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液体排出头的制造方法.pdf

  • 上传人:32
  • 文档编号:1230064
  • 上传时间:2018-04-07
  • 格式:PDF
  • 页数:32
  • 大小:1.92MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200880120539.3

    申请日:

    2008.12.18

    公开号:

    CN101896352A

    公开日:

    2010.11.24

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B41J 2/16申请公布日:20101124|||实质审查的生效IPC(主分类):B41J 2/16申请日:20081218|||公开

    IPC分类号:

    B41J2/16; B41J2/05

    主分类号:

    B41J2/16

    申请人:

    佳能株式会社

    发明人:

    芝昭二; 石塚一成; 富永康亮

    地址:

    日本东京

    优先权:

    2007.12.19 JP 2007-327473; 2008.10.29 JP 2008-278427

    专利代理机构:

    中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

    代理人:

    申发振

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    内容摘要

    提供一种用于制造液体排出头的方法,该液体排出头在基板上或上方包含与排出端口连接的流动路径形成部件,该方法包括:在基板上或上方设置包含感光树脂的层;在包含感光树脂的层上的与流动路径对应的区域处设置使得能够减少具有感光树脂的感光波长的光的透射的掩模层;使用掩模层对于包含感光树脂的层执行曝光,以使得包含感光树脂的层成为具有流动路径的形状的图案;设置变成流动路径形成部件的层以覆盖图案;在所述的变成流动路径形成部件的层的一部分处形成排出端口;和通过去除图案形成流动路径。

    权利要求书

    1.一种用于制造液体排出头的方法,该液体排出头在基板上或上方包含用于形成可连通地与排出液体的排出端口连接的流动路径的流动路径形成部件,该方法包括:在基板上或上方设置包含感光树脂的层;在所述包含感光树脂的层上的与流动路径对应的区域处设置使得能够减少具有感光树脂的感光波长的光的透射的掩模层;使用掩模层作为掩模对于包含感光树脂的层执行曝光,以使得所述包含感光树脂的层成为具有所述流动路径的形状的图案;设置变成流动路径形成部件的层以覆盖所述图案;在所述变成流动路径形成部件的层的一部分处形成排出端口;和通过去除所述图案形成所述流动路径。2.根据权利要求1的方法,其中,所述感光树脂是正感光树脂。3.根据权利要求1的方法,其中,设置掩模层还包含:在感光树脂上设置用于形成所述掩模层的包含二嗪农萘醌衍生物和羟基二苯甲酮化合物的层;和对于包含二嗪农萘醌衍生物和羟基二苯甲酮化合物的所述层,执行包含曝光的构图,以由此形成所述掩模层。4.根据权利要求1的方法,其中,在曝光之后,与经受曝光的感光树脂的一部分一起去除掩模层。5.根据权利要求1的方法,其中,所述掩模层包含两个层。6.根据权利要求3的方法,其中,羟基二苯甲酮化合物是2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。7.根据权利要求3的方法,其中,使用i射线对于包含二嗪农萘醌衍生物和羟基二苯甲酮化合物的所述层执行曝光。8.根据权利要求1的方法,其中,在所述包含感光树脂的层上的与流动路径对应的区域处设置使得能够减少具有感光树脂的感光波长的光的透射的掩模层包含:在基板上或上方设置包含感光树脂的第一层和设置在第一层上的包含感光树脂的第二层;和在第二层上设置所述掩模层。9.根据权利要求1的方法,其中,在所述包含感光树脂的层上的与流动路径对应的区域处设置使得能够减少具有感光树脂的感光波长的光的透射的掩模层包含:在基板上或上方设置包含感光树脂的第一层和设置在第一层上的图案,该图案具有所述流动路径的一部分的形状;和设置所述掩模层以覆盖具有所述流动路径的一部分的形状的所述图案和第一层。

    说明书

    液体排出头的制造方法

    技术领域

    本发明涉及排出液体的液体排出头的制造方法,特别是涉及通过将墨排出到记录介质上执行记录的喷墨记录头的制造方法。

    背景技术

    排出液体的液体排出头的使用的例子包括通过将墨排出到记录介质上执行记录的喷墨记录方法。

    一般地,用于喷墨记录方法(液体喷出记录方法)的喷墨记录头包含墨流动路径、设置于流动路径的一部分上的排出能量产生单元和用于通过在排出能量产生单元中产生的能量排出墨的细微墨排出端口(称为“孔口”)。这种喷墨头的制造方法的例子包括在USP4657631中公开的方法。在该方法中,使用感光材料在具有排出能量产生元件的基板上形成作为流动路径的模板的构图层,并在构图层上设置流动路径壁形成部件,并随后去除构图层,由此形成用于墨流动路径的空间。该方法是对于半导体应用光刻技术,并使得能够实现用于形成墨流动路径、排出端口等的高精细处理。

    对作为上述的流动路径的模板的图案使用正感光树脂,并且,使用光刻技术对正感光树脂进行构图。对于用于将这种正感光树脂曝光的曝光装置,与需要的曝光量相关联地使用以1∶1的放大倍数一次将整个基板曝光的类型的曝光装置。当使用一次施加作为正感光树脂的感光波长的深UV光(具有不大于300nm的波长)的类型的曝光装置执行曝光时,可设想以下的情况。

    首先,由于设置在基板上的大面积的整个目标物体(正感光树脂)被一次曝光,因此,物体和用于曝光的掩模之间的对准精度不足。特别地,当在约8~12英寸的大尺寸晶片上将目标物体曝光时,由于例如基板的翘曲和/或掩模的偏斜的影响,掩模和目标物体之间的对准精度会在同一基板内根据经受曝光的基板而改变。

    并且,作为正感光树脂,一般地,使用主链分解型正感光树脂,许多主链分解型正感光树脂对于紫外光具有低的感光度,由此必须施加大量的能量以导致充分的分解反应。因此,由于曝光中的发热,会在掩模和基板中出现不均匀的热膨胀,从而导致分辨率和对准精度的劣化。

    例如,在诸如在例如USP4657631中公开的方法的喷墨记录头的制造方法中,一般地,参照在基板上形成的对准掩模执行形成流动路径图案的正感光树脂层和涂敷树脂层的曝光。如果不存在不对准,那么,如图14A所示,可在能量产生元件20、流动路径形状图案30和排出端口50之间提供希望的相互位置关系。同时,如果如上面提到的那样出现对准精度的变化,那么如图14B所示,能量产生元件20、流动路径形状图案30和排出端口50之间的相互位置关系会与希望的位置关系不同。在这种情况下,在制造的头中,不能提供流动路径中的流体通往能量产生元件和排出端口的希望的阻力。根据以上情况,上面提到的对准的变化的出现会影响制造的喷墨记录头的排出性能。

    发明内容

    鉴于上述的问题,提出本发明,并且,本发明的目的是提供用于稳定地制造具有有利的打印性能的喷墨头的方法,其中可以以高的精度和良好的可重复性控制排出能量产生元件、墨流动路径和排出端口之间的位置关系。

    本发明提供一种用于制造液体排出头的方法,该液体排出头在基板上或上方包含用于形成可连通地与排出液体的排出端口连接的流动路径的流动路径形成部件,该方法包括:在基板上或上方设置包含感光树脂的层;在包含感光树脂的层上的与流动路径对应的区域处设置使得能够减少具有感光树脂的感光波长的光的透射的掩模层;使用掩模层作为掩模对于包含感光树脂的层执行曝光,以使得包含感光树脂的层成为具有流动路径的形状的图案;设置变成流动路径形成部件的层,以覆盖图案;在变成流动路径形成部件的层的一部分处形成排出端口;和通过去除图案形成流动路径。

