）及び（ＩＩ）の工程（１）と（２）の間に、基板上に密着層形成用の感光性材料を被覆し、本発明にかかる露光処理を行った後現像処理を行って流路形成部材との密着面となる部分に密着層を残す工程を追加して密着層を形成することができる。密着層形成用の材料としては公知の材料、例えば、ポリエーテルアミド樹脂などを用いることができる。なお、密着層形成工程を有する方法の例は、特開２００５−８６５２号公報等に開示されている。

以下に、図１〜１０を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１０（ｅ）は、本発明にかかる製造方法で作成された液体吐出ヘッドのチップ部分を抜き出して、模式的に示した図である。本発明にかかる製造方法は、このような構造の液体吐出ヘッドに好適に適用できる。

図１は、共通基板としてのＳｉ基板１上の各チップに露光によって、吐出口列（ノズル列）を形成する様子を模式的に表したものであり、ノズル列方向において、画角に入りきらないチップの製造時の露光の様子である。太線で囲まれた領域は、吐出に寄与する吐出用の部分としての吐出口配置部分（吐出領域）への一回の露光２での露光領域（一括露光領域）を示す。点線で囲まれた領域は、吐出に直接的に寄与しない吐出と関係のない側方部分への露光３による露光領域である。すなわち、この側方部分への露光によって形成される部材は、吐出と関係のある吐出用の部分への露光とは別の露光によって形作られる。

次に、レチクル画角に共通基板上の１つのチップが入らないことについて説明する。これは、吐出と関係のある吐出口を配置した吐出用の部分は、一回の露光２で画角に収まるが、チップ全体が一回の露光でノズル列方向乃至は、ノズル列垂直方向に入らきらないことである。

図２は、製造時に露光で使用するレチクル５の原型（露光パターン形成前のもの）を示したものであり、遮光部分がクロムメッキで覆われており、パターン形成可能部が白抜きになっている。このレチクル５に所望の露光パターンを形成し、光の透過をコントロールする。各チップに配置する感光性材料にはポジ型とネガ型があり、それぞれ光が当たった部分が残るものと、光が当たった部分が分解等されて無くなるものである。実際は温度をかけたり、現像液につけたりするものもある。また、本発明にかかる製造方法は、液体吐出ヘッドを形成する部位により、ポジ型とネガ型を使い分けて両方使用しているため、どちらの場合にも同様に使える製造方法である。

図１では、ノズル列と垂直方向には２チップ分収まっており、ノズル列方向に関しては、吐出口が存在する吐出用の部分までは画角に収まっているが、電極パッド部など、吐出に直接形状が寄与しない側方部分が一回の露光で収まりきらない。このような場合、従来では、図７（ａ）、（ｂ）のように、吐出口列の途中で上下に分割して二回露光をして完成させる方法が主流であった。但し、図７（ａ）、（ｂ）のように二回以上分割した露光で形成すると、装置のアライメント等を加味して、二重露光オーバーラップ領域４を設けなければならない。しかし、図７（ａ）のような構成をとると、高密度、高画質を目的とした近年では、先に述べた二重露光部など、露光過多な部分がノズルに出てきてしまい、吐出口の内面に段差などができ、印字に影響を与えてしまう場合がある。それだけでなく、二重に露光された露光量が多い部分の吐出口のサイズが小さくなってしまい、吐出口からの液体の吐出量が小さくなるために印字物に白い筋が出てしまう懸念がある。また、図７（ｂ）のように、吐出口を形成する領域に過度な露光が生じないようにすると、テレセントリック性に関する歪みが生じることによる影響が出る場合がある。すなわち、チップ長手方向の中央部における一回目の露光と二回目の露光の境界付近において形成された吐出口の吐出方向がそれぞれの側方に向いてしまう場合がある。その結果、図８のように中央部の印字に黒スジが発生してしまうことがある。図８は、図７（ｂ）の方法で作成したヘッドによる印字の様子を模式的に示した図である。さらに、図７（ａ）、（ｂ）のようにすると、吐出口配列密度の高い場合においては、製造時の装置のアライメント公差などを加味すると、設計が成り立たなくなるものもある。そこで、本発明では、複数回の露光によって一つ乃至複数のチップを作成する手段においては、吐出状態に直接寄与する吐出口等を含む部分は、一度の露光で完成させる。こうすることによって、上述したような課題もなく、吐出安定性や、高い信頼性を確保できる。また、図１に示すように、レチクル画角の端部付近を次の露光とのつなぎ部分として使用することで、テレセントリック性に関する影響が現れたとしても、図８に示すチップ中央部における場合とは異なり、構造設計や使いこなしでその問題を補正することができる。

