JP6977089B2 - 構造体の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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-
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Description
図1は、第1の実施形態での構造体の製造方法を説明する図であって、図1(a)は構造体10の平面図である。図1(b)〜図1(h)は、図1(a)のA−A線での断面図であって、本実施形態での製造過程を順を追って示している。特に図1(h)は、最終的に形成される構造体10の断面を示している。図1(i)〜図(l)は、後述する支持体14上に異物18が存在する場合の製造過程を順を追って示している。本実施形態では、開口12が形成された基板11の一方の表面の上に、感光性樹脂からなるパターンを形成して構造体10としている。構造体10では、図1(a)及び図1(h)に示すように、基板11において開口12が設けられている位置において開口12を囲みかつこの開口12よりも大きい開口20が形成されるように、感光性樹脂がパターニングされている。開口20においては、基板11の表面が露出している。開口12は、例えば、基板11を貫通する貫通孔として形成される。
第1の実施形態に示す製造方法では、第1の露光工程において第1の支持体である支持体14を介して第1の感光層であるドライフィルム13の全面を露光している。しかしながら本発明では、第1の露光工程においてフォトマスク26を使用し、ドライフィルム13における第1の領域とその周辺とを含む所定の領域を遮光することも可能である。第2の実施形態では、第1の露光工程においてフォトマスクを使用し、ドライフィルム13での第1の領域とその周辺の領域とを遮光しながらドライフィルム13に対する露光を行い、第1の実施形態において形成したものと同じ構造体10を形成する。図2は、第2の実施形態での製造過程を示す図である。図2(a)は、基板11に形成しようとする構造体10の平面図であり、この図では、第1の露光工程でのフォトマスク26における遮光部27の位置を破線で示している。図2(b)〜図2(h)は、図2(a)のA−A線での断面図であり、それぞれ第1の実施形態での図1(b)〜図1(h)に対応して本実施形態での製造過程を順を追って示している。
次に、第3の実施形態として、第1の実施形態による構造体の製造方法を液体吐出ヘッドの製造に適用した例を説明する。液体吐出ヘッドは、記録液(例えばインク)などの液体を記録媒体に吐出するインクジェット記録装置などの液体吐出装置に用いられ、印加される信号に応じてその吐出口から実際に液体を吐出する部材である。液体吐出ヘッドの製造方法を説明する前に、液体吐出ヘッドの構造について説明する。図4は、液体吐出ヘッド40の構成を示す一部破断斜視図である。
以下、第3の実施形態に基づいて液体吐出ヘッド40を製造した例を説明する。まず、図5(a)に示すように、発熱抵抗体などのエネルギー発生素子43を複数個配置した単結晶シリコンからなる厚さが625μmの基板41を用意した。基板41には、液体供給路45が予め形成されていた。図5(b)に示すように、厚さ100μmのPETフィルムを支持体55として使用して、支持体55の表面上に、ネガ型の感光性樹脂組成物であるエポキシ樹脂(N−695を含む)を含むドライフィルム54を準備した。ドライフィルム54の膜厚は1μmとした。そして図5(c)に示すように、ステージ温度50℃、ローラー温度50℃、ローラー圧力0.2MPa、ローラー速度1mm/sの条件で、真空下でのラミネート法により、基板41とドライフィルム54とを貼り合わせて積層した。ラミネートにはロール式ラミネート装置を用いた。積層による接合の後、図5(d)に示すように、露光機を使用して波長365nmの光56を、支持体55を介してドライフィルム54の全面に露光することにより、第1の露光工程を実施した。このときの露光量は1500J/m2であった。この露光量は、ドライフィルム54の最低露光量Eth未満の露光量である。第1の露光工程の実施後、温度50℃で4分間のPEBを行った。
