JP2001010064A - Production of ink-jet printer head - Google Patents
Production of ink-jet printer headInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リントヘッドのオリフィス板に正しい形状のインク吐出
ノズルを短時間で一括形成できる製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing method capable of collectively forming ink discharge nozzles having a correct shape on an orifice plate of an ink jet print head in a short time.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、インクを加熱し気泡を発生させてその圧力
でインク滴を飛ばすサーマル方式や、ピエゾ抵抗素子
(圧電素子)の変形によってインク滴を飛ばすピエゾ方
式等がある。これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出し印字を行うから、粉末状
の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場
合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によっ
てカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるの
で高画質であり、印字に使用されるインクの量に無駄が
無くコストパフォーマンスに優れており、このため特に
パーソナル用プリンタとして広く用いられている印字方
式である。2. Description of the Related Art In recent years, ink jet printers have been widely used. Ink jet printers include a thermal method in which ink is heated to generate air bubbles to eject ink droplets under the pressure, and a piezo method in which ink droplets are ejected by deformation of a piezoresistive element (piezoelectric element). In these methods, printing is performed by directly ejecting ink, which is a color material, as ink droplets onto recording paper, and printing energy is lower than that of an electrophotographic method using toner which is a powdery printing material. It is easy to colorize by mixing, and the print dots can be made small, so that high image quality can be obtained, the amount of ink used for printing is not wasted, and the cost performance is excellent. Therefore, it is widely used especially as a personal printer. Printing method.
【0003】上記のサーマル方式には、インク滴の吐出
方向により二通りの構成がある。一つは発熱素子の発熱
面に平行な方向へインク滴を吐出する構成のサイドシュ
ータ型と呼称されるものであり、他の一つは発熱素子の
発熱面に垂直な方向にインク滴を吐出する構成のルーフ
シュータ型と呼称されるものである。The above-mentioned thermal system has two configurations depending on the ejection direction of ink droplets. One type is called a side shooter type, which discharges ink droplets in a direction parallel to the heat generating surface of the heating element, and the other discharges ink droplets in a direction perpendicular to the heat generating surface of the heat generating element. This is called a roof shooter type.
【0004】図15(a) は、そのようなルーフシュータ
型のインクジェットプリンタヘッドを備えたプリンタの
構成を模式的に示す斜視図であり、同図(b) は、そのイ
ンクジェットプリンタヘッドのインク吐出面を模式的に
示す平面図、同図(c) は、そのD−D′断面矢視図、同
図(c) は、このインクジェットプリンタヘッドが製造さ
れるシリコンウエハを示す図である。FIG. 15A is a perspective view schematically showing a configuration of a printer having such a roof shooter type ink jet printer head, and FIG. 15B is a perspective view showing the ink ejection of the ink jet printer head. FIG. 3C is a plan view schematically showing the surface, FIG. 3C is a sectional view taken along the line DD ′, and FIG. 3C is a view showing a silicon wafer on which the inkjet printer head is manufactured.
【0005】先ず、同図(a) に示すプリンタ1は、家庭
で個人的に使用される小型のプリンタであり、キャリッ
ジ2に印字を実行するインクジェットプリンタヘッド3
とインクを収容しているインクカートリッジ4が取り付
けられている。キャリッジ2は、一方ではガイドレール
5により滑動自在に支持され、他方では歯付き駆動ベル
ト6に固着している。これにより、インクジェットプリ
ンタヘッド3及びインクタンク4は、図の両方向矢印B
で示す印字の主走査方向に往復駆動される。このインク
ジェットプリンタヘッド3とプリンタ1本体の不図示の
制御装置との間にフレキシブル通信ケーブル7が接続さ
れ、このフレキシブル通信ケーブル7を介して制御装置
から印字データと制御信号がインクジェットプリンタヘ
ッド3に送出される。First, a printer 1 shown in FIG. 1A is a small printer used personally at home, and an ink jet printer head 3 for executing printing on a carriage 2.
And an ink cartridge 4 containing ink. The carriage 2 is slidably supported on one side by a guide rail 5 and is fixed to a toothed drive belt 6 on the other hand. As a result, the ink jet printer head 3 and the ink tank 4 move in the direction indicated by the double-headed arrow B in the figure.
Are driven back and forth in the main scanning direction of the printing indicated by. A flexible communication cable 7 is connected between the inkjet printer head 3 and a control device (not shown) of the printer 1 main body, and print data and control signals are sent from the control device to the inkjet printer head 3 via the flexible communication cable 7. Is done.
【0006】このインクジェットプリンタヘッド3に対
向し、インクジェットプリンタヘッド3の上記主走査方
向に延在して、装置本体のフレーム8の下端部にプラテ
ン9が配設されている。このプラテン9に接して用紙1
0が給紙ローラ11と排紙ローラ12により図の矢印C
で示す印字副走査方向に間欠搬送される。この用紙10
の間欠搬送の停止期間中に、インクジェットプリンタヘ
ッド3は、モータ13により歯付き駆動ベルト6及びキ
ャリッジ2を介して駆動されながら、用紙10に近接し
た状態でインク滴を噴射して紙面に印字する。この用紙
10の間欠搬送とインクジェットプリンタヘッド3によ
る往復移動時の印字との繰り返しによって用紙10の全
面に印字を行う。A platen 9 is provided at the lower end of a frame 8 of the apparatus main body so as to face the ink jet printer head 3 and extend in the main scanning direction of the ink jet printer head 3. The paper 1 contacts the platen 9
0 is indicated by arrow C in FIG.
Are intermittently conveyed in the print sub-scanning direction indicated by. This paper 10
While the intermittent conveyance is stopped, the ink jet printer head 3 ejects ink droplets in the state of being close to the paper 10 and prints on the paper surface while being driven by the motor 13 via the toothed drive belt 6 and the carriage 2. . Printing is performed on the entire surface of the paper 10 by repeating this intermittent conveyance of the paper 10 and printing during reciprocation by the inkjet printer head 3.
【0007】上記のようなプリンタは、旧来はモノクロ
プリンタが主流であったが、昨今ではフルカラープリン
タがむしろ主流である。フルカラープリンタに用いられ
る上記のインクジェットプリンタヘッド3は、同図(b)
に示すように、およそ10×15mmの大きさのチップ
基板14の上に積層されたオリフィス板15に、4色の
インクを吐出するための互いに平行する四列のノズル列
16が形成されている。各ノズル列16には例えば12
8個のオリフィス、つまりインク吐出ノズル17が一列
に配置されている。[0007] Monochrome printers have been the mainstream in the past, but full-color printers have become the mainstream in recent years. The above-described ink jet printer head 3 used for a full color printer is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, four nozzle rows 16 in parallel with each other for discharging four colors of ink are formed on an orifice plate 15 laminated on a chip substrate 14 having a size of about 10 × 15 mm. . Each nozzle row 16 has, for example, 12
Eight orifices, that is, ink ejection nozzles 17 are arranged in a line.
【0008】このインクジェットプリンタヘッドの製法
としては、シリコンLSI形成技術と薄膜形成技術を利
用して、複数の発熱素子とそれらを個々に駆動する駆動
回路とインク吐出ノズルとを一括してモノリシックに形
成する方法がある。この方法によれば、同図(b) に示す
10×15mmの大きさのチップ基板14の上に、同図
(c) に示すように、上記128個のインク吐出ノズル1
7に対応する発熱素子18と駆動回路19とを形成した
解像度360dpi(ドット/インチ)のインクジェッ
トプリンタヘッド3を作成することができる。また解像
度が720dpiの場合であれば256個の発熱素子と
駆動回路とインク吐出ノズルを形成することになる。As a method of manufacturing the ink jet printer head, a plurality of heating elements, a driving circuit for individually driving the heating elements, and ink discharge nozzles are integrally and monolithically formed by utilizing a silicon LSI forming technique and a thin film forming technique. There is a way to do that. According to this method, a 10 × 15 mm chip substrate 14 shown in FIG.
As shown in (c), the 128 ink discharge nozzles 1
Thus, the inkjet printer head 3 having a resolution of 360 dpi (dots / inch) in which the heating elements 18 and the driving circuits 19 corresponding to 7 are formed can be produced. If the resolution is 720 dpi, 256 heating elements, drive circuits, and ink ejection nozzles will be formed.
【0009】このようなインクジェットプリンタヘッド
3は、同図(d) に示すシリコンウエハ21上に多数一括
形成することによって製造される。シリコンウエハ21
上に所定の数だけ個々に区画された各チップ基板14に
は、上記のインク吐出ノズル17や発熱素子18、駆動
回路19などの他に、発熱素子18を個別に駆動する個
別配線電極22及び共通電極23、これらへの配線端子
24及び給電端子25、インク流路26を形成するため
の隔壁27、インク流路26に外部のインクカートリッ
ジ4から供給されるインクを受け取るインク受給孔28
及び共通インク供給溝29等が形成されている。Such an ink jet printer head 3 is manufactured by forming a large number on a silicon wafer 21 shown in FIG. Silicon wafer 21
On each of the chip substrates 14 which are individually partitioned by a predetermined number above, in addition to the ink discharge nozzles 17, the heating elements 18, the driving circuits 19, and the like, individual wiring electrodes 22 for individually driving the heating elements 18 and A common electrode 23, wiring terminals 24 and power supply terminals 25 for these, partition walls 27 for forming ink flow paths 26, and ink receiving holes 28 for receiving ink supplied from an external ink cartridge 4 to the ink flow paths 26
And a common ink supply groove 29 and the like.
【0010】このようにシリコンウエハ21の状態で各
部を形成されたインクジェットプリンタヘッド3は、最
後に、ダイシングソーなどを用いてスクライブラインに
沿ってカッテングされ、個別に分割されて、実装基板に
ダイスボンデングされ、端子接続されて、実用単位のイ
ンクジェットプリンタヘッド3が完成する。The ink jet printer head 3 having the respective parts formed in the state of the silicon wafer 21 is finally cut along a scribe line by using a dicing saw or the like, and is divided into individual parts. Bonding and terminal connection complete the ink jet printer head 3 in practical units.
【0011】このインクジェットプリンタヘッド3は、
印字に際しては発熱素子18が印字情報に応じて選択的
に通電され、瞬時に発熱して膜沸騰現象を発生させ、そ
の発熱抵素子18に対応するインク吐出ノズル17から
インク滴が吐出される。このようなインクジェットプリ
ンタヘッド3ではインク滴はインク吐出ノズル17の径
に対応する大きさの略球形で吐出され、紙面上に略その
倍の径の大きさとなって印字される。This ink jet printer head 3 is
At the time of printing, the heating element 18 is selectively energized in accordance with the printing information, instantaneously generates heat to cause a film boiling phenomenon, and ink droplets are ejected from the ink ejection nozzle 17 corresponding to the heating element 18. In such an ink jet printer head 3, ink droplets are ejected in a substantially spherical shape having a size corresponding to the diameter of the ink ejection nozzle 17, and are printed on the paper surface with a diameter approximately twice as large.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところで、各チップ基
板14上のオリフィス板15に上記のインク吐出ノズル
17を孔空けするには、オリフィス板15にAl、Ni
又はCuなどの金属膜を積層した後、これをパターン化
し、このパターン化した金属膜をマスクにして、通常の
ドライエッチング装置によるか又はエキシマレーザなど
によって、オリフィス板15を選択的にエッチングす
る。In order to form the ink discharge nozzles 17 in the orifice plate 15 on each of the chip substrates 14, the orifice plate 15 must be made of Al or Ni.
Alternatively, after laminating a metal film of Cu or the like, the metal film is patterned, and the orifice plate 15 is selectively etched by a normal dry etching apparatus or an excimer laser using the patterned metal film as a mask.
【0013】しかしながら、インク吐出ノズル17は所
定の位置に所定の大きさ及び形状で正確に形成されるこ
とが要求されるが、厚いオリフィス板15に多数のイン
ク吐出ノズル17を一括して適正に明けることは難しい
ため、従来は、適数個づつに分割して孔空けを行ってい
た。このためインク吐出ノズル17の孔空けに時間がか
かるという問題を有していた。However, it is required that the ink discharge nozzles 17 be accurately formed at predetermined positions and in a predetermined size and shape. However, a large number of the ink discharge nozzles 17 are collectively and appropriately formed on the thick orifice plate 15. Since it is difficult to open the holes, conventionally, holes have been made by dividing the holes into appropriate numbers. For this reason, there is a problem that it takes time to form a hole in the ink discharge nozzle 17.
【0014】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
オリフィス板に正しい形状の多数のインク吐出ノズルを
短時間で一括して適正且つ均一に空けるインクジェット
プリンタヘッドの製造方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances,
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink jet printer head in which a large number of ink ejection nozzles having a correct shape are collectively and properly vacated in an orifice plate in a short time.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】先ず、請求項1記載の発
明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、イン
クに圧力を加えて該インクを複数の吐出ノズルより記録
媒体に噴射させて記録を行うインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法において、基板の表面に複数のインク流
路を区画する隔壁と上記インク流路毎に設けられた圧力
エネルギー発生素子とを設置する工程と、上記基板の裏
面と上記表面間を貫通するインク供給路を形成する工程
と、上記基板の裏面から上記インク供給路を介して上記
インク流路に至る流通経路を遮蔽する工程と、上記基板
の表面上に上記吐出ノズルを形成すべきオリフィス板を
設置する工程と、上記基板の裏面を冷却媒体ガスを介在
させつつ冷却しながら上記オリフィス板に上記複数の吐
出ノズルを所定位置にドライエッチングにより一括形成
する工程と、上記流通経路の遮蔽を解除する工程とを有
して構成される。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink jet printer head, comprising applying pressure to ink and ejecting the ink from a plurality of ejection nozzles onto a recording medium to perform recording. In the method of manufacturing a printer head, a step of installing a partition partitioning a plurality of ink flow paths on the surface of the substrate and a pressure energy generating element provided for each of the ink flow paths, and setting a gap between the back surface and the front surface of the substrate. A step of forming a penetrating ink supply path, a step of shielding a flow path from the back surface of the substrate to the ink flow path via the ink supply path, and a step of forming the discharge nozzle on the surface of the substrate Installing the orifice plate, and positioning the plurality of discharge nozzles on the orifice plate at a predetermined position while cooling the back surface of the substrate with a cooling medium gas interposed therebetween. A step of collectively formed by dry etching, and has a step of releasing the blocking of the distribution channel.
