インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法ならびに光反応性樹脂を用いたプロセス方法
【課題】 簡易な工程で撥水性の劣化、流路形成材の膨潤、流路形成材の基板面からの剥がれが生じ難い製法を提供する。
【解決手段】 吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層（流路型材）がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成するインクジェットヘッドの形成方法において、吐出口を形成する工程で吐出口と同様にしてガス抜き穴を形成する。
【解決手段】 吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層（流路型材）がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成するインクジェットヘッドの形成方法において、吐出口を形成する工程で吐出口と同様にしてガス抜き穴を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、液体を吐出するインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法ならびに光反応性樹脂を用いたプロセス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出圧発生素子が設けられた基板に対し垂直にインクを吐出するサイドシューター型インクジェットヘッドの製造方法として特許文献１に開示されているものを図４０〜図５２を使って説明する。
【０００３】
（１）シリコン基板２０１に吐出圧発生素子２０３が形成される（図４０参照）。
【０００４】
（２）シリコン基板の裏面にインク供給口用マスク２０２として日立化成製ＨＩＭＡＬ（登録商標）がパターニングされる（図４１参照）。
【０００５】
（３）流路型剤２０６として東京応化製ポジ型レジストODUR1010Aを14.5μm,パターニングする（図４２参照）。
【０００６】
（４）流路形成材料２０７として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレート90℃3分の硬化を行い乾燥膜厚20μにする（図４３参照）。
【０００７】
流路形成材料２０７の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3150（商品名 ダイセル化学工業製） 100
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 100
（５）続いて感光性撥水材料２０４として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレート80℃3分乾燥し乾燥膜厚1μとする（図４４参照）。
【０００８】
感光性撥水材料２０４の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3158（商品名 ダイセル化学工業製） 34
2,2-ビス（4-グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン 25
1,4ビス（2-ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン 25
3-（2-パーフルオロヘキシル）エトキシ-1,2-エポキシプロパン 16
A-187（商品名 日本ユニカー製） 4
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 200
（６）流路形成材料２０７と感光性撥水材料２０４を同時パターニングし吐出口２０８を得る（図４５参照）。パターニングは露光量5J/cm2で露光し、その後80℃4分のホットプレートでのベーキングを行いキシレンを用いて現像した。その後ホットプレート100℃90秒のポストベークを行う。
【０００９】
（７）オーブン２０５で100℃1時間の仮硬化（流路形成材料２０７と感光性撥水材料２０４）を行う（図４６参照）。本硬化条件は後述するように200℃1時間だがこのときに200℃1時間の加熱を行うと後に流路型剤２０６の除去が不可能となるため100℃で行う。
【００１０】
（８）ワークの表面、端面に耐エッチング層２０９として東京応化製OBCを約40ミクロン塗布しオーブンで100℃1時間の硬化を行う（図４７参照）。
【００１１】
（９）アルカリエッチング液であるTMAH 21wt% 83℃16時間のエッチングを行いインク供給口２１０を形成する（図４８参照）。この後供給口上面にあるメンブレン膜（図示せず）を除去する。
【００１２】
（１０）キシレンで耐エッチング層２０９（OBC）を溶解除去する（図４９参照）。
【００１３】
（１１）deep UV 11を10J/cm2照射する（図５０参照）。
【００１４】
（１２）MIBKで流路型剤２０６（ODUR1010A）を除去し流路を得る（図５１参照）。
【００１５】
（１３）オーブン5で200℃1時間の本硬化を行う（図５２参照）。
【００１６】
このように電離放射線型の感光樹脂を流路型剤として用いた場合の処理については特許文献１に詳しく述べられているが
a.型剤形成
b.流路形成材塗布、露光、現像、仮硬化
c.切断後に一括露光、型材除去
d.本硬化
の順で仮硬化状態のまま工程を流し型剤除去してから本硬化を行っている。
【特許文献１】特開平６−４７９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
流路形成材料、感光性撥水材料が半硬化のままでOBC塗布、異方性エッチング、OBC除去、ODUR除去を行うため撥水性の劣化、流路形成材の膨潤、流路形成材の基板面からの剥がれが生じやすい。特に異方性エッチング工程での撥水性の劣化は顕著である。
【００１８】
さらに、感光性撥水材料が異方性エッチング工程でダメージを減少させるため、異方性エッチング工程以前に露光および本硬化を行うと、流路形成材が発生するガスによって流路形成層が変形することもあった。従来のヘッドでは、ガスが抜ける吐出口の開口面積が流路形成材の面積の３〜７％程度であった。
【００１９】
そこで本発明では、工程が簡単で撥水性の劣化、流路形成材の膨潤、流路形成材の基板面からの剥がれが生じ難い製法を提供するのが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記のような問題点は、他の透明な樹脂で覆われた、光反応性の樹脂を露光して反応させる工程であって、該被覆樹脂層に光反応時に発生するガスを逃がすための複数の貫通部を設けることを特徴とする、光反応性樹脂を用いたプロセス方法で解決される。
【００２１】
また、吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層（流路型材）がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成したインクジェット記録ヘッドであって、ノズル形成部材にインク吐出に用いない複数の開口部を持つことを特徴とするインクジェット記録ヘッドによって解決される。
【００２２】
前述したインクジェット記録ヘッドは、吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層（流路型材）がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成するインクジェットヘッドの形成方法において、吐出口形成およびガス抜き穴形成工程、固体層（流路型材）の露光する工程、流路型材を除去する工程、本硬化工程を連続で行う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によって形成される。
【００２３】
流路型材に本硬化温度を加えると後に除去不能となるが、あらかじめ流路型材を露光しておけば本硬化温度を加えても流路型材が除去できることを見出した。
【００２４】
そこで、OBC塗布前に流路形成材料、感光性撥水材料を本硬化する。本硬化前に流路型材を露光する。この時発生するガスを、ノズル形成樹脂に設けられた前記ガス抜き穴から放出して、ノズル形成樹脂の変形を防止するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流路形成材、感光性撥水材料の本硬化後にOBC塗布、異方性エッチングなどを行うため撥水性の劣化、流路形成材の膨潤、流路形成材の基板面からの剥がれが生じ難い。また、流路形成型材露光時に発生するガスが、流路形成材表面に設けた穴から抜けることにより、変形等が起こることなく精密な寸法の流路形成材を得ることが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［実験］
