JP6700977B2 - 構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出ヘッド等の構造体の製造方法に関する
近年、インク等の液体を吐出して記録を行うインクジェット記録装置（液体吐出記録装置）においては印字性能の向上、特に高解像度及び高速印刷が求められている。そのためには、吐出インクの微小化とともに、ノズル（吐出口）配列の高密度化を達成し、単位面積当たりの画素数を多くすることが考えられる。この種の液体吐出ヘッドは、基板上に、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路部材とを有する。液体流路の一部はエネルギー発生素子を内包しており、この部分は圧力室と呼ばれる。基板には、圧力室に液体を供給する供給穴が設けられている。供給穴は基板を貫通しており、基板の裏面側から表面側の圧力室へと液体を供給する。
しかし、上述したノズル配列の高密度化に伴い、基板の裏面側に開口する供給穴の開口も高密度化するため、基板の接着面積を確保することや、供給穴間の液体の混合を抑制することが難しくなる。
これらの課題を解決する方法として、特許文献１では、インク供給導管と液体吐出ヘッドを接着するために、レーザーで流路マニホールドを加工したポリマーフィルムを、接着層を介してピッチ変換用に支持部材と接着する方法が開示されている。この方法によると、ポリマーフィルムに形成された流路を経由して液体が供給されるため、接着面積が確保されるとともに、液体の混合を抑制することができる。そのため、高密度の吐出口が設けられた液体吐出ヘッドの製造が可能となる。
特許文献１に記載の方法では、ポリマーフィルムをレーザーで加工し、支持部材に貼り付けるため、さらなる加工精度の向上や高密度化には難点がある。このため、基板の裏面側に形成された供給穴を感光性樹脂層で覆い、これをフォトリソグラフィーの手法によってパターニングすることが考えられるが、本発明者らはこの場合に課題があることを見出した。具体的には、フォトリソグラフィーの手法を用い、感光性樹脂層を露光し、加熱装置で加熱する際に、感光性樹脂層が軟化して供給穴内に落ちてしまうことがあった。かかる落ち込みへの対策として、感光性樹脂層を露光、加熱する際に、感光性樹脂層を支持する支持層を貼り付けたままにすることが考えられる。支持層を貼り付けた状態で感光性樹脂層を露光及び加熱するので、感光性樹脂層が支持層に支持され、供給穴に落ちにくくなる。
しかしながら、感光性樹脂層を露光、加熱する工程において、支持層は熱膨張を起こす。支持層が熱膨張した際、感光性樹脂は熱によって軟化しているので、変形してしまう。感光性樹脂層が変形すると、感光性樹脂層へのパターニング精度が低下し、良好な形状の感光性樹脂層が得られなくなる。
本発明は、かかる課題を解決するものである。即ち、凹部が設けられた基板に対して、凹部の少なくとも一部を覆う感光性樹脂層を設け、これをフォトリソグラフィーでパターニングしても、感光性樹脂層を良好にパターニングすることができる構造体の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、凹部が設けられた基板と、前記凹部の少なくとも一部を覆う感光性樹脂層と、を有する構造体の製造方法であって、凹部が設けられた基板を用意する工程と、感光性樹脂を含有する感光性樹脂層と前記感光性樹脂層を支持する支持層とを有するフィルムを前記基板に貼り付け、前記凹部の少なくとも一部を前記感光性樹脂層で覆う工程と、前記支持層を介して前記凹部を覆う感光性樹脂層に光を照射し、前記凹部を覆う感光性樹脂層に潜像パターンを形成する光照射工程と、前記感光性樹脂の軟化点をＸ℃（Ｘ≧３０）としたとき、前記感光性樹脂層を加熱装置によって３０℃以上Ｘ℃以下で１分以上加熱装置によって加熱する第１の加熱工程と、前記感光性樹脂層から前記支持層を剥離する剥離工程と、前記感光性樹脂層を加熱装置によってＸ＋１０℃以上加熱装置によって加熱する第２の加熱工程と、前記感光性樹脂層を現像する現像工程と、をこの順に有することを特徴とする構造体の製造方法である。
本発明によれば、凹部が設けられた基板に対して、凹部の少なくとも一部を覆う感光性樹脂層を設け、これをフォトリソグラフィーでパターニングしても、感光性樹脂層を良好にパターニングすることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、構造体として液体吐出ヘッドを例にとって説明する。
図１は、液体吐出ヘッドの断面を示す図である。液体吐出ヘッドは、シリコン等で形成される基板１と、基板１上にエネルギー発生素子２と、液体の流路や圧力室、吐出口４を形成する流路部材７とを有する。基板１には、凹部として供給穴３や供給穴６が設けられている。１つの供給穴３に対して複数の個別の供給穴６が設けられていることから、供給穴３を共通供給穴、供給穴６を独立供給穴と呼ぶこともできる。ここでは、供給穴３と供給穴６とによって基板１を貫通しているが、例えば供給穴３のみで基板１を貫通していてもよい。凹部である供給穴は、基板１の表面側（エネルギー発生素子２が設けられている側）と、その裏側の裏面側とに開口している。基板１の裏面側に開口する供給穴は、蓋構造の感光性樹脂層５によって、その一部が覆われている。感光性樹脂層５には穴５ａが空いており、液体は、この穴５ａから供給穴３や供給穴６を通り、基板１の表面側へと供給される。そしてエネルギー発生素子２によってエネルギーが与えられ、吐出口４より吐出される。エネルギー発生素子２としては、例えば発熱抵抗体や圧電体を用いることができる。