    本发明使得能够稳定地制造具有有利的打印性能的喷墨头,其中可以以高的精度和良好的可重复性控制排出能量产生元件、墨流动路径和排出端口之间的位置关系。

    通过参照附图阅读示例性实施例的以下说明,本发明的其它特征将变得清晰。

    附图说明

    图1是示出根据本发明的喷墨头的例子的示意性透视图。

    图2A、图2B、图2C、图2D和图2E是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图3A、图3B、图3C和图3D是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图4A、图4B、图4C和图4D是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图5A、图5B、图5C和图5D是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图6A和图6B是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图7是示出在本发明的例子中使用的正感光树脂和用于掩模的抗蚀剂的吸收光谱的示图。

    图8是示出在本发明的例子中使用的光的波长和照度之间的关系的示图。

    图9是示出在本发明的例子中使用的正感光树脂和用于掩模的抗蚀剂的吸收光谱的示图。

    图10A和图10B是用于描述评价方法的示意图。

    图11A、图11B和图11C是用于描述评价方法的示意图。

    图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图12F、图12G和图12H是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图13A、图13B和图13C是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图14A和图14B是用于描述相关技术和要解决的问题的示图。

    图15A、图15B、图15C和图15D是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图16A、图16B、图16C、图16D、图16E、图16F、图16G和图16H是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示意性截面图。

    图17是用于描述评价方法的示意图。

    图18A、图18B、图18C和图18D是示出比较例的示意性截面图。

    具体实施方式

    将参照附图描述本发明的实施例。在以下的描述中,具有相同的功能的部件在附图中具有相同的附图标记,并且,可不重复其描述。

    并且,以喷墨头作为液体排出头的例子提供以下的描述。液体排出头可被应用于诸如滤色器制造的工业领域。

    图1是示出作为本发明的例子的喷墨头的结构的例子的示意性部分截面透视图。该喷墨头包含用于排出墨的多个排出端口15;和用于可连通地与排出端口连接并在其内部包含用于排出墨的排出能量产生元件2的墨流动路径17。这里,“在其内部包含排出能量产生元件2”意味着排出能量产生元件2被设置在墨流动路径17内的预定位置处。并且,墨流动路径17具有在上面形成多个排出能量产生元件2的基板1上形成的墨流动路径形成部件13。在本实施例中,以排出端口15形成开口的方式,排出端口15被设置在墨流动路径形成部件13内。

    (第一实施例)

    图12A~12H和图13A~13C是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示图。这些图与沿线B-B′取的图1中的喷墨头的示意性截面图对应。

    首先,如图12A所示,设置包含产生用于排出液体的能量的能量产生元件2的基板1。能量产生元件2的例子包含加热器和压电元件。对于基板1,使用硅。为了增强能量产生元件2的耐久性,可以设置诸如保护层(未示出)的各种类型的功能层。例如,可以在基板的表面上设置SiN、SiC和/或Ta的膜。

    然后,如图12B所示,在基板上形成用于形成具有流动路径的形状的图案的包含正感光树脂的第一层22。正感光树脂的例子包含诸如聚甲基异丙烯酮和聚乙烯酮的主链分解型正感光树脂。例子还可包含以酯基甲基丙烯酸酯为主要成分的聚合主链分解型正感光树脂,例如,诸如聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸乙酯的均聚物,以及甲基丙烯酸甲酯和例如甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯或苯基甲基丙烯酸酯的共聚物。也可以使用负感光树脂。

    然后,如图12C所示,在第一层22上设置变成用于对第一层22进行构图的掩模的包含感光树脂成分的第二层23。可使用最广泛的i射线(365nm)从对准精度的观点通过分步投影光刻机(stepper)将该感光树脂成分构图。具体而言,可使用提供i射线的缩小投影曝光装置执行曝光。特别地,可以使用包含酚醛清漆树脂和二嗪农萘醌衍生物(naphthoquinone diazide derivative)的正光致抗蚀剂。作为例子,可以使用由Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.市售的诸如OFPR-800抗蚀剂或iP-5700抗蚀剂(产品名称)的萘醌型正光致抗蚀剂。

    包含感光树脂成分的第二层23还可包含羟基二苯甲酮化合物(hydroxybenzophenone compound)。当使用碱显影剂对萘醌型正光致抗蚀剂构图时,在二嗪农萘醌型抗蚀剂的表面部分上出现重氮化反应,从而导致观察到二嗪农萘醌型抗蚀剂在显影剂中的溶度降低的现象。同时,在不与碱接触的树脂层的下部,溶度不改变。因此,可以设想,由于显影速度在表面部分和下部之间不同,因此抗蚀剂掩模的图案边缘形状的控制变得困难。

    在第二层23包含羟基二苯甲酮化合物的情况下,由于包含于羟基二苯甲酮化合物中的OH基的效应,第二层23在碱中的溶度上升。因此,在后面描述的将第二层23构图的显影中,曝光部分的显影速度提高。因此,即使当在碱环境下在第二层23的表面部分上出现重氮化反应时,也能够防止表面部分具有变得不可溶于显影剂中的趋势,由此使得表面和下部具有相同的显影速率,并由此可执行显影以提供垂直的边缘。

    并且,本发明的发明人发现,上述的显影速度根据羟基二苯甲酮化合物中的OH基的数量而改变。特别地,在使用碱溶液的显影中,在具有一个OH基的羟基二苯甲酮的情况下,表面部分和下部的显影速度基本上彼此相等,从而使得能够以接近垂直形状的形状在抗蚀剂掩模24中获得边缘24a。此外,如果羟基二苯甲酮化合物具有诸如长链烷氧基的疏水基,那么可使得上层和下层的碱显影速度相同,由于可以获得垂直的构图形状,因此这是优选的。

    羟基二苯甲酮化合物的例子包含2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(2-hydroxy-4-octoxybenzophenone)、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2,4-二羟基二苯甲酮。例子还可包含2,3,4-三羟基二苯甲酮、2,3,4,4′-四羟基二苯甲酮和2,3′,4,4′-四羟基二苯甲酮。

    可以在包含100重量份的固态含量的正光致抗蚀剂中提供不少于5重量份且少于12重量份的羟基二苯甲酮化合物。

    此外,可从其增强第二层23的遮光效果的观点提供羟基二苯甲酮化合物。当通过光刻将第一层22构图时,第一层22上的第二层23被用作掩模,因此第二层23需要具有遮光效果。通过包含于羟基二苯甲酮化合物中的芳香环的效果,可以增强用于遮挡具有用于将包含于第一层22中的正感光树脂曝光的波长的光的遮光效果。因此,可以在不增加第二层23的厚度的情况下增强遮光效果。

    如果通过涂敷在第一层22上设置第二层23,那么优选考虑防止第一层22溶解。

    然后,如图12D所示,使用掩模将第二层23曝光。

    然后,如图12E所示,执行显影以形成与流动路径的形状对应的抗蚀剂图案24。此时,通过羟基二苯甲酮化合物的上述效果,边缘部分24a具有基本上与第一层22的表面垂直的形状。

    然后,如图12F所示,以抗蚀剂图案24为掩模将第一层22曝光。此时用于曝光的光被抗蚀剂图案24遮挡。此时遮光指的是例如吸收光或反射光,使得光不穿透第一层22。这意味着不仅完全排除光射向第一层22,而且将光遮挡到对于第一层22获得有利的图案所需要的程度。

    然后,如图12G所示,用作掩模的抗蚀剂图案24被去除。使用溶剂执行抗蚀剂图案24的去除。这里,一般地,萘醌型正光致抗蚀剂以适当的曝光量用作正抗蚀剂,并且,曝光部分容易溶于碱水溶液中。但是,当施加大的曝光量时,在作为主成分的树脂的分子之间发生交联反应,因此,萘醌型正光致抗蚀剂会难以溶于碱水溶液或一般的有机溶剂中。当第一层22是厚膜时,需要施加大量的能量。由此,大量的能量还被施加到抗蚀剂图案24上,从而导致交联反应发展,这会导致难以去除抗蚀剂图案24。