以下に、本発明に関わる実験について述べる。図５６〜図５９は実験に用いたサンプルの断面構造を示したものである。５インチΦ、厚さ６２５μｍのＳｉ（１００）ウエハ４０１の表面に感光性の流路形成型剤４０２を塗布しパターニングする（図５６参照）。さらに流路形成層４０３と撥水性感光樹脂４０４を塗布してパターニングし（図５７参照）、図６０の平面図のように、模擬的なインク吐出口４０５とガス抜き穴４０６を形成した（図５８参照）。この時、流路形成材の面積は１．８ｘ１０E6μｍ2とした。このガス抜き穴の面積を変化させて、図５９のようにディープＵＶ光４０７を照射した後、MIBKで流路型剤を除去する実験を行った。
【００２７】
図６１は、流路形成材の面積と開口部の面積の割合と流路形成面上の歪みの関係を、型剤除去後に光干渉型表面形状測定器（ＺＹＧＯ社製New View 100）を用いて測定した結果を示したものである。
【００２８】
吐出口径２０μｍピッチ６００ｄｐｉで配置した吐出口に対して、吐出口とガス抜き穴４０６の開口部の総面積が、流路形成材の面積の１１％以下のものでは、流路形成層表面に１μｍ以上のうねりが観察された。これは、ディープＵＶ光を照射時に流路形成型剤から放出されたガスがうまく抜けずに流路形成層を変形させたことが原因だと考えられる。
【００２９】
［実施態様例］
次に、本発明によるインクジェット記録ノズルのプロセスを図１〜図１８を使って順を追って説明する。
【００３０】
（１）基板面方位（１００）のシリコン基板１０１に、例えば熱酸化やＣＶＤ法などで絶縁膜１０２を形成し、フォトリソ技術によって図５３のようにインク供給口を設けるための所望のパターン１０３を形成する（図１参照）。
【００３１】
（２）ＡｌやＣｕ等の抵抗が低く、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）等の異方性エッチング用エッチャントに対するエッチング速度が大きな金属を堆積、パターニングして、下層配線１０４と犠牲層１０５を形成する（図２参照）。エッチング犠牲層は、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとＳｉウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。
【００３２】
（３）基板表面上にエッチングストップ層１０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜を堆積する（図３参照）。エッチングストップ層は、膜応力を調整するために２種以上の膜を積層しても良い。
【００３３】
積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には２０００Å〜２μｍ、好ましくは３０００〜１５０００Å、最適には４０００〜１３０００Åである。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、一般には２×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2以下、より好ましくは１．８×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2以下、最適には１．５×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2以下である。
【００３４】
（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等の膜を堆積して層間絶縁膜１０７とする。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール１０８を形成する（図４参照）。
【００３５】
（５） インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０９形成する。ヒーター材料としては、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＮＳｉ等などの金属膜をスパッターや真空蒸着等によって堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極１１０としてＡｌ、Ｍｏ、Ｎｉ，Ｃｕ等の金属膜を同様にして形成する（図５参照）。
【００３６】
また、配線とヒーターの形成の順番等に特に制限がないのは言うまでもない。
【００３７】
（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜１１１を堆積し保護膜とする（図６参照）。
【００３８】
（７）この上に、耐キャビテーション膜１１２としてスパッター法等でＴａ等の機械的強度の高い金属膜を堆積し、図７のようにパターニングする。この膜の膜厚は、好ましくは１０００〜５０００Å、さらに好ましくは２０００〜４０００Å、最適には２５００〜３５００Åである。
【００３９】
（８）樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリ性エッチャントから保護するために、耐食性の高い樹脂膜１１３を形成する。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングする（図８参照）。
【００４０】
（９）インク流路確保のために、ポジ型レジスト（東京応化（株９製商品名ODUR1010A）でパターン１１４をインク流路型材として形成する（図９参照）。
【００４１】
（１０）インク流路型材のパターンの上に、ネガ型樹脂で流路形成層１１５を形成する（図１０参照）。
【００４２】
（１１）続いて感光性撥水材料１１６として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレートで焼成する（図１０参照）。
【００４３】
（１２）次に図１１のように、流路形成材料１１５と感光性撥水材料１１６を同時にパターニングしてヒーター部に対応したインク吐出口１１７を形成する。この時、同時にガス抜き穴１１８を形成する。これは、流路型材を露光ベークする際に発生するガスを逃がすものである。（平面図は図５５に示す）このガス抜き穴と吐出口の面積の合計が、流路型材の面積の１１％以上になるように設定する。
【００４４】
（１３）図１２のようにＵＶ光１１９を照射する。
【００４５】
（１４）オーブン等で高温の本硬化を行う。
【００４６】
（１５）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜１２０を形成する（図１３参照）。
【００４７】
（１６）裏面の樹脂層とＳｉＮまたはＳｉＯ２などをフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分１２１を除去しウエハ面を露出させる（図１４参照）。裏面のエッチングマスク膜の製法は、プラズマＣＶＤに限定されるものではなく、ＬＰＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ、熱酸化法などでも良い。
【００４８】
（１７）この基板をアルカリ系エッチャント（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒドラジン等）に浸け、（１１１）面が出るように異方性エッチングすると、平面形状が長方形の貫通穴１２２が形成される（図１５参照）。
【００４９】
（１８）エッチングストップ層１０６のＳｉＮ等の膜をフッ酸等の薬液または、ドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口を開口する（図１６参照）。保護レジスト１２０を除去して、最後にインク流路形成材１１４を除去し、図１７のようにインクの流路を確保する。
【実施例１】
【００５０】
以下、本発明の実施例を図１〜図１８を参照しながら説明する。
【００５１】
（１）基板面方位（１００）のシリコン基板１０１に、熱酸化膜１０２を６０００Å形成し、フォトリソ技術によって図５３のようにインク供給口を設けるための所望のパターン１０３を形成した（図１参照）。
【００５２】
（２）ＡｌＣｕ（Ｃｕ０．５％）を３０００Å堆積パターニングして、下層配線１０４と犠牲層１０５を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長さは１５ｍｍとした（図２参照）。
【００５３】