【0016】上記流通経路の遮蔽工程は、例えば請求項
2記載のように、上記基板裏面に遮蔽シートを貼着して
行うことが好ましく、また、例えば請求項3記載のよう
に、上記流通経路内に溶剤または水により容易に溶解さ
れる可溶性樹脂を充填して行っても良い。この場合、上
記可溶性樹脂は、例えば請求項4記載のように、上記圧
力エネルギー発生素子を被覆しているものであることが
好ましい。[0016] The shielding step of the distribution channel is preferably performed by attaching a shielding sheet to the back surface of the substrate, for example, as described in claim 2. It is also possible to fill the inside with a soluble resin that is easily dissolved by a solvent or water. In this case, the soluble resin preferably covers the pressure energy generating element, for example.
【0017】次に、請求項5記載の発明のインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法は、インクに圧力を加えて
該インクを複数の吐出ノズルより記録媒体に噴射させて
記録を行うインクジェットプリンタヘッドの製造方法に
おいて、基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁
と上記インク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素
子とを設置する工程と、上記基板の表面上にインク供給
溝を形成する工程と、上記基板の表面上に上記吐出ノズ
ルを形成すべきオリフィス板を設置する工程と、上記基
板の裏面を冷却媒体ガスを介在させつつ冷却しながら上
記オリフィス板に上記複数の吐出ノズルを所定位置にド
ライエッチングにより一括形成する工程と、上記基板の
裏面側に上記インク供給溝に連通するインク受給孔を形
成する工程とを有して構成される。Next, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink-jet printer head which applies pressure to ink to eject the ink from a plurality of discharge nozzles onto a printing medium to perform printing. In the step of installing a partition partitioning a plurality of ink flow paths on the surface of the substrate and a pressure energy generating element provided for each ink flow path, and forming an ink supply groove on the surface of the substrate Placing the orifice plate on which the discharge nozzle is to be formed on the surface of the substrate, and placing the plurality of discharge nozzles on the orifice plate at predetermined positions while cooling the back surface of the substrate with a cooling medium gas interposed therebetween. The method includes a step of performing batch formation by dry etching and a step of forming an ink receiving hole communicating with the ink supply groove on the back side of the substrate. Composed of Te.
【0018】更に、請求項6記載の発明のインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法は、インクに圧力を加えて
該インクを複数の吐出ノズルより記録媒体に噴射させて
記録を行うインクジェットプリンタヘッドの製造方法に
おいて、基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁
と該インク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子
とを設置する工程と、上記基板の裏面から上記表面に貫
通するインク供給路を形成する工程と、上記基板の表面
上に上記吐出ノズルを形成すべきオリフィス板を設置す
る工程と、上記基板の裏面側への冷却媒体ガスの供給を
開始し、該ガスを介在させつつ上記基板を該冷却しなが
ら上記オリフィス板に上記複数の吐出ノズルを所定位置
に形成するためのドライエッチングを開始し、上記吐出
ノズルが貫通した実質的直後に上記冷却媒体ガスの供給
を停止し、この後、所定時間後にドライエッチングを終
了するドライエッチング工程とを有して構成される。Further, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink jet printer head which applies pressure to ink and ejects the ink from a plurality of ejection nozzles onto a recording medium to perform printing. Installing a partition partitioning a plurality of ink flow paths on the surface of the substrate and pressure energy generating elements provided for each of the ink flow paths, and forming an ink supply path penetrating from the back surface of the substrate to the surface. And a step of installing an orifice plate on which the discharge nozzle is to be formed on the surface of the substrate, and starting supply of a cooling medium gas to the back side of the substrate, and interposing the gas with the substrate. During the cooling, dry etching for forming the plurality of discharge nozzles at predetermined positions on the orifice plate was started, and the discharge nozzles penetrated. The supply of the cooling medium gas is stopped immediately after qualitative, thereafter, constructed and a dry etching process to terminate dry etching after a predetermined time.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1(a),(b),(c) は、第1の
実施の形態におけるモノリシック型インクジェットプリ
ンタヘッドの製造方法を工程順に示す図であり、それぞ
れ一連の工程においてシリコンウエハのチップ基板上に
形成されていく状態の概略の平面図と断面図を模式的に
示している。尚、これらの図には、説明の便宜上、いず
れもフルカラー用のインクジェットプリンタヘッドの1
個の印字ヘッド(モノクロ用インクジェットプリンタヘ
ッドの構成と同じ)のみを示しているが、実際には後述
するように、このような印字ヘッドが複数個(通常は4
個)連なった形状のものが、1個のチップ基板上に形成
される。また、同図(c) には36個のオリフィスとして
のインク吐出ノズル44を示しているが、実際には64
個、128個、256個等、設計上の方針によって多数
形成されるものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1A, 1B, and 1C are diagrams showing a method of manufacturing a monolithic ink jet printer head according to the first embodiment in the order of steps. FIG. 1 schematically shows a schematic plan view and a cross-sectional view of a formed state. In these figures, for convenience of explanation, one of the ink jet printer heads for full color is shown.
Although only a plurality of print heads (the same as the configuration of the monochrome inkjet printer head) are shown, actually, as described later, a plurality of such print heads (usually four print heads) are provided.
) Are formed on one chip substrate. FIG. 3 (c) shows the ink ejection nozzles 44 as 36 orifices.
, 128, 256, etc., depending on the design policy.
【0020】図2(a),(b),(c) は、上段に図1(a),(b),
(c) の平面図をそれぞれ拡大して詳細に示しており、中
段に上段のE−E′断面矢視図(同図(a) 参照)、下段
に上段のF−F′断面矢視図(同図(a) 参照)を示して
いる。また、同図(a),(b),(c) の中段に示す断面図は、
それぞれ図1(a),(b),(c) の下に示す断面図と同一のも
のである。尚、図2(a),(b),(c) には、図示する上での
便宜上、64個、128個又は256個のインク吐出ノ
ズルを、5個のインク吐出ノズル44で代表させて示し
ている。FIGS. 2 (a), (b) and (c) are shown in FIG. 1 (a), (b) and
The plan view of (c) is shown in an enlarged manner in detail, and the middle section is a sectional view taken along the line EE 'of the upper section (see FIG. 3 (a)), and the lower section is a sectional view taken along the line FF' of the upper line. (See FIG. 3A). In addition, the cross-sectional views shown in the middle part of the figures (a), (b), (c) are:
These are the same as the cross-sectional views shown below FIGS. 1 (a), (b) and (c), respectively. 2 (a), 2 (b) and 2 (c), for convenience of illustration, 64, 128 or 256 ink ejection nozzles are represented by five ink ejection nozzles 44. Is shown.
【0021】最初に、基本的な製造方法について説明す
る。先ず、工程1として、4インチ以上のシリコン基板
にLSI形成処理により駆動回路とその端子を形成する
と共に、厚さ1〜2μmの酸化膜(Si O2 )を形成
し、次に、工程2として、薄膜形成技術を用いて、タン
タル(Ta)−シリコン(Si)−酸素(O)からなる
発熱抵抗体膜の層と、Ti−W等の密着層を介在させて
Auなどによる電極膜を順次積層形成する。そして、電
極膜と発熱抵抗体膜をフォトリソグラフィー技術によっ
て夫々パターニングし、ストライプ状の発熱抵抗体膜上
の発熱部とする領域の両側に配線電極を形成する。この
工程で発熱部の位置が決められる。First, a basic manufacturing method will be described. First, as a step 1, a drive circuit and its terminals are formed on a silicon substrate of 4 inches or more by an LSI forming process, and an oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 1 to 2 μm is formed. Using a thin film forming technique, a heating resistor film layer made of tantalum (Ta) -silicon (Si) -oxygen (O) and an electrode film made of Au or the like are sequentially interposed with an adhesion layer made of Ti-W or the like interposed therebetween. Lamination is formed. Then, the electrode film and the heating resistor film are respectively patterned by photolithography technology, and wiring electrodes are formed on both sides of a region serving as a heating portion on the stripe-shaped heating resistor film. In this step, the position of the heat generating portion is determined.
【0022】図1(a) 及び図2(a) は、上記の工程1及
び工程2が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、チップ基板30には酸化膜からなる絶縁層の下に駆
動回路31及び駆動回路端子32(図1(a) 参照)が形
成され、絶縁層の上には、発熱抵抗体層が複数条にパタ
ーン化され、その発熱部33となる両端に共通電極34
と個別配線電極36が形成されて共通電極34、発熱部
33、及び個別配線電極36からなる複数条の発熱素子
が所定の間隔で平行に並設形成され、発熱部列33′及
び個別配線電極列36′を形成している。また、上記の
共通電極34には共通電極給電端子35が形成されてい
る(図1(a) 参照)。FIGS. 1 (a) and 2 (a) show a state immediately after the above steps 1 and 2 are completed. That is, a drive circuit 31 and drive circuit terminals 32 (see FIG. 1A) are formed below an insulating layer made of an oxide film on the chip substrate 30, and a plurality of heating resistor layers are formed on the insulating layer. And a common electrode 34 at both ends of the heat generating portion 33.
And a plurality of heating elements including the common electrode 34, the heating section 33, and the individual wiring electrodes 36 are formed in parallel at predetermined intervals in parallel, and the heating section row 33 ′ and the individual wiring electrodes are formed. A row 36 'is formed. A common electrode power supply terminal 35 is formed on the common electrode 34 (see FIG. 1A).
【0023】続いて、工程3として、個々の発熱部33
に対応するインク加圧室とこれらへのインク流路を形成
すべく感光性ポリイミドなどの有機材料からなる隔壁部
材をコーティングにより高さ20μm程度に形成し、こ
れをフォトリソ技術によりパターン化した後に、300
℃〜400℃の熱を30分〜60分加えるキュア(乾燥
硬化、焼成)を行い、高さ10μm程度の上記感光性ポ
リイミドによる隔壁をチップ基板30上に形成・固着さ
せる。更に、工程4として、ウェットエッチングまたは
サンドブラスト法などにより上記チップ基板30の面に
共通インク供給溝を穿設し、更にこの共通インク供給溝
に連通しチップ基板30の下面に開口するインク受給孔
を形成する。Subsequently, in step 3, the individual heat generating parts 33
After forming a partition member made of an organic material such as photosensitive polyimide to a height of about 20 μm by coating to form an ink pressurizing chamber corresponding to the above and an ink flow path to these, after patterning this by photolithography technology, 300
Curing (dry curing, baking) by applying heat at a temperature of 400C to 400C for 30 minutes to 60 minutes is performed to form and fix the partition walls made of the photosensitive polyimide having a height of about 10 m on the chip substrate 30. Further, as step 4, a common ink supply groove is formed in the surface of the chip substrate 30 by wet etching or sand blasting, and an ink receiving hole communicating with the common ink supply groove and opening on the lower surface of the chip substrate 30 is formed. Form.
【0024】図1(b) 及び図2(b) は、上述の工程3及
び工程4が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、共通電極34に取り囲まれるようにして共通インク
供給溝37及びインク受給孔38が形成されている。そ
して、共通インク供給溝37の左側に位置する共通電極
34部分にはインクシール隔壁39−1が形成され、右
方の個別配線電極36が配設されている部分にはインク
シール隔壁39−2が形成され、このインクシール隔壁
39−2から各発熱部33と発熱部33の間に延び出す
区画隔壁39−3が形成されている。FIGS. 1 (b) and 2 (b) show a state immediately after the steps 3 and 4 are completed. That is, the common ink supply groove 37 and the ink receiving hole 38 are formed so as to be surrounded by the common electrode 34. An ink seal partition 39-1 is formed in a portion of the common electrode 34 located on the left side of the common ink supply groove 37, and an ink seal partition 39-2 is formed in a portion where the individual wiring electrode 36 on the right side is provided. Are formed, and a partition wall 39-3 extending from the ink seal partition wall 39-2 to between the heat generating sections 33 and the heat generating sections 33 is formed.
【0025】上記の個別配線電極36上のインクシール
隔壁39−2を櫛の胴とすれば、各発熱部33と発熱部
33との間に延び出す区画隔壁39−3は櫛の歯に相当
する形状をなしている。これにより、この櫛の歯状の区
画隔壁39−3を仕切り壁として、その歯と歯の間の付
け根部分に発熱部33が位置する微細なインク加圧室4
1が、発熱部33の数だけ形成される。If the ink seal partition wall 39-2 on the individual wiring electrode 36 is a comb body, the partition partition wall 39-3 extending between the heat generating portions 33 corresponds to the teeth of the comb. Shape. Accordingly, the fine ink pressurizing chamber 4 in which the heat generating portion 33 is located at the base between the teeth, with the comb-shaped partition wall 39-3 of the comb serving as a partition wall.
1 is formed by the number of heat generating parts 33.
【0026】この後、工程5として、ポリイミドからな
る厚さ10〜30μmのフィルムのオリフィス板を、上
記積層構造の最上層つまり隔壁39(39−1、39−
2、39−3)の上に張り付けて290〜300℃で加
熱しながら加圧してそのオリフィス板を固着させる。続
いてNi、Cu又はAlなどの厚さ0.6〜1μm程度
の金属膜を形成する。Then, in step 5, an orifice plate of a film of polyimide having a thickness of 10 to 30 μm is placed on the uppermost layer of the laminated structure, that is, the partition wall 39 (39-1, 39-39).