    因此,对于去除已发生交联反应的萘醌型光致抗蚀剂,可以以任意的比与水混合的具有6或更大的碳数的乙二醇醚(glycol ether)和含氮的碱性有机溶剂以及水的混合溶液是有效的。由于混合溶剂同时具有作为有机溶剂的溶解能力和用作碱水溶液的溶解能力,因此可以推定它具有有利于溶解已发生交联反应的萘醌型光致抗蚀剂的性能。

    然后,如图12H所示,对于第一层22执行显影,从而获得具有喷墨头的流动路径的形状的图案25(流动路径图案25)。由于作为掩模的抗蚀剂图案24的边缘形状24a表现高的垂直性,因此,图案25的边缘部分25a的形状也表现出高的关于基板的垂直性。图案25的形状被转印到将在后面描述的流动路径17的壁的形状。因此,如果可以以接近垂直于基板的形状形成图案25的边缘部分25a,那么可使得由图13C中的流动路径形成部件13形成的流动路径17的壁部分和基板1之间的角度θ接近90°。当角度θ接近90°时,如果基板1和流动路径形成部件13之间的接触面积不变,那么流动路径17的体积变大,从而使得能够降低流动路径17中的流动阻力,由于被排出的液体的填充速度提高,因此这是有利的。当对于第一层22使用负光致抗蚀剂树脂时,经受曝光的部分固化,由此,通过显影去除掩模24下面的部分。

    然后,如图13A所示,在图案层上设置变为流动路径形成部件13的涂层13a,使得涂层13a覆盖流动路径图案25。通过诸如普通的旋转涂敷、辊涂敷(roll coating)或窄缝涂敷(slit coating)的涂敷方法形成具有20μm的膜厚的材料。这里,在形成变成流动路径形成部件13的涂层13a时,涂层13a需要具有诸如不使流动路径图案25变形的性能。换句话说,当通过例如使用旋转涂敷或辊涂敷在流动路径图案25上沉积涂层时,必须选择溶剂以避免可溶的流动路径图案25溶解。并且,由于感光材料可通过光刻容易地以高的精度形成将在后面描述的墨排出端口15,因此,用于形成流动路径形成部件13的材料可以是感光材料。对于树脂涂层13a的材料,需要高的作为结构材料的机械强度、对于下层材料的附着性、墨耐受性(ink tolerance)和用于对墨排出端口的细微图案构图的分辨率。对于满足这些性能的材料,可以使用阳离子聚合型环氧树脂成分。

    用于本发明的环氧树脂的例子可包含双酚A和表氯醇(epichlorohydrin)之间的反应物之中的双酚A和具有约900或更大的分子量的表氯醇之间的反应物、以及含溴的酚A和表氯醇之间的反应物。例子还可包含在日本专利申请公开No.H02-140219中公开的热塑性酚醛(phenol novolac)或邻甲酚酚醛清漆(o-cresol novolac)和表氯醇以及包含氧化环己烯(oxycyclohexane skeleton)的多官能环氧树脂之间的反应物,但不限于这些化合物。

    对于上述的环氧化合物,优选地,使用具有2000或更小的环氧当量的化合物,并且,更优选地,使用具有1000或更小的环氧当量的化合物。

    对于用于使上述的环氧树脂固化的光阳离子(photocationic)聚合引发剂,一旦施加光就产生酸的化合物和例如由Adeka Corporation市售的SP-150、SP-170和SP-172是适于使用的。

    此外,可根据需要任意地在上述的成分中添加添加剂等。例如,可以添加增韧剂以降低环氧树脂的弹性程度,或者,可以添加硅烷耦合剂以获得更高的与下层材料的粘接性。

    然后,通过掩模(未示出)对于涂敷树脂层13a执行构图曝光并且执行显影处理,由此在面对能量产生元件的位置处形成排出端口15。然后,使用适当的溶剂将经受构图曝光的墨流动路径形成部件13显影,由此形成排出端口15,从而进入图13B所示的状态。

    如图13C所示,在在基板上形成可连通地与流动路径17连接的液体供给端口(未示出)之后,图案25被去除,由此获得流动路径17和流动路径形成部件13。

    然后,在执行切割分离的步骤(未示出)之后,流动路径图案25通过被溶解而去除。并且,在通过根据需要执行加热处理进一步使墨流动路径形成部件13固化之后,设置与用于墨供给的部件(未示出)的连接和用于驱动能量产生元件(未示出)的电气连接,由此使得能够获得喷墨头。

    (第二实施例)

    下面,参照作为沿图1中的喷墨头的线A-A′取的示意性截面图的图15A~15D和图16A~16H描述本发明的第二实施例。

    首先,设置诸如在例如图15A中示出的基板的基板1。对于该基板,虽然可以在对于形状和材料等没有特定的限制的条件下使用可用作墨流动路径形成部件的一部分并且还用作形成墨流动路径和墨排出端口的材料层的支撑的任何基板,但是,一般使用硅基板。

    然后,如图115B所示,在基板1上形成包含正感光树脂的第一层22。可以根据与第一实施例类似的方法设置包含正感光树脂的第一层22。

    然后,如图15C所示,在第一层22上形成对于包含正感光树脂的第一层22的感光波长范围中的光具有遮光效果的树脂成分层26。

    这里用于形成树脂成分层26的树脂成分用作将在后面描述的用于将第一层22构图的掩模,并且需要能够遮挡第一层22的感光波长范围中的光。此外,在后面描述的过程中,树脂成分需要通过以第二层23的图案为掩模的蚀刻而经受构图。对于蚀刻方法,可以使用湿法蚀刻:可以在第二层23的显影剂或不溶解第二层23的溶剂中溶解成分树脂。

    对于满足这些要求的树脂成分,可以使用具有涂敷能力的树脂和遮光材料的混合物。对于具有涂敷能力的树脂,可以使用例如以下树脂的通用树脂:诸如丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟苯酯的以丙烯酸单体为主要成分的丙烯酸聚合物,诸如聚乙烯醇的乙烯聚合物,或诸如热塑性酚醛或甲酚醛的酚醛清漆聚合物。

    对于遮光材料,虽然可以使用适当地添加染料或颜料的上述的树脂,但是必须选择可遮挡第一正抗蚀剂的感光波长范围中的光的材料。具体而言,可以以少的量提供高的遮光效果的遮光材料的例子包含碳黑和钛黑。特别地,使用碳黑是有利的,可以使用诸如槽法碳黑、炉黑、热碳黑或灯黑的已知的碳黑。并且,为了增强上述的树脂的分散性,可以使用涂敷有树脂的碳黑。

    对于对用于本发明的第一层22的感光波长范围中的光具有遮光效果的树脂成分,例如,可通过在甲酚醛中分散碳黑获得碱可溶树脂成分。

    然后,如图15D所示,在对于第一正抗蚀剂的感光波长范围具有遮光效果的树脂成分层26上形成第二层23。

    对于第二层23,虽然可以使用负抗蚀剂或正抗蚀剂,但是,可经受碱性显影的抗蚀剂对于易操作性是有利的。此外,在本发明中,可使用最广泛的i射线(365nm)从对准精度的观点通过分步投影光刻机执行构图。满足这些要求的抗蚀剂可以是包含酚醛清漆树脂和二嗪农萘醌衍生物的正光致抗蚀剂。作为例子,可以使用诸如由TokyoOhka Kogyo Co.,Ltd.市售的OFPR-800抗蚀剂或iP-5700抗蚀剂(产品名称)的通用的萘醌型正光致抗蚀剂。