（３）基板表面上にエッチングストップ層１０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮ膜を８０００Å堆積した。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、１．８×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2であった（図３参照）。
【００５４】
（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＯＮ膜を１４０００Å堆積して層間絶縁膜１０７とした。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール１０８を形成した（図４参照）。
【００５５】
（５）インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０９形成した。ヒーター材料として、ＴａＮＳｉ膜をスパッターや真空蒸着によって７００Å堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極１１０としてＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積し同様にして形成した（図５参照）。
【００５６】
（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜１１１を２０００Å堆積し保護膜とした（図６参照）。
【００５７】
（７）この上に、耐キャビテーション膜１１２としてスパッター法でＴａ膜を２０００Å堆積し図７のようにパターニングした（図７参照）。
【００５８】
（８）耐食性樹脂膜１１３（日立化成（株）製商品名ＨＩＭＡＬ（登録商標））を２μｍ塗布焼成して形成した。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングした（図８参照）。
【００５９】
（９）インク流路確保のために、ポジ型レジスト（東京応化（株）製商品名ODUR1010A）でパターン１１４をインク流路型材として形成した（図９参照）。
【００６０】
（１０）インク流路型材のパターンの上に、ネガ型樹脂で流路形成層１１５を形成した（図１０参照）。
【００６１】
流路形成材料１１４の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3150（商品名 ダイセル化学工業製） 100
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 100
（１１）続いて感光性撥水材料１１６として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレートで１２０℃で焼成した（図１０参照）。
【００６２】
感光性撥水材料１１６の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3158（商品名 ダイセル化学工業製） 34
2,2-ビス（4-グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン 25
1,4ビス（2-ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン 25
3-（2-パーフルオロヘキシル）エトキシ-1,2-エポキシプロパン 16
A-187（商品名 日本ユニカー製） 4
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 200
（１２）流路形成材料１１５と感光性撥水材料１１６を同時にパターニングしてヒーター部に対応したインク吐出口１１７を形成した。この時、同時にガス抜き穴１１８を形成した（図１１参照）。（断面は図１１、平面は図５５に示す）このガス抜き穴と吐出口の面積の合計が、流路型材の面積の１３％とした。
【００６３】
（１３）図１２のようにＵＶ光１１９を１０Ｊ／ｃｍ２照射した。
【００６４】
（１４）オーブンで２００℃１時間の本硬化を行った。
【００６５】
（１５）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜１２０を形成した（図１３参照）。
【００６６】
（１６）裏面の樹脂層とＳｉＯ２をフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分１２１を除去しウエハ面を露出させた（図１４参照）。
【００６７】
（１７）この基板をＴＭＡＨの２２％溶液に浸け、（１１１）面が出るように異方性エッチングすると、平面形状が長方形の貫通穴１２２が形成された（図１５参照）。
【００６８】
（１８）エッチングストップ層１０６のＳｉＮ膜をドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口を開口した（図１７参照）。保護レジスト１２０をキシレンで溶解除去して、最後にインク流路形成材１１４を除去し、インクの流路を確保した（図１８参照）。
【００６９】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、１５ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【００７０】
［比較例］
実施例１の図９〜図１５の工程を従来例で示した手順で作成し、他は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを作成した。
【００７１】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、一部に印字のカスレ、濃度ムラなどが観察された。
【実施例２】
【００７２】
以下、本発明の実施例を図１９〜３９を参照しながら説明する。
【００７３】
（１）基板面方位（１１０）のシリコン基板３０１に、熱酸化膜３０２を１２０００Å形成し、フォトリソ技術によって図１９のようにインク供給口を設けるための所望のパターン３０３を形成した。
【００７４】
（２）ＡｌＣｕ（Ｃｕ０．５％）を２０００Å堆積パターニングして、下層配線３０４と犠牲層３０５を形成した（図２０参照）。犠牲層は平面形状が図５４のように狭角が７０．５度をなす平行四辺形とした。犠牲層の幅は１５０μｍ、長さは２０ｍｍとした。
【００７５】
（３）基板表面上にエッチングストップ層３０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮ膜を８０００Å堆積した（図２１参照）。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、１．０×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2であった。
【００７６】
（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＯＮ膜を１２０００Å堆積して層間絶縁膜３０７とした。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール３０８を形成した（図２２参照）。
【００７７】
（５）インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部３０９形成した。ヒーター材料として、ＴａＮＳｉ膜をスパッターや真空蒸着によって７００Å堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極３１０としてＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積し同様にパターニングして形成した。ヒーターおよび電極は、インク供給口の両側に対称に配置した（図２３参照）。
【００７８】
（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜３１１を２３００Å堆積し保護膜とした（図２４参照）。
【００７９】
（７）この上に、耐キャビテーション膜３１２としてスパッター法でＴａ膜を２０００Å堆積しパターニングした（図２５参照）。
【００８０】
（８）耐食性樹脂膜３１３（日立化成製ＨＩＭＡＬ（登録商標））を２μｍ塗布焼成して形成した。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングした（図２６参照）。
【００８１】
（９）インク流路確保のために、ポジ型レジスト（東京応化ODUR1010A）でパターン３１４をインク流路型材として形成した（図２７参照）。
【００８２】
（１０）インク流路型材のパターンの上に、ネガ型樹脂で流路形成層３１５を形成した（図２８参照）。
【００８３】
