喷嘴芯片的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种喷嘴芯片的制造方法，所述制造方法包括通过使用具有在通过连接部将喷出口列图案彼此相连接的情况下形成一个喷嘴芯片的喷出口列图案的图案的掩模进行光线照射来形成喷出口列的步骤，其中，所述掩模被配置为使得对于所述喷出口列的喷出口的配置方向、照射与所述连接部的距离最近的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值小于照射与所述连接部的距离最远的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值。
【专利说明】喷嘴芯片的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种喷嘴芯片的制造方法。
【背景技术】
[0002]喷嘴芯片用于例如从喷出口喷出液体的液体喷出头。液体喷出头的示例包括通过向诸如纸张等的记录介质喷墨来进行记录的喷墨记录头。专利文献I描述了一种喷墨记录头的喷嘴芯片的制造方法。
[0003]将简单说明专利文献I中描述的喷嘴芯片的制造方法。首先，制备包括能量生成元件的元件基板，其中，该能量生成元件生成用于从喷出口喷出液体的能量。接着，在元件基板上形成包括光吸收剂的正型感光性树脂层。然后，对上述正型感光性树脂层进行曝光，从而形成具有流路形状的图案。接着，形成用作喷出口形成构件的负型感光性树脂层以覆盖上述图案，并且将上述负型感光性树脂层曝光至i线光(波长365nm)下，从而形成喷出口列。最后，去除图案，从而形成液体流路。
[0004]在通过使用专利文献I中描述的方法来在喷嘴芯片上形成喷出口列时，存在需要对超过作为曝光设备能够进行曝光的最大区域大小的视场角大小的图案进行曝光的情况。在这种情况下，可以使用专利文献2中描述的被称为“分割曝光”的制造方法。利用分割曝光，将具有大于视场角大小的大小的图案分割成小于视场角大小的多个部分，并且将其配置在掩模上，然后进行曝光。通过使用具有如下喷出口列图案的掩模，利用光线进行照射来形成喷出口列，其中，该喷出口列图案在通过连接部将喷出口列图案彼此相连接的情况下形成一个喷嘴芯片的喷出口列图案。连接部通常是喷嘴芯片在与喷出口列的配置方向垂直的方向上、即喷嘴芯片的长度方向上被分割的部分。
[0005]引用文献_6] 专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-166492
[0008]专利文献2:日本特开2003-145769
【发明内容】
_9] 发明要解决的问题
[0010]然而，发明人研究了上述方法，并发现从通过彼此之间的连接部而彼此相邻的喷出口喷出的液滴的着落位置发生偏移，从而在记录介质上生成线。在液滴的着落位置彼此相邻并且由液滴形成的点彼此相接触的情况下，可能生成这样的线。
[0011]本发明的目的在于提供一种使用分割曝光来制造喷嘴芯片的方法，其中，利用该方法，可以减少从分割曝光的连接部附近的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]为了解决上述问题，本发明提供了一种喷嘴芯片的制造方法，所述制造方法包括通过使用具有在通过连接部将喷出口列图案彼此相连接的情况下形成一个喷嘴芯片的喷出口列图案的图案的掩模进行光线照射来形成喷出口列的步骤，其中，所述掩模被配置为使得对于所述喷出口列的喷出口的配置方向、照射与所述连接部的距离最近的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值小于照射与所述连接部的距离最远的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值。
[0014]发明的效果
[0015]利用本发明，即使使用分割曝光的方法所制造的喷嘴芯片，也能够减少从分割曝光的连接部附近的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是喷嘴芯片的示意性立体图。
[0017]图2是示出使用缩小投影方法的曝光处理的示意性截面图。
[0018]图3A是示出使用缩小投影方法的曝光处理中的光束倾斜的示意性截面图。
[0019]图3B是示出使用缩小投影方法的曝光处理中的光束倾斜的示意性截面图。
[0020]图4是示出在掩模上发生的轴外远心度的概念图。