    然后,如图16A所示,通过第一中间掩模(掩模)27执行构图曝光,并且执行显影处理,由此形成与流动路径的形状对应的抗蚀剂图案24,从而进入图16B所示的状态。

    此时,如果对于树脂成分层26使用碱可溶树脂成分并且使用碱显影型正光致抗蚀剂作为第二层23,那么可同时执行树脂的显影和树脂成分的蚀刻。然后,如图16C所示,可以一次形成包含对于第一层22的感光波长范围具有遮光效果的树脂成分的抗蚀剂图案24(上层)和另一图案28(下层)。

    如果对于第一层22的感光波长范围具有遮光效果的树脂成分可溶于碱中,那么可在硬烘(hard-baking)抗蚀剂图案24之后,使用由第二层23形成的抗蚀剂图案24作为掩模通过适当的有机溶剂执行蚀刻。并且,可通过使用抗蚀剂图案24作为掩模的干法蚀刻对树脂成分进行构图。抗蚀剂图案24不特别需要被去除,但是,抗蚀剂图案24可被去除以进入图16D所示的随后的处理需要的状态。

    然后,使用抗蚀剂图案24和另一图案28作为掩模,使用具有第一层22的感光波长的光执行整个表面的曝光(图16E),并且,执行第一层22的显影,由此形成具有墨流动路径的形状的图案25(图16F)。如上所述,作为当对第一层22曝光时使用图中的两个层24和28作为掩模的结果,可进一步增强对于用于曝光的光的遮光效果。并且,使用抗蚀剂图案24执行用于获得另一图案28的构图,并由此以高的位置精度形成另一图案28。

    然后,去除被用于掩模的抗蚀剂图案24和另一图案28,由此完成具有墨流动路径的形状的图案25(图16G)。

    还能够:从图16D所示的状态对于第一层22执行整个表面的曝光;并在对第一层22显影的同时执行另一图案28的去除。

    使用如上面描述的那样形成的流动路径的图案25,执行参照图13A~13C在第一实施例中描述的方法,以如图16H所示的那样形成流动路径17、排出端口15、流动路径形成部件13。

    (第三实施例)

    图2A~2E、图3A~3D、图4A~4D、图5A~5D和图6A~6B是示出根据本发明的喷墨头制造方法的例子的示图。这些图与沿线A-A′取的图1中的喷墨头的示意性截面图对应。并且,图2A~2E、图3A~3D、图4A~4D、图5A~5D和图6A~6B所示的方法是形成通过具有上层和下层的形状相互不同的二层配置的模板图案而具有高度方向的变化的墨流动路径的例子。以下,这种类型的墨流动路径被称为“具有两层配置的墨流动路径”。

    首先,如图2A所示,如第二实施例那样设置基板1。

    然后,如图2B所示,在上面形成能量产生元件2的基板1上形成第一正感光树脂层7。然后,如图2C所示,进一步在第一正感光树脂层7上沉积第二正感光树脂层8。

    第一正感光树脂和第二正感光树脂需要在感光波长范围上相互不同。这是为了在通过曝光对一个正感光树脂构图时防止另一正感光树脂受曝光影响。在本发明中,第一正感光树脂的感光波长范围被称为“第一波长范围”。并且,第二正感光树脂的感光波长范围被称为“第二波长范围”。第一波长范围和第二波长范围需要相互不同。

    第一和第二正感光树脂的示例性例子包含以酯基甲基丙烯酸酯为主要成分的聚合主链分解型正感光树脂和聚甲基异丙烯酮的组合。一般地,以酯基甲基丙烯酸酯为主要成分的聚合主链分解型正感光树脂对于约200~240nm的波长范围的光敏感。同时,聚甲基异丙烯酮对约260~320nm的波长范围的光敏感。在该组合中,对于上层和下层的位置关系没有特别的限制:哪一个用于上层(第二正感光树脂层8)以及哪一个用于下层(第一正感光树脂层7)都没有问题。

    以酯基甲基丙烯酸酯为主要成分的聚合主链分解型正感光树脂可以是均聚物或共聚物。均聚物的特定例子包含聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸乙酯。共聚物的特定例子包含甲基丙烯酸甲酯和例如苯基甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸苯酯的共聚物。

    然后,如图2D所示,在第二正感光树脂层8上沉积第一抗蚀剂9(第一抗蚀剂)。然后,如图2E所示,通过第一中间掩模(掩模)19执行构图的曝光。进而,如图3A所示,执行显影处理,由此在第二正感光树脂层8上形成由第一抗蚀剂形成的掩模9′。

    设置第一抗蚀剂9是为了形成用于对第二正感光树脂层8进行构图的曝光处理中的掩模(图3B)。因此,第一抗蚀剂9需要对于具有第二正感光树脂的感光波长(第二波长范围)的光具有遮光效果。在本发明中,由抗蚀剂形成的掩模可被称为“掩模抗蚀剂”。

    可使用最广泛的i射线(365nm)从对准精度的观点通过分步投影光刻机将第一抗蚀剂9构图。更具体而言,可使用提供i射线的缩小投影曝光装置执行曝光。满足这些要求的有利的正抗蚀剂的例子包括包含二嗪农萘醌衍生物的正光致抗蚀剂,诸如包含酚醛清漆树脂和二嗪农萘醌衍生物的正光致抗蚀剂。其特定例子包含诸如由TokyoOhka Kogyo Co.,Ltd.市售的OFPR-800抗蚀剂(产品名称)和iP-5700抗蚀剂(产品名称)的通用的萘醌型正光致抗蚀剂。

    然后,如图3B所示,通过由第一抗蚀剂形成的掩模9′使用具有第二正感光树脂层8的感光波长的光执行整个表面的曝光。在该曝光中,选择性应用第一正感光树脂层7不敏感但第二正感光树脂层8敏感的波长范围中的光。然后,如图3C所示,去除由第一抗蚀剂形成的掩模9′。进而,如图3D所示,执行第二正感光树脂层8的显影,由此形成作为墨流动路径的模板图案的一部分的模板图案的上层8′。并且,可使用相同的溶剂同时执行图3C中的掩模9′的去除和图3D中的第二正感光树脂层8的显影处理。并且,可以在图3C中的掩模9′的去除之前执行图3D中的第二正感光树脂层8的显影处理。

    图7是示出形成第二正感光树脂层8的树脂的感光波长的例子和第一抗蚀剂9的遮光效果的示图。这里,使用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物(单体的相对比例=90∶10)作为第二正感光树脂层8,并且,使用由Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.制造的名称为iP-5700的产品作为第一抗蚀剂9。图中的D表示正感光树脂层8的吸收光谱,E表示图3A所示的状态中的掩模9′的吸收光谱,F表示图3B中的处理之后的掩模9′的吸收光谱。从图7可以看出,共聚物的感光波长主要为250nm或更小(对于5μm的膜厚的数据);可使用iP-5700抗蚀剂遮挡具有共聚物的感光波长的光(对于4μm的膜厚的数据)。并且,虽然已知萘醌型正光致抗蚀剂一旦曝光就褪色并变得透明,但是,在本例子可以看出,在曝光之后保持足够的遮光效果。

    图8是示出使用滤光器时的曝光波长和照度的示图。这里,示出对于包含高压汞灯的用于一次曝光方法的曝光装置设置遮挡具有260nm或更长的波长的光的滤光器的例子(H)和设置遮挡具有260nm或更短的波长的光的滤光器的例子(G)。图9表示聚甲基异丙烯酮的光谱I连同上述的光谱E和F。例如,当使用聚甲基异丙烯酮(PMIPK)作为第一正感光树脂层7(参见图9)时,优选用设置的遮挡具有260nm或更长的波长的光的滤光器执行曝光。这是由于第一正感光树脂层7吸收具有260nm或更长的波长的光,并且,当第二正感光树脂层8经受曝光时,第一正感光树脂层7会受到影响。通过上述的技术,第二正感光树脂层8被曝光(图3B)。