2, 39-3) and pressurize while heating at 290 to 300 ° C. to fix the orifice plate. Subsequently, a metal film such as Ni, Cu, or Al having a thickness of about 0.6 to 1 μm is formed.
【0027】更に、工程6として、オリフィス板の上の
金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエッチ
ングするマスクを形成し、続いて、オリフィス板を詳し
くは後述するヘリコン波エッチング装置により上記の金
属膜マスクに従って31μmφ〜15μmφの孔空けを
して多数のインク吐出ノズルを一括形成する。Further, in step 6, the metal film on the orifice plate is patterned to form a mask for selectively etching the polyimide. Subsequently, the orifice plate is formed by a helicon wave etching apparatus described later in detail. According to the metal film mask, holes of 31 μm to 15 μm φ are formed, and a large number of ink discharge nozzles are collectively formed.
【0028】図1(c) 及び図2(c) は、上述した工程5
と工程6が終了した直後の状態を示している。すなわ
ち、オリフィス板42が共通給電端子35及び駆動回路
端子32の部分を除く全領域を覆っており、区画隔壁3
9−3によって形成されている高さ10μmのインク加
圧室41が共通インク供給溝37方向に開口を向けてい
る。そして、これらインク加圧室41の開口と共通イン
ク供給溝37とを連通させる高さ10μmのインク流路
43が形成されている。FIGS. 1 (c) and 2 (c) show the process 5 described above.
And the state immediately after the end of step 6. That is, the orifice plate 42 covers the entire area except for the common power supply terminal 35 and the drive circuit terminal 32, and
An ink pressurizing chamber 41 having a height of 10 μm formed by 9-3 has an opening facing the common ink supply groove 37. In addition, an ink flow path 43 having a height of 10 μm is formed to communicate the opening of the ink pressurizing chamber 41 with the common ink supply groove 37.
【0029】そして、オリフィス板42には、発熱部3
3に対向する部分にオリフィス、つまりインク吐出ノズ
ル44が形成されている。これにより、64個、128
個又は256個のインク吐出ノズル44を1列に備えた
モノカラーインクジェットプリンタヘッド45が完成す
る。The orifice plate 42 has a heat generating portion 3
An orifice, that is, an ink discharge nozzle 44, is formed in a portion facing 3. Thereby, 64, 128
A monochromatic inkjet printer head 45 having one or 256 ink ejection nozzles 44 in one row is completed.
【0030】上記のように1列のインク吐出ノズル44
を備えたモノカラーインクジェットプリンタヘッド45
は、モノクロ用のインクジェットプリンタヘッドの構成
であるが、通常フルカラー印字においては、減法混色の
三原色であるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)の3色に、文字や画像の黒部分に専用されるブラ
ック(Bk)を加えて合計4色のインクを必要とする。
したがって最低でも4列のノズル列が必要である。As described above, one row of the ink discharge nozzles 44
Color ink jet printer head 45 provided with
Is a configuration of an inkjet printer head for monochrome. Usually, in full-color printing, the three primary colors of subtractive color mixing, namely yellow (Y), magenta (M), and cyan (C), and black of characters and images are used. A total of four colors of ink are required by adding black (Bk) dedicated to the portion.
Therefore, at least four nozzle rows are required.
【0031】図3(a) は、上記のモノカラーインクジェ
ットプリンタヘッド45を4列並べてフルカラーインク
ジェットプリンタヘッドを構成した状態を示す図であ
り、同図(b) は、そのフルカラーインクジェットプリン
タヘッドがシリコンウエハ上に多数形成された状態を示
す図である。上述した製造方法によれば、図3(b) に示
すように、図1(a),(b),(c) に示したチップ基板30よ
りも大きく設定したチップ基板46をシリコンウエハ4
7上に多数形成し、そのチップ基板46に、図1(c) に
示したモノカラーインクジェットプリンタヘッド45を
4列にモノリシックに構成して、図3(a) に示すように
フルカラーのインクジェットプリンタヘッド48を製造
することは可能であり、各ノズル列49の位置関係も今
日の半導体の製造技術により正確に配置することが可能
である。FIG. 3A is a diagram showing a state in which a full-color ink-jet printer head is constructed by arranging the above-described mono-color ink-jet printer heads 45 in four rows, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a state where a large number are formed on a wafer. According to the above-described manufacturing method, as shown in FIG. 3B, the chip substrate 46 set to be larger than the chip substrate 30 shown in FIG. 1A, FIG.
7 are formed on the chip substrate 46, and the mono-color ink jet printer head 45 shown in FIG. 1C is monolithically formed in four rows on the chip substrate 46, and as shown in FIG. The head 48 can be manufactured, and the positional relationship between the nozzle rows 49 can be accurately arranged by today's semiconductor manufacturing technology.
【0032】そして、上述した製造工程により、シリコ
ンウエハ47の状態で処理した後、最後にダイシングソ
ーなどを用いてシリコンウエハ47をスクライブライン
に沿ってカッテングし、チップ基板46毎に個別に分割
して、図3(a) に示すフルカラーインクジェットプリン
タヘッド48が出来上がる。これを実装基板にダイスボ
ンデングし、端子接続して、実用単位のフルカラーイン
クジェットプリンタヘッド48が完成する。After the silicon wafer 47 is processed in the above-described manufacturing process, the silicon wafer 47 is finally cut along a scribe line using a dicing saw or the like, and is divided into individual chip substrates 46. Thus, a full-color ink jet printer head 48 shown in FIG. This is die-bonded to a mounting substrate, and terminals are connected to complete a full-color inkjet printer head 48 in practical units.
【0033】次に、上述したインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法の工程6において概略説明したヘリコン
波エッチング装置によるインク吐出ノズルの孔空けにつ
いて更に詳しく説明する。本例においてヘリコン波ドラ
イエッチング装置を用いるのは、ヘリコン波ドライエッ
チング装置は高速ドライエッチングが可能であり作業能
率が上がるからである。尚、ヘリコン波は、固体プラズ
マの中を伝搬する電磁波の一種で、別名ホイスラー
(笛)波とも呼ばれ、高密度プラズマを発生させるもの
である。Next, the piercing of the ink discharge nozzle by the helicon wave etching apparatus, which has been schematically described in Step 6 of the above-described method for manufacturing an ink jet printer head, will be described in more detail. The helicon wave dry etching apparatus is used in this example because the helicon wave dry etching apparatus can perform high-speed dry etching and increase work efficiency. The helicon wave is a type of electromagnetic wave that propagates in solid plasma, and is also called a Heusler (whistle) wave, and generates high-density plasma.
【0034】図4(a) は、上記のドライエッチングのた
めの前工程を行った製造途上のインクジェットプリント
ヘッド48(但し、以下、圧力エネルギー発生素子につ
いては、1個の発熱部33及びその近傍部分のみを切り
出して示している)を示す図であり、同図(b) は、その
インクジェットプリントヘッド48に対して、ヘリコン
波ドライエッチング装置でドライエッチングを行ってい
る状態を示す図である。尚、同図(a) には、チップ基板
46上の構成において、図1(a),(b),(c) 及び図2(a),
(b),(c) と同一の構成部分には図1(a),(b),(c) 及び図
2(a),(b),(c)と同一の番号を付与して示している。FIG. 4A shows an ink jet print head 48 in the process of manufacturing which has been subjected to the above-described pre-process for dry etching (however, hereinafter, for a pressure energy generating element, one heating section 33 and its vicinity are shown). FIG. 2B is a diagram showing a state in which the helicon wave dry etching device is performing dry etching on the ink jet print head 48. 1A, FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 2C and FIG.
1 (a), (b), (c) and 2 (a), (b), (c) are assigned the same reference numerals as in (b) and (c). ing.
【0035】同図(a) に示すように、オリフィス板42
は、接着材51a、ポリイミドフィルム52、接着材5
1bの3層で構成されている。接着材51a及び51b
の材料は、例えば熱可塑性ポリイミドやエポキシ系接着
材などであり、厚さ約30μmのポリイミドフィルム5
2の表裏に厚さ2〜5μm程度にコーテングされてい
る。このような接着材51aまたは51bのような熱可
塑材料はガラス転移点以上の温度になると急激に弾性率
が低下して粘着性が増加し接着効果を発揮する。As shown in FIG. 3A, the orifice plate 42
Are adhesive 51a, polyimide film 52, adhesive 5
1b. Adhesives 51a and 51b
Is, for example, a thermoplastic polyimide or an epoxy-based adhesive, and a polyimide film 5 having a thickness of about 30 μm.
2 is coated on the front and back to a thickness of about 2 to 5 μm. When the temperature of the thermoplastic material such as the adhesive material 51a or 51b becomes higher than the glass transition point, the elastic modulus sharply decreases, the tackiness increases, and the adhesive effect is exhibited.
【0036】但し、この性質は、隔壁39(39−1、
39−2、39−3)に接着されるオリフィス板42の
裏面の接着材51bに要求されている性質であって、オ
リフィス板42の表面には必要のない性質である。それ
にも拘らず、オリフィス板42の裏面の接着材51bだ
けでなく表面にも接着材51aが設けられるているの
は、もし裏面の接着材51bだけであるとポリイミドフ
ィルム52が製造工程の処理作業中に捲き上がって具合
が悪いからであり、同図(a) のように接着材51aと5
1bによって表裏両面に同一の熱膨張特性を持たせるこ
とによりポリイミドフィルム52が製造工程の処理作業
中に捲き上がる不具合を防止しているものである。However, this property is the same as that of the partition wall 39 (39-1,
This is a property required for the adhesive material 51b on the back surface of the orifice plate 42 to be bonded to 39-2, 39-3), and is not necessary for the surface of the orifice plate 42. Nevertheless, the adhesive 51a is provided not only on the back surface of the orifice plate 42 but also on the front surface. This is because it is wound up inside and is in a bad condition. As shown in FIG.
By making the front and back surfaces have the same thermal expansion characteristics by 1b, the problem that the polyimide film 52 is rolled up during the processing operation in the manufacturing process is prevented.
【0037】このようなオリフィス板42を、上記接着
材51bの面をチップ基板46に向けて隔壁39(39
−1、39−2、39−3)の上に載置して、インク加
圧室41やインク流路43に蓋を形成し、このオリフィ
ス板42を隔壁39に均一に固定接着するために、数1
0分の間、200〜250℃に加熱し、数Kg/cm 2
の圧力を加えて固定する。The orifice plate 42 is bonded to the
With the surface of the material 51b facing the chip substrate 46, the partition 39 (39
-1, 39-2, 39-3), and
A lid is formed in the pressure chamber 41 and the ink flow path 43, and this orifice is formed.
In order to uniformly fix and adhere the plate 42 to the partition 39,
During 0 minutes, heat to 200-250 ° C., several kg / cm Two
Apply pressure and fix.
【0038】続いて、マスク材としてNi、Cu又はA
lなどの厚さ0.5〜1μm程度の金属膜53を形成
し、これに図1(c) 又は図2(c) に示したインク吐出ノ
ズル44に対応するパターン54を形成して、オリフィ
ス板42を選択的にエッチングする為のマスクを形成す
る。本例のように、オリフィス板42にインク吐出ノズ
ル44を孔空けするのにヘリコン波ドライエッチング装
置を用いる場合は、上記のようにNi、Cu又はAlな
どの金属膜35をマスクに使うことでポリイミドフィル
ム52と金属膜53との選択比が概略50〜100程度
得られる。従って、約30μmのポリイミドフィルム5
2のエッチングには1μm以下の金属膜53のマスクで
も十分に可能である。Subsequently, Ni, Cu or A is used as a mask material.
and a metal film 53 having a thickness of about 0.5 to 1 .mu.m, and a pattern 54 corresponding to the ink discharge nozzles 44 shown in FIG. 1C or FIG. A mask for selectively etching the plate 42 is formed. When a helicon wave dry etching apparatus is used to form the ink discharge nozzles 44 in the orifice plate 42 as in this example, the metal film 35 of Ni, Cu or Al is used as a mask as described above. The selectivity between the polyimide film 52 and the metal film 53 is approximately 50 to 100. Therefore, about 30 μm polyimide film 5
The etching of 2 is sufficiently possible even with a mask of the metal film 53 of 1 μm or less.
【0039】上記の金属マスク形成後、チップ基板4
6、つまり図3(b) に示したシリコンウエハ47を、ヘ
リコン波エッチング装置に入れて、図4(b) に示すよう
に、ドライエッチングによるインク吐出ノズル44の孔
空けを行う。ヘリコン波エッチング装置によるドライエ
ッチングのプロセスガスとしては酸素が用いられる。処
理用酸素O2はヘリコン波エッチング装置内で、図4(b)
に示すように、酸素プラズマ55となり、酸素イオン
56、酸素ラジカル原子57となって金属マスク面に吹
き付けられ、パターン54に従ってインク吐出ノズル4
4を穿設する。After the formation of the metal mask, the chip substrate 4
6, that is, the silicon wafer 47 shown in FIG. 3 (b) is put into a helicon wave etching apparatus, and as shown in FIG. 4 (b), holes are formed in the ink discharge nozzles 44 by dry etching. Oxygen is used as a process gas for dry etching using a helicon wave etching apparatus. The oxygen O 2 for processing is placed in the helicon wave etching device, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, oxygen plasma 55 is formed, and oxygen ions 56 and oxygen radical atoms 57 are sprayed on the metal mask surface.
4 is drilled.
【0040】ところで、上記のオリフィス板42上面の
接着材51aは、通常のドライエッチング装置による孔
空けや、エキシマレーザなどによる孔空けでは、さした
る問題とはならない。しかし、本発明の如く孔空け作業
を高速に行うべくヘリコン波エッチング装置を用いる場
合、ヘリコン波エッチングは大イオン電流を用いるた
め、工作対象物の温度上昇が他のエッチング方法を採用
した場合よりも格段に大きく、その結果、次の様な不具
合が発生する。By the way, the adhesive 51a on the upper surface of the orifice plate 42 does not cause a serious problem when holes are formed by a usual dry etching apparatus or holes formed by an excimer laser. However, when a helicon wave etching apparatus is used to perform a hole drilling operation at high speed as in the present invention, the helicon wave etching uses a large ion current, so that the temperature rise of the workpiece is higher than when other etching methods are employed. It is extremely large, and as a result, the following problems occur.