次に、液体吐出ヘッドの一部である、基板１と、基板１に設けられた凹部である供給穴を覆う感光性樹脂層５とを有する構造体の製造方法を説明する。
図２は、図１のＩ―Ｉ´における断面において、液体吐出ヘッドが製造される過程を示す図である。
まず、図２（ａ）に示すように、基板１を用意する。基板１の表面上にはエネルギー発生素子２が設けられている。流路及び圧力室となる部分には、型材８が設けられており、後で除去されることで流路及び圧力室となる。型材８は、吐出口４及び流路を形成する流路部材７で覆われている。型材８はポジ型感光性樹脂で形成することが好ましい。流路部材７はネガ型感光性樹脂で形成することが好ましい。尚、型材８は設けなくてもよく、例えばネガ型感光性樹脂の層を複数積層し、これを潜像させておき、後で現像することによって、流路や圧力室、吐出口等を形成してもよい。
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１に供給穴６及び供給穴３を形成する。これらは反応性イオンエッチングやウェットエッチングで形成する。ここでは、供給穴３が凹部となる。凹部は１つであっても複数であってもよい。このようにして、凹部（供給穴３）が設けられた基板１を用意する。凹部は、基板１を貫通していてもよい。
次に、図２（ｃ）に示すように、感光性樹脂を含有する感光性樹脂層５と、感光性樹脂層５を支持する支持層９とを有するフィルム１６を、基板１に貼り付ける。フィルム１６を基板１に貼り付けて、凹部（供給穴３）の少なくとも一部を感光性樹脂層５で覆う。基板１へのフィルム１６の貼り付けは、ラミネート装置によって行うことが好ましく、凹部の全てを感光性樹脂層５で覆ってもよい。
感光性樹脂層５が含有する感光性樹脂は、ネガ型感光性樹脂であることが好ましい。即ち、感光性樹脂層５は、ネガ型感光性樹脂を含有するネガ型感光性樹脂組成物であることが好ましい。例えばラジカル重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物や、カチオン重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物が挙げられる。ラジカル重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物は、感光性樹脂組成物中に含まれる光重合開始剤から発生するラジカルにより、感光性樹脂組成物中に含まれるラジカル重合可能なモノマーやプレポリマーの分子間での重合や架橋が進むことで硬化する。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、アントラキノン類、アシルフォスフィンオキサイド類、チタノセン類、アクリジン類等が挙げられる。ラジカル重合可能なモノマーとしては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、マレイン酸ジエステル、アリル基を有するモノマーやプレポリマー等が挙げられる。カチオン重合反応を利用したネガ型感光性樹脂組成物は、感光性樹脂組成物中に含まれる光カチオン開始剤から発生するカチオンにより、感光性樹脂組成物中に含まれるカチオン重合可能なモノマーやプレポリマーの分子間での重合や架橋が進むことで硬化する。光カチオン開始剤としては、例えば、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩等が挙げられる。カチオン重合可能なモノマーやプレポリマーとしては、エポキシ基やビニルエーテル基やオキセタン基を有するモノマーやプレポリマー等が挙げられる。
ネガ型感光性樹脂組成物は、一種類の樹脂を単独で用いてもよいし、二種以上の樹脂を混合して用いてもよい。さらに、必要に応じて添加剤等を適宜添加することができる。ネガ型感光性樹脂組成物として、例えば日本化薬社製「ＳΜ−８シリーズ」、「ＫＭＰＲ−１０００」（商品名）、東京応化工業製「ＴＭＭＲ Ｓ２０００」、「ＴＭＭＦ Ｓ２０００」（商品名）等を用いることができる。
このような感光性樹脂層５は、支持層９上に設けられている。感光性樹脂層５を支持層９上に形成する方法としては、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法等を挙げることができる。
感光性樹脂層５の膜厚は、開口部の寸法、供給される液体の流量、粘度等にもよるが、２μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。感光性樹脂層５の膜厚が２μｍより薄い場合には、凹部である供給穴３を充分に被覆できず、液体供給時に液体の漏洩が生じやすくなる。さらに、液体供給圧力により蓋構造体としての感光性樹脂層５の破損が生じやすくなる。また２００μｍより厚い場合には、感光性樹脂層５のパターニングが難しくなる。
支持層９は、離型処理が施されていないことが好ましい。離型処理が施されていると、離型材成分が感光性樹脂層５の方へ移行してしまい、感光性樹脂層５の接着性を低下させる場合がある。また、後述するが、支持層９を介して光の照射を行う観点から、乱反射しにくく透過率が高い光学フィルムであることが好ましい。また、熱膨張係数が１０−４ｃｍ／ｃｍ℃以下のフィルムであることが好ましい。
支持層９の形成材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）等の一般的なフィルムが挙げられる。より好ましくは、シクロオレフィン重合体、シクロオレフィン共重合体で形成されたフィルムである。シクロオレフィン重合体フィルム、シクロオレフィン共重合体フィルムとしては、ゼオノアフィルムＺＦ１４、ゼオノアフィルムＺＦ１６（日本ゼオン製）等が挙げられる。他にも、Ｆ１−フィルム（グンゼ製）、Ｇ３−フィルム（デクセリアルズ製）、アペル（三井化学製）等が挙げられる。支持層９は、これらのうち少なくとも１つで形成されていることが好ましい。
