JP5822477B2 - 液体吐出装置、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前記感光性樹脂組成物が、(a)酸により重合可能な化合物と、(b)光酸発生剤と、を含有する感光性樹脂組成物であることを特徴とする。
(b)成分としての光酸発生剤は、下記(b1)で表されるカチオン部構造と、後述する式(b2−1)、(b2−2)、(b2−11)、(b2−12)及び(b2−22)で表される化合物の少なくとも1つを含むアニオン部構造を含有するオニウム塩を含み、かつ感光性樹脂組成物が吸収する波長365nmの光のうち80%以上が光酸発生剤により吸収される。
以下に、本発明に係る感光性樹脂組成物を、詳細に説明する。
本発明に係る感光性樹脂組成物は、酸により重合可能な化合物((a)成分)を含有する。酸により重合可能な化合物としては、カチオン重合可能な化合物であれば特に制限されず、エポキシ化合物、オキセタン化合物、カチオン重合性ビニル化合物等が挙げられる。感光性樹脂組成物を用いて厚膜を形成する観点から、エポキシ化合物が好ましく、複数のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物が好ましい。多官能エポキシ化合物の官能基の数は、5以上が好ましい。
本発明に係る感光性樹脂組成物は、光酸発生剤((b)成分)を含有する。(b)成分である光酸発生剤は、i線、すなわち波長365nmの光により酸を発生する特性を有し、カチオン部構造及びアニオン部構造を含有するオニウム塩からなる。
光酸発生剤としてのオニウム塩のカチオン部構造及びアニオン部構造としては、以下の式(b−1)で表されるカチオン部構造及び以下の(b−2)で表されるアニオン部構造を挙げることができる。
式(b−2)中のR 4 は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1以上30以下の炭化水素基を表し、Yが−S(=O) 2 −又は単結合の場合、少なくとも1つのフッ素原子を有する。Xが炭素原子の場合、m及びnは、m+n=3且つn=0乃至2を満たす整数である。Xが窒素原子の場合、m及びnは、m+n=2且つn=0乃至1を満たす整数である。Xがリン原子又はアンチモン原子の場合、m及びnは、m+n=6且つn=0乃至6を満たす整数である。Xがホウ素原子の場合、m及びnは、m+n=4且つn=0乃至3を満たす整数である。
(b)成分を構成するオニウム塩が含有する、(b1)で表されるカチオン部構造と(b2)で表されるアニオン部構造の組み合わせの一例を以下に挙げる。
本発明に係る感光性樹脂組成物は、更に、(b)成分から発生した酸を失活させることができる化合物((c)成分)を含有することができる。酸を失活させることができる化合物は、その化学構造において特に制限されるものではないが、例えば窒素原子含有塩基性化合物が挙げられる。窒素原子含有塩基性化合物とは、窒素原子を含有し、且つ窒素原子の孤立電子対に由来し塩基性を発現する塩基性化合物を指す。(c)成分の機能として、例えば光酸発生剤から発生した酸をトラップし、その酸性度を失活することができる。それにより、熱により酸を拡散させる工程でその酸拡散長を制御しパターン解像性を向上させたり、感光性樹脂組成物溶液を保存中に、暗反応により光酸発生剤等から微量に発生する酸を失活させることで保存期間の感度変動を抑制するという効果を発揮する。
<(d)分子内に縮合環、もしくは2つ以上のベンゼン環を含有する化合物>
本発明に係る感光性樹脂組成物は、更に、分子内に2つ以上のベンゼン環、もしくは縮合環を含有する化合物((d)成分)を含有することができる。(d)成分は、分子内に2つ以上のベンゼン環、もしくは縮合環を含有する化合物であり、かつ(b)成分と(c)成分に該当しないという範囲内においては、その化学構造において特に制限されるものではないが、形成された膜中において、揮発が少なく十分に残存する分子量であることが好ましい。また(d)成分は、低分子化合物であることが好ましく、(d)成分の好ましい分子量範囲としては、分子量100〜1100、より好ましくは、分子量200〜900の範囲が挙げられる。
(d)成分の機能として、形成された膜の特性を調整することができる。例えば、硬化が進行することから発生する内部応力を緩和したり、形成された膜の親水性、撥水性を調整したり、塗布面状を改善すること、などが挙げられる。
以下に、(d)成分の好ましい具体例(d−1)〜(d−7)を挙げる。
本発明に係る感光性樹脂組成物の応用分野は、特に制限されず、本発明に係る感光性樹脂組成物は、半導体集積回路製造、半導体露光用マスク製造、MEMS製造などの各分野に応用することができる。特に、本発明に係る感光性樹脂組成物は感度及び造形精度が高いため、基板上に形成される微細構造体の製造に適用することができ、さらにMEMS分野における液体吐出装置の製造に適用することで、高精細な形状の吐出口を形成することができる。尚、微細構造体とは、mm単位より小さな単位で制御されて製造される部分を有する構造体である。
本発明に係る微細構造体の製造方法は、以下の工程を有する。
上記感光性樹脂組成物を基板上に成膜する工程。
この感光性樹脂組成物をフォトリソグラフィーによりパターニングする工程。
パターニング後の感光性樹脂組成物を、140℃以上の温度で加熱処理する工程。
本発明に係る液体吐出装置は、前述の感光性樹脂組成物の層に形成された吐出口を含有する。液体吐出装置としては、特に限定されるものではないが、一例として、図2に示す構造を有するインクジェット記録ヘッドが挙げられる。
表1に記載の配合(単位は質量部)に従って、(a)成分としての多官能エポキシ樹脂と、(b)成分としての光酸発生剤と、溶剤と、必要に応じて(c)成分や、(d)成分を配合した感光性樹脂組成物を得た。なお、実施例8及び9は参考例である。また、溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート/プロピレンカーボネート=25/1の質量比率の混合溶剤を用い、その配合量は、(a)成分100質量部に対して80質量部とした。