[0021 ]图5是嗔嘴芯片的不意性俯视图。
[0022]图6A是示出在掩模上的喷嘴芯片的喷出口列图案的示意性俯视图。
[0023]图6B是示出在掩模上的喷嘴芯片的喷出口列图案的示意性俯视图。
[0024]图6C是示出在掩模上的喷嘴芯片的喷出口列图案的示意性俯视图。
[0025]图7A是示出对喷嘴芯片进行图案化的处理的示意性立体图。
[0026]图7B是示出对喷嘴芯片进行图案化的处理的示意性立体图。
[0027]图8A是与喷嘴芯片的喷出有关的示意性截面图。
[0028]图8B是与喷嘴芯片的喷出有关的不意性截面图。
[0029]图8C是与喷嘴芯片的喷出有关的不意性截面图。
[0030]图9A是示出喷出的液滴的着落位置相对于理想着落位置的偏移的图。
[0031]图9B是示出喷出的液滴的着落位置相对于理想着落位置的偏移的图。
【具体实施方式】
[0032]发明人研究了上述问题，并且发现曝光设备的光学系统的结构、以及为了进行喷嘴芯片区域的图案化而被配置在掩模上的喷嘴芯片区域图案的位置会影响着落位置的偏移。下面将详细说明这一点。
[0033]图2示出通过使用包括照明光学系统21和缩小投影光学系统23的曝光设备所进行的曝光处理。照明光学系统21利用从光源发射出的光束20来照射掩模22。缩小投影光学系统23将掩模的图案投影到喷嘴芯片I上。在从照明光学系统发射出的光束的中心和掩模的中心在同一轴上的情况下，穿过掩模的外侧(外周部)的光线往往会以相对于与喷嘴芯片垂直的方向的、略大于穿过掩模中心的光线的角度的角度而入射到喷嘴芯片上。
[0034]由于以与入射在喷出口的图案上的光线的倾斜同样的倾斜，将掩模中形成的喷出口列图案中被配置在掩模的外周附近的喷出口的图案投影到喷嘴芯片上，因此倾斜地形成喷出口。结果，从倾斜地形成的喷出口喷出的液滴着落在相对于理想着落位置偏移的位置。
[0035]图1是根据本发明实施例的喷嘴芯片的示意性立体图。根据本发明实施例的喷嘴芯片包括元件基板10，其中在元件基板10上，以预定间距的两列配置有能量生成元件2。能量生成元件2生成用于喷出液体的能量。利用各向异性的蚀刻在元件基板10上所形成的液体供给口 13在能量生成元件2的两列之间具有开口。在元件基板10上配置有喷出口形成构件9。在喷出口形成构件9中形成有喷出口 11和液体流路(未示出)，其中，喷出口 11与能量生成元件2对应，并且通过液体流路与液体供给口 13相连接。
[0036]喷出口形成构件9也用来形成诸如顶壁等的流路的一部分。因此，对于喷出口形成构件9，需要作为构造材料的高机械强度、基底构件的密合性、耐墨性、以及能够进行用于形成喷出口的精细图案的高分辨率图案化的特性。具有这样的特性的材料的实例包括阳离子聚合型环氧树脂组合物。环氧树脂由例如双酚A和表氯醇之间的反应、溴双酚A和表氯醇之间的反应、或者苯酚酚醛清漆或邻甲酚酚醛清漆与表氯醇之间的反应生产。优选地，环氧树脂的环氧当量为2000以下，并且更优选为1000以下。如果环氧当量大于2000，则在固化反应时交联密度减小，并且密合性和耐墨性降低。
[0037]用于固化环氧树脂的光阳离子聚合引发剂的实例包括在用光照射时生成酸的化学化合物。芳香族锍盐和芳香族碘鎗盐是这样的化合物的实例。如果有需要，可以添加波长敏化剂。波长敏化剂的示例包括旭电化工业株式会社出售的“ SP-100 ”。
[0038]图1所示的喷嘴芯片被配置为使得形成有喷出口 11的表面与记录介质的记录面相对。能量生成元件2将能量施加到经由液体供给口 13供给到流路的液体(墨)，从而从喷出口 11喷出液滴。通过使液滴粘附到记录介质来进行记录。
[0039]返回参考图2，将进一步说明曝光设备。使用从例如高压汞灯的光源发射出的i线光来进行光线的照射(曝光)。用于曝光的光线不限于此，并且可以使用具有被图案化的构件感光的波长的任何光线。
[0040]在进行曝光的情况下，相对于光学系统的光轴，光线可能变得倾斜。发生主光线相对于光学系统的光轴的倾斜被称为发生“远心”。倾斜的程度被称为“轴外远心度”。特别地，在缩小投影光学系统中，在焦点位置从最佳焦点位置偏离到离焦位置的情况下，可能发生变形(离焦变形)。伴随着离焦，变形度、即轴外远心度变化。