次に、図２（ｄ）に示すように、マスク１０を用いて感光性樹脂層５に光１１を照射する（光照射工程）。この光の照射は、支持層９を介して、凹部を覆う感光性樹脂層５に対して行う。即ち、支持層９を透過させた光１１を、感光性樹脂層５に照射する。この光照射（露光）によって、感光性樹脂層５に潜像パターンを形成する。光１１は、感光性樹脂層５を硬化でき、支持層９を透過できるものであればよいが、紫外線であることが好ましい。
露光量は、感光性樹脂層５を硬化できるだけの露光量である必要があるが、凹部の底面で乱反射した光が本来露光しない部分を露光してしまう場合がある。このため、露光量は
（露光量）＜（感光性樹脂層のゲル化する露光量）／｛（支持層の透過率）×（感光性樹脂層の透過率）×（基板の反射率）｝
かつ、
（露光量）＞（解像限界最低露光量Ｅｔｈ）
とすることが好ましい。尚、ここでの透過率や反射率は、支持層を透過させて感光性樹脂層に照射する光に対する値である。
（露光量）＜（感光性樹脂層のゲル化する露光量）／｛（支持層の透過率）×（感光性樹脂層の透過率）×（基板の反射率）｝
かつ、
（露光量）＞（解像限界最低露光量Ｅｔｈ）
とすることが好ましい。尚、ここでの透過率や反射率は、支持層を透過させて感光性樹脂層に照射する光に対する値である。
次に、図２（ｅ）に示すように、感光性樹脂層５を硬化させるために加熱装置によって加熱を行う（第１の加熱工程）。加熱装置としては、例えばホットプレートやヒーター等が挙げられる。ここで、図３（ａ）に示すような感光性樹脂層５の熱による落ち込みを抑制するために、感光性樹脂層５を支持層９で支持した状態で加熱を行う。但し、感光性樹脂層５が支持層９で支持された状態で加熱を行うと、感光性樹脂層５の硬化反応の完了より早く、支持層９の熱膨張と感光性樹脂層５の軟化が同時に発生し、感光性樹脂層５が支持層９の熱膨張で変形した状態で硬化する。この結果、図３（ｂ）にｘで示すズレができ、感光性樹脂層５を所望の形状でパターニングすることができない場合がある。
そこで、本発明では、感光性樹脂層５の加熱を、感光性樹脂層５が含有する感光性樹脂の軟化点をＸ℃（Ｘ≧３０）としたとき、３０℃以上Ｘ℃以下で１分以上の条件とする。この加熱温度を第１の温度とする。第１の温度が低くなると、硬化に際し加熱時間を長くする必要があるが、軟化点以下の温度では樹脂の軟化の程度が小さく、さらに温度が低いほど支持層の熱膨張も小さくなる。このため、感光性樹脂層５を、パターンの変形を抑制しつつ、熱による落ち込みも抑制して硬化させることができる。
パターンの変形を抑制するために、光照射後に加熱を行わず室温（２５℃）で滞留させて感光性樹脂層５の硬化を待つことも考えられる。但し、硬化反応が進行しにくく、パターンの変形を抑制するために長時間の滞留が必要となってしまう。これに対し、本発明では感光性樹脂層５を３０℃以上加熱装置によって加熱することで、短時間で硬化反応を促進させることができる。この加熱は、加熱装置で行う。即ち、自然条件で単に放置した結果が３０℃以上であるということではなく、加熱装置を用いて温度を設定（制御）するという意味である。第１の温度は、より好ましくは３５℃以上である。また、感光性樹脂層５の組成にもよるが、３０℃以上４５℃以下であることが好ましい。また、加熱時間は２分以上であることが好ましい。また、３０分以下であることが好ましい。
第１の加熱工程の後に、感光性樹脂層５から支持層９を剥離し、図２（ｆ）に示す状態とする（剥離工程）。
続いて、図２（ｇ）に示すように、再び感光性樹脂層５を加熱装置によって加熱する（第２の加熱工程）。加熱装置は、第１の加熱工程と同様のものを用いることができる。図２（ｇ）では、形成されている潜像パターンを視覚的に分かりやすく示している。第２の加熱工程での加熱は、第１の加熱工程で加熱した第１の温度よりも高い第２の温度で行う。具体的には、感光性樹脂層をＸ＋１０℃以上加熱装置によって加熱する。第２の加熱工程は、第１の加熱工程の低温加熱では現像時の溶解に対して不十分であった硬化を、十分に促進させるために行う。従って、第２の温度は第１の温度よりも十分に高いＸ＋１０℃以上とし、感光性樹脂層５の現像しない部分が溶解しないように硬化させる。第２の温度は、感光性樹脂層５の組成にもよるが、８０℃以上１２０℃以下であることが好ましい。また、第１の温度よりも３０℃以上高いことが好ましく、５０℃以上高いことがより好ましい。
次に、図２（ｈ）に示すように、感光性樹脂層５を現像する（現像工程）。この現像によって、先に形成した潜像パターンに従って、凹部の上の感光性樹脂層５に開口５ａが形成される。
本発明は、上述の通り、凹部が設けられた基板を用意する工程と、凹部を感光性樹脂層で覆う工程と、光照射工程と、第１の加熱工程と、剥離工程と、第２の加熱工程と、現像工程とを、この順に行うものである。
さらにその後、図２（ｉ）に示すように、型材を除去して流路及び圧力室を形成し、必要に応じてさらなる加熱や電気接合等を行う。以上のようにして、液体吐出ヘッドを製造する。
上述した通り、本発明では、第１の加熱工程の前に光照射工程を行う。この光照射工程において、露光量を
（露光量）＜（感光性樹脂層がゲル化する露光量）／｛（支持層の透過率）×（感光性樹脂層の透過率）×（基板の反射率）｝
とすることが好ましい。ここでの透過率や反射率は、支持層を透過させて感光性樹脂層に照射する光に対する値である。
（露光量）＜（感光性樹脂層がゲル化する露光量）／｛（支持層の透過率）×（感光性樹脂層の透過率）×（基板の反射率）｝