(感度)
図1に示したマスクを用い、設計寸法が長軸20μm×短軸16μmの楕円ノズル口における短軸に沿って幅3μm(図1のc)のラインパターンで橋渡ししたモデルパターンを転写し、ネガ型レジストパターンを形成した。このパターン形成にあたっては、露光量を500〜20000J/m2の範囲で段階的に変更してi線露光を行い、得られたパターンが上記設計サイズに形成されるために必要な露光量を測定した。
楕円と橋渡しラインパターンが交差する部分を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察し、その解像性を測定した。マスクパターンに忠実にレジストパターンが形成できた場合の半月型の端部(図1のa)から、橋渡しラインパターンのエッジ上に沿った仮想直線を引いた時、この仮想直線と実際に解像したパターンが交差する距離(図1のb)を造形精度とした(単位はμm)。これは、実際のパターンが、半月型の端部(図1のa)まで解像している場合、造形精度が0μmとなることを意味し、設計寸法に一致していることを示す。しかし、造形精度が低下すると、半月型の端部(図1のa)にネガ化物が残るので、このネガ化物の広がりの程度により造形精度の値を決定される。
吸光度の評価では、まず、以下の2つの組成物を準備した。
<組成物1>
上記で得られた感光性樹脂組成物。
<組成物2>
(b)成分を配合しないこと以外は、上記と同様の方法で得られた感光性樹脂組成物。
吸光率=[(樹脂組成物層1の吸光度/樹脂組成物層1の膜厚)−(樹脂組成物層2の吸光度/樹脂組成物層2の膜厚)]÷(樹脂組成物1の吸光度/樹脂組成物1の膜厚)×100
(a−2):JER157S70(ジャパンエポキシレジン製商品名)、エポキシ当量:210、軟化点:70℃
(a−3):EHPE3150(ダイセル化学工業製商品名)、エポキシ当量:180、軟化点:85℃
(c−1):4−アミノエチルピリジン
(d−8):1−ナフトール(増感剤)
実施例1〜9では、4000J/m2以下の小さい露光量で液滴吐出口モデルパターンを形成することができた。この時の造形精度は2.0μm以下と微細なものであった。
2 エネルギー発生素子
3a インク流路パターン層
3b インク流路パターン
3c インク流路
4 インク流路形成層
5 インク吐出口
6 インク供給口
Claims (16)
- 吐出口が設けられたフォトリソグラフィー用感光性樹脂組成物の層を有する液体吐出装置であって、
前記感光性樹脂組成物は、酸により重合可能な化合物と、光酸発生剤と、を含有し、前記光酸発生剤が、カチオン部構造及びアニオン部構造を含有するオニウム塩を含み、かつ前記光酸発生剤が、前記感光性樹脂組成物が吸収する波長365nmの光のうち80%以上を吸収し、
前記カチオン部構造は下記(b1)で表され、
前記アニオン部構造として、以下の式(b2−1)、(b2−2)、(b2−11)、(b2−12)及び(b2−22)の少なくとも1つを含む、
- 前記酸により重合可能な化合物が、多官能エポキシ化合物である請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記光酸発生剤は、前記(b1)で表されるカチオン部構造が少なくとも2つのチオキサントン骨格を含有し、かつ前記アニオン部構造として前記式(b2−11)及び(b2−12)の少なくとも1つを含む、請求項1または2に記載の液体吐出装置。
- 前記光酸発生剤の含有量は、前記感光性樹脂組成物の全固形分に対し、0.1〜10質量部である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 露光後、前記光酸発生剤から発生した酸を失活させることができる化合物を含有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 更に、分子内に縮合環もしくは2つ以上のベンゼン環を含有する化合物を含有する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 感光性樹脂組成物の層に露光及び現像を行うことで吐出口を形成する液体吐出装置の製造方法であって、
前記感光性樹脂組成物は、酸により重合可能な化合物と、光酸発生剤と、を含有し、前記光酸発生剤が、カチオン部構造及びアニオン部構造を含有するオニウム塩を含み、かつ前記光酸発生剤が、前記感光性樹脂組成物が吸収する波長365nmの光のうち80%以上を吸収し、
前記カチオン部構造は下記(b1)で表され、
前記アニオン部構造として、以下の式(b2−1)、(b2−2)、(b2−11)、(b2−12)及び(b2−22)の少なくとも1つを含む、
- 前記酸により重合可能な化合物が、多官能エポキシ化合物である請求項9に記載の液体吐出装置の製造方法。
- 前記光酸発生剤は、前記(b1)で表されるカチオン部構造が少なくとも2つのチオキサントン骨格を含有し、かつ前記アニオン部構造として前記式(b2−11)及び(b2−12)の少なくとも1つを含む、請求項9または10に記載の液体吐出装置の製造方法。
- 前記光酸発生剤の含有量は、前記感光性樹脂組成物の全固形分に対し、0.1〜10質量部である請求項9乃至12のいずれか1項に記載の液体吐出装置の製造方法。
- 露光後、前記光酸発生剤から発生した酸を失活させることができる化合物を含有する請求項9乃至13のいずれか1項に記載の液体吐出装置の製造方法。
- 更に、分子内に縮合環もしくは2つ以上のベンゼン環を含有する化合物を含有する請求項9乃至14のいずれか1項に記載の液体吐出装置の製造方法。
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