(57)【要約】【課題】　ノズル板及び流路板の製造が容易で，安定した構造を有するインクジェットプリントヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】　少なくとも１つのヒータ１０２及びヒータ１０２を保護するパッシベーション層１０１が形成された基板１００と，ヒータ１０２に対応するインクチャンバ２１０及びインクチャンバ２１０に連結される流路１０７が形成された流路板２００と，インクチャンバ２１０に対応するオリフィス３１０の形成されたノズル板３００と，ノズル板３００と流路板２００との間に設けられ，ノズル板３００から流路板２００への感光エネルギーを遮断し，ノズル板３００と流路板２００とを相互接合する露光停止層２１１と，を備えることを特徴とするインクジェットプリントヘッドが提供される。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　少なくとも１つのヒータ及び前記ヒータを保護するパッシベーション層が形成された基板と，
　前記ヒータに対応するインクチャンバ及び前記インクチャンバに連結される流路が形成された流路板と，
　前記インクチャンバに対応するオリフィスの形成されたノズル板と，
　前記ノズル板と前記流路板との間に設けられ，前記ノズル板から前記流路板への感光エネルギーを遮断し，前記ノズル板と前記流路板とを相互接合する露光停止層と，
　を備えることを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
　前記流路板及び前記ノズル板は，ポリイミドによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
　前記露光停止層は，前記流路板及び前記ノズル板と異なる物質より形成され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プリントヘッド。
【請求項４】
　前記露光停止層は，金属物質より形成されることを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
　（ａ）少なくとも１つのヒータ及び前記ヒータを保護するパッシベーション層が表面に形成された基板を準備する段階と，
　（ｂ）前記基板上に流路板となる感光性の第１フォトレジストをコーティングする段階と，
　（ｃ）所定パターンのレチクルを用いて前記第１フォトレジストを露光し，前記ヒータに対応するインクチャンバ及び前記インクチャンバに連結される流路の形成のため，後に所定のエッチング液により除去される部分と残留する部分とを光学的に決定する段階と，
　（ｄ）露光された前記第１フォトレジストからなる前記流路板上に紫外線の透過を遮断する露光停止層を所定厚さに形成する段階と，
　（ｅ）前記露光停止層上にノズル板となる感光性の第２フォトレジストを所定厚さにコーティングする段階と，
　（ｆ）フォトリソグラフィを用い，前記第２フォトレジストからなる前記ノズル板に前記インクチャンバに対応するオリフィスを形成する段階と，
　（ｇ）前記オリフィスに対応する前記露光停止層の一部分と前記流路板の前記所定のエッチング液により除去される部分とを除去する段階と，
　を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項６】
　前記露光停止層は，前記流路板及び前記ノズル板とは異なるフォトレジストにより形成することを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項７】
　前記露光停止層は，金属物質により形成することを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項８】
　前記流路板及び前記ノズル板は，ネガティブフォトレジストまたはネガティブポリイミドにより形成することを特徴とする請求項５，６または７のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項９】
　前記（ｇ）段階以後に，
　前記ノズル板の上面から全面露光を実施し，ハードベーキングを行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項５，６，７または８のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１０】
　前記（ｆ）段階と前記（ｇ）段階との間に，
　前記基板の底面にインク供給のためのインク供給ホールを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５，６，７，８または９のいずれかに記載のインクプリントヘッドの製造方法。
【請求項１１】
　前記（ａ）段階と前記（ｂ）段階との間に，