とすることが好ましい。ここでの透過率や反射率は、支持層を透過させて感光性樹脂層に照射する光に対する値である。
その後の加熱による硬化反応を促進するためには、光照射工程を複数回行うことが好ましい。複数回の光照射工程を、第１の光照射工程と、第１の光照射工程に続いて行う第２の光照射工程とする。第１の光照射工程は、加熱の際に硬化反応を促進させるための光照射であり、開口５ａを形成するものではない。一方、第１の光照射工程に続いて行う第２の光照射工程は、開口５ａを形成するための光照射である。
例えば感光性樹脂層５としてネガ型感光性樹脂層を用いた場合には、第１の光照射工程は図４のように少なくとも有効チップ領域ａを除く領域ｂに光を照射する。図４では、有効チップ領域ａは非光照射領域となっており、有効チップ領域ａを除く領域ｂのみに光を照射している。但し、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹部の上の開口５ａを形成する位置に非光照射領域１２を有すれば、第１の光照射工程で有効チップ領域ａにも光照射を行ってもよい。即ち、第１の光照射工程では、凹部の上の少なくとも一部の感光性樹脂層を非光照射領域とすればよい。尚、有効チップ領域とは、液体吐出ヘッドのチップとして使用可能なチップの領域のことである。例えばウエハの端部などで１つのチップの大きさを満たすことができない領域は、有効チップ領域以外の領域となる。
第１の光照射工程に続いて、第２の光照射工程を行う。第２の光照射工程では、少なくとも有効チップ領域ａに光を照射する。第２の光照射工程は、図５（ｅ）に示す開口５ａを形成するための光照射であり、図５（ｄ）に示されるような非光照射領域１３を有する状態で光の照射を行う。第２の光照射工程では、凹部の上の感光性樹脂層の一部を非光照射領域とするが、非光照射領域は、第１の光照射工程における非光照射領域の内側に位置することになる。
第１の光照射工程と第２の光照射工程は、いずれも有効チップ領域内のみに行うこともできる。例えば第１の光照射工程で有効チップ領域内の凹部上の一部を非光照射領域とし、第２の光照射工程で第１の光照射工程の非光照射領域内の領域を非光照射領域として、光の照射を行う。
図６（ａ）に、第１の光照射工程に図５（ａ）に示すマスクを、第２の光照射工程に図５（ｄ）に示すマスクを用い、図５（ｅ）に示すＩＩ−ＩＩ’における液体吐出ヘッドの断面の非光照射領域を示す。また、同様に図６（ｂ）に、第１の光照射工程に図５（ｂ）に示すマスクを、第２の光照射工程に図５（ｄ）に示すマスクを用い、図５（ｅ）に示すＩＩ−ＩＩ’における液体吐出ヘッドの断面の非光照射領域を示す。
第１の光照射工程の露光量は特に限定されないが、凹部の上を露光する場合には、凹部の底部からの乱反射によって第２の光照射工程で形成する開口の形状が安定しない可能性がある。よって、露光量は
（露光量）＜（感光性樹脂層のゲル化する露光量）／｛（支持層の透過率）×（感光性樹脂層の透過率）×（基板の反射率）｝
とすることが好ましい。ここでの透過率や反射率は、支持層を透過させて感光性樹脂層に照射する光に対する値である。
（露光量）＜（感光性樹脂層のゲル化する露光量）／｛（支持層の透過率）×（感光性樹脂層の透過率）×（基板の反射率）｝
とすることが好ましい。ここでの透過率や反射率は、支持層を透過させて感光性樹脂層に照射する光に対する値である。
しかしながら、第１の光照射工程において凹部の上を露光する場合においても、第２の光照射工程における非光照射領域を第１の光照射工程における非光照射領域よりも内側にする。これにより、上記露光量範囲を多少超えても第２の光照射工程の開口形状に与える影響を低減できる。
また、支持層上に異物が存在すると、異物がマスクとなって凹部上の感光性樹脂層に穴が空く場合があるが、第１の光照射工程で凹部上に照射した光の乱反射光によって、異物の下の感光性樹脂層が露光され、穴の発生を抑制することができる。特に、凹部が液体の流路であり、複数の凹部に多色の液体が充填され、感光性樹脂層を隔壁として用いるような場合、穴の発生に伴う液体漏れによる混色を抑制するため、第１の光照射工程で凹部上を露光できるマスクを用いることが好ましい。露光によってこのような穴が発生しない場合や、穴によって混色等に影響がない場合においては、図４のように有効チップを除く領域のみを露光することが好ましい。また、有効チップ領域以外の領域に加えて、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、有効チップ領域内も露光する場合においても、非光照射領域が凹部を覆うことが好ましい。この場合には、凹部の上を露光しないので、開口形状に影響を与えないため、上述の露光量範囲を超えた高い露光量で光を照射することができる。
本発明では、第１の加熱工程で、感光性樹脂層を３０℃以上Ｘ℃以下で１分以上加熱し、さらに第１の加熱工程の前に第１の光照射工程と第２の光照射工程とを行うことで、パターンの変形をより良好に抑制することができる。
本発明では、第１の加熱工程と支持層の剥離工程との間に加熱を行ってもよい（第３の加熱工程）。第３の加熱工程の加熱温度（第３の温度）は、第１の加熱工程における第１の温度で十分な時間をかけ、感光性樹脂層が硬化して動きにくくなっている場合は、感光性樹脂の軟化点以下（Ｘ℃以下）の温度でなくてもよい。但し、第３の加熱工程の加熱温度は、第１の温度よりも高くすることが好ましい。第３の加熱工程における加熱温度は、Ｘ＋２０℃以下であることが好ましく、Ｘ＋１０℃以下であることがより好ましい。また、第３の温度は第２の温度よりも低くし、第１の加熱工程（第１の温度）から第２の加熱工程（第２の温度）に向かって、第１の温度、第３の温度、第２の温度の順に温度が高くなるようにすることが好ましい。