図１のように露光する場合において、感光性を持たせたエポキシ樹脂などの感光性材料で吐出口や流路等を有する吐出口形成部材を形成する場合は、図３の矩形のレチクル７を使用する。上述した樹脂は、露光によって硬化して残るため、図３では、吐出口などを形成したい部分を遮光するクロムなどで塗りつぶしている。図３（ａ）では、吐出に関係のある吐出口部分のみを露光するレチクル７になっている。また、図３（ｂ）では、電極パッド部など、間接的には関係あるが、直接液滴の吐出には関係の無い電極パッド付近を露光するレチクル７である。電極パッド付近は一パッドずつ抜いているような形になっているが、一括で全パッド分抜いても良い。さらに、効率を重視して、図１のように、Ｓｉ基板１内の最上部チップは、図３（ｂ）のレチクルを使用して露光する部分を１チップ分のみ作成し、そのチップの下部の電極パッド付近は、そのチップの一つ下のチップの上部の電極パッド付近と一緒に露光する。これは、Ｓｉ基板１の最下部のチップにも適用される。図３（ａ）のレチクルと、図３（ｂ）のレチクルは、図１に示しているように、装置のアライメント公差等を加味して、吐出に関わらないところで、露光される領域が部分的に重複するようにしている。この重複した二重露光部には、段差が発生するが、吐出と関係のない部分であり、印字に影響を与えることも、信頼性を損ねることも無い。このように、吐出口形成部材を形成する過程を、図１０に示してある。図１０は、製造している段階のチップ一つを抜き出して、露光の過程と、出来上がっていく様子を模式的に表している。この例では、１チップ内の密着層等を設けた基板に対し、感光性材料１９の塗布、並びに吐出口形成部材形成のための露光２、電極バット１６用部材の形成のための露光３の後に現像を行い、吐出口２１及び電極パッド１６用のホールを有する部材を形成している。

なお、図１０に示した例では、吐出用部分にある吐出口形成部材と側方部分にある電極パッド用の部材とが同一の感光性材料の塗布層の露光及び現像処理により形成されており、これらの部材は連続して形成されている。液体吐出ヘッドの構成はこの例に限定されず、吐出用部分にある吐出口形成部材と側方部分は独立して形成されたものでもよい。

図１のように露光する場合において、吐出口形成部材の密着層を、感光性を持たせたポリエーテルアミド等の密着を向上させる樹脂を用いて成膜する場合は、図４のレチクルを使用する。最初に、上述の感光性ポリエーテルアミドからなるパターニング層を形成する。例えば、感光性ポリエーテルアミド樹脂を含む組成物を適当な溶媒に溶解させた塗布液を、スピンコート法などによりＳｉ基板上に塗布し、露光及び現像により、Ｓｉ基板と液路形成部材とを接合する位置に、密着層となるパターニング層を形成する。その後、必要に応じてベークを行うこともできる。パターニング層の膜厚は、１〜３μｍとすることが好ましい。この樹脂は、光が当たったところが硬化せずに分解されて現像により除去されるので、吐出エネルギー発生素子としてのヒーター表面や、インク供給口などを形成する部位、また、電極パッドの上部等に光が当たるようなレチクル８になっている。

