(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口と、該吐出口からの液体の吐出のための吐出エネルギー発生素子と、該吐出口と連通する流路を形成する流路壁と、を有する液体吐出記録ヘッドの製造方法であって、
基板の吐出エネルギー発生素子が設けられた面の少なくとも流路壁が設けられる位置に、該流路壁の該基板に対する密着性を向上させる密着性向上層の形成用である樹脂膜と、第１のポジ型のフォトレジスト膜とをこの順に積層する工程と、
前記第１のポジ型のフォトレジスト膜を前記密着性向上層に対応する形状のマスクに加工する工程と、
前記マスクを介して前記樹脂膜をエッチング処理し、該マスクの下の樹脂膜からなる密着性向上層を得る工程と、
前記基板の密着性向上層が設けられた面に、前記流路壁の型材を形成するための第２のポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第２のポジ型のフォトレジスト膜の前記型材となる領域を遮光部として、該第２のポジ型のフォトレジスト膜と前記密着性向上層の上の前記マスクを露光する工程と、
前記第２のポジ型のフォトレジスト膜の露光部と前記密着性向上層の上に形成されたマスクを除去し、前記遮光部からなる型材を形成し、かつ前記密着性向上層を露出させる工程と、
前記型材と前記密着性向上層を少なくとも覆う位置に、前記流路壁を形成するためのネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記ネガ型のフォトレジスト膜の、前記型材に達する吐出口を有する流路壁となる領域を露光して硬化させる工程と、
前記基板の吐出エネルギー発生素子が設けられた面と対向する側から前記型材に達する液体供給口を設ける工程と、
前記型材を除去して流路及び吐出口を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第２のポジ型のフォトレジスト膜の露光波長が、前記第１のポジ型のフォトレジスト膜の感光波長を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出口から噴射して記録を行うインクジェット記録ヘッドが、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているインクジエット記録ヘッドでは、熱エネルギーの作用を受けた液体が過熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、インクジェット記録ヘッドに設けられた吐出口から液滴が吐出される。そして、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。
【０００３】
このインクジェット記録ヘッドは、基板上に設けられたインク吐出エネルギーを発生するインク吐出エネルギー発生手段と、インク吐出エネルギー発生手段をインクから保護する上部保護層、蓄熱するための下部層等を具備する。インク吐出エネルギーに熱を用いる場合、発熱抵抗体が一般的に用いられる。
【０００４】
更に、流路を構成する流路壁となる被覆樹脂層を具備し、この流路壁に吐出口が設けられる。
【０００５】
上述のインクジェット記録ヘッドの製造方法が、特許文献２に開示されている。しかしながら特許文献２に開示された製造方法では、上部保護膜と流路を形成する被覆樹脂層との密着強度が不足する場合があり、この点を改善する必要があった。この点を改善したインクジエット記録ヘッドの製造方法を、図３の工程断面図を用いて説明する。
【０００６】
表面に吐出エネルギー発生素子１０２が形成された基板１０１には、吐出エネルギー発生素子１０２を覆うようにシリコン酸化膜、あるいは、シリコン窒化膜等のシリコン系の絶縁膜からなる保護膜１０３が形成されている。保護膜１０３は、吐出エネルギー発生素子１０２をインクから保護するとともに、吐出エネルギー発生素子からのエネルギー（熱）を蓄積する機能もある。保護膜１０３の吐出エネルギー発生素子１０２と対向する側に金属酸化物等の絶縁性のメタル層を設けても良い。
【０００７】
その後、基板１０１の表面と裏面に、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着性向上膜１０４をスピンコート等により塗布し、ベークにより硬化させる。密着性向上膜１０４は、耐アルカリ性と分子間接合効果を持ち、更に、後述の図３（ｆ）で示す被覆樹脂層１０８から生じる応力を分散する効果を持つ材料であれば良い。ここで、基板１０１のインク吐出エネルギー発生素子１０２が形成された側の面を表面とし、基板１０１のインク吐出エネルギー発生素子１０２が形成された側の面に対向する面を裏面としている。