    可使用例如溶解上述的共聚物的分解物质(作为主链分解反应的结果产生的具有低分子量的物质)并且不溶解未反应物质的溶剂执行第二正感光树脂层8的显影(图3D)。

    使用可溶解或剥离第一抗蚀剂的溶剂执行由第一抗蚀剂形成的掩模9′的去除(图3C)。例如,萘醌型正光致抗蚀剂以适当的曝光量用作正抗蚀剂,并且,曝光的部分容易溶于碱水溶液中。但是,已知在大大过量的曝光量的情况下,在作为主要成分的树脂的分子之间出现交联反应,并由此难以溶于碱水溶液或普通的有机溶剂中。特别地,主链分解型正抗蚀剂表现相对差的反应效率,由此,当使用具有大的膜厚的主链分解型正抗蚀剂时,必须施加大量的能量。因此,在由第一抗蚀剂形成的掩模9′上也施加大量的能量,并且,交联反应在第一抗蚀剂中进展,这会导致难以去除掩模9′。

    作为认真研究的结果,本发明的发明人发现,使用以下的混合溶液去除掩模抗蚀剂是特别有利的:

    至少包含以下成分的混合溶液:

    可与水混合的具有6或更大的碳数的乙二醇醚;

    含氮的碱性有机溶剂;和

    水。

    可与水混合的具有6或更大的碳数的乙二醇醚指可以以任意的比与水混合的乙二醇醚。特别地,可以使用乙二醇一丁基醚和/或二甘醇单丁醚。对于含氮的碱性有机溶剂,特别地,可以使用乙醇胺和/或吗啉。

    该混合溶剂同时具有作为有机溶剂的溶解能力和作为碱水溶液的溶解能力。因此,该混合溶剂特别适于溶解例如包含已发生交联反应的萘醌型光致抗蚀剂的掩模。并且,该混合溶液还可用作上述的适于用作第二正抗蚀剂的共聚物的显影剂。因此,如果使用该混合溶剂或具有类似的功能的溶剂,那么可以同时执行第二正感光树脂层8的显影处理和由第一抗蚀剂形成的掩模9′的去除处理。

    然后,如图4A所示,在上面形成流动路径的形状的图案(变成用于形成流动路径的模子的模板图案)的上层8′的第一正感光树脂层7上沉积第二抗蚀剂11。然后,如图4B所示,通过第二中间掩模(掩模)12执行构图曝光。并且,如图4C所示,执行显影处理,由此在第一正感光树脂层7上形成由第二抗蚀剂11形成的掩模11′。

    设置第二抗蚀剂11是为了形成用于对第一正感光树脂层7进行构图的曝光处理中的掩模(图4D)。因此,第二抗蚀剂11需要对于第一正感光树脂层7的感光波长(第一波长范围)具有遮光效果。

    并且,通过在具有通过由第二正感光树脂形成的模板图案上层8′导致的水平差异的表面上涂敷,形成第二抗蚀剂11,并且,当考虑台阶的覆盖时,优选沉积层厚比第一抗蚀剂9层大的第二抗蚀剂11。此外,如同第一抗蚀剂9的情况一样,可使用最广泛的i射线(365nm)从对准精度的观点通过分步投影光刻机对第二抗蚀剂11构图。更具体而言,可使用提供i射线的缩小投影曝光装置执行曝光。满足这些要求的适当的正抗蚀剂的例子与在第一抗蚀剂9的例子中描述的那些类似。因此,对于第一抗蚀剂9和第二抗蚀剂11可使用相同类型的抗蚀剂。

    然后,如图4D所示,通过由第二抗蚀剂形成的掩模11′使用第一正感光树脂层7的感光波长执行整个表面的曝光。然后,如图5A所示,去除由第二抗蚀剂形成的掩模11′。进而,如图5B所示,执行第一正感光树脂层7的显影,由此形成作为墨流动路径的模板图案的其它部分的模板图案下层7′。可使用相同的溶剂同时执行图5A中的掩模11′的去除和图5B中的第一正感光树脂层7的显影处理。并且,还可在图5A中的掩模11′的去除之前执行图5B中的第一正感光树脂层7的显影处理。

    图9是示出第一正感光树脂层7的感光波长和第二抗蚀剂11的遮光效果的例子的示图。这里,使用聚甲基异丙烯酮(PMIPK)作为第一正感光树脂层7,并且,使用由Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.制造的名称为OFPR-800的产品作为第二抗蚀剂11。从图9可以看出,PMIPK的感光波长主要为约260nm~320nm(对于15μm的膜厚的数据);可使用OFPR-800抗蚀剂遮挡具有PMIPK的感光波长的光(对于4μm的膜厚的数据)。并且,可以看出,在曝光之后保持足够的遮光效果。

    因此,对于用于通过掩模11′(图4D)进行整个表面曝光的光的波长,例如,可以使用通过使用遮挡具有260nm或更短的波长的光的滤光器提供的波长的光。此外,可以以与前面描述的第二正感光树脂层8和掩模9′的显影类似的方式执行第一正感光树脂层7(图5B)的显影和掩模11′(图5A)的去除。

    在上述的处理之后,可以制备具有以高精度控制对准的二层配置的墨流动路径的模板图案7′和8′。

    对于上述的树脂层和抗蚀剂层形成,可以使用诸如旋转涂敷、辊涂敷或窄缝涂敷的已知的涂敷方法。并且,可使用干膜正抗蚀剂的叠层形成这些树脂层和抗蚀剂层。此外,可以在第一和第二正感光树脂中添加诸如光吸收剂的添加剂以防止基板表面的反射。

    然后,如图5C所示,由用于形成墨流动路径壁的涂敷树脂13a涂敷通过上述的处理形成的墨流动路径的模板图案7′和8′。这里,例如,可通过诸如旋转涂敷、辊涂敷或窄缝涂敷的方法施加涂敷树脂13a。

    涂敷树脂13a用作墨流动路径形成部件。因此,需要高的作为结构材料的机械强度、对于下层材料的附着性、墨耐受性和用于提供排出端口的细微图案的分辨率。满足这些性能的适当的材料的例子包括包含环氧化合物和光阳离子聚合引发剂(photocationic polymerizationinitiator)的阳离子聚合型环氧树脂成分。

    以与参照图13A~13C在第一实施例中描述的方式类似的方式执行随后的处理,由此获得具有图6A~6B所示的二层配置的流动路径17的喷墨头。在图6B中,二层流动路径17的上部和下部可分别被称为流动路径上部18和流动路径下部19。

    通过根据在第一实施例~3中描述的本发明的方法,可以以高的精度和良好的可重复性控制排出能量产生元件2、墨流动路径17和排出端口15之间的位置关系,从而使得能够稳定地制造具有有利的打印性能的喷墨头。

    本发明还可被应用于具有三层或更多层配置的墨流动路径的喷墨头的制造。例如,当形成具有三层配置的墨流动路径时,首先,形成三个正感光树脂层,然后依次对于上层、中间层和下层执行上述的通过抗蚀剂掩模的曝光处理和显影,由此形成具有三层配置的墨流动路径。

    以下提供本发明的例子。在以下的描述中,“部分”意味着“质量部分”。

    <例子1>

    (具有二层配置-1的墨流动路径的喷墨头的制造)