第３の加熱工程は、第１の加熱工程よりも後である必要があるが、支持層の剥離時工程と同時に行ってもよい。即ち、例えば第３の加熱工程で加熱をしている最中に支持層の剥離を行ってもよい。
尚、構造体の製造方法として、液体吐出ヘッドの製造方法を例にとって説明を行ったが、本発明はこれに限られるものではない。即ち、凹部が設けられた基板に対して、凹部を感光性樹脂層で覆うような構造体であれば、本発明を適用可能である。例えば、半導体基板の加工などが挙げられる。
（実施例１）
まず、図２（ａ）に示すように、表面上にエネルギー発生素子２を有する基板１を用意した。基板１はシリコンの単結晶で形成されており、厚さは５００μｍである。エネルギー発生素子２はＴａＳｉＮで形成されている。エネルギー発生素子２には不図示の配線が接続されている。また、基板１の表面上には、エネルギー発生素子２を覆うように、型材８が設けられている。型材８は、ポジ型感光性樹脂であるＯＤΜＲ−１０１０（東京応化工業製）をスピンコートにより厚さ１４μｍで塗布し、乾燥させた。次いで、Ｄｅｅｐ−ΜＶ光をパターン照射後、ＣＤＳ−８０００にてメチルイソブチルケトン現像、イソプロピルアルコールでリンスした。これにより、図２（ａ）に示すような流路や圧力室の型材となるパターンとした。型材８は、流路部材７で覆われている。流路部材７の形成としては、まず、型材８を覆うように、以下の組成のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコートにより厚さ１０μｍで塗布し、乾燥させた。
・ＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学工業（株）製）：１００質量部
・Ａ−１８７（日本ユニカー（株）製）：５質量部
・ＳＰ−１７０（旭電化工業（株）製）：２質量部
・キシレン：８０質量部
乾燥後、ステッパを使用して紫外線露光を行い、次いで加熱し、さらにメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３（質量比）の混合液にて現像を行い、流路部材７に吐出口４を形成した。
まず、図２（ａ）に示すように、表面上にエネルギー発生素子２を有する基板１を用意した。基板１はシリコンの単結晶で形成されており、厚さは５００μｍである。エネルギー発生素子２はＴａＳｉＮで形成されている。エネルギー発生素子２には不図示の配線が接続されている。また、基板１の表面上には、エネルギー発生素子２を覆うように、型材８が設けられている。型材８は、ポジ型感光性樹脂であるＯＤΜＲ−１０１０（東京応化工業製）をスピンコートにより厚さ１４μｍで塗布し、乾燥させた。次いで、Ｄｅｅｐ−ΜＶ光をパターン照射後、ＣＤＳ−８０００にてメチルイソブチルケトン現像、イソプロピルアルコールでリンスした。これにより、図２（ａ）に示すような流路や圧力室の型材となるパターンとした。型材８は、流路部材７で覆われている。流路部材７の形成としては、まず、型材８を覆うように、以下の組成のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコートにより厚さ１０μｍで塗布し、乾燥させた。
・ＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学工業（株）製）：１００質量部
・Ａ−１８７（日本ユニカー（株）製）：５質量部
・ＳＰ−１７０（旭電化工業（株）製）：２質量部
・キシレン：８０質量部
乾燥後、ステッパを使用して紫外線露光を行い、次いで加熱し、さらにメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３（質量比）の混合液にて現像を行い、流路部材７に吐出口４を形成した。
次に、流路部材等を保護するため、基板表面および周囲にゴム樹脂をコーティングした。その後、基板１に反応性イオンエッチングを行い、図２（ｂ）に示すように、深さ４００μｍ、２００μｍ幅の凹部である供給穴３と、供給穴３と基板１の表面とを連通させる供給穴６とを形成した。
次に、支持層９上に感光性樹脂層５を形成し、フィルム１６とした。フィルム１６に、図２（ｃ）に示すように、ｉ線に対する反射率が６０％の基板１の裏面に鏡面加工を施した面に、ステージ温度４５℃、ローラー温度４５℃、ローラー圧力０．１ＭＰａ、ローラー速度５０ｍｍ／ｓでラミネート装置により貼り付けた。これにより、凹部である供給穴３を感光性樹脂層５で覆った。フィルム１６の支持層９としては、厚さ５０μｍのゼオノアフィルムＺＦ１６（日本ゼオン製）を用いた。この支持層９のｉ線に対する透過率は９０％であった。感光性樹脂層５はＴＭＭＲ Ｓ−２０００（東京応化工業製）を用いて形成した。感光性樹脂層５がゲル化する露光量は７０ｍＪ／ｃｍ２であった。ＴＭＭＲ Ｓ−２０００をスピンコートにて２０μｍの厚みで支持層９上に塗布し、感光性樹脂層５とした。感光性樹脂層５のｉ線に対する透過率を測定したところ、８０％であった。
尚、感光性樹脂層５が含有する感光性樹脂の軟化点を熱分析装置（ＴＭＡ・ＳＩＩ社製）にて測定したところ、４５℃であった。
次に、図２（ｄ）に示すように、アライメント可能なｉ線露光機を用い、開口のパターンが遮光部として描かれたマスク１０を介して、感光性樹脂層５に光１１を照射した。露光量は１５０ｍＪ／ｃｍ２とした。マスク１０の遮光部（非光照射領域）は、図５（ｄ）に示すパターンとした。
次に、図２（ｅ）に示すように、感光性樹脂層５を加熱装置（ホットプレート）によって３５℃で１０分加熱した（第１の加熱工程）。