【0041】図5(a) は、ヘリコン波エッチング装置に
より通常に孔空けを行った場合の不具合を示す図であ
り、同図(b) は、同図(a) の不具合の孔とその周辺を示
す平面図である。図5(a),(b) に示すように、ヘリコン
波エッチング装置により通常に孔空けを行った場合に
は、オリフィス板42の表面に皺58が発生し、その結
果、インク吐出ノズル44内にエッチング残渣が残った
り、吐出口44′の形状が歪んだ状態で仕上がってしま
う。このため、印字の際に、本来吐出されるべき方向、
すなわちオリフィス板42の面に垂直な方向とは異なる
方向にインクが吐出されるという不具合や、着弾ドット
の周囲にサテライトと呼ばれる微細な不要ドットが着弾
する不具合が発生する。FIG. 5 (a) is a view showing a defect in a case where a hole is normally formed by a helicon wave etching apparatus, and FIG. 5 (b) is a diagram showing a defect hole in FIG. FIG. As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), when holes are normally formed by a helicon wave etching apparatus, wrinkles 58 are generated on the surface of the orifice plate 42, and as a result, the In this case, an etching residue remains or the shape of the discharge port 44 'is distorted. For this reason, during printing,
That is, there is a problem that ink is ejected in a direction different from the direction perpendicular to the surface of the orifice plate 42, and a problem that minute unnecessary dots called satellites land around the landed dots.
【0042】上記のオリフィス板42の表面に発生する
皺の原因としては、Al、Cu又はNiなどの金属マス
クと接着材51aとの熱膨張係数の差が大きいことが上
げられる。しかし、前述したように、オリフィス板42
表面の接着材51aは、作業工程中におけるオリフィス
板42の捲き上がりを防止するためのものであるため省
くことはできない。As a cause of the wrinkles generated on the surface of the orifice plate 42, a large difference in the coefficient of thermal expansion between the metal mask such as Al, Cu or Ni and the adhesive 51a can be mentioned. However, as described above, the orifice plate 42
The adhesive 51a on the front surface is for preventing the orifice plate 42 from rolling up during the working process and cannot be omitted.
【0043】そこで、本発明のヘリコン波エッチング装
置によるオリフィス板42へのインク吐出ノズル44の
孔空け方法では、接着材51aとして用いる熱可塑ポリ
イミドのガラス転移点Tgが約200℃であることに注
目して、シリコンウエハ29を200℃以下に冷却しな
がらエッチングを行う。Therefore, in the method of piercing the ink discharge nozzle 44 to the orifice plate 42 by the helicon wave etching apparatus of the present invention, it is noted that the glass transition point Tg of the thermoplastic polyimide used as the adhesive 51a is about 200 ° C. Then, etching is performed while cooling the silicon wafer 29 to 200 ° C. or lower.
【0044】図6(a) は、ヘリコン波エッチング装置を
模式的に示す図であり、同図(b) はそのウエハ固定用ス
テージの平面図、同図(c) は同図(a) の部分拡大図であ
る。同図(a) に示すように、ヘリコン波エッチング装置
は、プロセスチャンバー(処理室)61を中心に、この
処理室61内に突設されるウエハ固定用ステージ62を
備えている。図3(b) に示したシリコンウエハ47は、
図6(a) の矢印Gで示すように装置左方から搬入され
て、上記のウエハ固定用ステージ62上に載置される。FIG. 6 (a) is a diagram schematically showing a helicon wave etching apparatus, FIG. 6 (b) is a plan view of the wafer fixing stage, and FIG. 6 (c) is a plan view of FIG. It is a partial enlarged view. As shown in FIG. 1A, the helicon wave etching apparatus includes a process chamber (processing chamber) 61 and a wafer fixing stage 62 projecting into the processing chamber 61. The silicon wafer 47 shown in FIG.
As shown by an arrow G in FIG. 6A, the wafer is carried in from the left side of the apparatus, and is mounted on the wafer fixing stage 62 described above.
【0045】上記シリコンウエハ47は、メカチャック
法(機構的に行う固定方法)又は静電チャック法(静電
的に行う固定方法)で固定される。ウエハ固定用ステー
ジ62は、支持台63上に、支持台63と一体に構成さ
れ、この支持台63を介して、例えば13.56MHz
のRF(radio−frequency:高周波)バ
イアスが接地側交流電源64から印加される。The silicon wafer 47 is fixed by a mechanical chucking method (a fixing method performed mechanically) or an electrostatic chuck method (a fixing method performed electrostatically). The wafer fixing stage 62 is formed integrally with the support 63 on the support 63, for example, at 13.56 MHz via the support 63.
RF (radio-frequency) bias is applied from the ground side AC power supply 64.
【0046】また、このウエハ固定用ステージ62に
は、低温サーキュレータ65による不凍液が支持台63
を介して循環している。さらに、本発明の特徴であるウ
エハ固定用ステージ62とシリコンウエハ47との間に
生じている微細な隙間hに、熱伝導を促進するためのH
eガスなどの冷媒ガス66を、冷媒送入ポンプ67か
ら、支持台63及びウエハ固定用ステージ62内に配設
された冷媒送入路68を介し、ウエハ固定用ステージ6
2のウエハ支持面に開口する冷媒吹き出し口69から送
入して、シリコンウエハ47の低温サーキュレータ65
による冷却を促進させる。On the wafer fixing stage 62, an antifreeze solution from a low-temperature circulator 65 is supported.
Circulates through. Further, H for promoting heat conduction is provided in a minute gap h generated between the wafer fixing stage 62 and the silicon wafer 47 which is a feature of the present invention.
The refrigerant gas 66 such as e-gas is supplied from a refrigerant supply pump 67 via a support 63 and a refrigerant supply passage 68 provided in the wafer fixing stage 62 to the wafer fixing stage 6.
2 from the coolant outlet 69 opening on the wafer support surface of the silicon wafer 47 and the low-temperature circulator 65 of the silicon wafer 47.
Promotes cooling.
【0047】つまり、ヘリコン波エッチング装置のウエ
ハ固定用ステージ62を循環不凍液で−10℃以下に冷
却し、且つ、ウエハ固定用ステージ62とシリコンウエ
ハ47間に冷媒ガス66を介在させることにより、ヘリ
コン波ドライエッチングの際のシリコンウェハ47の温
度上昇を効果的に抑制するようにしている。That is, the wafer fixing stage 62 of the helicon wave etching apparatus is cooled to -10 ° C. or lower with a circulating antifreeze solution, and the refrigerant gas 66 is interposed between the wafer fixing stage 62 and the silicon wafer 47, so that the helicon wave The temperature rise of the silicon wafer 47 during the wave dry etching is effectively suppressed.
【0048】また、上記の処理室61の周囲には、酸素
(O2)プラズマ55を処理室61内に閉じ込めるため
のマグネット(磁石)71が配設され、処理室61の上
部中央にはソースチャンバー(源流室)72が配置され
る。源流室72の周囲には上下二段にアンテナ73が配
設され、その外側には、プラズマを封じ込めるために、
内外二重にインナーコイル(内コイル)74とアウター
コイル(外コイル)75が配置されている。A magnet (magnet) 71 for confining the oxygen (O 2 ) plasma 55 in the processing chamber 61 is provided around the processing chamber 61, and a source is provided at the upper center of the processing chamber 61. A chamber (head flow chamber) 72 is provided. Antennas 73 are arranged in upper and lower stages around the source flow chamber 72, and outside thereof, in order to contain plasma,
An inner coil (inner coil) 74 and an outer coil (outer coil) 75 are arranged inside and outside.
【0049】この源流室72の上部には、パイプライン
76が開口し、ここからプロセスガス(処理用酸素)が
供給される。また、二段のアンテナ73にはソースパワ
ーサプライ(源流電源)77から、例えば上記接地側交
流電源64のサイクルに対応する13.56MHzの電
圧が印加される。A pipeline 76 is opened above the source flow chamber 72, from which a process gas (processing oxygen) is supplied. Further, a 13.56 MHz voltage corresponding to, for example, the cycle of the ground side AC power supply 64 is applied to the two-stage antenna 73 from the source power supply (source power supply) 77.
【0050】この構成により、源流室72内においてパ
イプライン76から供給される処理用酸素がアンテナ7
3によってプラズマ化され、内コイル74及び外コイル
75によって処理室61に送り込まれる。この酸素プラ
ズマ55を、処理室61内で、支持台63及びウエハ固
定用ステージ62を介してシリコンウエハ47(つまり
インクジェットプリンタヘッド48のチップ基板46、
以下、実際にはシリコンウエハ47の状態での処理であ
るが、チップ基板46として説明する)に印加されてい
るRFバイアス電圧で吸引・加速する。With this configuration, the processing oxygen supplied from the pipeline 76 in the source flow chamber 72 is
3 and is sent into the processing chamber 61 by the inner coil 74 and the outer coil 75. The oxygen plasma 55 is supplied to the silicon wafer 47 (that is, the chip substrate 46 of the ink jet printer head 48) through the support 63 and the wafer fixing stage 62 in the processing chamber 61.
Hereinafter, although the processing is actually performed in the state of the silicon wafer 47, the processing is described as the chip substrate 46).
【0051】処理室61の周囲壁面に配設されている磁
石71が上記酸素プラズマ55の電子が壁面で消滅する
のを防止する。これにより、酸素プラズマ55は、均一
な分布となってチップ基板46に降り注ぎ、金属膜53
のマスクのパターン54で露出しているオリフィス板4
2表面に激突し、エッチングする。処理後のプロセスガ
スは、図6(a) の矢印Jで示すように装置右方に排出さ
れる。The magnet 71 disposed on the peripheral wall of the processing chamber 61 prevents the electrons of the oxygen plasma 55 from disappearing on the wall. As a result, the oxygen plasma 55 falls down onto the chip substrate 46 in a uniform distribution, and the metal film 53
Orifice plate 4 exposed by mask pattern 54
2 Crash against the surface and etch. The processed process gas is discharged to the right of the apparatus as indicated by arrow J in FIG. 6 (a).
【0052】ヘリコン波エッチングは、RIE(反応性
イオンエッチング)のように電極配置が平行平板型では
ないが、それと同じように、酸素プラズマ55に対して
チップ基板46の電位が、酸素イオンを引き込む方向に
ある。これにより、工作物(オリフィス板47)を酸素
イオン56スバッタするのと同時に、ラジカル原子57
を利用して化学エッチングもしている。In the helicon wave etching, the electrode arrangement is not parallel plate type as in RIE (reactive ion etching), but similarly, the potential of the chip substrate 46 draws oxygen ions into the oxygen plasma 55. In the direction. As a result, oxygen ions 56 are sputtered on the workpiece (orifice plate 47), and at the same time, radical atoms 57 are sputtered.
Chemical etching is also performed by using.
【0053】例えば、工作物がポリイミドの場合、その
主成分は、炭素であるため、CxHy+O→CO2↑+
H2O↑の化学反応によるエッチングを行っている。よ
って、上記のヘリコン波エッチングは、スパッタ(物理
的エッチング)+ラジカル反応(化学的エッチング)を
使って、孔加工のような異方性エッチングを高い選択比
で行うことができる。For example, when the workpiece is polyimide, its main component is carbon, so that CxHy + O → CO 2 ↑ +
Etching is performed by a chemical reaction of H 2 O ↑. Therefore, in the helicon wave etching, anisotropic etching such as hole processing can be performed at a high selectivity by using sputtering (physical etching) + radical reaction (chemical etching).
【0054】ところで、このようにチップ基板46を充
分に冷却しながエッチングするにも拘らず、上記の冷却
方法だけでは、図5(a),(b) に示したような不具合が発
生する。その理由を調べていくと次のようなことが判明
した。By the way, despite the fact that the chip substrate 46 is etched while being sufficiently cooled, the above-described cooling method alone causes the problems shown in FIGS. 5A and 5B. . Examining the reasons revealed the following.
【0055】図7は、チップ基板46を冷却しながらエ
ッチングしても発生する不具合の原因を説明する図であ
る。すなわち、同図に示すように、チップ基板46の裏
面には、インク受給孔38が開口しているため、上記の
ヘリコン波ドライエッチングでインク吐出ノズル44が
貫通した瞬間から、冷媒ガス66が、同図の矢印Kで示
すように、インク受給孔38、共通インク供給溝37及
びインク流路43を通って、インク吐出ノズル44から
上部に逃げ出してしまう。FIG. 7 is a diagram for explaining the cause of the problem that occurs even when the chip substrate 46 is etched while being cooled. That is, as shown in the figure, since the ink receiving hole 38 is opened on the back surface of the chip substrate 46, the refrigerant gas 66 is discharged from the moment the ink discharge nozzle 44 penetrates by the helicon wave dry etching. As shown by an arrow K in FIG. 10, the ink escapes from the ink discharge nozzle 44 to the upper portion through the ink receiving hole 38, the common ink supply groove 37, and the ink flow path 43.
【0056】通常、ドライエッチングでは、インク吐出
ノズル44が貫通した段階では接着材51a等の残渣が
孔壁に付着していたりするので、それらを取り除いて所
望の適正な形状に仕上げるために、時間にして1分乃至
3分程度のオーバーエッチングを行う。ところが、この
とき上記のように冷媒ガス66がインク吐出ノズル44
から上方に抜け出てしまうと、ウエハ固定用ステージ6
2とチップ基板46裏面の隙間hの真空度が高まって、
その分だけ熱伝導度が低下して、チップ基板46の温度
が急激に上昇してしまう。Normally, in the dry etching, when the ink discharge nozzle 44 penetrates, residues such as the adhesive 51a adhere to the wall of the hole. Then, over-etching is performed for about 1 to 3 minutes. However, at this time, as described above, the refrigerant gas 66
When it comes out from the upper side, the wafer fixing stage 6
2, the degree of vacuum in the gap h between the back surface of the chip substrate 46 and
The thermal conductivity decreases by that amount, and the temperature of the chip substrate 46 rises sharply.