図４（ａ）では、吐出に関係のある吐出口部分のみを露光するレチクル８になっており、また、図４（ｂ）では、電極パッドなど、間接的には関係あるが、直接液滴の吐出には関係の無い電極パッド付近を露光するレチクル８である。図４（ａ）のレチクルと、図４（ｂ）のレチクルは、図１に示しているように、装置のアライメント公差等を加味して、吐出に関わらないところで、露光される領域が部分的に重複するようにしている。このように、密着層を形成する過程を、図９に示してある。図９は、製造している段階のチップ一つを抜き出して、露光の過程と、出来上がっていく様子を模式的に表している。この例では、１チップ内のインク供給口１８、電極バッド１６、ヒーター１５を設けた基板に対して、感光性材料１７の塗布、並びに吐出口形成部材用密着層の形成のための露光２、電極バット１６用部材の形成のための露光３の後に現像を行い、これらの部材の密着層を形成している。

（実施例１）
本発明の第一の実施形態として使用しているのは、２２ｍｍ×２２ｍｍの画角のレチクルにおいて、１：５縮小倍率投影レンズを搭載しているｉ線ステッパーとしてのＦＰＡ３５００ｉ５である。共通基板としてのＳｉ基板上に塗布された、感光性を持たせたエポキシ樹脂や、ポリエーテルアミド樹脂を上記レチクルと露光装置であるステッパーを用いた露光によって各チップに対して目的に応じた露光処理を行う。

各チップの長手方向のサイズは、約２６ｍｍであり、吐出に関係する吐出口を設けた部分がある幅は、約２１．７ｍｍである。また、チップの短手方向サイズは、２．１ｍｍ程度である。チップの長手方向の画角を目いっぱい使用すると、短手方向の画角は狭くなる。その理由は、図２にも示してあるように、レチクル５は正方形ではなく、八角形になっているからである。これにより、短手方向に関して、チップを切断する幅等も考慮して、レチクル５の一回の露光の画角に入る数としては、８チップである。但し、チップの短手方向の露光に関しては、ヒーター等を成膜した際に、Ｓｉ基板に付加されるアライメントマーク等の制約により、短手方向は８チップよりも少ない場合もある。

次いで、液体の吐出に直接寄与しない部分の、電極パッド１６を含むチップの長手方向の残りを露光する。このとき、吐出口を設ける部分を露光した部分の端部と数ミクロンの二重露光オーバーラップ領域４を設けて露光する。Ｓｉ基板の最上部と最下部にあるチップ以外は、上チップのパッド下部と、下チップのパッド上部を、一括で露光する。また、チップの上下のパッド１６などを露光して計３回の露光で８チップが完成する。

（実施例２）
吐出に寄与する吐出口を設ける部分が、長手方向に２チップ分一回の露光の画角に収まる場合は、図５のように、上下２チップ間の電極パッド部分を、液体の吐出に直接寄与する吐出口を設ける部分と同時に露光２により露光する。実施例１では、３回の露光で完成していたが、本実施例では、一つのチップに対して、２回の露光で完成する。これ以外は、二重露光オーバーラップ領域４を設ける等、上述した内容と同様に露光していく。

本実施例では、２つのチップ列が並列して配置されており、各チップ列について長手方向の２チップ分一回の露光処理を行うことにより、合計４つのチップが一回の露光２で処理されることになる。

なお、図５では各チップ列の長手方向において露光２では２チップ分の露光を行っているが、レチクル画角の大きさや各チップの構造やサイズによっては露光２での長手方向で一度に露光するチップ数は３以上としてもよい。

（実施例３)
チップの短手方向に電極パッド等が配されていて、吐出に寄与しない部位がある場合は、図６（ａ）や（ｂ）のように、短手方向の複数チップを一括で露光して、電極パッド１６付近を別に露光する。この製法によれば、１回の露光で完成するチップと、２回の露光で完成するチップがある。この場合も、縦と横が入れ替わっているだけで、実施例１及び２と同様に露光していく。チップ長手方向に関しては、一回の露光で画角に収まっている。図６（ａ）は、チップの短手方向片側にパッド１６等が集積されている形状であり、図６（ｂ）は、チップの短手方向両側にパッド１６等が分散されて配置されている場合の図である。