【０００８】
尚、図３では、裏面に形成したポリエーテルアミド樹脂からなる密着性向上膜は省略している。
【０００９】
次いで、裏面の密着性向上膜（不図示）に、ポジ型のフォトレジストを塗布、露光、現像し、ドライエッチング等によりパターニング後、ポジ型のフォトレジストを除去し、後述の共通インク供給口１１０を形成するためのマスクが形成される。次に、表面の密着性向上膜１０４にポジ型のフォトレジストをスピンコート等により塗布、露光、現像し、エッチングマスク１０５を形成（図３（ａ）参照）した後、ドライエッチング等のエッチング処理により、表面の密着性向上膜１０４をパターニングする。次に、エッチングマスク１０５を剥離する（図３（ｂ）参照）。
【００１０】
密着性向上膜の材料にポリエーテルアミド樹脂のような有機樹脂が用いられているので、現在主流となっている、フォトレジストを気相中でオゾンやプラズマにより灰化（Ａｓｈｉｎｇ）する方法を用いることは困難である。このため、エッチングマスク１０５の剥離は、剥離剤を用いて行われる。
【００１１】
次に、ポジ型のフォトレジスト膜１０６をスピンコート等により塗布し（図３（ｃ）参照）、露光（図３（ｄ）参照）、現像を行って、流路となる型材１０７を形成する（図３（ｅ）参照）。
【００１２】
次に、ネガ型のフォトレジストからなる被覆樹脂膜１０８をスピンコート等により塗布する（図３（ｆ）参照）。次に、被覆樹脂膜１０８を露光し、現像を行うことにより、インク吐出口１０９が形成される（図３（ｇ）参照）。
【００１３】
その後、基板１０１の表面及び、側面を保護材でスピンコート等により覆う。保護材は、装置搬送等のキズ防止の保護材であり、また異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料である。保護材による表面及び側面のコーティング後、基板１０１の裏面にパターニングされた、密着性向上層からなるエッチングマスクを用いて、アルカリウェットエッチングによる共通インク供給口（不図示）の形成が行われる。
【００１４】
次に、保護材除去し、型材１０７を共通インク供給口から溶出させることにより、ノズル流路壁および、発泡室が形成される（図３（ｈ）参照）。型材１０７の除去は、全面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよく、必要に応じて現像の際、超音波浸漬すれば良い。
【００１５】
以上の工程により、基板上にインク吐出記録ヘッドが形成される。
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平０６−２８６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
近年のインクジェット記録ヘッドを用いた記録装置の高速化の要求を満足させるために、吐出口の数が増加している。このため、インクジェット記録ヘッドの高精度化により流路壁が細くなり、流路壁と密着性向上膜との密着面積が狭くなり、密着性向上においては種々の対策が望まれていた。
【００１７】
流路壁と密着性向上層との密着面積が狭くなった、最近のインクジェット記録ヘッドの場合、図３に示されているインクジェット記録ヘッド製造方法では、流路壁と密着性向上層との密着性が十分でない場合があることがわかった。
【００１８】
発明者は、密着性向上層の表面に僅かな荒れが発生すると、流路壁と密着性向上層との密着性が十分でない場合があることを知見した。
【００１９】
密着性向上層の表面に僅かな荒れが発生する原因は不明であるが、型材となるポジ型のフォトレジストを現像し除去した後に発生することを知見した。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成する本発明に係わる、液体吐出記録ヘッドの製造方法は、
吐出口と、該吐出口からの液体の吐出のための吐出エネルギー発生素子と、該吐出口と連通する流路を形成する流路壁と、を有する液体吐出記録ヘッドの製造方法であって、
基板の吐出エネルギー発生素子が設けられた面の少なくとも流路壁が設けられる位置に、該流路壁の該基板に対する密着性を向上させる密着性向上層の形成用である樹脂膜と、第１のポジ型のフォトレジスト膜とをこの順に積層する工程と、