図5(a)〜図5(l)を用いて説明した製造例1と同様の工程により、液体吐出ヘッド40を製造した。製造例1では、第1の露光工程ののち支持体55を基板41から除去するときに、図5(e)に示すように液体供給路45上にドライフィルム54がテンティングされた。一方、この製造例2では、液体供給路45上のドライフィルム54は支持体55側に残った(不図示)。なお、液体供給路45に対応する位置のドライフィルム54の第1の領域は、図5(g)に示す現像工程において除去される領域であるから、支持体55の側に残っていてもよい。現像工程の実施後、ドライフィルム54のパターンからなる密着層の形状を実際に評価した結果、製造例2においても支持体55上の異物由来と思われるパターン不良は検出されなかった。このように製造例2においても、基板41と吐出口形成部材42との間の密着層におけるパターン不良が抑制され、基板41と吐出口形成部材42との密着性において信頼性が高い液体吐出ヘッド40を形成することができた。
上述の第1及び第2の実施形態は、ネガ型の感光性樹脂であるドライフィルムを用いているが、本発明は、ポジ型の感光性樹脂を用いても実施することができる。第4の実施形態では、ポジ型の感光性樹脂であるドライフィルム23を用いて基板11上にパターンを形成し、第1の実施形態の構造体10と同一形状の構造体21を形成する場合を説明する。図6は、第4の実施形態での構造体の製造方法を説明する図であって、図6(a)は、基板11上に形成しようとする構造体21の平面図である。この構造体21は、基板11の一方の表面上に設けられるドライフィルムがポジ型のドライフィルム23である点を除いて、図1(a)に示したものと同一である。図6(b)〜図6(h)は、図6(a)のA−A線での断面図であって、本実施形態での製造過程を順を追って示している。
第4の実施形態に基づいて構造体21を実際に製造した例を説明する。図6(c)に示すように、支持体14として厚さが100μmのPETフィルムを使用し、ポジ型の感光性樹脂組成物(商品名;PMER、東京応化製)を用いるドライフィルム23を支持体14上に準備した。ドライフィルムの膜厚は1μmであった。図6(d)に示すドライフィルム23と基板11との接合は、ロール式ラミネート装置を用いる真空下でのラミネート処理によって行った。図6(e)に示す第1の露光工程では、露光機を使用して波長365nmの光15を、支持体14を介してドライフィルム23の全面に露光した。このときの露光量はドライフィルム23の最低露光量以下であった。第1の露光工程の実施後、PEBを行い、続いて図6(f)に示すように、常温下で支持体14を基板11から除去した。
第5の実施形態として、液体吐出ヘッド40の製造方法の別の例を説明する。第3の実施形態では、液体吐出ヘッド40の形成のために2回の現像を行っているが、この第5の実施形態では、1回の現像により液体吐出ヘッド40を製造する。ここで製造しようとする液体吐出ヘッド40は、第3の実施形態において示したものと同様であるが、基板41の一方の表面での開口の方が他方の表面での開口よりも狭くなるように液体供給路45の断面形状がテーパー形状である点で相違する。図7(a)〜図7(i)は、図4のB−B線での断面図であって、本実施形態における液体吐出ヘッド40の製造過程を順を追って示している。
第5の実施形態に基づいて液体吐出ヘッド40を実際に製造した例を説明する。基板41としてはシリコン基板を使用した。基板41に液体供給路45を設ける工程では、TMAHを22%に薄め83℃に温度調節した水溶液(エッチング液)に基板41を20時間浸すことで、基板41に液体供給路45を形成した。支持体31として、厚さ100μmの光学フィルムを使用した。図7(a)に示すように、支持体31の表面に第1の感光層32をスピンコート法で1μmの厚さで塗布し、温度50℃のオーブン内で乾燥させ、支持体31の上に第1の感光層32を準備した。第1の感光層32として、エポキシ樹脂と光開始剤を溶剤(PGMEA)に溶解させたものを用いた。光開始剤は、第1の露光工程においてフォトリソグラフィを用いてパターン形成する際に光重合を開始させるための薬剤であり、波長365nmの光に感度を有しているものを用いた。
本発明に基づく構造体の製造方法は、液体吐出ヘッドの製造のみに用いられるものではない。基板の表面に凹部が形成されているときに、この凹部に蓋をするような形状あるいは凹部をまたぐような形状の構造体の製造にも使用することができる。図9(a)〜図9(h)は、本発明の第6の実施形態における構造体の製造過程を順を追って説明する断面図である。