[0041]与光束的中心的光线25相比，对于光束中的外侧的光线261，轴外远心度的绝对值往往较大。术语“光束的中心”指的是沿着与掩模平行的平面取光束的截面的重心。如果光束的中心和掩模的中心一致(在同一轴上)，则对于穿过掩模边缘附近的区域的光线261的轴外远心度的绝对值大于对于穿过掩模的中心的光线25的轴外远心度的绝对值。由于掩模的中心基本上与透镜的中心一致，因此同样的关系适用于光线和透镜。由于轴外远心度的影响，从光源朝向掩模发射出的光线相对于与喷嘴芯片的表面垂直的方向具有倾斜。在光线的倾斜角度为Φ的情况下，由于Iym的离焦引起的变形而导致的成像位置的变化是 1000 X tanΦ (nm)。
[0042]对于通常的喷嘴芯片，成像位置的变化是在纳米级上的，并且倾斜角度Φ非常小，因此 tan Φ
[0043]在具有倾斜角度Φ的光线261入射到如图3Α所示的元件基板上的喷出口形成构件9上的情况下，通过图案化所形成的喷出口具有倾斜角度Φ’?Φ/η，其中，η是喷出口形成构件的感光性树脂的折射率，并且空气的折射率是I。
[0044]如图3Β所示，从由具有倾斜角度为Φ’的光线262所形成的喷出口 111，以喷出口的相对于与喷出面12垂直的方向的倾斜角度Φ’喷出液滴。因此，液滴在从理想着落位置偏移的位置处着落在记录介质14上。偏移值L = Ztan Φ ’，其中Z是从喷出面12到记录介质14的距离。
[0045]图4是不出发生在掩模22上的轴外远心度40的概念图。如上所述，相对于掩模的中心、即光束的中心的距离越大，轴外远心度的绝对值越大。对于本发明，如图4所示定义轴外远心度的方向分量和正负。
[0046]对于这里所描述的曝光设备，轴外远心度发生在远离掩模的中心的方向上。然而，对于一些其它的曝光设备，轴外远心度发生在朝向掩模的中心的方向上。该方向取决于曝光设备。本发明能够适用于任意这些类型的曝光设备。
[0047]轴外远心度的Y方向与喷嘴芯片图案的长度方向、即喷出口的配置方向相同(参照图6A、6B和6C)。X方向是与Y方向垂直的方向。轴外远心度40具有X方向分量41和Y方向分量43。
[0048]第一实施例
[0049]图5是一个喷嘴芯片的示意性俯视图。在通过将一个喷嘴芯片分割成两个喷嘴组311和312的分割曝光方法来对一个喷嘴芯片进行曝光的情况下，在分割出的喷嘴组之间的边界面处形成连接部30。分割曝光是使得连接部相连接来进行多次曝光的方法。
[0050]图6A示出使用没有应用本发明的掩模来通过分割曝光方法对一个喷嘴芯片进行曝光的示例，以及图6B示出使用应用了本发明的掩模来通过分割曝光方法对一个喷嘴芯片进行曝光的不例。在本实施例中，光束、掩模以及透镜的中心在同一轴上。
[0051]如图6B所示，掩模具有喷出口列图案271和272，其中，在通过连接部281和282将喷出口列图案271和272相连接的情况下，喷出口列图案271和272形成一个喷嘴芯片的喷出口列图案。也就是说，将一个喷嘴芯片的喷出口列图案分割成喷出口列图案271和272。参考图6B，|Tab|表示对于喷出口列的喷出口的配置方向、在照射与连接部281的距离最近的喷出口 285的光线中发生的、喷出口的配置方向的轴外远心度的绝对值。同样的，
Tat I表示在照射与连接部281的距离最远的喷出口 286的光线中发生的、喷出口的配置方向的轴外远心度的绝对值。本发明的特征在于满足关系|Tat|>|Tab|。
[0052]参考图6B，Tbb表示对于喷出口列的喷出口的配置方向、在照射与连接部282的距离最近的喷出口 285的光线中发生的、喷出口的配置方向的轴外远心度的绝对值。同样的，Tbt表示在照射与连接部282的距离最远的喷出口 286的光线中发生的、喷出口的配置方向的轴外远心度的绝对值。本发明的特征在于满足关系|Tbt|>|Tbb|。
[0053]也就是说，在本发明中，对于喷出口的配置方向，配置掩模的芯片图案，使得照射与连接部的距离最近的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值小于照射与连接部的距离最远的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值。这里，由于光束的中心和掩模22的中心在同一轴上，因此与掩模22的中心的关系与上面的描述相同。对于与连接部同样距离的多个喷出口，可以关于这样的喷出口中的其中一个来判断状况。在喷出口形成构件是由负型感光性树脂制成的情况下，掩蔽要形成喷出口的部分，以使得不被曝光。在这种情况下，由于形成喷出口的外侧轮廓的部分被曝光，因此以照射喷出口的外侧轮廓部分的光线定义轴外远心度。