　前記流路を介して前記インクチャンバにインクを供給する前記インク供給ホールの形成予定領域に底部を有するインク供給チャンネルを前記基板の裏面から所定深さに形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットプリントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はインクジェットプリントヘッド及びその製造方法に係り，インクチャンバ及びノズルを容易に効果的に形成できるインクジェットプリントヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　インクジェットプリンタヘッドは熱源を利用してインクに気泡を発生させ，その力でインク液滴を吐出する電気熱変換方式がメインの機種となっている。図１はインクジェットプリントヘッドの典型的な構造の一例を概略的に示す斜視図であり，図２はその断面図である。
【０００３】
　図１及び図２に示されたように，インクジェットプリントヘッドはインクが供給されるマニフォールド（図示せず）を備え，その表面にヒータ１２及びそれを保護するパッシベーション層１１が形成された基板１と，基板１上に流路２２及びインクチャンバ２１を形成する流路板２と，前記流路板２上に形成されて前記インクチャンバ２１に対応し，インクの吐出口となるオリフィス３１の形成されたノズル板３とを備える。
【０００４】
　一般的に，流路板とノズル板とはポリイミドを利用したフォトリソグラフィ法により形成される。従来のインクジェットプリントヘッドにて，前記流路板とノズル板とは同じ物質，例えばポリイミドより形成される。前記ノズル板はポリイミド同士の接着性が弱く，流路板から剥がれ易い。
【０００５】
　そのような問題を解消するために，従来のインクジェットプリントヘッドの製造方法によれば，上記の通りに流路層とノズル板とがポリイミドの別個の層より形成される場合，流路板とノズル板とを別途に製作した後でそれを基板に接合する。この方法は構造的なミスアラインなどのさまざまな問題により，ウェーハレベルでノズル板を付着できず，ウェーハから分離されたチップのそれぞれに対してノズル板を付着しなければならいので，製品生産性が悪くなる。
【０００６】
　一方，特許文献１及び特許文献２に開示されたインクジェットプリントヘッドの製造方法は，チャンバ及び流路を形成するために，モールド層を適用した犠牲層を形成する方法が示されている。
【０００７】
　この方法は，基板上にチャンバ及び流路のパターンに対応する箇所に，例えばフォトレジストにより犠牲層を形成した後，その上にポリイミドを所定厚さにコーティングして流路板とノズル板とを単一体として形成する。そして，ノズル板にオリフィス（ノズル）を形成した後で最終的に犠牲層を除去して前記ノズル板の下部に前記チャンバ及び流路を形成する。
【０００８】
【特許文献１】米国特許５，５２４，７８４号明細書
【特許文献２】米国特許６，０２２，４８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　しかし，上記の通りにモールド層により流路及びノズルを形成する方法は，モールド層を保護するために，流路板及びノズル板となるポリイミドを形成した後にポリイミドを十分な温度でハードベーキングできない問題がある。それはモールド層が熱に弱いフォトレジストよりなっているために，モールド層が存在する限りポリイミドよりなる流路板やノズル板をハードベーキングできない。
【００１０】
　ハードベーキングされていない流路板やノズル板は流路及びインクチャンバを形成するために使われたモールド層除去時のエッチング液の攻撃を受け，モールド層に接触していた部分がエッチングされ，流路板とノズル板間の界面が不安定になって，ポリイミドの浮き上がりができる問題が発生する。
【００１１】
　そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，流路及びインクチャンバを従来に比べて容易に効率的に形成でき，ノズル板及び流路板などが構造的に安定に積層されているインクジェットプリントヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
　上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，少なくとも１つのヒータ及びヒータを保護するパッシベーション層が形成された基板と，ヒータに対応するインクチャンバ及びインクチャンバに連結される流路が形成された流路板と，インクチャンバに対応するオリフィスの形成されたノズル板と，ノズル板と流路板との間に設けられ，ノズル板から流路板への感光エネルギーを遮断し，ノズル板と流路板とを相互接合する露光停止層と，を備えることを特徴とするインクジェットプリントヘッドが提供される。
【００１３】
　ここで，流路板及びノズル板はポリイミドによって形成することができ，露光停止層は流路板及びノズル板と異なる物質，例えば金属物質より形成されることが望ましく，金属物質が流路板とノズル板との密着性を高めることができる。
【００１４】