流路形成材料３１４の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3150（商品名 ダイセル化学工業製） 100
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 100
（１１）続いて感光性撥水材料３１６として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレートで１２０℃で焼成した（図２８参照）。
【００８４】
感光性撥水材料３１６の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3158（商品名 ダイセル化学工業製） 34
2,2-ビス（4-グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン 25
1,4ビス（2-ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン 25
3-（2-パーフルオロヘキシル）エトキシ-1,2-エポキシプロパン 16
A-187（商品名 日本ユニカー製） 4
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 200
（１２）流路形成材料３１５と感光性撥水材料３１６を同時にパターニングしてヒーター部に対応したインク吐出口３１７を形成した。この時、同時にガス抜き穴３１８を形成した（図２９参照）。このガス抜き穴と吐出口の面積の合計が、流路型材の面積の１５％になるように設計した。
【００８５】
（１３）図３０のようにＵＶ光３１９を１０Ｊ／ｃｍ２照射した。
【００８６】
（１４）オーブンで２００℃１時間の本硬化を行った。
【００８７】
（１５）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜３２０を形成した（図３１参照）。
【００８８】
（１６）裏面の樹脂層とＳｉＯ２をフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分３２１を除去しウエハ面を露出させた（図３２参照）。
【００８９】
（１７）次に裏面のインク供給口パターン部の平行四辺形の窓の狭角に隣接した部分に、ＹＡＧレーザーで非貫通のエッチング先導孔３２２を開けた（図３３参照）。この時の穴の径は３０〜３５μｍ、深さは５５０〜７３０μｍであった。
【００９０】
（１８）この基板をＴＭＡＨの２２％溶液に浸け、７時間３０分異方性エッチングすると、平面形状が長方形の貫通穴３２３が形成された（図３４参照）。
【００９１】
（１９）エッチングストップ層３０６のＳｉＮ膜をドライエッチで部分的に除去してインク供給口を開口した（図３５〜図３７参照）。保護レジストをキシレンで溶解除去して（図３８参照）、最後にインク流路形成材３１４を除去し、図３９のようにインクの流路を確保した。
【００９２】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、２０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施例による工程図である。
【図２】本発明の実施例による工程図である。
【図３】本発明の実施例による工程図である。
【図４】本発明の実施例による工程図である。
【図５】本発明の実施例による工程図である。
【図６】本発明の実施例による工程図である。
【図７】本発明の実施例による工程図である。
【図８】本発明の実施例による工程図である。
【図９】本発明の実施例による工程図である。
【図１０】本発明の実施例による工程図である。
【図１１】本発明の実施例による工程図である。
【図１２】本発明の実施例による工程図である。
【図１３】本発明の実施例による工程図である。
【図１４】本発明の実施例による工程図である。
【図１５】本発明の実施例による工程図である。
【図１６】本発明の実施例による工程図である。
【図１７】本発明の実施例による工程図である。
【図１８】本発明の実施例による工程図である。
【図１９】本発明の実施例による工程図である。
【図２０】本発明の実施例による工程図である。
【図２１】本発明の実施例による工程図である。
【図２２】本発明の実施例による工程図である。
【図２３】本発明の実施例による工程図である。
【図２４】本発明の実施例による工程図である。
【図２５】本発明の実施例による工程図である。
【図２６】本発明の実施例による工程図である。
【図２７】本発明の実施例による工程図である。
【図２８】本発明の実施例による工程図である。
【図２９】本発明の実施例による工程図である。
【図３０】本発明の実施例による工程図である。
【図３１】本発明の実施例による工程図である。
【図３２】本発明の実施例による工程図である。
【図３３】本発明の実施例による工程図である。
【図３４】本発明の実施例による工程図である。
【図３５】本発明の実施例による工程図である。
【図３６】本発明の実施例による工程図である。
【図３７】本発明の実施例による工程図である。
【図３８】本発明の実施例による工程図である。
【図３９】本発明の実施例による工程図である。
【図４０】従来例の工程図である。
【図４１】従来例の工程図である。
【図４２】従来例の工程図である。
【図４３】従来例の工程図である。
【図４４】従来例の工程図である。
【図４５】従来例の工程図である。
【図４６】従来例の工程図である。
【図４７】従来例の工程図である。
【図４８】従来例の工程図である。
【図４９】従来例の工程図である。
【図５０】従来例の工程図である。
【図５１】従来例の工程図である。
【図５２】従来例の工程図である。
【図５３】（１００）ウエハの時の犠牲層平面図である。
【図５４】（１１０）ウエハの時の犠牲層平面図である。
【図５５】インク吐出口部分の平面図である。
【図５６】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図５７】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図５８】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図５９】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図６０】本発明に至る実験に用いた基板の平面図である。
【図６１】本発明に至る実験による、流路形成面の歪みとガス抜き穴の面積の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０１ シリコン基板
１０２ 熱酸化膜
１０３ インク供給口パターン
１０４ 配線電極
１０５ 犠牲層
１０６ エッチングストップ層
１０７ 層間絶縁膜
１０８ コンタクトホール
１０９ 吐出発生素子
１１０ 配線電極
１１１ 保護膜
１１２ 耐キャビ手ション膜
１１３ 耐食性樹脂膜
１１４ インク流路型材
１１５ 流路形成層
１１６ 感光性撥水材
１１７ インク吐出口
１１８ ガス抜き穴
１１９ ＵＶ光
１２０ 保護レジスト
１２１ インク供給口パターン
１２２ インク供給口貫通部
２０１ シリコン基板
２０２ インク供給口マスク
２０３ 吐出発生素子
２０４ 感光性撥水材
２０５ オーブン
２０６ 流路形成型材
２０７ 流路形成層
２０８ 吐出口
２０９ 保護レジスト
２１０ インク供給口
３０１ シリコン基板
３０２ 熱酸化膜
３０３ インク供給口パターン
３０４ 配線電極
３０５ 犠牲層
３０６ エッチングストップ層
３０７ 層間絶縁膜
３０８ コンタクトホール
３０９ 吐出発生素子
３１０ 配線電極
３１１ 保護膜
３１２ 耐キャビ手ション膜
３１３ 耐食性樹脂膜
３１４ インク流路型材
３１５ 流路形成層
３１６ 感光性撥水材
３１７ インク吐出口
３１８ ガス抜き穴
３１９ ＵＶ光
３２０ 保護レジスト
３２１ インク供給口パターン
３２２ レーザー加工先導孔
３２３ インク供給口貫通部
４０１ Ｓｉ基板
４０２ 流路形成型材
４０３ 流路形成層
４０４ 感光性撥水材料
４０５ 模擬的吐出口
４０６ ガス抜き穴
４０７ ディープＵＶ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、液体を吐出するインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法ならびに光反応性樹脂を用いたプロセス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出圧発生素子が設けられた基板に対し垂直にインクを吐出するサイドシューター型インクジェットヘッドの製造方法として特許文献１に開示されているものを図４０〜図５２を使って説明する。