    根据在图2A~2E、图3A~3D、图4A~4D、图5A~5D以及图6A和6B中示出的处理制造具有二层配置的墨流动路径的喷墨头。

    首先,设置上面形成排出能量产生元件2的基板1(图2A)。在本例子中,使用8英寸硅基板作为基板1,并且使用热电转换元件(包含材料HfB2的加热器)作为排出能量产生元件2。并且,在基板1的要形成流动路径的部分处形成SiN和Ta的叠层。

    然后,在上面形成排出能量产生元件2的基板1上形成第一正感光树脂层7(图2B)。在本发明中,作为第一正感光树脂,通过旋转涂敷设置聚甲基异丙烯酮,并在150℃下将其烘焙3分钟。烘焙之后的树脂层7的厚度为15μm。

    然后,进一步在第一正感光树脂层7上沉积第二正感光树脂层8(图2C)。在本发明中,作为第二正感光树脂,通过旋转涂敷设置甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物(单体的相对比例=90∶10)以使其具有5μm的膜厚,并在150℃下将其烘焙3分钟。

    进而,在第二正感光树脂层8上沉积第一抗蚀剂9(图2D)。在本例子中,作为第一抗蚀剂9,沉积萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:iP-5700抗蚀剂,由Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.制造)以使其具有4μm的膜厚。随后,使用i射线分步投影光刻机(产品名称:i5,由CannonInc.制造),通过第一中间掩模10(图2E)以200J/m2的曝光量执行曝光。然后,使用2.38wt%(重量百分比)的四甲基氢氧化铵水溶液执行显影处理,以执行构图,由此形成由第一抗蚀剂形成的掩模9′(图3A)。

    然后,通过掩模9′使用第二正感光树脂的感光波长的光执行整个表面的曝光(图3B)。在本例子中,使用包含遮挡具有260nm或更长的波长的光的滤光器的深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000,由Ushio,Inc.制造),用5000mJ/cm2的曝光量执行整个表面的曝光。

    然后,使用具有以下成分的混合溶剂(A),同时执行掩模9′的去除和第二正感光树脂层8的显影,由此形成墨流动路径的模板图案的上层8′(图3C和图3D)。

    混合溶剂(A):

    60vol%的二甘醇单丁醚;

    5vol%的乙醇胺;

    20vol%的吗啉;和

    15vol%的离子交换水。

    在上层8′上,沉积萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:OFPR-800抗蚀剂,由Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.制造)作为第二抗蚀剂以使其具有4μm的厚度(图4A)。随后,使用i射线分步投影光刻机(产品名称:i5),通过第二中间掩模(掩模)12以800J/m2的曝光量执行曝光(图4B)。然后,使用2.38质量%的四甲基氢氧化铵水溶液执行显影处理,以执行构图,由此形成由第二抗蚀剂形成的掩模11′(图4C)。

    然后,通过掩模11′使用具有第一正感光树脂的感光波长的光执行整个表面的曝光(图4D)。在本例子中,使用包含遮挡具有260nm或更短的波长的光的滤光器的深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000),用10000mJ/cm2的曝光量执行整个表面的曝光。然后,使用上述的混合溶剂(A),去除掩模11′(图5A)。进而,使用甲基异丁酮将第一正感光树脂层7显影,由此形成墨流动路径的模板图案的下层7′(图5B)。因此,获得具有两层配置的墨流动路径的模板图案7′和8′。

    然后,通过旋转涂敷在墨流动路径的模板图案7′和8′上设置具有以下成分的感光树脂成分(A)(涂敷树脂13a)(在平板上以15μm的膜厚),并且使用热板在90℃下将其预烘焙2分钟,由此形成涂敷树脂13a的层(图5C)。

    感光树脂成分(A):

    100份的环氧化合物(产品名称:EHPE,由Daicel ChemicalIndustries,Itd.制造);

    5份的聚合引发剂(产品名称:SP-172,由Adeka Corporation制造);

    5份的环氧硅烷耦合剂(产品名称:A-187,由Nippon Unicar Co.,Ltd.制造);和

    100份的甲基异丁酮。

    然后,通过旋转涂敷在被处理的基板上设置具有以下成分的感光树脂成分(B),以使其具有1μm的膜厚,并且在80℃的温度将其预烘焙3分钟(使用热板),由此形成墨排斥层(未示出)。

    感光树脂成分(B):

    35份的环氧化合物(产品名称:EHPE,由Daicel ChemicalIndustries,Itd.制造);

    25份的2,2-二(4-缩水甘油基羟苯基)六氟丙烷;

    25份的1,4-二(2-羟基六氟异丙基)苯;

    16份的3-(2-全氟己基)乙氧基-1,2-环氧丙烷;

    4份的环氧硅烷耦合剂(产品名称:A-187,由Nippon Unicar Co.,Ltd.制造);

    5份的聚合引发剂(产品名称:SP-172,由Adeka Corporation制造);和

    100份的二甘醇单丁醚。

    然后,使用i射线分步投影光刻机(产品名称:i5),以4000J/m2的曝光量通过第三中间掩模(掩模)14执行构图曝光(图5D)。然后,使用热板,在120℃下执行120秒的PEB(曝光后烘焙)。随后,使用甲基异丁酮执行显影处理,使用异丙醇执行漂洗(rinse)处理,并且,在100℃下执行60分钟的热处理,由此形成分别具有8μm的直径的排出端口15(图6A)。

    然后,使用不设置滤光器的深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000),以250000mJ/cm2的曝光量通过涂敷树脂13a执行整个表面的曝光,由此使墨流动路径的模板图案7′和8′稳定化。随后,在施加超声波的同时将被处理的基板浸入乳酸甲酯中,以溶解和去除模板图案7′和8′,由此形成墨流动路径17(图6B)。在本例子中,省略墨供给端口16的形成的描述。

    使用光学显微镜和电子显微镜观察如上面描述的那样制造的模拟的喷墨头,以评价排出能量产生元件2、模板图案的下层7′和上层8′以及排出端口15之间的位置关系。模板图案下层7′的位置与墨流动路径的第一层的位置对应,并且,模板图案上层8′的位置与墨流动路径的第二层的位置对应。图10A和图10B是示出用于测量各层的偏移量的方法的示图,图11是示出用于测量偏移量的位置的示图。如图10A和图10B所示,通过沿x方向和y方向测量各部分从排出能量产生元件(加热器)2的中心位置Z的偏移量进行该评价。图11A示出沿x方向和y方向测量模板图案下层7′的位置从排出能量产生元件2的中心位置Z(加热器的中心)的偏移量。图11B示出沿x方向和y方向测量模板图案上层8′的中心位置从排出能量产生元件2的中心位置(加热器的中心)Z的偏移量。图11C示出沿x方向和y方向测量排出端口15的中心位置从排出能量产生元件2的中心位置Z(加热器的中心)的偏移量。表1示出评价结果。

    (表1)

    表1例子1中的偏移量的评价结果

    <例子2>

    (具有二层配置-2的墨流动路径的喷墨头的制造)

    根据在图2A~2E、图3A~3D、图4A~4D、图5A~5D和图6A和6B中示出的处理制造喷墨头。在本例子中,以下仅描述与例子1不同的点。

    对于第一正感光树脂层7的形成,使用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物(单体的相对比例=90∶10),并且,使得抗蚀剂层7的厚度为10μm(图2B)。对于第二正感光树脂层8的形成,使用聚甲基异丙烯酮,并且,使得膜厚为5μm(图2C)。对于第一抗蚀剂9,使用萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:OFPR-800抗蚀剂),并且,使得膜厚为2μm(图2D)。使用i射线分步投影光刻机,通过第一中间掩模10以500J/m2的曝光量执行曝光(图2E)。

    使用遮挡具有260nm或更短的波长的光的滤光器作为通过由第一抗蚀剂形成的掩模9′的曝光处理的滤光器,以6000mJ/cm2的曝光量执行曝光(图3B)。然后,首先,使用甲基异丁酮将第二正感光树脂层8显影(图3D),随后,使用与在例子1中使用的相同的混合溶剂(A)去除掩模9′(图3C)。