次に、図２（ｆ）に示すように、感光性樹脂層５から支持層９を剥離した。さらに、図２（ｇ）に示すように、感光性樹脂層５を加熱装置（ホットプレート）によって９０℃で５分加熱した（第２の加熱工程）。これにより、感光性樹脂層５を硬化させた。
次に、図２（ｈ）に示すように、感光性樹脂層５をプロピレングリコール１−モノメチルエーテル２−アセタートで現像し、感光性樹脂層５に開口５ａを形成した。
次に、図２（ｉ）に示すように、Ｄｅｅｐ−ΜＶ光を照射して、乳酸メチルで型材８を除去し、最後に全体を２００℃１時間で加熱した。以上のようにして、液体吐出ヘッドを製造した。
製造した液体吐出ヘッドについて、図３（ｂ）に矢印と点線で示す開口の変形量（ｘの長さ）を、ＶｅｒｔＳｃａｎ（菱化システム社製）で測定したところ、変形量は最大２．５μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。尚、図３（ｂ）で示している断面においては、光照射時の乱反射の影響はほぼない。乱反射の影響が出るのは、図５（ｅ）の辺５ｂである。辺５ｂは下側に凹部が前面に渡って配置されており、乱反射の影響を受けるが、図３（ｂ）に示す２つの辺５ｃは、凹部の底部からの乱反射の影響はほぼ受けない。従って、乱反射の影響は辺５ｂにおいて確認したものである。
（実施例２）
第１の加熱工程における加熱を４５℃で５分とした以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９．７μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における加熱を４５℃で５分とした以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９．７μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（実施例３）
第１の加熱工程において３５℃で１０分加熱したのに続き、さらに５０℃で５分の加熱を行った（第３の加熱工程）。これ以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大４．４μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程において３５℃で１０分加熱したのに続き、さらに５０℃で５分の加熱を行った（第３の加熱工程）。これ以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大４．４μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（実施例４）
第１の加熱工程における加熱を３５℃で３分とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大８．１μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における加熱を３５℃で３分とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大８．１μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（実施例５）
第１の加熱工程における加熱を３５℃で５分とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大６．６μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における加熱を３５℃で５分とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大６．６μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（実施例６）
第１の加熱工程における加熱を３５℃で３０分とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大４．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における加熱を３５℃で３０分とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大４．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（実施例７）
感光性樹脂層５に照射する光の露光量を４００ｍＪ／ｃｍ２とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大２．７μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を若干受けていた。
感光性樹脂層５に照射する光の露光量を４００ｍＪ／ｃｍ２とした以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大２．７μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を若干受けていた。
（実施例８）
実施例３の光照射工程を２回行った。まず、第１の光照射工程として、図５（ａ）に示される凹部上の感光性樹脂層が非光照射領域となるマスクを用いて、露光量１０００ｍＪ／ｃｍ２で光照射を行った。さらにその後に第２の光照射工程として、図５（ｄ）に示されるマスクを用いて露光量１５０ｍＪ／ｃｍ２で光照射を行った。これら以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形は発生していなかった（変形量０μｍ）。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を若干受けていた。さらに、凹部以外の平面部では穴の発生が確認されたのに対し、凹部上には穴の発生は確認されなかった。
