(57)【要約】      （修正有）【課題】エッチング保護膜破壊によるパターニング不良の発生を抑制し、安定生産可能なインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供する。【解決手段】インクを吐出するためのインクジェット記録ヘッドを構成する基板上に形成されたデバイス面をエッチング液から保護するためのエッチング保護膜９を形成する保護膜形成工程と、保護膜形成工程の後に、基板をエッチング液を用いてエッチングするエッチング工程とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記エッチング保護膜９にフィラーを含むエッチング保護膜９を用いる。またこの方法により製造されたインクジェット記録ヘッド。【選択図】図５
2007230135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するためのインクジェット記録ヘッドを構成する基板上に形成されたデバイス面をエッチング液から保護するための保護膜を形成する保護膜形成工程と、該保護膜が形成された基板を該エッチング液を用いてエッチングするエッチング工程とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記保護膜にフィラーを含む保護膜を用いることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記フィラーが、粒径が２００ｎｍ以上５μｍ以下の粒状である請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記フィラーとして無機系のフィラーを用いる請求項１または２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記保護膜が環化ゴム系のコーティング材を含む請求項１から３のいずれか一項記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記フィラーの含有量が、保護膜固形分に対して０．１質量％以上２０質量％以下である請求項１から４のいずれか一項記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録方式に用いる記録液小滴を発生する為のインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式（液体噴射記録方式）に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に微細なインク吐出口（以下場合により、オリフィスと称す）、液流路及び液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部を複数備えている。従来、このようなインクジェット記録ヘッドを作製する方法としては、特許文献１に記載される次のような方法が知られている。
【０００３】
まず、インク吐出圧力発生素子が形成されたＳｉ基板上に溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成する。このインク流路パターン上に、インク流路壁となるエポキシ樹脂及び光カチオン重合開始剤を含む被覆樹脂層を形成し、フォトリソグラフィーによりインク吐出圧力発生素子上にオリフィスを形成する。次いでエッチング液を用いたＳｉ基板の異方性エッチングによりインク供給口を形成し、最後に前記溶解可能な樹脂を溶出してインク流路壁となる被覆樹脂層を硬化するものである。
【０００４】
特許文献２に記載されているように、前記エッチング液としては、アルカリ系のエッチング液が用いられ、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）やＫＯＨなど、結晶面によるエッチング速度差を生じるものが挙げられる。この際、Ｓｉ基板上に形成されたデバイス面をエッチング液から保護する為に予め保護膜形成を行う（以下場合により、エッチング液から保護するための保護膜をエッチング保護膜という）。このエッチング保護膜としては、アルカリエッチングにおける耐アルカリ性に優れ、機能素子を化学的に侵すことがなく、さらにエッチング後容易に除去可能なものであるものが好ましい。例えば、環化ゴム系の樹脂やワックスなどを用いることができる。環化ゴム系の樹脂は、常温でコーティングでき、アルカリエッチング液に対する耐性に優れる為、特に好ましい。
【特許文献１】特開平６−２８６１４９号公報
【特許文献２】特開２０００−３５１２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、インク流路パターンに何らかの理由で欠陥が生じる場合がある。そしてＳｉ基板のエッチング時に発生する水素ガスが保護膜を透過することにより欠陥が成長し、保護膜を破壊してパターニング不良を引き起こすことがある。
【０００６】