本実施例では、各チップ列のチップ列方向について露光２によって３チップ分一回の露光処理を行っているが、レチクル画角の大きさや各チップの構造やサイズによっては露光２での各チップ列のチップ列方向について一度に露光するチップ数は４以上としてもよい。

１ Ｓｉ基板
２ 吐出と関係のある部位を含む露光（一部パッド等も含む）
３ 吐出と直接関係のない部位のみの露光
４ 二重露光オーバーラップ領域
５ レチクル
６ クロムメッキによる遮光部分
７ ノズル材料形成レチクル
８ 密着層形成レチクル
９ ヘッド
１０ タンク
１１ インク
１２ チップ
１３ 記録媒体
１４ 着弾ドット
１５ ヒーター
１６ パッド
１７ 感光性ポリエーテルアミド密着層
１８ インク供給口
１９ 感光性エポキシ樹脂
２１ 吐出口

Claims (27)

1. 吐出口列が配置された吐出用の部分と、該吐出口列を持たない側方部分と、を有し、これらの部分に感光性材料から形成された部材が設けられている液体吐出ヘッドを１つのチップ内に設け、該チップを、前記吐出用の部分と前記側方部分とが交互に並ぶように配列したチップ列として、共通基板上に作り込み、該共通基板から各チップを分割して液体吐出ヘッドを得る液体吐出ヘッドの製造方法において、
   共通基板上に設けた感光性材料に対して、前記チップ列に沿って露光装置のレチクルを相対的に移動させて各チップに対して露光を行う露光工程と、
   前記露光処理された感光性材料を現像して感光性材料から形成された部材を得る現像工程と、
   を有し、
   前記レチクルとして、少なくとも前記吐出用の部分を露光するための第１のレチクルと、前記側方部分のみを露光するための第２のレチクルと、を用い、
   前記露光工程が、少なくとも前記吐出用の部分への前記第１のレチクルによる第１の露光処理と、前記側方部分への前記第２のレチクルによる第２の露光処理とを有する
   ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記吐出用の部分の感光性材料から形成した部材が吐出口形成部材であり、前記側方部分の感光性材料から形成した部材が電極パッド用部材である請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記感光性材料がネガ型である請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記ネガ型の感光性材料がエポキシ系樹脂である請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記吐出用の部分の感光性材料から形成される部材が吐出口形成部材と前記共通基板の間に設けられた密着層であり、前記側方部分の感光性材料を用いて形成された部材が電極パッド用部材と前記共通基板の間に設けられた密着層である請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記感光性材料が、ポジ型である請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記ポジ型の感光性を有する感光性材料がポリエーテルアミド系樹脂である請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記第１の露光処理が、前記チップ列の互いに隣接する２つのチップの両方の吐出用の部分と、これらの吐出用の部分の間にある側方部分との一括露光を含む請求項１〜７のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記第２の露光処理が、前記チップ列の互いに隣接する２つのチップの両方の吐出用の部分の間にある側方部分のみを形成するための露光を含む請求項１〜８のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記共通基板上の前記第１の露光処理による露光領域と前記第２の露光処理による露光領域が、前記吐出用の部分の領域外において部分的に重複する重複領域を有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
    