実施例３の光照射工程を２回行った。まず、第１の光照射工程として、図５（ａ）に示される凹部上の感光性樹脂層が非光照射領域となるマスクを用いて、露光量１０００ｍＪ／ｃｍ２で光照射を行った。さらにその後に第２の光照射工程として、図５（ｄ）に示されるマスクを用いて露光量１５０ｍＪ／ｃｍ２で光照射を行った。これら以外は実施例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形は発生していなかった（変形量０μｍ）。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を若干受けていた。さらに、凹部以外の平面部では穴の発生が確認されたのに対し、凹部上には穴の発生は確認されなかった。
（実施例９）
実施例８の第１の光照射工程として、図５（ｃ）に示される凹部上の感光性樹脂層が非光照射領域となるマスクを用いた。これ以外は実施例８と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形は発生していなかった（変形量０μｍ）。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
実施例８の第１の光照射工程として、図５（ｃ）に示される凹部上の感光性樹脂層が非光照射領域となるマスクを用いた。これ以外は実施例８と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形は発生していなかった（変形量０μｍ）。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（実施例１０）
実施例８の第１の光照射工程を行わずに、光照射工程の露光量を１１５０ｍＪ／ｃｍ２とした。これ以外は実施例８と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形は発生していなかった（変形量０μｍ）。但し、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響が確認された。
実施例８の第１の光照射工程を行わずに、光照射工程の露光量を１１５０ｍＪ／ｃｍ２とした。これ以外は実施例８と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形は発生していなかった（変形量０μｍ）。但し、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響が確認された。
（比較例１）
第１の加熱工程における加熱を９０℃で５分とした以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９２．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における加熱を９０℃で５分とした以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９２．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（比較例２）
第１の加熱工程における加熱を９０℃で５分とし、さらに支持層９の剥離後に第２の加熱工程を行わなかった。これ以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９０．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における加熱を９０℃で５分とし、さらに支持層９の剥離後に第２の加熱工程を行わなかった。これ以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９０．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（比較例３）
第１の加熱工程における加熱を５０℃で５分とした以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大２７．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における加熱を５０℃で５分とした以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大２７．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（比較例４）
光照射工程の露光量を４００ｍＪ／ｃｍ２とした以外は比較例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大１６．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を若干受けていた。
光照射工程の露光量を４００ｍＪ／ｃｍ２とした以外は比較例３と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大１６．０μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を若干受けていた。
（比較例５）