　上記インクジェットプリントヘッドを得るために，（ａ）少なくとも１つのヒータ及びヒータを保護するパッシベーション層が表面に形成された基板を準備する段階と，（ｂ）基板上に流路板となる感光性の第１フォトレジストをコーティングする段階と，（ｃ）所定パターンのレチクルを用いて第１フォトレジストを露光し，ヒータに対応するインクチャンバ及びインクチャンバに連結される流路の形成のため，後に所定のエッチング液により除去される部分と残留する部分とを光学的に決定する段階と，（ｄ）露光された第１フォトレジストからなる流路板上に紫外線の透過を遮断する露光停止層を所定厚さに形成する段階と，（ｅ）露光停止層上にノズル板となる感光性の第２フォトレジストを所定厚さにコーティングする段階と，（ｆ）フォトリソグラフィを用い，第２フォトレジストからなるノズル板にインクチャンバに対応するオリフィスを形成する段階と，（ｇ）オリフィスに対応する露光停止層の一部分と流路板の所定のエッチング液により除去される部分とを除去する段階と，を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法が提供される。
【００１５】
　流路板の流路形成領域を露光により決定しておき，ノズル板にオリフィスを形成した後に，露光停止層の一部分とともにエッチング液により除去することにより，従来のようにインクチャンバ及び流路を確保するための別途のモールド層を利用しないでもよく，工程も短縮され，インクジェットプリントヘッドの製造が容易になった。
【００１６】
　ここで，流路板及びノズル板は，ネガティブフォトレジストまたはネガティブポリイミドにより形成することが望ましく，（ｇ）段階以後に，ノズル板の上面から全面露光を実施し，ハードベーキングを行う段階をさらに含むことにより，ネガティブフォトレジストまたはネガティブポリイミドの光硬化性により，流路板及びノズル板を密着性の良く，信頼度の高い膜にすることができる。
【００１７】
　また，（ｆ）段階と（ｇ）段階との間に，基板裏面にインク供給のためのインク供給ホールを形成する段階をさらに含むことが望ましく，このインク供給ホールと流路を介してインクチャンバにインクを供給することができる。
【００１８】
　さらに，（ａ）段階と（ｂ）段階との間に，流路を介してインクチャンバにインクを供給するインク供給ホールの形成予定領域に，底部を有するインク供給チャンネルを基板の裏面から所定深さに形成する段階をさらに含むことが望ましく，前もってインク供給チャンネルを形成しておくことにより，インク供給ホールの形成が容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
　以上詳述したように本発明によれば，流路板とノズル板とが別途の本体を保持する構造を有しつつも流路板とノズル板とを従来に比べて短縮された工程を用いて形成できる。特に，流路板の領域を光学的に決定しておくことにより，従来のようにインクチャンバ及び流路を確保するための別途のモールド層を利用しないでもよい。また，製造過程中に使われるＥＳＬは工程中に流路板の露光を防止するだけではなく，それ以後も構造物中に残り，流路板とノズル板間の安定な接着に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
　以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
　本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドとその製造方法について詳細に説明する。図３は本発明によるインクジェットプリントヘッドの概略平面図であり，図４は図３のＸ−Ｘ断面図，そして図５はＹ−Ｙ断面図である。
【００２２】
　図３に示されたように，インクジェットプリンタヘッドの基板１００の両側長辺に沿ってインクジェットプリントヘッドの内部回路との電気的連結のためのパッド１０５が一列に配置されている。パッド１０５は設計仕様により基板１００の短辺に沿って形成することもできる。そして，基板１００でパッド１０５が形成された両側縁部分の間にはノズル板３００が位置する。
【００２３】
　ノズル板３００には図４及び図５に具体的に示されたように，インク液滴が吐出されるオリフィス３１０が形成されており，ノズル板３００下部のインクチャンバ２１０の底には基板１００の上面に形成されるヒータ１０２が位置し，このヒータ１０２はパッシベーション層１０１により保護される。ヒータ１０２はコンダクタ（図示せず）によりパッド１０５と電気的に連結される。
【００２４】
　ヒータ１０２が形成される領域は図３〜図５に示されたように，流路板２００により形成されるインクチャンバ２１０下部であり，このインクチャンバ２１０は流路１０７により基板１００に形成されるインク供給ホール１０６ｂを介してインク供給チャンネル１０６に連結される。本実施の形態によれば，ノズル板３００及び流路板２００はフォトレジスト，例えばポリイミドより形成される。
【００２５】
　図４及び図５を参照すれば，ノズル板３００の底面に本発明を特徴づける露光停止層として，ＥＳＬ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｓｔｏｐ　Ｌａｙｅｒ）２１１が設けられる。このＥＳＬ２１１はＮｉ，Ｔｉのような金属物質，または紫外線，Ｘ線などの感光エネルギーを遮断できるように彩色されたフォトレジストを適用することができる。ここで，ＥＳＬ２１１は入射された紫外線やＸ線などを反射及び／または吸収することにより，それらのエネルギーを遮断する。