【０００３】
（１）シリコン基板２０１に吐出圧発生素子２０３が形成される（図４０参照）。
【０００４】
（２）シリコン基板の裏面にインク供給口用マスク２０２として日立化成製ＨＩＭＡＬ（登録商標）がパターニングされる（図４１参照）。
【０００５】
（３）流路型剤２０６として東京応化製ポジ型レジストODUR1010Aを14.5μm,パターニングする（図４２参照）。
【０００６】
（４）流路形成材料２０７として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレート90℃3分の硬化を行い乾燥膜厚20μにする（図４３参照）。
【０００７】
流路形成材料２０７の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3150（商品名 ダイセル化学工業製） 100
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 100
（５）続いて感光性撥水材料２０４として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレート80℃3分乾燥し乾燥膜厚1μとする（図４４参照）。
【０００８】
感光性撥水材料２０４の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3158（商品名 ダイセル化学工業製） 34
2,2-ビス（4-グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン 25
1,4ビス（2-ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン 25
3-（2-パーフルオロヘキシル）エトキシ-1,2-エポキシプロパン 16
A-187（商品名 日本ユニカー製） 4
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 200
（６）流路形成材料２０７と感光性撥水材料２０４を同時パターニングし吐出口２０８を得る（図４５参照）。パターニングは露光量5J/cm2で露光し、その後80℃4分のホットプレートでのベーキングを行いキシレンを用いて現像した。その後ホットプレート100℃90秒のポストベークを行う。
【０００９】
（７）オーブン２０５で100℃1時間の仮硬化（流路形成材料２０７と感光性撥水材料２０４）を行う（図４６参照）。本硬化条件は後述するように200℃1時間だがこのときに200℃1時間の加熱を行うと後に流路型剤２０６の除去が不可能となるため100℃で行う。
【００１０】
（８）ワークの表面、端面に耐エッチング層２０９として東京応化製OBCを約40ミクロン塗布しオーブンで100℃1時間の硬化を行う（図４７参照）。
【００１１】
（９）アルカリエッチング液であるTMAH 21wt% 83℃16時間のエッチングを行いインク供給口２１０を形成する（図４８参照）。この後供給口上面にあるメンブレン膜（図示せず）を除去する。
【００１２】
（１０）キシレンで耐エッチング層２０９（OBC）を溶解除去する（図４９参照）。
【００１３】
（１１）deep UV 11を10J/cm2照射する（図５０参照）。
【００１４】
（１２）MIBKで流路型剤２０６（ODUR1010A）を除去し流路を得る（図５１参照）。
【００１５】
（１３）オーブン5で200℃1時間の本硬化を行う（図５２参照）。
【００１６】
このように電離放射線型の感光樹脂を流路型剤として用いた場合の処理については特許文献１に詳しく述べられているが
a.型剤形成
b.流路形成材塗布、露光、現像、仮硬化
c.切断後に一括露光、型材除去
d.本硬化
の順で仮硬化状態のまま工程を流し型剤除去してから本硬化を行っている。
【特許文献１】特開平６−４７９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
流路形成材料、感光性撥水材料が半硬化のままでOBC塗布、異方性エッチング、OBC除去、ODUR除去を行うため撥水性の劣化、流路形成材の膨潤、流路形成材の基板面からの剥がれが生じやすい。特に異方性エッチング工程での撥水性の劣化は顕著である。
【００１８】
さらに、感光性撥水材料が異方性エッチング工程でダメージを減少させるため、異方性エッチング工程以前に露光および本硬化を行うと、流路形成材が発生するガスによって流路形成層が変形することもあった。従来のヘッドでは、ガスが抜ける吐出口の開口面積が流路形成材の面積の３〜７％程度であった。
【００１９】
そこで本発明では、工程が簡単で撥水性の劣化、流路形成材の膨潤、流路形成材の基板面からの剥がれが生じ難い製法を提供するのが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記のような問題点は、他の透明な樹脂で覆われた、光反応性の樹脂を露光して反応させる工程であって、該被覆樹脂層に光反応時に発生するガスを逃がすための複数の貫通部を設けることを特徴とする、光反応性樹脂を用いたプロセス方法で解決される。
【００２１】
また、吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層（流路型材）がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成したインクジェット記録ヘッドであって、ノズル形成部材にインク吐出に用いない複数の開口部を持つことを特徴とするインクジェット記録ヘッドによって解決される。
【００２２】
前述したインクジェット記録ヘッドは、吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層（流路型材）がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成するインクジェットヘッドの形成方法において、吐出口形成およびガス抜き穴形成工程、固体層（流路型材）の露光する工程、流路型材を除去する工程、本硬化工程を連続で行う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によって形成される。
【００２３】
流路型材に本硬化温度を加えると後に除去不能となるが、あらかじめ流路型材を露光しておけば本硬化温度を加えても流路型材が除去できることを見出した。
【００２４】
そこで、OBC塗布前に流路形成材料、感光性撥水材料を本硬化する。本硬化前に流路型材を露光する。この時発生するガスを、ノズル形成樹脂に設けられた前記ガス抜き穴から放出して、ノズル形成樹脂の変形を防止するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流路形成材、感光性撥水材料の本硬化後にOBC塗布、異方性エッチングなどを行うため撥水性の劣化、流路形成材の膨潤、流路形成材の基板面からの剥がれが生じ難い。また、流路形成型材露光時に発生するガスが、流路形成材表面に設けた穴から抜けることにより、変形等が起こることなく精密な寸法の流路形成材を得ることが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［実験］
以下に、本発明に関わる実験について述べる。図５６〜図５９は実験に用いたサンプルの断面構造を示したものである。５インチΦ、厚さ６２５μｍのＳｉ（１００）ウエハ４０１の表面に感光性の流路形成型剤４０２を塗布しパターニングする（図５６参照）。さらに流路形成層４０３と撥水性感光樹脂４０４を塗布してパターニングし（図５７参照）、図６０の平面図のように、模擬的なインク吐出口４０５とガス抜き穴４０６を形成した（図５８参照）。この時、流路形成材の面積は１．８ｘ１０E6μｍ2とした。このガス抜き穴の面積を変化させて、図５９のようにディープＵＶ光４０７を照射した後、MIBKで流路型剤を除去する実験を行った。
【００２７】
図６１は、流路形成材の面積と開口部の面積の割合と流路形成面上の歪みの関係を、型剤除去後に光干渉型表面形状測定器（ＺＹＧＯ社製New View 100）を用いて測定した結果を示したものである。
【００２８】
吐出口径２０μｍピッチ６００ｄｐｉで配置した吐出口に対して、吐出口とガス抜き穴４０６の開口部の総面積が、流路形成材の面積の１１％以下のものでは、流路形成層表面に１μｍ以上のうねりが観察された。これは、ディープＵＶ光を照射時に流路形成型剤から放出されたガスがうまく抜けずに流路形成層を変形させたことが原因だと考えられる。
【００２９】
［実施態様例］
次に、本発明によるインクジェット記録ノズルのプロセスを図１〜図１８を使って順を追って説明する。
【００３０】