前記第１のポジ型のフォトレジスト膜を前記密着性向上層に対応する形状のマスクに加工する工程と、
前記マスクを介して前記樹脂膜をエッチング処理し、該マスク下の樹脂膜からなる密着性向上層を得る工程と、
前記基板の密着性向上層が設けられた面に、前記流路壁の型材を形成するための第２のポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第２のポジ型のフォトレジスト膜の前記型材となる領域を遮光部として、該第２のポジ型のフォトレジスト膜と前記密着性向上層上のマスクを露光する工程と、
前記第２のポジ型のフォトレジスト膜の露光部と前記密着性向上層上のマスクを除去し、前記遮光部からなる型材を形成し、かつ前記密着性向上層を露出させる工程と、
前記型材と前記密着性向上層を少なくとも覆う位置に、前記流路壁形成用のネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記ネガ型のフォトレジスト膜の、前記型材に達する吐出口を有する流路壁となる領域を露光して硬化させる工程と、
前記基板の吐出エネルギー発生素子が設けられた面と対向する側から前記型材に達する液体供給口を設ける工程と、
前記型材を除去して流路及び吐出口を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、密着性向上膜のパターニング時に使用したエッチングマスクを除去せず、エッチングマスク上に型材形成用の膜を積層し、これに露光、現像処理を行って型材を形成する。この際、型材形成用の膜の不要部と同時に、エッチングマスクもこの現像処理により除去される。これにより、密着性向上層の表面の荒れを抑制出来る。また、密着性向上膜のパターニング後に行われていたエッチングマスクとなるフォトレジストの剥離工程を省略できるので、インクジェット記録ヘッドの製造工程を、従来の製造工程よりも簡略化することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
近年インクジェット記録ヘッドの構成は、インク以外の液体、例えば、有機ＥＬ材料等の塗布用等にも使用されるので、以下の説明では、これらの各種の用途に用いられるヘッドを総称して液体吐出記録ヘッドと称す。
【００２３】
発明者は、密着性向上層を形成するためのエッチングマスク（以下、マスクと称す）が、第１のポジ型のフォトレジストで形成されていることに着目した。第１のポジ型のフォトレジストの場合、マスクとして残ったレジスト領域は未露光領域となる。従来は、このレジスト領域をエッチング後に剥離していた。しかしながら、型材が第２のポジ型のフォトレジストにより形成されているので、型材が形成されている領域は未露光領域となる。型材が形成される領域は、密着性向上層により囲まれる領域の内側で、密着層とは接しない領域である。
【００２４】
この場合、型材となる第２のポジ型のフォトレジストへの露光は、型材が形成される領域が遮蔽された遮光部となるように行われる。このため、密着性向上層が形成される領域は露光領域となり、マスクとなる第１のポジ型のフォトレジストが残っていても、型材を形成する際の露光により、マスクとなる第１のポジ型のフォトレジストが露光されることを認識した。
【００２５】
そこで発明者は、エッチングマスクとなるフォトレジストを除去することなく、型材形成用の第２のポジ型のフォトレジスト膜を形成し、露光・現像を行ったところ、密着性向上層の表面荒れが低減することを知見したものである。
【００２６】
マスクとなる第１のポジ型のフォトレジスト膜と型材となる第２のポジ型のフォトレジスト膜とは、同一の材料であっても、異なった材料であっても良いが、マスクとなる第１のポジ型のフォトレジスト膜が感光する感光波長域が、型材となる第２のポジ型のフォトレジスト膜の露光波長を含むことが好ましい。マスクとなる第１のポジ型のフォトレジストが感光する感光波長域が、型材となる第２のポジ型のフォトレジスト膜の露光波長を含むことで、第１のポジ型のフォトレジストが、型材形成用の膜を露光する際に感光し、その部分を現像することで除去可能となる。
【００２７】
本発明の製造方法によって得られる液体吐出記録ヘッドは、吐出口と、該吐出口からの液体の吐出のための吐出エネルギー発生素子と、該吐出口と連通する流路を形成する流路壁と、を有して構成される。図２に液体吐出記録ヘッドの一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２８】