11. 前記重複領域と、該重複領域に最も近い吐出口との距離が少なくとも４０μｍである請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
12. 前記重複領域は、少なくとも前記露光装置のアライメント精度分以上の重なりを有する請求項１０または１１に記載される液体吐出ヘッドの製造方法。
13. １つのチップへの露光処理が、１回の第１の露光処理と２回の第２の露光処理からなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
14. １つのチップへの露光処理が、１回の第１の露光処理と１回の第２の露光処理からなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
15. 吐出口列が配置された吐出口形成部材と、該吐出口列を持たない電極パッド用部材と、を有し、これらの部材が感光性材料から形成されている液体吐出ヘッドを１つのチップ内に設け、該チップを、前記吐出口形成部材と前記電極パッド用部材とが交互に並ぶように配列したチップ列として、共通基板上に作り込み、該共通基板から各チップを分割して液体吐出ヘッドを得る液体吐出ヘッドの製造方法において、
    （１）共通基板上に設けた第１の感光性材料に対して、前記チップ列に沿って露光装置の密着層形成用のレチクルを相対的に移動させて各チップに対して露光を行う露光工程と、前記露光処理された第１の感光性材料を現像して前記吐出口形成部材と前記電極パッド用部材の前記共通基板への密着層を形成する密着層形成工程と、
    （２）前記密着層が形成された共通基板上に設けた第２の感光性材料に対して、前記チップ列に沿って露光装置の前記吐出口形成部材及び前記電極パッド用部材を形成するための部材形成用のレチクルを相対的に移動させて前記チップ列の各チップに対して露光を行う露光工程と、前記露光処理された第２の感光性材料を現像して前記吐出口形成部材と前記電極パッド用部材を形成する部材形成工程と、
    を有し、
    前記密着層形成用のレチクルとして、少なくとも前記吐出口形成部材の密着層を形成するための第１の密着層形成用レチクルと、前記電極パッド用部材の密着層のみを形成するための第２の密着層形成用レチクルと、を用い、
    前記部材形成用のレチクルとして、少なくとも前記吐出口形成部材を形成するための第１の部材形成用レチクルと、前記電極パッド用部材のみを形成するための第２の部材形成用レチクルと、を用い、
    前記密着層形成用の露光工程が、少なくとも前記吐出口形成部材の密着層を形成するための前記第１の密着層形成用レチクルによる第１の露光処理と、前記電極パッド用部材の密着層のみを形成するための前記第２の密着層形成用レチクルを用いた第２の露光処理とを有し、
    前記部材形成用の露光工程が、少なくとも前記吐出口形成部材を形成するための前記第１の部材形成用レチクルによる第１の露光処理と、前記電極パッド用部材のみを形成するための前記第２の部材形成用レチクルを用いた第２の露光処理とを有する
    ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
    
16. 前記第１の感光性材料がポジ型であり、前記第２の感光性材料がネガ型である請求項１５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
17. 前記ネガ型の感光性材料がエポキシ系樹脂である請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
18. 前記ポジ型の感光性を有する感光性材料がポリエーテルアミド系樹脂である請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
19. 前記密着層形成用の第１の露光処理が、前記チップ列の互いに隣接する２つのチップの両方の吐出口形成部材の密着層と、これらの密着層の間にある電極パッド用部材の密着層を形成するための一括露光を含む請求項１５〜１８のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
20. 前記密着層形成用の第２の露光処理が、前記チップ列の互いに隣接する２つのチップの両方の吐出口形成部材の密着層の間にある電極パッド用部材の密着層のみを形成するための露光を含む請求項１５〜１９のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
21. 前記部材形成用の第１の露光処理が、前記チップ列の互いに隣接する２つのチップの両方の吐出口形成部材と、これらの吐出口形成部材の間にある電極パッド用部材を形成するための一括露光を含む請求項１５〜２０のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
22. 前記部材形成用の第２の露光処理が、前記チップ列の互いに隣接する２つのチップの両方の吐出口形成部材の間にある電極パッド用部材のみを形成するための露光を含む請求項１５〜２１のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
23. 前記密着層形成用の露光工程と、前記部材形成用の露光工程との少なくとも一方において、
    前記共通基板上の前記第１の露光処理による露光領域と前記第２の露光処理による露光領域が、前記吐出口形成部材の形成領域外において部分的に重複する重複領域を有する請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
    
24. 前記重複領域と、該重複領域に最も近い吐出口との距離が少なくとも４０μｍである請求項２３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
25. 前記重複領域は、少なくとも前記露光装置のアライメント精度分以上の重なりを有する請求項２３または２４に記載される液体吐出ヘッドの製造方法。
26. 前記密着層形成用の露光工程と、前記部材形成用の露光工程との少なくとも一方において、
    １つのチップへの露光処理が、１回の第１の露光処理と２回の第２の露光処理からなる請求項１５〜２５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
27. 前記密着層形成用の露光工程と、前記部材形成用の露光工程との少なくとも一方において、
    １つのチップへの露光処理が、１回の第１の露光処理と１回の第２の露光処理からなる請求項１５〜２５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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