    对于第二抗蚀剂11,使用萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:iP-5700抗蚀剂),并且,使得膜厚为5μm(图4A)。使用i射线分步投影光刻机以300J/m2的曝光量通过第二中间掩模12执行曝光(图4B)。

    使用遮挡具有260nm或更长的波长的光的滤光器作为通过由第二抗蚀剂形成的掩模11′的曝光处理的滤光器,以8000mJ/cm2的曝光量执行曝光(图4D)。然后,使用与在例子1中使用的相同的混合溶剂(A),同时执行掩模11′的去除和第一正感光树脂层7的显影(图5A和图5B)。

    随后,根据与例子1类似的过程(图5C、图5D、图6A和图6B)制造模拟的喷墨头,并且,以与例子1类似的方式进行评价。表2表示评价的结果。

    (表2)

    表2例子2中的偏移量的评价结果

    <例子3>

    (具有二层配置-3的墨流动路径的喷墨头的制造)

    根据在图2A~2E、图3A~3D、图4A~4D、图5A~5D和图6A和6B中示出的处理制造喷墨头。在本例子中,以下仅描述与例子1不同的点。

    对于第一抗蚀剂9,使用萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:OFPR-800抗蚀剂),并且,使得膜厚为2μm(图2D)。使用i射线分步投影光刻机,通过第一中间掩模10以500J/m2的曝光量执行曝光(图2E)。

    使得作为第二抗蚀剂11的萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:OFPR-800抗蚀剂)的膜厚为6μm(图4A)。

    随后,根据与例子1类似的过程(图4B、图4C和图4D、图5A~5D、图6A和图6B)制造并且评价模拟的喷墨头。表3表示评价的结果。

    (表3)

    表3例子3中的偏移量的评价结果

    <例子4>

    (具有单层配置-1的墨流动路径的喷墨头的制造)

    根据以下的过程制造具有单层配置的墨流动路径的喷墨头。

    首先,设置与在例子1中使用的相同的上面形成排出能量产生元件2的基板1(图2A)。然后,在该基板1上形成第一正感光树脂层7(图2B)。在本例子中,作为第一正感光树脂,使用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物(单体的相对比例=90∶10),并且使得树脂层7的厚度为10μm。

    然后,与第二正感光树脂层8和第一抗蚀剂9相关的处理被省略,并且,直接在第一正感光树脂层7上沉积第二抗蚀剂11。在本例子中,作为第二抗蚀剂11,使用萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:iP-5700抗蚀剂),并且,将其沉积为具有5μm的膜厚。随后,使用i射线分步投影光刻机(产品名称:i5),通过第二中间掩模12以300J/m2的曝光量执行曝光。然后,使用2.38质量%的四甲基氢氧化铵水溶液执行显影处理以执行构图,由此形成由第二抗蚀剂形成的掩模11′。

    然后,使用具有第一正感光树脂的感光波长的光,通过掩模11′执行整个表面的曝光。在本例子中,使用不设置滤光器的深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000),用8000mJ/cm2的曝光量执行整个表面的曝光。然后,使用与在例子1中使用的相同的混合溶剂(A),同时执行掩模11′的去除和第一正感光树脂层7的显影。因此,获得用于单层配置的墨流动路径的模板图案7′。

    随后,根据与例子1类似的过程(图5C、图5D、图6A和图6B)制造并且评价模拟的喷墨头。表4表示评价的结果。

    (表4)

    表4例子4中的偏移量的评价结果

    <例子5>

    (具有单层配置-2的墨流动路径的喷墨头的制造)

    根据以下过程制造喷墨头。在本例子中,以下仅描述与例子4不同的点。

    对于第一正感光树脂层7的形成,使用聚甲基异丙烯酮,并使得树脂层7的厚度为15μm。对于第二抗蚀剂11,使用萘醌型正光致抗蚀剂(产品名称:OFPR-800抗蚀剂),并且,使得膜厚为3μm。使用i射线分步投影光刻机,通过第二中间掩模12以500J/m2的曝光量执行曝光。

    对于掩模11′的去除和第一正感光树脂层7的显影,首先,使用混合溶剂(A)去除掩模11′,然后,使用甲基异丙烯酮将第一正感光树脂层7显影。因此,获得用于具有单层配置的墨流动路径的模板图案7′。

    随后,根据与例子1类似的过程(图5C、图5D、图6A和图6B)制造并评价模拟的喷墨头。表5表示评价的结果。

    (表5)

    表5例子5中的偏移量的评价结果

    <比较例1>

    首先,采用与例子1相同的过程,直到形成第一正感光树脂层和第二正感光树脂层(图2A、图2B和图2C)。在本比较例中,如图18所示,在基板上设置第一正感光树脂层3和第二正感光树脂层4。

    然后,使用包含遮挡具有260nm或更长的波长的光的滤光器的深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000),通过第二掩模5用5000mJ/cm2的曝光量执行构图曝光(图18A)。然后,使用与在例子1中使用的相同的混合溶剂(A),将第二正感光树脂层(第二正感光材料层4)显影,由此形成用于墨流动路径的模板图案的上层4′(图18B)。

    然后,使用包含遮挡具有260nm或更短的波长的光的滤光器的深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000),通过第一掩模6用10000mJ/cm2的曝光量执行构图曝光(图18C)。然后,使用甲基异丁酮,将第一正感光树脂层(第一正感光材料层3)显影,由此形成用于墨流动路径的模板图案的上层3′(图18D)。因此,获得用于二层配置的墨流动路径的模板图案3′和4′。

    随后,根据与例子1类似的过程(图5C、图5D、图6A和图6B)制造并且以与例子1类似的方式评价模拟的喷墨头。表6表示评价的结果。

    (表6)

    表6比较1中的偏移量的评价结果

    <例子6>

    首先,设置具有作为能量产生元件的加热器2(材料:TaSiN)并且还在液体流路形成区域上具有SiN和Ta的叠层(未示出)的硅基板1(图12A)。

    然后,通过旋转涂敷在基板上设置聚甲基异丙烯酮,并且在120℃下将其烘焙6分钟,由此使其形成为第一层22。烘焙之后的抗蚀剂层的膜厚为15μm。

    随后,对于形成抗蚀剂掩模,沉积包含iP-5700抗蚀剂(由TokyoOhka Kogyo Co.,Ltd.制造)和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(由SankyoChemical Co.,Ltd.制造)的成分,以使其具有4μm的膜厚,由此形成第二层23(图12C)。

    随后,使用i射线分步投影光刻机(i5,由Canon Inc.制造),通过掩模以8000J/m2的曝光量执行第二层的曝光(图12D)。

    然后,使用2.38wt%的四甲基氢氧化铵水溶液执行显影,由此形成抗蚀剂图案24(图12E)。

    然后,使用抗蚀剂图案24为掩模,使用深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000,由Ushio,Inc.制造)用14000J/cm2的曝光量执行整个表面的曝光(图12F)。随后,使用具有以下成分的混合溶剂去除抗蚀剂图案24:

    60vol%的二甘醇单丁醚;

    5vol%的乙醇胺;

    20vol%的吗啉;和

    15vol%的离子交换水。

    然后,使用甲基异丁酮将第一层22显影,由此形成墨流动路径图案25(图12H)。

    然后,通过旋转涂敷提供具有以下成分的感光树脂成分(平板上的膜厚:15μm),并在90℃下将其预烘焙2分钟(使用热板),由此形成涂敷树脂层13a(图13A)。

    100重量份的EHPE(由Daicel Chemical Industries,Itd.制造);

    5重量份的SP-172(由Adeka Corporation制造);