（１）基板面方位（１００）のシリコン基板１０１に、例えば熱酸化やＣＶＤ法などで絶縁膜１０２を形成し、フォトリソ技術によって図５３のようにインク供給口を設けるための所望のパターン１０３を形成する（図１参照）。
【００３１】
（２）ＡｌやＣｕ等の抵抗が低く、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）等の異方性エッチング用エッチャントに対するエッチング速度が大きな金属を堆積、パターニングして、下層配線１０４と犠牲層１０５を形成する（図２参照）。エッチング犠牲層は、裏面からエッチングが進行してエッチャントが犠牲層に到達するとＳｉウエハよりエッチングレートが格段に速いので短時間にエッチングされ、犠牲層パターンに対応した開口部を開けることができるものである。
【００３２】
（３）基板表面上にエッチングストップ層１０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜を堆積する（図３参照）。エッチングストップ層は、膜応力を調整するために２種以上の膜を積層しても良い。
【００３３】
積層されたエッチングストップ膜のトータルの膜厚は、一般には２０００Å〜２μｍ、好ましくは３０００〜１５０００Å、最適には４０００〜１３０００Åである。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、一般には２×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2以下、より好ましくは１．８×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2以下、最適には１．５×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2以下である。
【００３４】
（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等の膜を堆積して層間絶縁膜１０７とする。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール１０８を形成する（図４参照）。
【００３５】
（５） インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０９形成する。ヒーター材料としては、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＮＳｉ等などの金属膜をスパッターや真空蒸着等によって堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極１１０としてＡｌ、Ｍｏ、Ｎｉ，Ｃｕ等の金属膜を同様にして形成する（図５参照）。
【００３６】
また、配線とヒーターの形成の順番等に特に制限がないのは言うまでもない。
【００３７】
（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜１１１を堆積し保護膜とする（図６参照）。
【００３８】
（７）この上に、耐キャビテーション膜１１２としてスパッター法等でＴａ等の機械的強度の高い金属膜を堆積し、図７のようにパターニングする。この膜の膜厚は、好ましくは１０００〜５０００Å、さらに好ましくは２０００〜４０００Å、最適には２５００〜３５００Åである。
【００３９】
（８）樹脂製のノズルの密着性を上げるためと、裏面をアルカリ性エッチャントから保護するために、耐食性の高い樹脂膜１１３を形成する。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングする（図８参照）。
【００４０】
（９）インク流路確保のために、ポジ型レジスト（東京応化（株９製商品名ODUR1010A）でパターン１１４をインク流路型材として形成する（図９参照）。
【００４１】
（１０）インク流路型材のパターンの上に、ネガ型樹脂で流路形成層１１５を形成する（図１０参照）。
【００４２】
（１１）続いて感光性撥水材料１１６として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレートで焼成する（図１０参照）。
【００４３】
（１２）次に図１１のように、流路形成材料１１５と感光性撥水材料１１６を同時にパターニングしてヒーター部に対応したインク吐出口１１７を形成する。この時、同時にガス抜き穴１１８を形成する。これは、流路型材を露光ベークする際に発生するガスを逃がすものである。（平面図は図５５に示す）このガス抜き穴と吐出口の面積の合計が、流路型材の面積の１１％以上になるように設定する。
【００４４】
（１３）図１２のようにＵＶ光１１９を照射する。
【００４５】
（１４）オーブン等で高温の本硬化を行う。
【００４６】
（１５）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜１２０を形成する（図１３参照）。
【００４７】
（１６）裏面の樹脂層とＳｉＮまたはＳｉＯ２などをフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分１２１を除去しウエハ面を露出させる（図１４参照）。裏面のエッチングマスク膜の製法は、プラズマＣＶＤに限定されるものではなく、ＬＰＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ、熱酸化法などでも良い。
【００４８】
（１７）この基板をアルカリ系エッチャント（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒドラジン等）に浸け、（１１１）面が出るように異方性エッチングすると、平面形状が長方形の貫通穴１２２が形成される（図１５参照）。
【００４９】
（１８）エッチングストップ層１０６のＳｉＮ等の膜をフッ酸等の薬液または、ドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口を開口する（図１６参照）。保護レジスト１２０を除去して、最後にインク流路形成材１１４を除去し、図１７のようにインクの流路を確保する。
【実施例１】
【００５０】
以下、本発明の実施例を図１〜図１８を参照しながら説明する。
【００５１】
（１）基板面方位（１００）のシリコン基板１０１に、熱酸化膜１０２を６０００Å形成し、フォトリソ技術によって図５３のようにインク供給口を設けるための所望のパターン１０３を形成した（図１参照）。
【００５２】
（２）ＡｌＣｕ（Ｃｕ０．５％）を３０００Å堆積パターニングして、下層配線１０４と犠牲層１０５を形成した。犠牲層の幅は１２０μｍ、長さは１５ｍｍとした（図２参照）。
【００５３】
（３）基板表面上にエッチングストップ層１０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮ膜を８０００Å堆積した。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、１．８×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2であった（図３参照）。
【００５４】
（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＯＮ膜を１４０００Å堆積して層間絶縁膜１０７とした。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール１０８を形成した（図４参照）。
【００５５】
（５）インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部１０９形成した。ヒーター材料として、ＴａＮＳｉ膜をスパッターや真空蒸着によって７００Å堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極１１０としてＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積し同様にして形成した（図５参照）。
【００５６】
（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜１１１を２０００Å堆積し保護膜とした（図６参照）。
【００５７】
（７）この上に、耐キャビテーション膜１１２としてスパッター法でＴａ膜を２０００Å堆積し図７のようにパターニングした（図７参照）。
【００５８】
（８）耐食性樹脂膜１１３（日立化成（株）製商品名ＨＩＭＡＬ（登録商標））を２μｍ塗布焼成して形成した。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングした（図８参照）。