第１の加熱工程における感光性樹脂層５の加熱は、５０℃で５分とした以外は実施例８と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９．８μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
第１の加熱工程における感光性樹脂層５の加熱は、５０℃で５分とした以外は実施例８と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。製造した液体吐出ヘッドの開口の変形量は最大９．８μｍであった。また、製造した液体吐出ヘッドの開口を電子顕微鏡で確認したところ、光照射時の乱反射の影響を受けている様子は認められなかった。
（結果）
以上の実施例及び比較例における結果を、以下の表１に示す。
以上の実施例及び比較例における結果を、以下の表１に示す。
本発明では、第１の加熱温度によって、開口の最大変形量を抑える。感光性樹脂層が含有する感光性樹脂の軟化点（Ｘ℃）は４５℃であり、支持層の剥離前に感光性樹脂層を３０℃以上Ｘ℃以下で１分以上加熱した実施例１〜１０においては、いずれも開口の最大変形量が９．７μｍ以下と低い値となった。しかし、このような加熱を行わなかった比較例１〜５においては、比較例５のように光照射工程を２回に分けた場合であっても、開口の最大変形量がこれよりも大きい値となった。
Claims (14)
- 凹部が設けられた基板と、前記凹部の少なくとも一部を覆う感光性樹脂層と、を有する構造体の製造方法であって、
凹部が設けられた基板を用意する工程と、
感光性樹脂を含有する感光性樹脂層と前記感光性樹脂層を支持する支持層とを有するフィルムを前記基板に貼り付け、前記凹部の少なくとも一部を前記感光性樹脂層で覆う工程と、
前記支持層を介して前記凹部を覆う感光性樹脂層に光を照射し、前記凹部を覆う感光性樹脂層に潜像パターンを形成する光照射工程と、
前記感光性樹脂の軟化点をＸ℃（Ｘ≧３０）としたとき、前記感光性樹脂層を３０℃以上Ｘ℃以下で１分以上加熱装置によって加熱する第１の加熱工程と、
前記感光性樹脂層から前記支持層を剥離する剥離工程と、
前記感光性樹脂層をＸ＋１０℃以上加熱装置によって加熱する第２の加熱工程と、
前記感光性樹脂層を現像する現像工程と、
をこの順に有することを特徴とする構造体の製造方法。 - 前記第１の加熱工程における加熱温度は３０℃以上４５℃以下である請求項１に記載の構造体の製造方法。
- 前記第２の加熱工程における加熱温度は８０℃以上１２０℃以下である請求項１または２に記載の構造体の製造方法。
- 前記第１の加熱工程と前記剥離工程の間に、前記第１の加熱工程における加熱温度よりも高い温度で前記感光性樹脂層を加熱装置によって加熱する第３の加熱工程を行う請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記第３の加熱工程における加熱温度はＸ＋２０℃以下である請求項４に記載の構造体の製造方法。
- 前記第３の加熱工程における加熱温度は前記第２の加熱工程における加熱温度よりも低い温度である請求項４または５に記載の構造体の製造方法。
- 前記第２の加熱工程における加熱温度は前記第１の加熱工程における加熱温度よりも３０℃以上高い請求項１乃至６のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記感光性樹脂はネガ型感光性樹脂である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記支持層はポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドの少なくとも１つで形成されている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記加熱装置はホットプレートまたはヒーターの少なくともいずれかである請求項１乃至９のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
- 前記凹部を供給穴とし、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の構造体の製造方法によって液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記光照射工程は、第１の光照射工程と第２の光照射工程の複数回で行い、前記第１の光照射工程では、前記凹部の上の少なくとも一部の感光性樹脂層を非光照射領域とし、少なくとも有効チップ領域を除く領域に光を照射し、前記第１の光照射工程に続く前記第２の光照射工程では、前記第１の光照射工程における非光照射領域の内側を非光照射領域とし、少なくとも有効チップ領域に光を照射する請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１の光照射工程において、前記有効チップ領域と、前記有効チップ領域以外の領域とに光を照射する請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記光照射工程は、第１の光照射工程と第２の光照射工程の複数回で行い、前記第１の光照射工程では、前記凹部の上の少なくとも一部の感光性樹脂層を非光照射領域とし、少なくとも有効チップ領域に光を照射し、前記第１の光照射工程に続く前記第２の光照射工程では、前記第１の光照射工程における非光照射領域の内側を非光照射領域とし、少なくとも有効チップ領域に光を照射する請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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