【0057】これによって、この場合も図5(a),(b) に
示したように、オリフィス板42の表面に皺が発生す
る。また、このときオリフィス板42の上方に多量に吹
き出した冷媒ガス66のために酸素プラズマ55′の密
度が不均一になってしまい、その結果、駆動回路31の
MOSトランジスタやキャパシタの破壊もしくは劣化を
引き起こして、駆動回路31にダメージを与える場合が
あることも判明した。As a result, wrinkles are generated on the surface of the orifice plate 42 as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). Further, at this time, the density of the oxygen plasma 55 'becomes non-uniform due to a large amount of the refrigerant gas 66 blown out above the orifice plate 42. As a result, the destruction or deterioration of the MOS transistor or the capacitor of the drive circuit 31 may occur. It has also been found that this may cause the drive circuit 31 to be damaged.
【0058】この第1の実施の形態においては、上記の
インク吐出ノズル44の貫通時に冷媒ガス66がインク
受給孔38からインク吐出ノズル44を通って上部に逃
げ出すことによる不具合を除去するために、インク受給
孔38を仮封止することにした。In the first embodiment, in order to eliminate the problem caused by the refrigerant gas 66 escaping from the ink receiving hole 38 to the upper portion through the ink discharge nozzle 44 when the ink discharge nozzle 44 penetrates, The ink receiving hole 38 is temporarily sealed.
【0059】図8(a) は、チップ基板46の裏面に接着
剤付きシートを張り付けてインク受給孔38を仮封止し
た例を示す図であり、同図(b) は、この方法によりイン
ク吐出ノズル44の孔空けを行った場合の正しい形状の
インク吐出ノズル44近傍部分の拡大断面図、同図(c)
は同図(b) の正しい形状のインク吐出ノズル44の孔と
その周辺を示す平面図である。FIG. 8A is a view showing an example in which a sheet with an adhesive is attached to the back surface of the chip substrate 46 to temporarily seal the ink receiving holes 38, and FIG. FIG. 7C is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of the ink discharge nozzle 44 having a correct shape when a hole is formed in the discharge nozzle 44.
FIG. 4B is a plan view showing the hole of the ink discharge nozzle 44 having the correct shape in FIG.
【0060】同図(a) に示す接着剤付きシート78は基
材のポリエステルフィルム79に熱剥離接着剤81を積
層した2層構造を有するシートである。上記の熱剥離接
着剤81は、室温では接着力を持つが、ある温度以上に
なると容易にチップ基板46との界面から剥離する性質
がある。この剥離する温度は例えばαタイプは90℃以
上、βタイプは120℃以上、γタイプは150℃以上
等である。The sheet with adhesive 78 shown in FIG. 7A is a sheet having a two-layer structure in which a heat-peelable adhesive 81 is laminated on a polyester film 79 as a base material. The above-mentioned thermal peeling adhesive 81 has an adhesive force at room temperature, but has a property of easily peeling off from the interface with the chip substrate 46 at a certain temperature or higher. The peeling temperature is, for example, 90 ° C. or more for α type, 120 ° C. or more for β type, and 150 ° C. or more for γ type.
【0061】図9は、被着体にPETフィルムを用いて
熱剥離接着剤81の接着力の試験を行った結果を示す図
表である。同表では、左端の欄にタイプα、β、γを示
し、次にそれぞれのタイプに対する熱剥離温度(℃)を
「90、120、150」として示してある。同表に示
す様に、熱剥離温度が120℃であるタイプβの接着剤
は、熱剥離温度が150℃のγタイプよりその塗り厚が
15μm薄くても、剥離前の接着力が500g/20m
mと他の2タイプと比べて最も強い。FIG. 9 is a table showing the results of a test of the adhesive force of the heat-peelable adhesive 81 using a PET film as the adherend. In the table, the types α, β, and γ are shown in the leftmost column, and the thermal peeling temperature (° C.) for each type is shown as “90, 120, 150”. As shown in the table, the adhesive of type β having a thermal peeling temperature of 120 ° C. has an adhesive force before peeling of 500 g / 20 m even if its coating thickness is 15 μm thinner than the γ type having a thermal peeling temperature of 150 ° C.
m and the strongest compared to the other two types.
【0062】なお、チップ基板46に接着剤付きシート
78を張り付けるときには、チップ基板46と熱剥離接
着剤81との界面に空気を巻き込んでしまうと、チップ
基板46をヘリコン波エッチング装置内に搬入したと
き、真空中で上記の巻き込まれた空気が膨張してチップ
基板46をウエハ固定用ステージ62から持ち上げてし
まう不具合が発生するから、そのように空気を巻き込ま
ないように、ローラや刷毛などの道具を使用して密着さ
せるようにする。When a sheet 78 with an adhesive is attached to the chip substrate 46, if air is entrained at the interface between the chip substrate 46 and the heat release adhesive 81, the chip substrate 46 is carried into the helicon wave etching apparatus. Then, the above-mentioned entrained air expands in a vacuum, causing a problem that the chip substrate 46 is lifted from the wafer fixing stage 62. Therefore, a roller or a brush is used so that the air is not entrained. Use tools to ensure close contact.
【0063】このようにして、図6(a) に示したヘリコ
ン波エッチングを行うと、インク吐出ノズル44が貫通
した後も、図6(c) に示したと同様の均一な冷却状態を
維持でき、これによって、余裕を持ってオーバーエッチ
ングを行うことができ、図8(b),(c) に示すように、所
望の適正な形状のインク吐出ノズル44を形成すること
ができる。In this manner, when the helicon wave etching shown in FIG. 6A is performed, even after the ink discharge nozzle 44 penetrates, the uniform cooling state similar to that shown in FIG. 6C can be maintained. Thus, over-etching can be performed with a margin, and as shown in FIGS. 8 (b) and 8 (c), it is possible to form the ink discharge nozzle 44 having a desired and appropriate shape.
【0064】そして、ヘリコン波エッチングのプロセス
終了後は、接着剤付きシート78を張り付けたままのチ
ップ基板46をオーブンに入れて、各接着剤の熱剥離温
度に応じて90℃、120℃または150℃で3分以上
加熱する。これにより、図8(b) に示すように、熱剥離
接着剤81をチップ基板46側に残すことなく簡単に剥
離することができる。After the helicon wave etching process is completed, the chip substrate 46 with the adhesive-attached sheet 78 adhered thereto is placed in an oven, and is heated to 90 ° C., 120 ° C., or 150 ° C. depending on the thermal peeling temperature of each adhesive. Heat at ℃ for 3 minutes or more. As a result, as shown in FIG. 8B, the thermal peeling adhesive 81 can be easily peeled off without being left on the chip substrate 46 side.
【0065】尚、以下の設定データは、熱剥離温度90
℃の熱剥離接着剤81を塗着した接着剤付きシート78
を用いた場合の、チップ基板46に対するヘリコン波エ
ッチングによるオリフィス板42への孔空けプロセスの
一例を示すものである。Incidentally, the following setting data is obtained when the thermal peeling temperature 90
Adhesive-attached sheet 78 coated with a heat release adhesive 81
4 shows an example of a process of forming a hole in the orifice plate 42 by helicon wave etching on the chip substrate 46 in the case of using.
【0066】オリフィス板の厚み;16μm 到達真空度:5.6×10E−4 プロセスガス(酸素):50sccm プロセス圧:0.5Pa ソースパワー:1000W バイアスパワー:300W プロセス時間:13分 サーキュレータ設定温度:−30℃ 冷却用He流量:10sccm ポリイミドのエッチングレート:約1.6μm/分 上記の条件において、オリフィス板の貫通までのエッチ
ング時間は10分、オーバエッチング時間は3分であ
る。処理中における接着剤付きシート78の接着力の低
下もなく、インク受給孔38を塞いだことによるチップ
基板46の膨張もヘリコン波ドライエッチングに悪影響
を与えることは無かった。Thickness of orifice plate; 16 μm Ultimate vacuum: 5.6 × 10E-4 Process gas (oxygen): 50 sccm Process pressure: 0.5 Pa Source power: 1000 W Bias power: 300 W Process time: 13 minutes Circulator set temperature: -30 ° C Cooling He flow rate: 10 sccm Polyimide etching rate: about 1.6 μm / min Under the above conditions, the etching time until penetration of the orifice plate is 10 minutes, and the over-etching time is 3 minutes. There was no decrease in the adhesive strength of the sheet with adhesive 78 during the processing, and the expansion of the chip substrate 46 by closing the ink receiving hole 38 did not adversely affect the helicon wave dry etching.
【0067】上記チップ基板46のインク受給孔38の
仮封止には、接着剤付きシート78と限ることなく、例
えばドライフィルムを用いてもよい。図10は、ドライ
フィルム82を80〜90℃でチップ基板46の裏面に
ラミネート(積層化)した例を示す図である。このよう
にドライフィルム82を用いても、インク受給孔38を
塞ぐことが可能である。この場合は、ヘリコン波ドライ
エッチングによる孔空けプロセス終了後に、例えばモノ
エタノールアミン等の剥離液により剥離する。The temporary sealing of the ink receiving holes 38 of the chip substrate 46 is not limited to the sheet 78 with an adhesive, but may be, for example, a dry film. FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the dry film 82 is laminated (laminated) on the back surface of the chip substrate 46 at 80 to 90 ° C. Thus, even with the use of the dry film 82, the ink receiving hole 38 can be closed. In this case, after the hole forming process by the helicon wave dry etching is completed, peeling is performed using a peeling liquid such as monoethanolamine.
【0068】図11(a) 〜(e) は、第2の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を模式
的に示す図である。尚、同図(a) 〜(c) に示す構成は、
製造工程の順序がやや異なる点を除いて、図4(a) 及び
図8(b),(c) の構成と同一であり、したがって、図4
(a) 及び図8(b),(c) と同一の構成要素には同一の番号
を付与して示している。FIGS. 11A to 11E are diagrams schematically showing a method of manufacturing an ink jet printer head according to the second embodiment. The configurations shown in FIGS.
4 (a) and 8 (b) and 8 (c), except that the order of the manufacturing steps is slightly different.
8A and 8B and 8C are denoted by the same reference numerals.
【0069】この第2の実施の形態においては、先ず、
図11(a) に示すように、チップ基板46に、不図示の
駆動回路を形成した後、発熱部33、共通電極34、個
別配線電極36、及び共通インク供給溝37を形成し
て、更に隔壁39(39−1、39−2、39−3(不
図示))を形成する。更に、同図(b) に示すように、オ
リフィス板42を積層し、同図(c) に示すように金属膜
53を形成し、マスクパターン54を形成する。このよ
うにチップ基板46の表側からの処理のみを行って、ヘ
リコン波ドライエッチングによる孔空けプロセスに移っ
て、同図(d) に示すようにインク吐出ノズル44を穿設
する。この後、同図(e) に示すように、チップ基板46
裏面からインク受給孔38を穿設して表側の共通インク
供給溝37に連通させ、チップ基板46のインク流通路
を貫通させる。In the second embodiment, first,
As shown in FIG. 11A, after a drive circuit (not shown) is formed on the chip substrate 46, a heat generating portion 33, a common electrode 34, an individual wiring electrode 36, and a common ink supply groove 37 are formed. The partition wall 39 (39-1, 39-2, 39-3 (not shown)) is formed. Further, as shown in FIG. 3B, an orifice plate 42 is laminated, a metal film 53 is formed as shown in FIG. 3C, and a mask pattern 54 is formed. In this manner, only the processing from the front side of the chip substrate 46 is performed, and the process proceeds to a hole forming process by helicon wave dry etching, and the ink discharge nozzles 44 are formed as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG.
An ink receiving hole 38 is formed from the back surface to communicate with the common ink supply groove 37 on the front side, and penetrates the ink flow passage of the chip substrate 46.
【0070】上記のように、チップ基板46の裏面から
穿設作業を行う同図(e) に示すインク受給孔38の形成
は、同図(d) に示すヘリコン波ドライエッチングの段階
では未だ行われておらず、したがって、インク吐出ノズ
ル44が貫通したとき、チップ基板46のインク流通路
は貫通していないので、このインク吐出ノズル44から
チップ基板46裏面の図6(c) に示す冷媒ガス66が表
側に流出することは無く、これにより、図8(a) 又は図
10の場合のようにチップ基板46裏面の既に空いてい
るインク受給孔38を仮封止した場合と同様に、インク
吐出ノズル44が貫通した後も、図6(c) に示したと同
様の均一な冷却状態を維持でき、これによって、余裕を
持ってオーバーエッチングを行うことができ、所望の適
正な形状のインク吐出ノズル44を形成することができ
る。As described above, the formation of the ink receiving holes 38 shown in FIG. 9E for performing the drilling operation from the back surface of the chip substrate 46 has not yet been performed at the stage of the helicon wave dry etching shown in FIG. Therefore, when the ink discharge nozzle 44 penetrates, the ink flow path of the chip substrate 46 does not penetrate. Therefore, the refrigerant gas shown in FIG. As shown in FIG. 8A or FIG. 10, the ink 66 does not flow out to the front side, so that the ink receiving hole 38 on the back surface of the chip substrate 46 is temporarily sealed as in the case of FIG. Even after the discharge nozzle 44 penetrates, a uniform cooling state similar to that shown in FIG. 6C can be maintained, whereby over-etching can be performed with a margin, and ink discharge of a desired appropriate shape can be performed. No It is possible to form the LE 44.