本発明の目的は、エッチング保護膜破壊によるパターニング不良の発生を抑制し、安定生産可能なインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、エッチング保護膜にフィラーを添加することにより、エッチング時に発生する水素ガスの透過抑制、及び保護膜強度向上を図ることができることを見出した。そして、これにより、エッチング保護膜破壊によるパターニング不良の発生を抑制したインクジェット記録ヘッドが得られることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
本発明により、インクを吐出するためのインクジェット記録ヘッドを構成する基板上に形成されたデバイス面をエッチング液から保護するための保護膜を形成する保護膜形成工程と、該保護膜が形成された基板を該エッチング液を用いてエッチングするエッチング工程とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記保護膜にフィラーを含む保護膜を用いることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法が提供される。
【０００９】
また本発明により、上記インクジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたインクジェット記録ヘッドが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、エッチング保護膜破壊によるパターニング不良の発生を抑制し、安定生産可能なインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、基板上に形成されたデバイス面をエッチング液から保護するためのエッチング保護膜を形成する保護膜形成工程を行う。この保護膜は、例えば環化ゴムを適用な溶媒で希釈したものを、加熱乾燥することにより形成される。この基板は、インクを吐出するためのインクジェット記録ヘッドを構成するものである。そして、保護膜形成工程の後、基板を上記エッチング液を用いてエッチングするエッチング工程を行う。この保護膜としてフィラーを含む保護膜を用いる。
【００１２】
本発明において、フィラーとしては、粒状のフィラーを用いることができる。粒状フィラーの粒径は、エッチング保護膜の水素ガス透過抑制および強度向上の観点から平均粒径２００ｎｍ以上であることが好ましい。またエッチング保護膜形成材料をインク吐出口内まで安定して充填する観点から平均粒径５μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
フィラーの種類としては、無機系のフィラーでも有機系のフィラーでもよい。無機系のフィラーとしては、例えば、シリカ、アルミナ、金などの無機物からなるフィラーを用いることができる。有機系のフィラーとしては、例えば、ポリイミド樹脂などの樹脂からなるフィラーを用いることができる。エッチング時に発生する水素ガスの透過性を抑えるという点では、無機系のフィラーが好ましい。
【００１４】
また、フィラー添加量は、エッチング保護膜固形分に対して、保護膜の強度向上の観点から０．１質量％以上が好ましく、保護膜形成材料の塗布性、成膜性の観点から２０質量％以下が好ましい。
【００１５】
エッチング保護膜が環化ゴム系のコーティング材もしくはワックスを含むことができる。例えば、エッチング保護膜を環化ゴム系のコーティング材とフィラーとの混合物、あるいはワックスとフィラーの混合物とすることができる。なかでも環化ゴム系のコーティング材は、常温でコーティングでき、アルカリエッチング液に対する耐性に優れるため好ましい。これらの材料を必要に応じて適宜の溶媒により希釈し、スピンコート等の適宜の塗布方法により基板のデバイス面に塗布し、適宜乾燥等して、エッチング保護膜を形成することができる。
【００１６】
基板としてはシリコン基板を用いることができる。
【００１７】
デバイス面は、基板のインク吐出エネルギー発生素子が設けられる側の面である。
【００１８】
エッチング液としては、アルカリ系のエッチング液が用いることができる。例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）やＫＯＨなど、結晶面によるエッチング速度差を生じるものを用いることができる。
【００１９】
インクジェット記録ヘッドを製造するために、例えば、次の工程を順次行うことができる。
・インク吐出エネルギー発生素子が形成されたＳｉ基板上に溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成する。
・このインク流路パターン上に、インク流路壁となるエポキシ樹脂及び光カチオン重合開始剤を含む被覆樹脂層を形成し、フォトリソグラフィーによりインク吐出エネルギー発生素子上にオリフィスを形成する。
・デバイス面に前述のエッチング保護膜を形成する。
・エッチング液を用いたＳｉ基板の異方性エッチングにより、デバイス面とは反対側の面からインク供給口を形成する。
・前記溶解可能な樹脂を溶出してインク流路壁となる被覆樹脂層を硬化する。
【実施例】
【００２０】
〔実施例１〕
本実施例では表１記載のエッチング保護膜形成材料を用いて以下の製造方法でインクジェット記録ヘッドを作成し、保護膜破壊の評価を行った。
【００２１】