【００５９】
（９）インク流路確保のために、ポジ型レジスト（東京応化（株）製商品名ODUR1010A）でパターン１１４をインク流路型材として形成した（図９参照）。
【００６０】
（１０）インク流路型材のパターンの上に、ネガ型樹脂で流路形成層１１５を形成した（図１０参照）。
【００６１】
流路形成材料１１４の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3150（商品名 ダイセル化学工業製） 100
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 100
（１１）続いて感光性撥水材料１１６として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレートで１２０℃で焼成した（図１０参照）。
【００６２】
感光性撥水材料１１６の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3158（商品名 ダイセル化学工業製） 34
2,2-ビス（4-グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン 25
1,4ビス（2-ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン 25
3-（2-パーフルオロヘキシル）エトキシ-1,2-エポキシプロパン 16
A-187（商品名 日本ユニカー製） 4
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 200
（１２）流路形成材料１１５と感光性撥水材料１１６を同時にパターニングしてヒーター部に対応したインク吐出口１１７を形成した。この時、同時にガス抜き穴１１８を形成した（図１１参照）。（断面は図１１、平面は図５５に示す）このガス抜き穴と吐出口の面積の合計が、流路型材の面積の１３％とした。
【００６３】
（１３）図１２のようにＵＶ光１１９を１０Ｊ／ｃｍ２照射した。
【００６４】
（１４）オーブンで２００℃１時間の本硬化を行った。
【００６５】
（１５）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜１２０を形成した（図１３参照）。
【００６６】
（１６）裏面の樹脂層とＳｉＯ２をフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分１２１を除去しウエハ面を露出させた（図１４参照）。
【００６７】
（１７）この基板をＴＭＡＨの２２％溶液に浸け、（１１１）面が出るように異方性エッチングすると、平面形状が長方形の貫通穴１２２が形成された（図１５参照）。
【００６８】
（１８）エッチングストップ層１０６のＳｉＮ膜をドライエッチ等で部分的に除去してインク供給口を開口した（図１７参照）。保護レジスト１２０をキシレンで溶解除去して、最後にインク流路形成材１１４を除去し、インクの流路を確保した（図１８参照）。
【００６９】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、１５ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【００７０】
［比較例］
実施例１の図９〜図１５の工程を従来例で示した手順で作成し、他は実施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを作成した。
【００７１】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、一部に印字のカスレ、濃度ムラなどが観察された。
【実施例２】
【００７２】
以下、本発明の実施例を図１９〜３９を参照しながら説明する。
【００７３】
（１）基板面方位（１１０）のシリコン基板３０１に、熱酸化膜３０２を１２０００Å形成し、フォトリソ技術によって図１９のようにインク供給口を設けるための所望のパターン３０３を形成した。
【００７４】
（２）ＡｌＣｕ（Ｃｕ０．５％）を２０００Å堆積パターニングして、下層配線３０４と犠牲層３０５を形成した（図２０参照）。犠牲層は平面形状が図５４のように狭角が７０．５度をなす平行四辺形とした。犠牲層の幅は１５０μｍ、長さは２０ｍｍとした。
【００７５】
（３）基板表面上にエッチングストップ層３０６として、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮ膜を８０００Å堆積した（図２１参照）。また積層されたエッチングストップ膜のトータルの応力は、１．０×１０ｅｘｐ―９dyne/cm2であった。
【００７６】
（４）プラズマＣＶＤ等を使って、ＳｉＯＮ膜を１２０００Å堆積して層間絶縁膜３０７とした。さらに、層間絶縁膜にコンタクトホール３０８を形成した（図２２参照）。
【００７７】
（５）インク供給口に合わせて、インク吐出圧力発生素子としてヒーター部３０９形成した。ヒーター材料として、ＴａＮＳｉ膜をスパッターや真空蒸着によって７００Å堆積しパターニングする。さらに電力供給用の上層電極３１０としてＡｌＣｕ膜を３０００Å堆積し同様にパターニングして形成した。ヒーターおよび電極は、インク供給口の両側に対称に配置した（図２３参照）。
【００７８】
（６）ヒーターには耐久性の向上を目的としてプラズマＣＶＤでＳｉＮ膜３１１を２３００Å堆積し保護膜とした（図２４参照）。
【００７９】
（７）この上に、耐キャビテーション膜３１２としてスパッター法でＴａ膜を２０００Å堆積しパターニングした（図２５参照）。
【００８０】
（８）耐食性樹脂膜３１３（日立化成製ＨＩＭＡＬ（登録商標））を２μｍ塗布焼成して形成した。そして、ヒーター部とインク供給口部をパターニングした（図２６参照）。
【００８１】
（９）インク流路確保のために、ポジ型レジスト（東京応化ODUR1010A）でパターン３１４をインク流路型材として形成した（図２７参照）。
【００８２】
（１０）インク流路型材のパターンの上に、ネガ型樹脂で流路形成層３１５を形成した（図２８参照）。
【００８３】
流路形成材料３１４の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3150（商品名 ダイセル化学工業製） 100
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 100
（１１）続いて感光性撥水材料３１６として以下に示すネガ型樹脂を塗布、ホットプレートで１２０℃で焼成した（図２８参照）。
【００８４】
感光性撥水材料３１６の組成
重量部
EHPE（登録商標）-3158（商品名 ダイセル化学工業製） 34
2,2-ビス（4-グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン 25
1,4ビス（2-ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン 25
3-（2-パーフルオロヘキシル）エトキシ-1,2-エポキシプロパン 16
A-187（商品名 日本ユニカー製） 4
SP-170（商品名 旭電化工業製） 1.5
ジエチレングリコールジメチルエーテル 200
（１２）流路形成材料３１５と感光性撥水材料３１６を同時にパターニングしてヒーター部に対応したインク吐出口３１７を形成した。この時、同時にガス抜き穴３１８を形成した（図２９参照）。このガス抜き穴と吐出口の面積の合計が、流路型材の面積の１５％になるように設計した。
【００８５】
（１３）図３０のようにＵＶ光３１９を１０Ｊ／ｃｍ２照射した。
【００８６】
（１４）オーブンで２００℃１時間の本硬化を行った。
【００８７】
（１５）この基板のノズル形成面側を保護するためレジストで保護膜３２０を形成した（図３１参照）。
【００８８】
（１６）裏面の樹脂層とＳｉＯ２をフォトリソ技術を使って、裏面のインク供給口のパターン部分３２１を除去しウエハ面を露出させた（図３２参照）。
【００８９】
（１７）次に裏面のインク供給口パターン部の平行四辺形の窓の狭角に隣接した部分に、ＹＡＧレーザーで非貫通のエッチング先導孔３２２を開けた（図３３参照）。この時の穴の径は３０〜３５μｍ、深さは５５０〜７３０μｍであった。
【００９０】
（１８）この基板をＴＭＡＨの２２％溶液に浸け、７時間３０分異方性エッチングすると、平面形状が長方形の貫通穴３２３が形成された（図３４参照）。
【００９１】
（１９）エッチングストップ層３０６のＳｉＮ膜をドライエッチで部分的に除去してインク供給口を開口した（図３５〜図３７参照）。保護レジストをキシレンで溶解除去して（図３８参照）、最後にインク流路形成材３１４を除去し、図３９のようにインクの流路を確保した。