次に、第6の実施形態に基づいて構造体を実際に製造した例を説明する。基板84としてシリコン基板を使用した。第1の感光層82として、耐エッチング性を有するシリコン(Si)含有のポジ型フォトレジストを使用し、第5の実施形態と同様の方法で支持体81上に、厚さ1μmの第1の感光層82を形成した。基板84に第1の感光層82を接合するときは、第1の感光層82の厚さが1μmとなるように、温度90℃、圧力0.4MPa、加圧時間60秒の条件で第1の感光層82を真空下のラミネートにより基板84に接合した。次に、第1の露光工程を実施した。第1の露光工程では、フォトマスク86を使用し、5000J/m2の露光量で、波長365nmの光を、支持体81を介して第1の感光層82に照射して、パターン露光を行った。次に、温度50℃、5分間のPEBを行い、その後、支持体81を第1の感光層82から剥離した。
11,41,84 基板
12,20 開口
13,23,54,59,63 ドライフィルム
14,31,55,81,91 支持体
16 フォトマスク
17 遮光部
Claims (17)
- 構造体の製造方法であって、
第1の支持体の一方の表面に第1の感光層を用意する工程と、
前記第1の感光層と基板とが接するように前記第1の感光層と前記基板の一方の表面とを接合する工程と、
前記基板に接合された前記第1の感光層を、前記第1の支持体を介して露光する第1の露光工程と、
前記第1の露光工程ののち、前記第1の支持体を取り除く工程と、
前記第1の支持体が取り除かれたのちの前記第1の感光層をフォトマスクを介して露光する第2の露光工程と、
前記第1の露光工程及び前記第2の露光工程を経た前記第1の感光層を現像する現像工程と、
を有し、
前記第1の感光層は、ネガ型の感光性樹脂からなって、前記現像工程によって除去される第1の領域と前記現像工程を経て残置される第2の領域とに区分され、
前記第1の露光工程は、前記第1の感光層の全面に露光する工程であって、少なくとも前記第1の領域を前記第1の感光層の最低露光量未満で露光する工程であり、
前記第2の露光工程は、前記第2の領域を前記第1の感光層の最低露光量以上の露光量
で露光する工程であることを特徴とする、構造体の製造方法。 - 構造体の製造方法であって、
第1の支持体の一方の表面に第1の感光層を用意する工程と、
前記第1の感光層と基板とが接するように前記第1の感光層と前記基板の一方の表面とを接合する工程と、
前記基板に接合された前記第1の感光層を、前記第1の支持体を介して露光する第1の露光工程と、
前記第1の露光工程ののち、前記第1の支持体を取り除く工程と、
前記第1の支持体が取り除かれたのちの前記第1の感光層をフォトマスクを介して露光する第2の露光工程と、
前記第1の露光工程及び前記第2の露光工程を経た前記第1の感光層を現像する現像工程と、
を有し、
前記第1の感光層は、ポジ型の感光性樹脂からなって、前記現像工程によって除去される第1の領域と前記現像工程を経て残置される第2の領域とに区分され、
前記第1の露光工程は、前記第1の感光層の全面に露光する工程であって、少なくとも前記第2の領域を前記第1の感光層の最低露光量未満で露光する工程であり、
前記第2の露光工程は、前記第1の領域を前記第1の感光層の最低露光量以上の露光量で露光する工程であることを特徴とする、構造体の製造方法。 - 構造体の製造方法であって、
第1の支持体の一方の表面に第1の感光層を用意する工程と、
前記第1の感光層と基板とが接するように前記第1の感光層と前記基板の一方の表面とを接合する工程と、
前記基板に接合された前記第1の感光層を、前記第1の支持体を介して露光する第1の露光工程と、
前記第1の露光工程ののち、前記第1の支持体を取り除く工程と、
前記第1の支持体が取り除かれたのちの前記第1の感光層をフォトマスクを介して露光する第2の露光工程と、
前記第1の露光工程及び前記第2の露光工程を経た前記第1の感光層を現像する現像工程と、
を有し、
前記第1の感光層は、ネガ型の感光性樹脂からなって、前記現像工程によって除去される第1の領域と前記現像工程を経て残置される第2の領域とに区分され、
前記第1の露光工程は、少なくとも前記第1の領域を前記第1の感光層の最低露光量未満で露光する工程であり、
前記第2の露光工程は、前記第2の領域を前記第1の感光層の最低露光量以上の露光量で露光する工程であり、
前記基板の前記一方の表面に開口が形成され、前記第1の領域は前記第1の感光層において前記開口の形成領域を含む領域であることを特徴とする、構造体の製造方法。 - 構造体の製造方法であって、