図１に示すようにインク供給口形成用マスク３を設けた結晶軸（１００）のＳｉウエハ基板１上にインク吐出エネルギー発生素子として電熱変換素子２を配置し、更に耐インク保護層４、キャビテーション保護層５を形成した。なお、電熱変換素子２にはその素子を動作させるための制御信号入力電極が接続されている（不図示）。なお、図１（ａ）は模式的鳥瞰図、（ｂ）はＡ−Ａ断面模式図である。
【００２２】
次いで図２に示すように、基板１上にポリメチルイソプロペニルケトンをシクロヘキサノンに溶解させたものをソルベントコートにて成膜し、フォトリソグラフィーによってインク流路パターン６を形成した。
【００２３】
次に、表２に示すエポキシ樹脂（ダイセル化学工業（株）社製。商品名：ＥＨＰＥ３１５０）１００質量部と、カチオン重合開始剤（旭電化工業（株）社製。商品名：ＳＰ−１７２）２質量部と、添加剤（東レ・ダウコーニング（株）社製。商品名：Ａ−１８７）５質量部とをキシレンに溶解させた。この溶液を基板１上にソルベントコートにて成膜してインク流路壁形成部材７とし、この部材にフォトリソグラフィーによってオリフィス８を形成した（図３参照）。
【００２４】
次いで、表１に示すように、環化ゴム系樹脂（東京応化工業（株）製。商品名：ＯＢＣ）にシリカ微粒子（電気化学工業（株）社製。商品名：ＦＢ−３ＳＤＣ。平均粒径３μｍ）を３質量％（樹脂固形分に対し１０質量％相当）混合して保護膜形成材料を得た。図４に示すように、この保護膜形成材料をスピンコートによりＳｉ基板１のデバイス面（吐出エネルギー発生素子が形成される側の面。図４において紙面上側の面）に成膜した後、８０℃〜１２０℃で乾燥させて、エッチング保護膜９を形成した。
【００２５】
その後、デバイス面とは反対側の面から基板１をＴＭＡＨを用いてＳｉ異方性エッチングし、インク供給口１０を形成した（図５参照）。
【００２６】
次いで、エッチング保護膜を除去し、ポリメチルイソプロペニルケトンからなるインク流路パターン６を除去した。さらにノズル構成部材であるインク流路壁形成部材（エポキシ樹脂）７を完全に硬化させるために、２００℃１時間加熱を行い、インクジェット記録ヘッドを得た（図６参照）。
【００２７】
表１に示すように、作成した２００個のチップに全くエッチング保護膜の破壊が見られなかった。本実施例では、エッチング保護膜破壊によるパターニング不良の発生が抑制されることが判明した。なお、表１では、１つの基板にチップを２００個形成し、金属顕微鏡にてエッチング保護膜破壊によるパターニング不良の有無を確認した結果を示す。
【００２８】
〔実施例２〕
フィラーとして、シリカ微粒子に替えてポリイミド微粒子（平均直径２μｍ）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを作成し、評価した。表１に示すように、エッチング保護膜の破壊が発生したものの、その発生率は小さかった。
【００２９】
〔比較例１〕
フィラーを用いなかったこと以外は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを作成し、評価した。表１に示すように、エッチング保護膜の破壊がかなりの率で発生した。
【００３０】
【表１】
2007230135.tif 000003
【００３１】
【表２】
2007230135.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明により得られるインクジェット記録ヘッドは、例えばインクジェット記録方式のプリンターに組み込み、画像記録のために用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例について、工程を説明するための模式図であり、（ａ）は鳥瞰図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例について、別の工程を説明するための模式図である。
【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例について、別の工程を説明するための模式図である。
【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例について、別の工程を説明するための模式図である。
【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例について、別の工程を説明するための模式図である。
【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例について、別の工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  Ｓｉ基板
２  インク吐出エネルギー発生素子
３  インク供給口
４  保護膜
５  キャビテーション保護膜
６  インク流路パターン
７  インク流路壁形成材料
８  吐出口（オリフィス）
９  エッチング保護膜
１０  インク供給口
【図１】
2007230135.tif 000005
【図２】
2007230135.tif 000006
【図３】
2007230135.tif 000007
【図４】
2007230135.tif 000008
【図５】
2007230135.tif 000009
【図６】
2007230135.tif 000010