図２は、液体吐出記録ヘッドの模式的斜視図である。この液体吐出記録ヘッドは、シリコンからなる基板１０１上に、吐出エネルギー発生素子１０２が所定のピッチで２列並んで形成されている。基板１０１上には、密着性向上層であるポリエーテルアミド層（不図示）が形成されている。更に、基板１０１の、吐出エネルギー発生素子１０２の上方に開口する吐出口（液体吐出口）１０９が形成された、被覆樹脂層１０８からなる流路壁が感光性樹脂の硬化物層により形成され、共通液体供給口１１０から各吐出口１０９に連通する流路（不図示）が形成されている。
【００２９】
また、シリコンの異方性エッチングによって形成された共通液体供給口１１０は、吐出エネルギー発生素子１０２の２つの列の間に開口されている。この液体吐出記録ヘッドは、共通液体供給口を介して流路に充填された液体に、吐出エネルギー発生素子１０２の発生するエネルギーに基づく圧力を加える事によって、吐出口１０９から液滴を吐出させ、液体を記録媒体に付着させる事により記録が行われる。
【００３０】
次に、図２に示した構成の内の１つの吐出エネルギー発生素子が設けられた単位部分の基板に対して垂直な部分断面を参照して、本発明にかかる製造方法の一実施態様例を説明する。
【００３１】
（実施態様例）
図２のＡ−Ａ’断面を示す模式的工程部分断面図である図１を用いて、液体吐出記録ヘッドの製法を詳細に説明する。
【００３２】
表面に吐出エネルギー発生素子１０２が形成された基板１０１には、吐出エネルギー発生素子１０２を覆うようにシリコン酸化膜、あるいは、シリコン窒化膜等のシリコン系の絶縁膜からなる保護膜１０３が形成されている。保護膜１０３は、吐出エネルギー発生素子１０２をインクから保護するとともに、吐出エネルギー発生素子からのエネルギー（熱）を蓄積する機能もある。保護膜１０３の吐出エネルギー発生素子１０２と対向する側に金属酸化物等の絶縁性のメタル層を設けても良い。
【００３３】
基板１０１の表（おもて）面と裏面に、ポリエーテルアミド樹脂からなる膜厚２μｍの密着性向上層を形成するための樹脂膜１０４をスピンコート等により塗布し、ベークにより硬化させる。密着性向上膜１０４は、耐アルカリ性と分子間接合効果を持ち、更に、後述の図１（ｆ）で示す被覆樹脂膜１０８の積層や加工時において生じる応力を分散する効果を持つ材料であれば良い。
【００３４】
尚、密着性向上膜１０４は、少なくとも流路壁が設けられる位置に設けられている必要がある。
【００３５】
ここで、基板１０１の吐出エネルギー発生素子１０２が形成された側の面を表面とし、基板１０１の吐出エネルギー発生素子１０２が形成された側の面に対向する面を裏面としている。
【００３６】
尚、図１では、裏面に形成したポリエーテルアミド樹脂からなる膜は省略しているが、このポリエーテルアミド樹脂膜は、後述する共通液体供給口１１０の形成時におけるマスクとして利用されるものである。このマスクの形成は、例えば、次のようにして行うことができる。まず、基板裏面にポリエーテルアミド樹脂膜を形成後、その上にポジ型のフォトレジストを塗布、パターン露光、現像してポリエーテルアミド樹脂膜をパターンニングするためのマスクを形成する。このマスクを用いてドライエッチング等によりポリエーテルアミド樹脂膜をパターニング後、マスクを除去し、共通液体供給口１１０を形成するためのマスクを形成する。マスクに用いられるレジストとしてはノボラック樹脂を用いることが好ましい。
【００３７】
一方、表面の樹脂膜１０４上には、膜厚７μｍの東京応化工業製ＴＨＭＲ−ｉＰ５７００ＨＰからなる第１のポジ型のフォトレジスト膜をスピンコート等により塗布し、ポリエーテルアミド膜と第１のポジ型のフォトレジスト膜とをこの順に積層する。その後、第１のポジ型のフォトレジストを密着性向上層に対応する形状のマスクとなるように、露光量３０００ｍｊで露光、現像し、エッチングマスク１０５を形成した（図１（ａ）参照）。現像は、メチルイソブチルケトンを用いて行う。
【００３８】
尚、裏面及び表面のマスク材となるポジ型のフォトレジストとして同一材料のフォトレジストを用いると、現像を同一条件で行うことができるので都合がよい。
【００３９】
その後、ケミカルドライエッチング等により、樹脂膜１０４をパターニングする（図１（ｂ）参照）。
【００４０】