第1の支持体の一方の表面に第1の感光層を用意する工程と、
前記第1の感光層と基板とが接するように前記第1の感光層と前記基板の一方の表面とを接合する工程と、
前記基板に接合された前記第1の感光層を、前記第1の支持体を介して露光する第1の露光工程と、
前記第1の露光工程ののち、前記第1の支持体を取り除く工程と、
前記第1の支持体が取り除かれたのちの前記第1の感光層をフォトマスクを介して露光する第2の露光工程と、
前記第1の露光工程及び前記第2の露光工程を経た前記第1の感光層を現像する現像工程と、
を有し、
前記第1の感光層は、ポジ型の感光性樹脂からなって、前記現像工程によって除去される第1の領域と前記現像工程を経て残置される第2の領域とに区分され、
前記第1の露光工程は、少なくとも前記第2の領域を前記第1の感光層の最低露光量未満で露光する工程であり、
前記第2の露光工程は、前記第1の領域を前記第1の感光層の最低露光量以上の露光量で露光する工程であり、
前記基板の前記一方の表面に開口が形成され、前記第1の領域は前記第1の感光層において前記開口の形成領域を含む領域であることを特徴とする、構造体の製造方法。 - 前記第1の露光工程は、前記第1の領域を含む前記第1の感光層の所定の領域を遮光して露光する工程である、請求項3の構造体の製造方法。
- 前記第1の露光工程は、複数の前記第1の領域を含む前記第1の感光層の所定の領域を遮光して露光する工程である、請求項5に記載の構造体の製造方法。
- 前記第1の露光工程における前記第1の感光層での前記所定の領域の端部と、前記第2の露光工程において前記第1の感光層が遮光される領域の端部との間隔が、前記第1の露光工程と前記第2の露光工程との間での位置合わせのずれ量よりも大きい、請求項5または6に記載の構造体の製造方法。
- 構造体の製造方法であって、
第1の支持体の一方の表面に第1の感光層を用意する工程と、
前記第1の感光層と基板とが接するように前記第1の感光層と前記基板の一方の表面とを接合する工程と、
前記基板に接合された前記第1の感光層を、前記第1の支持体を介して露光する第1の露光工程と、
前記第1の露光工程ののち、前記第1の支持体を取り除く工程と、
前記第1の支持体が取り除かれたのちの前記第1の感光層をフォトマスクを介して露光する第2の露光工程と、
前記第1の露光工程及び前記第2の露光工程を経た前記第1の感光層を現像する現像工程と、
を有し、
前記第1の感光層は、ネガ型の感光性樹脂からなって、前記現像工程によって除去される第1の領域と前記現像工程を経て残置される第2の領域とに区分され、
前記第1の露光工程は、第1のフォトマスクを介して前記第1の感光層を露光する工程であって、少なくとも前記第1の領域を前記第1の感光層の最低露光量未満で露光する工程であり、
前記第2の露光工程は、前記第2の領域を前記第1の感光層の最低露光量以上の露光量で露光する工程であり、
前記第1の支持体を取り除いたのち、前記第2の露光工程を実施する前に、前記第1の感光層の上に第2の感光層を積層する工程を備え、
前記第2の露光工程において前記フォトマスクとして第2のフォトマスクを使用し、前記第2の感光層をパターン露光するとともに前記第2の感光層を介して前記第1の感光層にも露光し、
前記現像工程において前記第1の感光層とともに前記第2の感光層も同時に現像することを特徴とする、構造体の製造方法。 - 構造体の製造方法であって、
第1の支持体の一方の表面に第1の感光層を用意する工程と、
前記第1の感光層と基板とが接するように前記第1の感光層と前記基板の一方の表面とを接合する工程と、
前記基板に接合された前記第1の感光層を、前記第1の支持体を介して露光する第1の露光工程と、
前記第1の露光工程ののち、前記第1の支持体を取り除く工程と、
前記第1の支持体が取り除かれたのちの前記第1の感光層をフォトマスクを介して露光する第2の露光工程と、
前記第1の露光工程及び前記第2の露光工程を経た前記第1の感光層を現像する現像工程と、
を有し、
前記第1の感光層は、ポジ型の感光性樹脂からなって、前記現像工程によって除去される第1の領域と前記現像工程を経て残置される第2の領域とに区分され、
前記第1の露光工程は、第1のフォトマスクを介して前記第1の感光層を露光する工程であって、少なくとも前記第2の領域を前記第1の感光層の最低露光量未満で露光する工程であり、