[0054]优选地,轴外远心度Tat和Tab之间的差的绝对值、即I Tat-Tab |尽可能地小。Tat-Tab I的值越小，从通过喷出口之间的连接部而彼此相邻的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移的减小越有效。具体地，优选将连接部配置在Y方向上相对于掩模的中心20%以内的位置。在图6B中，Y2表示相对于掩模的中心X20%以内的范围。因此，减少了连接部对轴外远心度的影响，从而能够减少在进行打印时在连接部处生成的线。连接部在Y方向上的位置可以与掩模的中心的位置相同。
[0055]到目前为止，假定了连接部是线，也就是说连接部没有宽度。然而，连接部可以具有宽度。即，在这样的连接部中，多次进行利用光线的照射。在这种情况下，将连接部和各喷出口之间的距离定义为从各喷出口到连接部的与该喷出口的距离最近的部分的距离。
[0056]在图6A中，对于喷出口列的喷出口的配置方向、在照射与连接部281的距离最近的喷出口 288的光线中发生的、喷出口的配置方向的轴外远心度的绝对值大于在照射与连接部281的距离最远的喷出口 289的光线中发生的、喷出口的配置方向的轴外远心度的绝对值。这是因为从掩模22的中心到与连接部281的距离最近的喷出口 288的距离，大于从掩模22的中心到与连接部281的距离最远的喷出口 289的距离。在喷出口的配置方向上从掩模X的中心到连接部的距离Yl大。
[0057]可能针对照射掩模的特定区域的光线来计算轴外远心度，并且可能不能获得掩模上的任意位置的轴外远心度。例如，获得掩模上9X9的等间隔的格子上的交点的轴外远心度。由于这个原因，根据掩模的配置或者芯片图案的形状，可能不能计算照射与连接部的距离最近的喷出口的光线的轴外远心度。在这种情况下，在掩模的坐标面中绘制整个掩模的远心度或者掩模的一部分的远心度，并且将通过曲线拟合所获得的值用作轴外远心度。
[0058]在本发明中，可以在掩模上配置分割出的芯片图案，以使得对一个喷嘴芯片进行曝光。可选地，可以在芯片图案的宽度方向(X方向)上配置分割出的芯片图案，以使得能够同时对多个分割出的芯片图案进行曝光。
[0059]图7A和7B是示出使用应用了本发明的掩模、利用光线照射喷嘴芯片而对喷嘴芯片进行图案化的处理的示意性立体图。首先，如图7A所示，在利用遮光构件32对掩模的除喷出口列图案271以外的部分进行遮光的情况下进行第一曝光，以通过将喷出口列图案271转印在喷出口形成构件上来形成喷嘴组311。接着，如图7B所示，在利用遮光构件32对掩模的除喷出口列图案272以外的部分进行遮光的情况下进行第二曝光，以通过将喷出口列图案272转印在喷出口形成构件上形成喷嘴组312。
[0060]在图7A和7B所示的示例中，以喷出口列图案271和272的顺序进行曝光。然而，曝光的顺序可以适当改变。将分割出的芯片图案配置在同一掩模上以提高吞吐量。然而，可以将分割出的芯片图案独立的配置在不同的掩模上。
[0061]图8A包括通过使用没有应用本发明的掩模所制造的喷嘴芯片33的示意性截面图、以及示出喷出和着落位置的偏移的示意图。图8B包括使用应用了本发明的掩模所制造的喷嘴芯片34的示意性截面图、以及示出喷出和着落位置的偏移的示意图。在焦点位置从最佳焦点位置偏离到离焦位置的情况下，在与喷嘴芯片表面垂直的方向上，光线向掩模的中心倾斜。由于光线从空气中入射到喷出口形成构件上，倾斜角度由于喷出口形成构件的折射率而进一步改变。喷出口形成构件通常由作为有机化合物的感光性树脂制成，因此喷出口形成构件的折射率通常大于1，即空气的折射率。
[0062]在图8A、8B和8C中，喷嘴芯片的喷出口在芯片的长度方向上向外倾斜。因此，在从芯片向外以小的角度倾斜的方向上喷出液滴，以使得从通过彼此之间的连接部而彼此相邻的喷出口喷出的液滴在记录介质上彼此相邻的位置处形成点。结果，在记录介质上生成线(黑线)。
[0063]对于某些曝光设备，由于轴外远心度的发生，光线可能向掩模的外周倾斜。在这种情况下，通过彼此之间的连接部而彼此相邻的喷出口在彼此远离的位置处形成点，使得在记录介质上生成线(白线)。
[0064]通过进行记录介质的传输控制等，与从喷嘴芯片的中间部的喷出口喷出的液滴相t匕，从喷嘴芯片的两端部的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移能够更容易进行校正。因此，从喷嘴芯片的两端部的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移不是大问题。然而，如图8B所示，在应用本发明的情况下，从喷嘴芯片的两端部的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移可能增大。因此，在考虑从喷嘴芯片的两端部的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移的情况下，优选对与芯片的两端的能量生成元件相对应的喷出口的位置进行移位，以校正着落位置的偏移。