【0071】図12(a),(b) は、第3の実施の形態にお
けるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的
に示す図である。尚、同図(a),(b) に示す構成は、図4
(a)及び図8(b),(c) に示した構成と同一であるので、
図12(a),(b) には、図4(a) 及び図8(b),(c) と同一
の番号を付与して示している。FIGS. 12A and 12B are diagrams schematically showing a method of manufacturing an ink jet printer head according to the third embodiment. Incidentally, the configuration shown in FIGS.
(a) and the configuration shown in FIGS. 8 (b) and 8 (c).
12 (a) and 12 (b) are given the same numbers as in FIG. 4 (a) and FIGS. 8 (b) and 8 (c).
【0072】この第3の実施の形態においては、先ず、
図12(a) に示すように、図6(a),(b),(c) に示したヘ
リコン波ドライエッチングにより、インク吐出ノズル4
4の孔空けを行う。この場合の処理条件は、第1の実施
の形態の場合と同様である。そして、図12(b) に示す
ように、インク吐出ノズル44が貫通した直後に冷媒送
入ポンプ67を停止させてウエハ固定用ステージ62の
冷媒吹き出し口69からの冷媒ガス66の吹き出しを停
止させる(図6(a),(b),(c) 参照)。このインク吐出ノ
ズル44が貫通したことの検出については後述する。In the third embodiment, first,
As shown in FIG. 12A, the helicon wave dry etching shown in FIG. 6A, FIG.
Drill hole 4. The processing conditions in this case are the same as in the first embodiment. Then, as shown in FIG. 12 (b), immediately after the ink discharge nozzle 44 penetrates, the coolant supply pump 67 is stopped to stop the blowing of the coolant gas 66 from the coolant outlet 69 of the wafer fixing stage 62. (See FIGS. 6 (a), (b) and (c)). The detection of the penetration of the ink discharge nozzle 44 will be described later.
【0073】上記のウエハ固定用ステージ62の冷媒吹
き出し口69からの冷媒ガス66の吹き出し停止によ
り、冷媒ガス66の流動が停止して、流動の慣性及び圧
力が低下し、上記貫通したインク吐出ノズル44方向へ
は、インク受給孔38近傍の冷媒ガス66が僅かに抜け
るのみとなり、大半はチップ基板46底面とウエハ固定
用ステージ62上面間の間隙に均一に滞留する。これに
より、短い期間ではあるが滞留冷媒ガス66による基板
冷却の冷媒機能が維持される。この滞留する冷媒ガス6
6が散逸しないうちに、オーバーエッチングを行う。By stopping the blowing of the refrigerant gas 66 from the refrigerant blowing port 69 of the wafer fixing stage 62, the flow of the refrigerant gas 66 is stopped, and the inertia and pressure of the flow are reduced. In the direction 44, the refrigerant gas 66 near the ink receiving hole 38 only slightly escapes, and most of the refrigerant gas uniformly stays in the gap between the bottom surface of the chip substrate 46 and the upper surface of the wafer fixing stage 62. As a result, the refrigerant function of cooling the substrate by the staying refrigerant gas 66 is maintained for a short period. This retained refrigerant gas 6
Over-etching is performed before 6 is dissipated.
【0074】図13は、上記の第3の実施の形態におけ
るヘリコン波ドライエッチングの処理手順を示すフロー
チャートである。同図に示すように、先ず、基板(シリ
コンウエハ47)にオリフィス板42を設置する、つま
り隔壁39上に積層・固着させる(ステップS1)。次
に、そのオリフィス板42表面に金属膜53を形成し、
その金属膜53にエッチングマスク54を形成する(ス
テップS2)。FIG. 13 is a flow chart showing the procedure of the helicon wave dry etching in the third embodiment. As shown in the figure, first, the orifice plate 42 is placed on the substrate (silicon wafer 47), that is, the orifice plate 42 is laminated and fixed on the partition wall 39 (step S1). Next, a metal film 53 is formed on the surface of the orifice plate 42,
An etching mask 54 is formed on the metal film 53 (Step S2).
【0075】続いて、その基板をヘリコン波エッチング
装置内に入れ、ウエハ固定用ステージ62上に固定し、
低温サーキュレータ65(図6参照)を駆動して不凍液
を循環させると共に冷媒送入ポンプ67を駆動して冷媒
ガスの流動を開始させ、基板冷却用冷媒ガス(He)6
6を基板47とウエハ固定用ステージ62間に送入する
(ステップS3)。Subsequently, the substrate is placed in a helicon wave etching apparatus and fixed on a wafer fixing stage 62.
The low-temperature circulator 65 (see FIG. 6) is driven to circulate the antifreeze liquid, and the refrigerant supply pump 67 is driven to start the flow of the refrigerant gas.
6 is sent between the substrate 47 and the wafer fixing stage 62 (step S3).
【0076】更に続いて、ヘリコン波ドライエッチング
を開始すると共にインク吐出ノズルの貫通を監視する
(ステップS4)。このエッチング処理では、インク吐
出ノズルの貫通までに時間約10分が必要である。そし
て、時間約10分が経過後にインク吐出ノズルの貫通時
点を検出すると(ステップS5)、冷媒送入ポンプ67
を駆動を止めて基板47とウエハ固定用ステージ62間
の冷媒ガスの流動を停止させる(ステップS6)。この
処理で、およそ100msecの時間が経過する。Subsequently, helicon wave dry etching is started and the penetration of the ink discharge nozzle is monitored (step S4). This etching process requires about 10 minutes to pass through the ink discharge nozzle. Then, when the time point at which the ink discharge nozzle penetrates is detected after a lapse of about 10 minutes (step S5), the refrigerant supply pump 67
Is stopped to stop the flow of the refrigerant gas between the substrate 47 and the wafer fixing stage 62 (step S6). In this process, a time of about 100 msec elapses.
【0077】これに引き続いて、エッチングを時間1分
だけ継続し、すなわち、オーバーエッチングを1分間お
こなった後、このヘリコン波ドライエッチングを停止す
る(ステップS7)。これにより、オリフィス板42へ
のインク吐出ノズル44の孔空けが完成する。Subsequently, the etching is continued for one minute, that is, after the over-etching is performed for one minute, the helicon wave dry etching is stopped (step S7). Thus, the opening of the ink discharge nozzle 44 in the orifice plate 42 is completed.
【0078】このように、本例では、前述の第1の実施
の形態の場合に示した条件のうち、オリフィス板のイン
ク吐出ノズルの貫通までの時間が約10分であることは
変わりないが、基板の冷却に残留冷媒ガスのみを利用す
るためオーバエッチングの処理時間は短めに設定して、
オーバエッチング時間を1分としている。As described above, in this example, the time required for the orifice plate to penetrate through the ink discharge nozzles is about 10 minutes among the conditions shown in the case of the first embodiment. In order to use only the residual refrigerant gas for cooling the substrate, the processing time of over-etching is set short,
The over-etching time is 1 minute.
【0079】次に、本例の要部である上記のインク吐出
ノズル44の貫通時点の検出について説明する。このイ
ンク吐出ノズル44の貫通時点の検出には、発光分光分
析法、反射光分析法、ガス分析法、圧力測定法、流量測
定法等種々あるが、これら諸方法のうち、いずれかの方
法を用いる。Next, the detection of the penetration point of the ink discharge nozzle 44, which is a main part of this embodiment, will be described. There are various methods such as emission spectroscopy, reflected light analysis, gas analysis, pressure measurement, and flow measurement for detecting the time when the ink ejection nozzle 44 penetrates, and any of these methods is used. Used.
【0080】先ず、発光分光分析法は、上記のヘリコン
波ドライエッチングにおけるプラズマエッチングプロセ
スで発生する反応生成物や反応ガスの固有波長の光を検
出し、その光強度の経時変化をモニタする。エンドポイ
ント近辺では、反応に寄与する物質が減少するので、モ
ニタしている信号に変化が生じる。本実施例では、ポリ
イミドが発生する反応生成物や反応ガスの固有波長の光
を検出する。First, in the emission spectroscopy, a reaction product or light having a specific wavelength of a reaction gas generated in the plasma etching process in the helicon wave dry etching described above is detected, and a temporal change in the light intensity is monitored. In the vicinity of the end point, a change occurs in the monitored signal because a substance contributing to the reaction decreases. In the present embodiment, light having a specific wavelength of a reaction product or reaction gas generated by polyimide is detected.
【0081】次に、反射光分光法は、対象が被エッチン
グ物と基板とで構成されていた場合、エッチング中は被
エッチング物の反射光を見ることになり、エッチング貫
通後は、基板の反射光を見る事になる。本実施例の場
合、エッチング中はオリフィス板であるポリイミドの反
射光、エッチング貫通後はSi、配線材料(Au,Al
など)又は抵抗体(Ta−Si−Oなど)の反射光を検
出することになる。Next, in the reflected light spectroscopy, when the target is composed of the object to be etched and the substrate, the reflected light of the object to be etched is observed during the etching, and the reflected light of the substrate is observed after the etching. You will see the light. In the case of the present embodiment, the reflected light of the polyimide as the orifice plate during the etching, Si and the wiring material (Au, Al) after the etching.
) Or reflected light from a resistor (such as Ta-Si-O).
【0082】また、ガス分析法は、エッチング中は、オ
リフィス板のインク吐出ノズルが貫通していないため基
板裏面とウエハ固定用ステージとの隙間に流れている冷
媒ガスは基板表面に流れ出さないが、インク吐出ノズル
貫通直後から基板表面に冷媒ガスが吹き出す。そのガス
を検出する。本例の場合、例えばHeを検出する。In the gas analysis method, during etching, the refrigerant gas flowing in the gap between the back surface of the substrate and the wafer fixing stage does not flow out to the surface of the substrate because the ink discharge nozzle of the orifice plate does not penetrate. Then, the refrigerant gas blows out to the substrate surface immediately after penetrating the ink discharge nozzle. The gas is detected. In the case of this example, for example, He is detected.
【0083】また、圧力測定法は、エッチング中は、オ
リフィス板のインク吐出ノズルが貫通していないため基
板裏面とウエハ固定用ステージとの隙間に流れている冷
媒ガスは基板表面に流れ出さないが、インク吐出ノズル
貫通直後から基板表面に冷媒ガスが吹き出す。つまりイ
ンク吐出ノズルの貫通前後における冷媒ガスの圧力変化
でエッチング終点を検出する。In the pressure measurement method, the coolant gas flowing in the gap between the back surface of the substrate and the wafer fixing stage does not flow out to the surface of the substrate because the ink discharge nozzle of the orifice plate does not penetrate during etching. Then, the refrigerant gas blows out to the substrate surface immediately after penetrating the ink discharge nozzle. That is, the etching end point is detected by the change in the pressure of the refrigerant gas before and after the ink discharge nozzle penetrates.
【0084】そして、流量測定法は、エッチング中は、
上記のように基板裏面とウエハ固定用ステージとの隙間
に流れている冷媒ガスは基板表面に流出せず、インク吐
出ノズル貫通直後から基板表面に冷媒ガスが吹き出すこ
とから、その冷媒ガスを制御している流量計が変化する
時点を、エッチング終点として検出する。The flow rate measuring method is as follows.
As described above, the refrigerant gas flowing in the gap between the substrate back surface and the wafer fixing stage does not flow out to the substrate surface, and the refrigerant gas blows out to the substrate surface immediately after penetrating the ink discharge nozzle, so that the refrigerant gas is controlled. The point in time at which the flow meter changes is detected as the etching end point.
【0085】図14(a) 〜(f) は、第4の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を模式
的に示す図である。尚、同図(a) は、前述した製造工程
1〜工程4までを終了した直後のチップ基板の状態、す
なわち図1(b) 又は図2(b)と同じ状態を示しており、
図1(b) 又は図2(b) と同じ番号を付与して示してい
る。FIGS. 14A to 14F are diagrams schematically showing a method of manufacturing an ink jet printer head according to the fourth embodiment. FIG. 2A shows the state of the chip substrate immediately after completing the above-described manufacturing steps 1 to 4, that is, the same state as FIG. 1B or FIG.
The same numbers as those in FIG. 1B or FIG. 2B are given.
【0086】本例では、図14(a) の状態から、処理方
法がやや異なってくる。すなわち同図(b) に示すよう
に、先ず、PVA(ポリビニルアルコール)などの水溶
性樹脂材料を、保護膜84として、チップ基板46の表
面にコートする。チップ基板46の裏面にはインク受給
孔38が貫通しているので、保護膜84が共通インク供
給溝37からインク受給孔38に入り込んだとき、更に
チップ基板46裏面に回り込まないようにするためにチ
ップ基板46すなわちシリコンウエハ47の裏面に流出
防止フィルム(不図示)などを貼っておくことが好まし
い。In this example, the processing method is slightly different from the state shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4B, first, a water-soluble resin material such as PVA (polyvinyl alcohol) is coated on the surface of the chip substrate 46 as a protective film 84. Since the ink receiving hole 38 penetrates through the back surface of the chip substrate 46, when the protective film 84 enters the ink receiving hole 38 from the common ink supply groove 37, it is necessary to prevent the protective film 84 from further wrapping around the back surface of the chip substrate 46. It is preferable to attach an outflow prevention film (not shown) or the like to the chip substrate 46, that is, the back surface of the silicon wafer 47.
【0087】上記の保護膜84は、後にチップ基板46
から容易に除去する必要があり、したがって、例えば水
に溶けるPVA、ポリビニールエーテル、ポリエチレン
オキサイド等の水溶性樹脂材料や、酸性溶剤に溶けるナ
イロン、尿素樹脂、グリプタル樹脂、セルロース樹脂等
の樹脂材料、或はアルカリ性溶剤に溶けるポリエステ
ル、尿素樹脂、メラミン樹脂等の樹脂材料、または、他
の溶剤、例えばアセトン、ベンゼン、エタノール、クロ
ロホルム等に溶ける樹脂材料等を用いる。The above-mentioned protective film 84 is formed later on the chip substrate 46.