【００２６】
　このようなＥＳＬ２１１は感光エネルギーを遮断する効果だけではなく，ポリイミドのように接着性のよくない物質から形成されるノズル板３００と流路板２００との間の接着力向上にも寄与する。ＥＳＬ２１１はこのように流路板２００とノズル板３００との間の接着力向上に寄与し，一方ではその製造過程にて非常に重要な役割を果たす。製造過程中でＥＳＬ２１１の他の役割については後述する製造方法で詳細に説明する。
【００２７】
　以下，図面を参照しつつ本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を説明する。以下説明において，一般的に公知の工法，特にインクジェットプリントヘッド製造のために使われる公知の技術については説明を省略する。図６（ａ）〜図６（ｈ）は図２のＸ−Ｘ断面に対応する各工程断面図を示す。
【００２８】
　まず，図６（ａ）に示されたように，基板１００の表面にヒータ１０２及びそれを保護するＳｉＮパッシベーション層１０１を含む下部膜質層の形成されたシリコンウェーハ状態の基板１００を準備する。この工程はウェーハレベルで製造され，ヒータ物質形成，パターニングそしてパッシベーション層の蒸着などを伴う。そして，基板１００の底面にインク供給のためのインク供給チャンネル１０６を形成する。この時にチャンネル１０６の底１０６ａは基板１００に設けられるヒータ１０２間に位置し，以後の工程で基板１００は貫通される。ここで，このチャンネル１０６はこの段階で形成せずに，ノズル板３００が形成された後で形成することもある。
【００２９】
　次に図６（ｂ）に示されたように，基板１００上に感光性の第１フォトレジスト，例えばポリイミドを数十μｍ，例えば３０μｍの厚さに全面コーティングして流路板２００を形成する。ここで，流路板２００の材料に使う物質はポジティブまたはネガティブ型フォトレジストまたはポリイミドである。
【００３０】
　次に図６（ｃ）に示されたように，流路板２００を所定パターンに露光する。この時にメタルマスクのようなレチクル４００を利用して露光を行う。レチクル４００にはヒータに対応するインクチャンバ及びインクチャンバに連結される流路の形成のために所定のエッチング液により除去される部分２００ｂと残留する部分２００ａとを光学的に決定できるパターンを有する。本実施の形態ではネガティブポリイミドとして流路板２００を形成する。
【００３１】
　ここで，流路板２００がネガティブフォトレジストまたはネガティブポリイミドより形成される場合に残留する部分２００ａが露光され，反対にポジティブフォトレジストまたはポジティブポリイミドの場合にインクチャンバ及びインクチャンバに連結される流路形成のための除去される部分２００ｂが露光される。
【００３２】
　その後，図６（ｄ）に示されたように，流路板２００上に紫外線またはＸ線などの感光エネルギーを遮断，吸収して，流路板２００に感光エネルギーが入射することを防止する露光停止層であるＥＳＬ２１１を所定厚さに形成する。ＥＳＬ２１１はＮｉ，Ｔｉのような金属物質または感光エネルギーの遮断及び吸収の可能な彩色されたフォトレジストを適用することができる。ＥＳＬ２１１がフォトレジストより形成される場合，流路板２００とは異なる物質であることが望ましい。
【００３３】
　さらに，図６（ｅ）に示されたように，ＥＳＬ２１１の上面に感光性の第２フォトレジストとしてフォトレジストまたはポリイミドを所定厚さにスピンコーティングしてノズル板３００を形成する。次に，ノズル板３００を所定パターンに露光する。この時に露光にはノズル板３００に形成されるオリフィスの形状に対応するパターンを有するメタルマスクなどのレチクル４１０が適用される。そのような露光がなされる過程で，その下部の流路板２００にはＥＳＬ２１１により光エネルギーが遮断され，この露光過程にて流路板２００は露光されない。図６（ｅ）はネガティブポリイミドが使われ，従ってオリフィス形成部分３１０ａを除外した部分が露光される。
【００３４】
　次に図６（ｆ）に示されたように，オリフィス形成部分３１０ａをエッチングしてオリフィス３１０を形成する。この時に，ＥＳＬ２１１がポリイミドやフォトレジストより形成された場合，オリフィス３１０の内側部分を塞いでいるＥＳＬ２１１の一部が共に除去され，従ってオリフィス３１０の下部に流路板２００の除去される部分２００ｂの表面が露出される。そして，ＥＳＬ２１１が金属より形成される場合，オリフィス３１０を通過した別途のエッチング工程を介してオリフィス３１０を塞いでいるＥＳＬ２１１の一部分を除去する。
【００３５】
　その後，図６（ｇ）に示されたように，インク供給チャンネル１０６の上側の薄い底部１０６ａを除去して基板１００を貫通するインク供給ホール１０６ｂをフッ化キセノン（ＸｅＦ２）のドライエッチング法により形成する。従って，基板１００の底面からインクが基板の上側に供給されるインク供給経路が基板１００に形成される。この時に，図６（ａ）の説明にて言及したように，基板１００の底面にインク供給チャンネル１０６が形成されていない場合，この段階にてインク供給チャンネル１０６及びこの上部のインク供給ホール１０６ｂを共に形成する。
【００３６】