[0065]如图8C所示，与如图8B所示的结构相比，能够进一步提高喷出精度。图8C示出喷嘴芯片35，其中连接部周围区域中的喷出口形成在向喷嘴端部偏移的位置处。也就是说，关于喷出口的配置方向，相对于连接部的距离最近的各喷出口与相邻喷出口之间的距离小于相对于连接部的距离最远的各喷出口与相邻喷出口之间的距离。利用这样的结构，能够进一步提高喷出精度。
[0066]图9A是示出使用没有应用本发明的掩模所制造的喷嘴芯片的、从自与连接部的距离最近的位置起的第I个到第40个喷出口喷出的液滴在喷出口的配置方向(Y方向)上的着落位置的偏移的图。图9B是示出使用应用了本发明的掩模所制造的喷嘴芯片的、从自与连接部的距离最近的位置起的第I个到第40个喷出口喷出的液滴在喷出口的配置方向(Y方向)上的着落位置的偏移的图。与图8A、8B和SC相同地定义着落位置的偏移的正负。
[0067]在图9A中，着落位置以连接部为分界而偏移。当在这种状态下形成图像时，彼此接近地形成图像点，生成黑线，并且打印质量下降。相比之下，在图9B中，从连接部附近的喷出口喷出的液滴的着落位置的偏移明显减少。当形成图像时，不会生成黑线，并且打印质量良好。
[0068]第二实施例
[0069]本发明中，可以将掩模上的一个喷嘴芯片的喷出口列图案分割成三个或更多图案。在这种情况下，可以对大小不在当将图案分割成两个图案时的视场角内的喷出口列图案进行图案化。
[0070]在本实施例中，如图6C所示，可以将掩模上的一个喷嘴芯片的喷出口列图案分割成三个图案。在将图案分割成三个或更多图案的情况下，至少一个喷出口列图案，即在这种情况下的喷出口列图案273，具有在喷出口的配置方向的两端部处的连接部(283、284)。喷出口列图案271和272具有与第一实施例相同的关系。如第一实施例一样，对于喷出口列图案273的配置，优选在连接部281和283中发生的轴外远心度Tab和Tcl之差的绝对值
Tab-Tcl尽可能小。同样的，优选在连接部282和284中发生的轴外远心度Tbb和Tc2之差的绝对值|Tbb-Tc2|尽可能小。
[0071]图6C的右边部分示出根据第二实施例的图案化图像。关于其他制造步骤，制造喷嘴芯片的方法与第一实施例相同。
[0072]对于使用根据第二实施例的方法所制造的喷嘴芯片，可以在防止生成线的同时形成良好的图像。
[0073]本发明不限于上述实施例，并且能够在本发明的精神和范围内以各种各样的方式进行改变或变形。在所附的权利要求中示出本发明的范围。
[0074]工业应用件
[0075]本发明能够用作喷嘴芯片的制造方法。
【权利要求】
1.一种喷嘴芯片的制造方法，所述制造方法包括通过使用具有在通过连接部将喷出口列图案彼此相连接的情况下形成一个喷嘴芯片的喷出口列图案的图案的掩模进行光线照射来形成喷出口列的步骤， 其中，所述掩模被配置为使得对于所述喷出口列的喷出口的配置方向、照射与所述连接部的距离最近的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值小于照射与所述连接部的距离最远的喷出口的光线的轴外远心度的绝对值。
2.根据权利要求1所述的喷嘴芯片的制造方法，其中，所述掩模的喷出口列图案是如下的喷出口列图案，该喷出口列图案被配置为使得对于所述喷出口列的喷出口的配置方向、从照射所述掩模的光束的中心到与所述连接部的距离最近的喷出口的距离小于从所述光束的中心到与所述连接部的距离最远的喷出口的距离。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴芯片的制造方法，其中，通过使用缩小投影光学系统来进行所述光线照射。
【文档编号】B41J2/135GK103998245SQ201180075533
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2011年12月13日 优先权日:2011年12月13日
【发明者】真锅贵信, 黑须敏明, 渡边诚, 藤井谦儿, 田川义则, 浅井和宏 申请人:佳能株式会社