【００９２】
このインクジェット記録ヘッドを使って、吐出周波数１５ＫＨｚで印字テストを行ったが、２０ｍｍ幅全域にわたって、印字のカスレ、濃度ムラ、インクの不吐出のない高品位な印字物が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施例による工程図である。
【図２】本発明の実施例による工程図である。
【図３】本発明の実施例による工程図である。
【図４】本発明の実施例による工程図である。
【図５】本発明の実施例による工程図である。
【図６】本発明の実施例による工程図である。
【図７】本発明の実施例による工程図である。
【図８】本発明の実施例による工程図である。
【図９】本発明の実施例による工程図である。
【図１０】本発明の実施例による工程図である。
【図１１】本発明の実施例による工程図である。
【図１２】本発明の実施例による工程図である。
【図１３】本発明の実施例による工程図である。
【図１４】本発明の実施例による工程図である。
【図１５】本発明の実施例による工程図である。
【図１６】本発明の実施例による工程図である。
【図１７】本発明の実施例による工程図である。
【図１８】本発明の実施例による工程図である。
【図１９】本発明の実施例による工程図である。
【図２０】本発明の実施例による工程図である。
【図２１】本発明の実施例による工程図である。
【図２２】本発明の実施例による工程図である。
【図２３】本発明の実施例による工程図である。
【図２４】本発明の実施例による工程図である。
【図２５】本発明の実施例による工程図である。
【図２６】本発明の実施例による工程図である。
【図２７】本発明の実施例による工程図である。
【図２８】本発明の実施例による工程図である。
【図２９】本発明の実施例による工程図である。
【図３０】本発明の実施例による工程図である。
【図３１】本発明の実施例による工程図である。
【図３２】本発明の実施例による工程図である。
【図３３】本発明の実施例による工程図である。
【図３４】本発明の実施例による工程図である。
【図３５】本発明の実施例による工程図である。
【図３６】本発明の実施例による工程図である。
【図３７】本発明の実施例による工程図である。
【図３８】本発明の実施例による工程図である。
【図３９】本発明の実施例による工程図である。
【図４０】従来例の工程図である。
【図４１】従来例の工程図である。
【図４２】従来例の工程図である。
【図４３】従来例の工程図である。
【図４４】従来例の工程図である。
【図４５】従来例の工程図である。
【図４６】従来例の工程図である。
【図４７】従来例の工程図である。
【図４８】従来例の工程図である。
【図４９】従来例の工程図である。
【図５０】従来例の工程図である。
【図５１】従来例の工程図である。
【図５２】従来例の工程図である。
【図５３】（１００）ウエハの時の犠牲層平面図である。
【図５４】（１１０）ウエハの時の犠牲層平面図である。
【図５５】インク吐出口部分の平面図である。
【図５６】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図５７】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図５８】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図５９】本発明に至る実験に用いた基板の工程図である。
【図６０】本発明に至る実験に用いた基板の平面図である。
【図６１】本発明に至る実験による、流路形成面の歪みとガス抜き穴の面積の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０１ シリコン基板
１０２ 熱酸化膜
１０３ インク供給口パターン
１０４ 配線電極
１０５ 犠牲層
１０６ エッチングストップ層
１０７ 層間絶縁膜
１０８ コンタクトホール
１０９ 吐出発生素子
１１０ 配線電極
１１１ 保護膜
１１２ 耐キャビ手ション膜
１１３ 耐食性樹脂膜
１１４ インク流路型材
１１５ 流路形成層
１１６ 感光性撥水材
１１７ インク吐出口
１１８ ガス抜き穴
１１９ ＵＶ光
１２０ 保護レジスト
１２１ インク供給口パターン
１２２ インク供給口貫通部
２０１ シリコン基板
２０２ インク供給口マスク
２０３ 吐出発生素子
２０４ 感光性撥水材
２０５ オーブン
２０６ 流路形成型材
２０７ 流路形成層
２０８ 吐出口
２０９ 保護レジスト
２１０ インク供給口
３０１ シリコン基板
３０２ 熱酸化膜
３０３ インク供給口パターン
３０４ 配線電極
３０５ 犠牲層
３０６ エッチングストップ層
３０７ 層間絶縁膜
３０８ コンタクトホール
３０９ 吐出発生素子
３１０ 配線電極
３１１ 保護膜
３１２ 耐キャビ手ション膜
３１３ 耐食性樹脂膜
３１４ インク流路型材
３１５ 流路形成層
３１６ 感光性撥水材
３１７ インク吐出口
３１８ ガス抜き穴
３１９ ＵＶ光
３２０ 保護レジスト
３２１ インク供給口パターン
３２２ レーザー加工先導孔
３２３ インク供給口貫通部
４０１ Ｓｉ基板
４０２ 流路形成型材
４０３ 流路形成層
４０４ 感光性撥水材料
４０５ 模擬的吐出口
４０６ ガス抜き穴
４０７ ディープＵＶ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の透明な樹脂で覆われた、光反応性の樹脂を露光して反応させる工程であって、該被覆樹脂層に光反応時に発生するガスを逃がすための複数の貫通部を設けることを特徴とする、光反応性樹脂を用いたプロセス方法。
【請求項２】
吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成したインクジェット記録ヘッドであって、ノズル形成部材にインク吐出に用いない開口部の面積の総和が吐出口面積の５０％以上であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
吐出口形成およびガス抜き穴形成工程、固体層を露光する工程、流路型材を除去する工程、本硬化工程、を連続で行う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４】
ネガ型の活性エネルギー硬化材料の表面が撥インク性であることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
ネガ型の活性エネルギー硬化材料の表面が撥インク性であることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１】
他の透明な樹脂で覆われた、光反応性の樹脂を露光して反応させる工程であって、該被覆樹脂層に光反応時に発生するガスを逃がすための複数の貫通部を設けることを特徴とする、光反応性樹脂を用いたプロセス方法。
【請求項２】
吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成したインクジェット記録ヘッドであって、ノズル形成部材にインク吐出に用いない開口部の面積の総和が吐出口面積の５０％以上であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
吐出圧発生素子と、少なくとも流路となる部分を占有する固体層がポジ型レジストにより形成された基体上に、ノズル形成部材であるネガ型の活性エネルギー線硬化性材料を被覆し露光、現像により吐出口を形成し、前記固体層を除去することによりノズルを形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
吐出口形成およびガス抜き穴形成工程、固体層を露光する工程、流路型材を除去する工程、本硬化工程、を連続で行う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４】
ネガ型の活性エネルギー硬化材料の表面が撥インク性であることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
ネガ型の活性エネルギー硬化材料の表面が撥インク性であることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【公開番号】特開２００８−１４９６６７（Ｐ２００８−１４９６６７Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４２５２４（Ｐ２００６−３４２５２４）
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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