    5重量份的A-187(由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造);和

    100重量份的甲基异丁酮。

    然后,通过旋转涂敷对被处理的基板施加具有以下成分的感光树脂成分,以使其具有1μm的膜厚,并在80℃下将其预烘焙3分钟(使用热板),由此形成墨排斥层(未示出)。

    35重量份的EHPE(由Daicel Chemical Industries,Itd.制造);

    25重量份的2,2-二(4-缩水甘油基羟苯基)六氟丙烷;

    25重量份的1,4-二(2-羟基六氟异丙基)苯;

    16重量份的3-(2-全氟己基)乙氧基-1,2-环氧丙烷;

    4重量份的A-187(由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造);

    5重量份的SP-172(由Adeka Corporation制造);和

    100重量份的二甘醇单丁醚。

    然后,在使用i射线分步投影光刻机(i5,由Canon Inc.制造)以4000J/m2的曝光量执行构图曝光之后,使用热板,在90℃下执行240秒的PEB。随后,使用甲基异丁酮执行显影处理,使用异丙醇执行漂洗处理,并且,在140℃下执行60分钟的热处理,由此形成排出端口15(图13B)。在本例子中,形成每个具有8μm的直径的排出端口的图案。

    然后,使用深度UV曝光装置(产品名称:UX-3000,由Ushio,Inc.制造),以250000mJ/cm2的曝光量通过涂敷树脂执行整个表面的曝光,由此使墨流动路径图案稳定化。随后,在施加超声波的同时将被处理的基板浸入乳酸甲酯中,以溶解和去除流动路径图案,由此形成流动路径17(图13C)。

    墨供给端口9(未示出)的形成的描述被省略。

    (实验例子)

    基于上述的例子制造具有不同的抗蚀剂图案膜厚和不同类型的二苯甲酮化合物的液体排出头,并且,评价流动路径壁和基板之间的角度。其余点与上述的例子相同。

    表7示出结果,并在后面示出评价准则。

    (表7)

    <评价准则>

    用在图13中示出的θ(流动路径壁和基板表面之间的角度)评价流动路径壁的垂直性

    A:θ为90°

    B:θ小于90°:约85°

    C:θ小于85°,但是,从基板和流动路径形成部件之间的接触面积考虑,处于在用作头时不导致问题的水平上。

    并且,对于在上述的实验例子中制造的液体排出头,在形成流动路径图案25的曝光中的第一正感光树脂中没有发现诸如变形的损伤。这可被视为源自抗蚀剂图案24的足够的遮光效果。

    <例子7>

    根据在15A~15D中示出的过程制造喷墨头。首先,如图15A所示的那样设置基板1。基板具有能量产生元件2。

    然后,如图15B所示,通过旋转涂敷在基板1上设置聚甲基异丙烯酮作为第一正抗蚀剂22,并且在150℃下将其烘焙3分钟。烘焙之后的抗蚀剂层的膜度为14μm。

    然后,如图15C所示,通过旋转涂敷设置具有以下成分的树脂成分作为对于第一正抗蚀剂22的感光波长范围中的光具有遮光效果的树脂成分26,并且在120℃下将其烘焙3分钟。烘焙之后的树脂成分层的膜厚为1.5μm。

    50重量份的甲酚醛树脂;

    30重量份的碳黑分散液体(具有100nm的平均粒子直径并且包含20%的碳黑的3-甲氧丁基醋酸酯(methoxybutyl acetate)溶剂);和

    70重量份的丙二醇一甲基醚醋酸酯(propylene glycolmonomethyl ether acetate)。

    随后,如图15D所示,沉积由Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.制造的iP-5700抗蚀剂作为抗蚀剂23,以使其具有3μm的膜厚。随后,使用i射线分步投影光刻机(i5,由Canon Inc.制造),通过第一中间掩模27以200J/m2的曝光量执行曝光(图16A),并且,使用2.38wt%的四甲基氢氧化铵水溶液执行显影。此时,同时执行树脂成分26的蚀刻(图16C)。

    然后,使用抗蚀剂图案24和图案28作为掩模,使用深度UV曝光装置(UX-3200,由Ushio,Inc.制造)用8000mJ/cm2的曝光量执行整个表面的曝光(图16E)。

    随后,在使用甲基异丁酮将正感光树脂22显影的同时去除抗蚀剂图案24和图案28,由此形成墨流动路径图案25(图16G)。

    然后,通过旋转涂敷制造具有以下成分的感光树脂成分(平板上的膜厚为11μm),并在90℃下将其预烘焙2分钟(使用热板),由此形成涂敷流动路径图案25的层(未示出)。

    100重量份的EHPE(由Daicel Chemical Industries,Itd.制造);

    5重量份的SP-172(由Adeka Corporation制造);

    5重量份的A-187(由Nippon Unicar Co.,Ltd.制造);和

    100重量份的甲基异丁酮。

    然后,通过旋转涂敷对被处理的基板施加具有以下成分的感光树脂成分以使其具有1μm的膜厚,并在80℃下将其预烘焙3分钟(使用热板),由此形成墨排斥层(未示出)。

    35重量份的EHPE(由Daicel Chemical Industries,Itd.制造);

    25重量份的2,2-二(4-缩水甘油基羟苯基)六氟丙烷;

    25重量份的1,4-二(2-羟基六氟异丙基)苯;

    16重量份的3-(2-全氟己基)乙氧基-1,2-环氧丙烷;

    4重量份的A-187(由Nippon Unicar Co.,Ltd.制造);

    5重量份的SP-172(由Adeka Corporation制造);和

    100重量份的二甘醇单丁醚(diethylene glycol monobutyl ether)。

    然后,在使用i射线分步投影光刻机(i5,由Canon Inc.制造)以4000J/m2的曝光量执行构图曝光之后,使用热板,在120℃下烘焙墨排斥层120秒。使用甲基异丁酮执行显影,使用异丙醇执行漂洗处理,并且,在100℃下执行60分钟的热处理,由此形成排出端口15。在本例子中,形成每个具有13μm的直径的排出端口的图案。

    然后,使用深度UV曝光装置(UX-3200,由Ushio,Inc.制造),以250000mJ/cm2的曝光量通过涂敷树脂执行整个表面的曝光,由此使墨流动路径图案25稳定化。随后,在施加超声波的同时将被处理的基板浸入乳酸甲酯中,以溶解和去除流动路径图案,由此形成流动路径17(图16H)。

    使用光学显微镜和电子显微镜观察如上面描述的那样制造的模拟的喷墨头,以评价能量产生元件、墨流动路径和排出端口之间的位置关系。通过沿x方向和y方向测量从意图的墨流动路径位置的偏移量,进行评价。图17示出用于测量偏移量的方法。图17表示沿流动路径的方向的偏移量x、沿与x垂直的方向的偏移量y、排出端口15、能量产生元件2、偏移量为0时的流动路径17的位置和出现偏移时的流动路径17a的位置。

    <比较例2>

    使用聚甲基异丙烯酮作为在图15B中示出的正感光树脂层22,并且,在图16E所示的曝光过程中,在不使用抗蚀剂图案24和另一图案掩模28的情况下,使用UV曝光装置(UX-3200,由Ushio,Inc.制造)执行构图曝光。

    随后,执行显影处理,以形成墨流动路径的图案。对于随后的处理,使用与例子7相同的处理,由此制造喷墨头。

    表8表示例子7和比较例2的评价结果。

    (表8)

    虽然已参照示例性实施例说明了本发明,但应理解,本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这些修改和等同的结构和功能。

    本申请要求在2007年12月19日提交的日本专利申请No.2007-327473和在2008年10月29日提交的日本专利申请No.2008-278427的权益,在此通过援引加入其全部内容。

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