Water-soluble resin materials such as water-soluble PVA, polyvinyl ether, and polyethylene oxide, and resin materials such as nylon, urea resin, glyptal resin, and cellulose resin that are soluble in acidic solvents. Alternatively, a resin material such as polyester, urea resin, and melamine resin that is soluble in an alkaline solvent, or a resin material that is soluble in another solvent such as acetone, benzene, ethanol, and chloroform is used.
【0088】また、この保護膜84のコート方法として
は、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、印
刷、ポッテリング、モールディングなど種々の方法があ
り、いずれの方法も用いることが可能である。As a method of coating the protective film 84, there are various methods such as spin coating, roll coating, spray coating, printing, potting, and molding, and any of these methods can be used.
【0089】同図(b) に示す隔壁39上にコートされた
保護膜84は、その後のオリフィス板42の貼り付けの
邪魔になるので、拭き取り、削り取り或は他の適宜の方
法で、同図(c) に示すように除去した後、乾燥などによ
る保護膜84の硬化を行う。更に、不用となった流出防
止フィルムを剥がし取る。次に、通常の製造工程と同様
にして、同図(d) に示すように、オリフィス板42を接
着材層によって隔壁39上に加熱接着し。金属膜53を
形成し、パターン54を形成する。Since the protective film 84 coated on the partition wall 39 shown in FIG. 9B obstructs the subsequent attachment of the orifice plate 42, the protective film 84 is wiped off, scraped off or other appropriate method. After removal as shown in (c), the protection film 84 is cured by drying or the like. Further, the unnecessary outflow prevention film is peeled off. Next, in the same manner as in a normal manufacturing process, the orifice plate 42 was heated and bonded onto the partition wall 39 by an adhesive layer as shown in FIG. A metal film 53 is formed, and a pattern 54 is formed.
【0090】続いて、ヘリコン波ドライエッチングによ
って、同図(e) に示すように、インク吐出ノズル44や
特には図示しないが接続端子部分等の孔空けを行う。こ
の場合も、インク吐出ノズル等の孔が貫通した後も、適
宜の時間、オーバーエッチングを行うが、そのオーバー
エッチングによるエッチング処理は保護膜84の表面が
受けることとなり、保護膜84の下にある発熱体33や
電極部分或は駆動回路31には、直接エッチング処理が
加えられることが無く、したがって、オーバーエッチン
グによって発熱体33や駆動回路31が障害を受けると
いうような不具合は発生しない。Subsequently, holes are formed in the ink discharge nozzles 44 and, particularly, not shown in the drawing, by a helicon wave dry etching, as shown in FIG. In this case as well, after the holes such as the ink discharge nozzles penetrate, the over-etching is performed for an appropriate time, but the etching process by the over-etching is applied to the surface of the protective film 84 and is located under the protective film 84. The heating element 33, the electrode portion, or the drive circuit 31 is not directly subjected to the etching process, and therefore, there is no problem that the heating element 33 and the drive circuit 31 are damaged due to over-etching.
【0091】また、第1〜第3の実施形態において説明
したヘリコン波ドライエッチングにおけるインク吐出ノ
ズル貫通時の冷媒ガスの吹き出しが、インク流路を塞い
ている保護膜84によって阻止されるので、インク吐出
ノズル貫通後もチップ基板46の冷却が維持されて、こ
れにより、正常にオーバーエッチングを行うことができ
ると共に、冷媒ガスの吹き出しによる駆動回路障害の虞
も解消する。In addition, since the blowing of the refrigerant gas when the ink discharge nozzle penetrates in the helicon wave dry etching described in the first to third embodiments is blocked by the protective film 84 that blocks the ink flow path, the ink flow is prevented. The cooling of the chip substrate 46 is maintained even after the discharge nozzle has penetrated, whereby normal over-etching can be performed, and the risk of a drive circuit failure due to blowing of the refrigerant gas is eliminated.
【0092】この後、不用になった保護膜84を温水に
よって洗い流して、同図(f) に示すようにチップ基板4
6から除去する。尚、保護膜84に水溶性以外の樹脂材
料を用いた場合は、その保護膜84が溶解可能な酸やア
ルカリ、溶剤などによって溶解せしめる。また、この保
護膜84を除去する処理によって保護膜84の表面に残
っていたドライエッチングに起因する残渣も一緒に取り
去ることができる。Thereafter, the unnecessary protective film 84 is washed away with warm water, and the chip substrate 4 is removed as shown in FIG.
Remove from 6. When a resin material other than water-soluble is used for the protective film 84, the protective film 84 is dissolved by an acid, an alkali, a solvent, or the like that can dissolve the protective film 84. Further, by the process of removing the protective film 84, the residue due to dry etching remaining on the surface of the protective film 84 can be removed together.
【0093】尚、上述したヘリコン波ドライエッチング
では、酸素プラズマを用いてエッチング処理している
が。この酸素プラズマは、無機物や金属に対してよりも
樹脂材料などの有機物に対するエッチング効果が高い。
したがって、本例における保護膜84の形成では樹脂材
料のみによるよりは、エッチング耐性の高い金属や無機
物を含有した樹脂材料のほうが、より保護膜としての機
能が高いこととなる。具体的には、PVAなどの樹脂材
料にアルミナ、窒化珪素などのセラミックスやガラス粒
子を含有させたり、Al、Ni、Cu、Fe、Co、A
gなどの金属を含有させたものを保護膜材料として用い
るようにしてもよい。In the above-mentioned helicon wave dry etching, etching is performed using oxygen plasma. This oxygen plasma has a higher etching effect on organic substances such as resin materials than on inorganic substances and metals.
Therefore, in forming the protective film 84 in this example, a resin material containing a metal or an inorganic substance having high etching resistance has a higher function as a protective film than using only a resin material. Specifically, a resin material such as PVA contains ceramics such as alumina and silicon nitride or glass particles, or Al, Ni, Cu, Fe, Co, A
A material containing a metal such as g may be used as the protective film material.
【0094】また、保護膜には、上記のような樹脂又は
金属や無機物を含有した樹脂材料の代わりに、ポリケイ
皮酸ビニル系フォトレジストやゴム系ネガ型(環化ポリ
イソプレン・ビスアジド系)フォトレジスト、ノボラッ
ク樹脂系ポジ型フォトレジスト、アジド化合物系フォト
レジストなどを用いてもよい。Further, instead of the resin or the resin material containing a metal or an inorganic substance as described above, the protective film may be formed of a polyvinyl cinnamate-based photoresist or a rubber-based negative (cyclized polyisoprene / bis azide) photoresist. A resist, a novolak resin-based positive photoresist, an azide compound-based photoresist, or the like may be used.
【0095】この場合は、保護膜をチップ基板上にコー
トした後、露光・現像を行うことによって隔壁上以外の
部分に保護膜が残る様にパターン化し、その後ベーキン
グを行って保護膜を硬化させる。そして、オリフィス板
を貼り付け、金属膜マスクを形成し、ドライエッチング
によってインク吐出ノズルの孔空けを行った後、不用と
なった保護膜をアルカリ剥離液や溶剤などによって剥離
して取り除く。In this case, after a protective film is coated on the chip substrate, patterning is performed by exposing and developing so that the protective film remains on portions other than the partition walls, and then baking is performed to cure the protective film. . Then, an orifice plate is attached, a metal film mask is formed, and holes are formed in the ink discharge nozzles by dry etching. Then, the unnecessary protective film is peeled off with an alkali peeling liquid or a solvent or the like.
【0096】これは、保護膜に感光性を付与してあるた
め、フォトリソグラフィー技術を使った微細パターン形
成が可能となり、インクジェットプリントヘッドの微細
化に合わせて微細加工が可能となるという利点がある。
また、このように液状フォトレジストではなく、ドライ
フィルムレジスト材料を使っても良い。この場合は、ド
ライフィルムレジストの貼り付けは、加熱ローラによる
加熱・加圧による貼り付けとなる。これは液状のレジス
ト材料と比較して、流動性を持たない材料であるため、
シリコンウエハ裏面に流出防止フィルムを貼り付ける必
要が無くなり工程の簡素化を行うことができる。Since the photosensitivity is imparted to the protective film, it is possible to form a fine pattern using a photolithography technique, and there is an advantage that fine processing can be performed in accordance with miniaturization of an ink jet print head. .
Further, instead of the liquid photoresist, a dry film resist material may be used. In this case, the application of the dry film resist is performed by applying heat and pressure using a heating roller. Since this is a material that does not have fluidity compared to a liquid resist material,
There is no need to attach an outflow prevention film to the back surface of the silicon wafer, and the process can be simplified.
【0097】また、上記実施の形態においては、ルーフ
シュータ型のインクジェットプリンタヘッドのインク吐
出ノズルについて説明したが、これに限ることなく、サ
イドシュータ型のインクジェットプリンタヘッドのイン
ク吐出ノズルに適用してもよい。また、サーマル方式の
インクジェットプリンタヘッドに限ることなく、ピエゾ
方式のインクジェットプリンタヘッドのインク吐出ノズ
ルに適用することもできる。Further, in the above embodiment, the ink discharge nozzle of the roof shooter type ink jet printer head has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to the ink discharge nozzle of the side shooter type ink jet printer head. Good. Further, the present invention is not limited to the thermal type ink jet printer head, but can be applied to ink discharge nozzles of a piezo type ink jet printer head.
【0098】[0098]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、多数のインク吐出ノズルを一括して高速に明ける
ことができるヘリコン波エッチング装置を用い、基板を
冷却しながらオーバーエッチング時に貫通したインク吐
出ノズルから冷媒ガスが抜け出して製作中のインクジェ
ットヘッドの温度が上がらないようにしてインク吐出ノ
ズルの孔空けを行うので、オリフィス板表面に皺が発生
したり、孔空け作業で生じる残渣がインク吐出ノズル内
に垂れ込む等の不具合が解消され、これにより、高温を
発生するヘリコン波ドライエッチングによる孔空けにも
拘らず、所望の正しい形状のインク吐出ノズルを形成す
ることができ、製品歩留りが向上し製品コストの低減に
貢献する。As described above in detail, according to the present invention, a helicon wave etching apparatus capable of simultaneously opening a large number of ink discharge nozzles at a high speed is used. In order to prevent the temperature of the inkjet head being manufactured from rising due to the coolant gas leaking from the ink discharge nozzle that has been made, the holes of the ink discharge nozzles are drilled, so that wrinkles are generated on the orifice plate surface and residues generated by the hole drilling work are removed. Inconveniences such as dripping into the ink discharge nozzles are eliminated, and thus, despite the helicon wave dry etching that generates high temperatures, it is possible to form ink discharge nozzles of a desired and correct shape, thereby improving product yield. And contribute to lower product costs.
【0099】また、インク吐出ノズル貫通時に冷媒ガス
が大量に基板上面に吹き出ないようにするので、冷媒ガ
スを用いているにも拘らず冷媒ガスによる駆動回路の破
壊の虞が無く、これにより、多数のインク吐出ノズルを
一括して高速に明けることができるヘリコン波エッチン
グ装置を有効に使用することができる。Further, since a large amount of refrigerant gas does not blow out to the upper surface of the substrate when penetrating the ink discharge nozzle, there is no danger of the drive circuit being destroyed by the refrigerant gas despite the use of the refrigerant gas. A helicon wave etching apparatus capable of simultaneously opening a large number of ink discharge nozzles at a high speed can be effectively used.
【0100】また、インク流通路遮蔽部材を用いて冷媒
ガスの抜け道を塞ぐと共に発熱体も被覆することによ
り、オーバエッチングによる発熱体の損傷を防止するこ
とができる。Further, by using the ink flow path shielding member to block the passage of the refrigerant gas and to cover the heating element, damage to the heating element due to over-etching can be prevented.
【図1】(a),(b),(c) は一実施の形態におけるインクジ
ェットプリンタヘッドの製造方法を工程順に示す図であ
り、それぞれ一連の工程においてシリコンチップの基板
上に形成されていく状態の概略の平面図と断面図を模式
的に示しているFIGS. 1A, 1B, and 1C are diagrams showing a method of manufacturing an ink jet printer head according to an embodiment in the order of steps, each being formed on a silicon chip substrate in a series of steps. Schematic plan and cross-sectional views of the state are schematically shown.
【図2】(a),(b),(c) の上段は図1(a),(b),(c) の平面
図をそれぞれ拡大して詳細に示す図、中段は上段のE−
E′断面矢視図、下段は上段のF−F′断面矢視図であ
る。2 (a), 2 (b) and 2 (c) are enlarged views of the plan views of FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c), respectively.
The lower section is a sectional view taken along line FF 'of the upper section.
【図3】(a) はモノカラーインクジェットプリンタヘッ
ドを4列並べてフルカラーインクジェットプリンタヘッ
ドを構成した状態を示す図、(b) はフルカラーインクジ
ェットプリンタヘッドがシリコンウエハ上に多数形成さ
れた状態を示す図である。3A is a diagram illustrating a state in which a full-color inkjet printer head is configured by arranging four rows of mono-color inkjet printer heads, and FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which many full-color inkjet printer heads are formed on a silicon wafer; It is.
【図4】(a) はインク吐出ノズル近傍部分のインク吐出
ノズル孔空け前の状態を示す拡大断面図、(b) はヘリコ
ン波エッチング装置により通常に孔空けを開始した状態
を示す図である。FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view showing a state before forming an ink discharge nozzle hole near an ink discharge nozzle, and FIG. 4B is a diagram showing a state in which a hole is normally started by a helicon wave etching apparatus. .
【図5】(a) はヘリコン波エッチング装置により通常に
孔空けを行った場合の不具合を示す図、(b) は(a) の不
具合の孔とその周辺を示す平面図である。FIG. 5A is a diagram showing a defect when a hole is normally formed by a helicon wave etching apparatus, and FIG. 5B is a plan view showing the defect hole of FIG.