次に、エッチングマスク１０５を残したまま、第２のポジ型のフォトレジスト膜１０６として膜厚１４μｍの東京応化工業製ＯＤＵＲ−１０１０Ａをポリメチルイソプロペニルケトンを溶媒としてスピンコート等により塗布し（図１（ｃ）参照）、露光量２４０００ｍｊで露光する（図１（ｄ）参照）。塗布溶媒にはシクロヘキサノンが使用されている。その後、第２のポジ型のフォトレジスト膜１０６の露光部の現像を行って、第２のポジ型のフォトレジスト膜１０６の露光部とエッチングマスク１０５とを除去し、流路となる領域を占める型材１０７を形成し、密着性向上層１０４を露出させる（図１（ｅ）参照）。
【００４１】
第２のポジ型のポジ型のフォトレジスト膜１０６へ露光は、型材１０７として残す領域を遮光した状態で行われる。すなわち、この露光時において、第２のポジ型のポジ型のフォトレジスト層１０６の型材となる部分は遮光部となるようにし、密着性向上層１０４上のマスク１０５は露光されるようにして露光を行い、露光により感光した部分を現像により除去して型材１０７とする。この結果、エッチングマスク１０５として残っていた第１のポジ型のフォトレジストに対しても露光が行われるので、エッチングマスク１０５は、第２のポジ型のフォトレジスト膜１０６を現像する際、同時に現像され、除去される。現像は、メチルイソブチルケトンの混合液を用いて行う。なお、マスク材となるポジ型のフォトレジストは、通常の２倍のベーク工程を経ているが、ポジ型のフォトレジスト１０６の露光時に、通常の７倍以上の露光量で露光されているため、現像で簡単に除去可能である。
【００４２】
尚、型材１０７として残す領域は、密着性向上層１０４により囲まれる領域の内側で、密着性向上膜１０４とは接しない領域である。
【００４３】
次に、膜厚１１μｍのエポキシを含むネガ型のフォトレジストからなる被覆樹脂層１０８をスピンコート等により塗布する（図１（ｆ）参照）。次に、被覆樹脂層１０８を露光、現像を行うことにより、吐出口１０９が形成される（図１（ｇ）参照）。また、露光により硬化した領域は、流路壁を構成する部分となる。
【００４４】
尚、被覆樹脂層１０８上には、層などの形態で撥水材が付与されても良い。
【００４５】
その後、基板１０１の表面及び、側面を保護材でスピンコート等により覆う。保護材は装置間搬送時等におけるキズ防止の保護材であり、異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ溶液に十分耐えうる材料である。そのため、アルカリウェットエッチングを行う事による撥水材等の劣化防止を可能とする。保護材による表面及び側面のコーティング後、基板１０１の裏面に設けられたエッチングマスクを用いて、アルカリウェットエッチングにより型材１０７に達する共通液体供給口（図２参照、図１及び３では不図示）の形成が行われる。
【００４６】
次に、保護材除去し、型材１０７を液温４０℃の乳酸メチルを用いて、周波数２００ｋＨｚ、音圧３０ｍｖ以上の超音波を付与することで、共通液体供給口から溶出させ、流路壁と基板表面とにより区画された流路を形成する（図１（ｈ）参照）。吐出エネルギー発生素子としてヒーターを用いた場合は、流路が発泡室として機能し、流路内に充填された液体がヒーターで加熱された際に生じる発泡による圧力を利用して吐出口１０９から液体が吐出する。型材１０７の除去は、型材１０７に対して全面露光を行った後、基板裏面の共通液体供給口側からの現像により行うことができる。現像処理後は、洗浄して、乾燥を行う。必要に応じて現像の際、超音波浸漬すれば良い。
【００４７】
以上の工程により、基板上に液体吐出記録ヘッドが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の液体吐出記録ヘッドの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図２】本実施形態において製造するインクジェット記録ヘッドの模式図である。
【図３】従来のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１  基板
１０２  吐出エネルギー発生素子
１０３  保護層
１０４  密着性向上層（膜）、樹脂層（膜）
１０５  エッチングマスク
１０６  型材
１０７  型材（現像後）
１０８  被覆樹脂層（膜）
１０９  （インク）吐出口
１１０  共通液体（インク）供給口
【図１】
0005147551.tif 000002
【図２】
0005147551.tif 000003
【図３】
0005147551.tif 000004