前記第2の露光工程は、前記第1の領域を前記第1の感光層の最低露光量以上の露光量で露光する工程であり、
前記第1の支持体を取り除いたのち、前記第2の露光工程を実施する前に、前記第1の感光層の上に第2の感光層を積層する工程を備え、
前記第2の露光工程において前記フォトマスクとして第2のフォトマスクを使用し、前記第2の感光層をパターン露光するとともに前記第2の感光層を介して前記第1の感光層にも露光し、
前記現像工程において前記第1の感光層とともに前記第2の感光層も同時に現像することを特徴とする、構造体の製造方法。 - 前記第2の感光層を積層した後、前記第1のフォトマスクを用いて追加露光を行う工程を有する、請求項8または9に記載の構造体の製造方法。
- 前記第1の露光工程と前記第2の露光工程とにおいて同一の波長の光を使用し、前記波長において、前記第1の感光層が前記第2の感光層よりも高い感度を有する、請求項8乃至10のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
- 前記基板の前記一方の表面に開口が形成され、前記第1の領域は前記第1の感光層において前記開口の形成領域を含む領域である、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
- 前記基板の前記一方の表面に凹部が形成され、前記第2の領域は前記第1の感光層において前記凹部を少なくとも部分的に覆う領域である、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
- 基板の一方の表面に形成されたエネルギー発生素子と、前記基板の前記一方の表面に設けられた吐出口形成部材とを有し、前記吐出口形成部材に少なくとも吐出口と流路とが形成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
請求項3または4に記載の構造体の製造方法を実施して前記現像工程を経た前記第1の感光層を前記基板と前記吐出口形成部材との間の密着性を向上させる密着層とし、
前記開口は、前記基板を貫通して前記流路に液体を供給する液体供給路として形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記密着層の上に第2の感光層を積層する工程と、
少なくとも前記流路を含む形状の潜像を前記第2の感光層に形成する第3の露光工程と、
前記第3の露光工程の実施ののち、前記第2の感光層の上に第3の感光層を積層する工程と、
前記第3の露光工程による前記潜像と接続するように前記吐出口の形状に合わせて前記第3の感光層に潜像を形成する第4の露光工程と、
前記第3の露光工程による前記潜像と前記第4の露光工程による前記とを一括して除去する工程と、
をさらに有する、請求項14に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 基板の一方の表面に形成されたエネルギー発生素子と、前記基板の前記一方の表面に設けられた吐出口形成部材とを有し、前記吐出口形成部材に少なくとも吐出口と流路とが形成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
請求項12に記載の構造体の製造方法を実施して前記現像工程を経た前記第1の感光層を前記基板と前記吐出口形成部材との間の密着性を向上させる密着層とし、前記現像工程を経た前記第2の感光層を前記吐出口形成部材の一部とし、
前記開口は、前記基板を貫通して前記流路に液体を供給する液体供給路として形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記第2の露光工程は、前記第2の感光層に少なくとも前記流路を含む形状の潜像を形成する工程であり、
前記第2の露光工程を実施したのち前記現像工程を実施する前に、前記第2の感光層の上に第3の感光層を積層する工程と、前記第2の露光工程による前記潜像と接続するように前記吐出口の形状に合わせて前記第3の感光層に潜像を形成する第3の露光工程と、を実施し、
前記現像工程において、前記第1の領域と前記第2の露光工程による前記潜像と前記第3の露光工程による前記潜像とを一括して除去する、請求項16に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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