【図6】(a) はヘリコン波エッチング装置を模式的に示
す図、(b) はウエハ固定用ステージの平面図、(c) は
(a) の部分拡大図である。6A is a diagram schematically showing a helicon wave etching apparatus, FIG. 6B is a plan view of a wafer fixing stage, and FIG.
It is the elements on larger scale of (a).
【図7】チップ基板を冷却しながらエッチングしても発
生する不具合の原因を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a cause of a problem that occurs even when etching is performed while cooling a chip substrate.
【図8】(a) はチップ基板の裏面に接着剤付きシートを
張り付けてインク受給孔を仮封止した例を示す図、(b)
はこの方法により形成される正しい形状のインク吐出ノ
ズル近傍部分の拡大断面図、(c) は(b) のインク吐出ノ
ズルの孔とその周辺を示す平面図である。8A is a diagram showing an example in which a sheet with an adhesive is attached to the back surface of a chip substrate to temporarily seal an ink receiving hole, and FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of an ink discharge nozzle of a correct shape formed by this method, and FIG. 3C is a plan view showing the hole of the ink discharge nozzle of FIG.
【図9】被着体にPETフィルムを用いて熱剥離接着剤
の接着力の試験を行った結果を示す図表である。FIG. 9 is a table showing the results of a test of the adhesive strength of a heat-peelable adhesive using a PET film as an adherend.
【図10】ドライフィルムを80〜90℃でチップ基板
の裏面にラミネートした例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example in which a dry film is laminated on the back surface of a chip substrate at 80 to 90 ° C.
【図11】(a) 〜(e) は第2の実施の形態におけるイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的に示す図
である。FIGS. 11A to 11E are diagrams schematically showing a method of manufacturing an ink jet printer head according to the second embodiment.
【図12】(a),(b) は第3の実施の形態におけるインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的に示す図で
ある。FIGS. 12A and 12B are diagrams schematically illustrating a method of manufacturing an ink jet printer head according to a third embodiment.
【図13】第3の実施の形態におけるヘリコン波ドライ
エッチングの処理手順を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure of helicon wave dry etching in the third embodiment.
【図14】(a) 〜(f) は第4の実施の形態におけるイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法を模式的に示す図
である。FIGS. 14A to 14F are diagrams schematically showing a method of manufacturing an ink jet printer head according to a fourth embodiment.
【図15】(a) は従来のルーフシュータ型のインクジェ
ットプリンタヘッドを備えたプリンタの構成を模式的に
示す斜視図、(b) はインクジェットプリンタヘッドのイ
ンク吐出面を模式的に示す平面図、(c) はそのD−D′
断面矢視図、(c) はインクジェットプリンタヘッドが製
造されるシリコンウエハを示す図である。FIG. 15A is a perspective view schematically illustrating a configuration of a printer including a conventional roof shooter type inkjet printer head, FIG. 15B is a plan view schematically illustrating an ink ejection surface of the inkjet printer head, (c) is the DD '
FIG. 3C is a view showing a silicon wafer on which an ink jet printer head is manufactured, as viewed from a cross-sectional arrow.
1 プリンタ 2 キャリッジ 3 インクジェットプリンタヘッド 4 インクカートリッジ 5 ガイドレール 6 歯付き駆動ベルト 7 フレキシブル通信ケーブル 8 本体フレーム 9 プラテン 10 用紙 11 給紙ローラ 12 排紙ローラ 13 モータ 14 チップ基板 15 オリフィス板 16 ノズル列 17 インク吐出ノズル 18 発熱素子 19 駆動回路 21 シリコンウエハ 22 個別配線電極 23 共通電極 24 配線端子 25 給電端子 26 インク流路 27 隔壁 28 インク受給孔 29 共通インク供給溝 30 チップ基板 31 駆動回路 32 駆動回路端子 33 発熱部 33′ 発熱部列 34 共通電極 35 共通電極給電端子 36 個別配線電極 36′ 個別配線電極列 37 共通インク供給溝 38 インク受給孔 39 隔壁 39−1、39−2 インクシール隔壁 39−3 区画隔壁 41 インク加圧室 42 オリフィス板 43 インク流路 44 インク吐出ノズル 45 モノカラーインクジェットプリンタヘッド 46 チップ基板 47 シリコンウエハ 48 フルカラーインクジェットプリンタヘッド 49 ノズル列 51a、51b 接着材 52 ポリイミドフィルム 53 金属膜 54 パターン 55、55′ 酸素(O2 )プラズマ 56 酸素イオン 57 酸素のラジカル原子 61 プロセスチャンバー(処理室) 62 ウエハ固定用ステージ 63 支持台 64 接地側交流電源 65 低温サーキュレータ h 隙間 66 冷媒ガス 67 冷媒送入ポンプ 68 冷媒送入路 69 冷媒吹き出し口 71 マグネット(磁石) 72 ソースチャンバー(源流室) 73 アンテナ 74 インナーコイル(内コイル) 75 アウターコイル(外コイル) 76 パイプライン 77 ソースパワーサプライ(源流電源) 78 接着剤付きシート 79 ポリエステルフィルム 81 熱剥離接着剤 82 ドライフィルム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer 2 Carriage 3 Ink-jet printer head 4 Ink cartridge 5 Guide rail 6 Toothed drive belt 7 Flexible communication cable 8 Main frame 9 Platen 10 Paper 11 Paper feed roller 12 Paper discharge roller 13 Motor 14 Chip substrate 15 Orifice plate 16 Nozzle row 17 Ink discharge nozzle 18 Heating element 19 Drive circuit 21 Silicon wafer 22 Individual wiring electrode 23 Common electrode 24 Wiring terminal 25 Power supply terminal 26 Ink flow path 27 Partition wall 28 Ink receiving hole 29 Common ink supply groove 30 Chip substrate 31 Drive circuit 32 Drive circuit terminal 33 Heating part 33 'Heating part row 34 Common electrode 35 Common electrode power supply terminal 36 Individual wiring electrode 36' Individual wiring electrode row 37 Common ink supply groove 38 Ink receiving hole 39 Partition walls 39-1, 39-2 a. Cusile partition 39-3 Partition partition 41 Ink pressurizing chamber 42 Orifice plate 43 Ink flow path 44 Ink ejection nozzle 45 Mono color inkjet printer head 46 Chip substrate 47 Silicon wafer 48 Full color inkjet printer head 49 Nozzle row 51a, 51b Adhesive 52 Polyimide Film 53 Metal film 54 Pattern 55, 55 'Oxygen (O2) plasma 56 Oxygen ion 57 Oxygen radical atom 61 Process chamber (processing chamber) 62 Wafer fixing stage 63 Support 64 Ground-side AC power supply 65 Low temperature circulator h Gap 66 Refrigerant Gas 67 Refrigerant inlet pump 68 Refrigerant inlet channel 69 Refrigerant outlet 71 Magnet (magnet) 72 Source chamber (source flow chamber) 73 Antenna 74 Inner coil (inner coil) 7 Reference Signs List 5 outer coil (outer coil) 76 pipeline 77 source power supply (source power supply) 78 sheet with adhesive 79 polyester film 81 heat release adhesive 82 dry film
フロントページの続き (72)発明者 塩田 純司 東京都青梅市今井3丁目10番6号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者 金光 聡 東京都青梅市今井3丁目10番6号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 (72)発明者 河村 義裕 東京都青梅市今井3丁目10番6号 カシオ 計算機株式会社青梅事業所内 Fターム(参考) 2C057 AF91 AF93 AG14 AP02 AP13 AP22 AP23 AP32 AP33 AP47 AQ02 Continued on the front page (72) Inventor Junji Shioda 3-10-6 Imai, Ome-shi, Tokyo Casio Computer Co., Ltd. Ome Office (72) Inventor Satoshi Kanemitsu 3-10-6 Imai, Ome-shi, Tokyo Casio Computer Stock (72) Inventor Yoshihiro Kawamura 3-10-6 Imai, Ome-shi, Tokyo Casio Computer Co., Ltd. Ome Office F-term (reference) 2C057 AF91 AF93 AG14 AP02 AP13 AP22 AP23 AP32 AP33 AP47 AQ02
Claims (6)
吐出ノズルより記録媒体に噴射させて記録を行うインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法において、 基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁と前記イ
ンク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子とを設
置する工程と、 前記基板の裏面と前記表面間を貫通するインク供給路を
形成する工程と、 前記基板の裏面から前記インク供給路を介して前記イン
ク流路に至る流通経路を遮蔽する工程と、 前記基板の表面上に前記吐出ノズルを形成すべきオリフ
ィス板を設置する工程と、 前記基板の裏面を冷却媒体ガスを介在させつつ冷却しな
がら前記オリフィス板に前記複数の吐出ノズルを所定位
置にドライエッチングにより一括形成する工程と、 前記流通経路の遮蔽を解除する工程とを有することを特
徴とするインクジェットプリンタヘッドの製造方法。1. A method of manufacturing an ink jet printer head for performing printing by applying pressure to ink and ejecting the ink from a plurality of ejection nozzles to a recording medium, comprising: a partition partitioning a plurality of ink flow paths on a surface of a substrate; Installing a pressure energy generating element provided for each ink flow path, forming an ink supply path penetrating between the back surface of the substrate and the front surface, and forming the ink supply path from the back surface of the substrate. Blocking a flow path leading to the ink flow path through the substrate, installing an orifice plate on which the discharge nozzle is to be formed on the surface of the substrate, and cooling the back surface of the substrate while interposing a cooling medium gas therebetween. A step of collectively forming the plurality of discharge nozzles at predetermined positions on the orifice plate by dry etching, and a step of releasing shielding of the flow path. A method for manufacturing an inkjet printer head, comprising:
面に遮蔽シートを貼着して行うことを特徴とする請求項
1記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。2. The method for manufacturing an ink jet printer head according to claim 1, wherein the step of shielding the distribution channel is performed by attaching a shielding sheet to the back surface of the substrate.
路内に溶剤または水により容易に溶解される可溶性樹脂
を充填して行うことを特徴とする請求項1記載のインク
ジェットプリンタヘッドお製造方法。3. The method for manufacturing an ink jet printer head according to claim 1, wherein the step of shielding the flow path is performed by filling the flow path with a soluble resin easily dissolved by a solvent or water. .
発生素子を被覆していることを特徴とする請求項3記載
のインクジェットプリンタヘッド。4. The ink jet printer head according to claim 3, wherein said soluble resin covers said pressure energy generating element.
吐出ノズルより記録媒体に噴射させて記録を行うインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法において、 基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁と前記イ
ンク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子とを設
置する工程と、 前記基板の表面上にインク供給溝を形成する工程と、 前記基板の表面上に前記吐出ノズルを形成すべきオリフ
ィス板を設置する工程と、 前記基板の裏面を冷却媒体ガスを介在させつつ冷却しな
がら前記オリフィス板に前記複数の吐出ノズルを所定位
置にドライエッチングにより一括形成する工程と、 前記基板の裏面側に前記インク供給溝に連通するインク
受給孔を形成する工程とを有することを特徴とするイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法。5. A method of manufacturing an ink jet printer head for performing printing by applying pressure to ink and ejecting the ink from a plurality of ejection nozzles to a recording medium, comprising: a partition partitioning a plurality of ink flow paths on a surface of a substrate; A step of installing a pressure energy generating element provided for each ink flow path; a step of forming an ink supply groove on the surface of the substrate; and an orifice plate on which the discharge nozzle is to be formed on the surface of the substrate Installing the plurality of discharge nozzles at predetermined positions on the orifice plate by dry etching while cooling the back surface of the substrate with a cooling medium gas interposed therebetween; and forming the plurality of discharge nozzles on the back surface side of the substrate. Forming an ink receiving hole communicating with the ink supply groove.
吐出ノズルより記録媒体に噴射させて記録を行うインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法において、 基板の表面に複数のインク流路を区画する隔壁と該イン
ク流路毎に設けられた圧力エネルギー発生素子とを設置
する工程と、 前記基板の裏面から前記表面に貫通するインク供給路を
形成する工程と、 前記基板の表面上に前記吐出ノズルを形成すべきオリフ
ィス板を設置する工程と、 前記基板の裏面側への冷却媒体ガスの供給を開始し、該
ガスを介在させつつ前記基板を該冷却しながら前記オリ
フィス板に前記複数の吐出ノズルを所定位置に形成する
ためのドライエッチングを開始し、前記吐出ノズルが貫
通した実質的直後に前記冷却媒体ガスの供給を停止し、
この後、所定時間後にドライエッチングを終了するドラ
イエッチング工程とを有することを特徴とするインクジ
ェットプリンタヘッドの製造方法。6. A method for manufacturing an ink jet printer head for applying pressure to ink and ejecting the ink from a plurality of ejection nozzles to a recording medium to perform recording, comprising: a partition partitioning a plurality of ink flow paths on a surface of a substrate; Installing a pressure energy generating element provided for each ink flow path, forming an ink supply path penetrating from the back surface of the substrate to the front surface, and forming the discharge nozzle on the front surface of the substrate Setting the orifice plate to be provided, and starting the supply of the cooling medium gas to the back surface side of the substrate, and setting the plurality of discharge nozzles to the orifice plate while cooling the substrate with the gas interposed therebetween. Start dry etching to form a position, stop the supply of the cooling medium gas substantially immediately after the discharge nozzle has penetrated,
A dry etching step of terminating the dry etching after a predetermined time, and a method for manufacturing the ink jet printer head.
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JP2004223832A (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Fuji Xerox Co Ltd | Inkjet recording head and inkjet recorder |
JP2008298441A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Dainippon Printing Co Ltd | Method for manufacturing mechanical quantity detecting sensor |
EP2287006A1 (en) * | 2006-12-22 | 2011-02-23 | Fujifilm Dimatix, NC. | Adjustable mount printhead assembly |
-
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- 1999-07-01 JP JP18751699A patent/JP3692842B2/en not_active Expired - Fee Related
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