　その後，図６（ｈ）に示されたように，流路板２００から除去される部分２００ｂをオリフィス３１０及びインク供給チャンネル１０６を通してエッチングする。この時にエッチング液はオリフィス３１０及びインク供給チャンネル１０６を介して供給され，エッチング過程を介して流路板２００にはインクチャンバ２１０及び流路１０７が形成される。
【００３７】
　インクチャンバ２１０及び流路１０７が形成された後，基板１００の上面から全面露光を実施し，流路板２００及びノズル板３００をさらに一層光硬化した後，ハードベーキングすることにより，目的とするインクジェットプリントヘッドを得る。ここで，全面露光は光硬化性，すなわちネガティブフォトレジストまたはネガティブポリイミドがノズル板３００及び流路板２００の材料に使われた場合に適用され，流路板及びノズル板がネガティブ材料より形成されることが望ましい。
【００３８】
　こうして，流路板とノズル板との間に露光停止層を設けたことにより，流路板の流路形成領域を露光により決定しておき，ノズル板のフォトリソグラフィ加工の際には感光エネルギーを遮断し，後の工程で露光停止層の一部分とともにエッチング液により流路部分を除去できるので，従来のようにインクチャンバ及び流路を確保するための別途のモールド層を利用しなくてもよく，工程が短縮され，容易になった。また，露光停止層はそのまま残り，流路板とノズル板との密着性を高めることができる。
【００３９】
　以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
　本発明は，インクジェットプリンタに適用可能であり，特に電気熱変換方式のインクジェットプリントヘッド，及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のインクジェットプリントヘッドの構造を示した概略斜視図である。
【図２】従来のインクジェットプリントヘッドの概略断面図である。
【図３】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの概略平面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【図６（ａ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，基板底面にインク供給チャネルを形成した後の工程断面図である。
【図６（ｂ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，流路板となる感光物質を形成した後の工程断面図である。
【図６（ｃ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，レチクルを用い，感光物質の所定領域を露光した後の工程断面図である。
【図６（ｄ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，流路板上にＥＳＬを形成した後の工程断面図である。
【図６（ｅ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，ＥＳＬ上にノズルとなる感光物質を形成し，レチクルを用いて所定領域を露光した後の工程断面図である。
【図６（ｆ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，ノズルにオリフィスを形成した後の工程断面図である。
【図６（ｇ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，インク供給チャネルから基板を貫通した後の工程断面図である。
【図６（ｈ）】本実施の形態によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示し，流路板の露光領域をエッチングした後の工程断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
　１００　　　基板
　１０１　　　ＳｉＮパッシベーション層
　１０２　　　ヒータ
　１０５　　　パッド
　１０６　　　インク供給チャンネル
　１０７　　　流路
　２００　　　流路板
　２１０　　　インクチャンバ
　２１１　　　ＥＳＬ
　３００　　　ノズル板
　３１０　　　オリフィス
【図１】
2004082731.tif 000003
【図２】
2004082731.tif 000004
【図３】
2004082731.tif 000005
【図４】
2004082731.tif 000006
【図５】
2004082731.tif 000007
【図６（ａ）】
2004082731.tif 000008
【図６（ｂ）】
2004082731.tif 000009
【図６（ｃ）】
2004082731.tif 000010
【図６（ｄ）】
2004082731.tif 000011
【図６（ｅ）】
2004082731.tif 000012
【図６（ｆ）】
2004082731.tif 000013
【図６（ｇ）】
2004082731.tif 000014
【図６（ｈ）】
2004082731.tif 000015