JP2002096475A - Method for manufacturing ink-jet head - Google Patents

Method for manufacturing ink-jet head

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JP2002096475A
JP2002096475A JP2000288464A JP2000288464A JP2002096475A JP 2002096475 A JP2002096475 A JP 2002096475A JP 2000288464 A JP2000288464 A JP 2000288464A JP 2000288464 A JP2000288464 A JP 2000288464A JP 2002096475 A JP2002096475 A JP 2002096475A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce damage to an Si substrate by uniforming thermal diffusion of boron during boron doping in a vertical furnace and to realize formation of an insulating film with high insulation withstand pressure on a surface of the Si substrate, when an ink-jet head is formed with use of anisotropic etching and a high-density boron etching stop to the Si substrate. SOLUTION: In the vertical furnace, a solid diffusion source 51 based on B2O3 is superposed on a supporting substrate 52 contacting the diffusion source only by an outer peripheral part, and the high-density boron is diffused thermally to the Si substrate 41 arranged opposite to the diffusion source.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、記録を必要とする
時にのみインク液滴を吐出し、記録紙面に付着させるイ
ンクジェットヘッド記録装置の主要部であるインクジェ
ットヘッド及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head, which is a main part of an ink jet head recording apparatus for ejecting ink droplets only when recording is required and attaching the ink droplets to a recording sheet, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より知られている静電気力を駆動源
とするインクジェットヘッドには、中間の基板の上面に
接合された基板の面部に設けたノズル孔からインク液滴
を吐出させるフェイスイジェクトタイプ、中間の基板の
端部に設けたノズル孔からインク液滴を吐出させるエッ
ジイジェクトタイプのものがあるが、何れのタイプも3
枚の基板を重ねて接合した積層構造となっている。
2. Description of the Related Art A conventionally known ink jet head using electrostatic force as a driving source has a face eject type in which ink droplets are ejected from nozzle holes formed in a surface portion of a substrate joined to an upper surface of an intermediate substrate. There is an edge eject type in which ink droplets are ejected from a nozzle hole provided at an end of an intermediate substrate.
It has a laminated structure in which two substrates are overlapped and joined.

【0003】例えば、フェイスイジェクトタイプの場
合、中間の基板は、Si基板からなり、各底壁を振動板
とする凹部状の吐出室と、各吐出室にインクを供給する
凹部状のリザーバーとが形成されており、この基板の表
面には絶縁膜が施されている。絶縁膜は、インクジェッ
ト駆動時の絶縁破壊やショートを防止するための膜であ
る。
For example, in the case of the face eject type, an intermediate substrate is made of a Si substrate, and has a concave discharge chamber having a bottom wall as a vibration plate and a concave reservoir for supplying ink to each discharge chamber. An insulating film is formed on the surface of the substrate. The insulating film is a film for preventing dielectric breakdown and short circuit during inkjet driving.

【0004】この中間の基板の下面に接合される基板
は、ホウケイ酸ガラスが使用され、振動板に間隙を有し
て対向する電極が装着されている。この電極は、所定の
パルス電位を出力するパルス発信回路と電気的に接続さ
れている。また、上面に接合される基板は、Si基板が
用いられ、その面部には吐出室と連通する複数のノズル
孔と、吐出室とリザーバーを連通するインク流入口用の
オリフィスと、リザーバーと連通するインク供給口とが
設けられている。
The substrate to be bonded to the lower surface of the intermediate substrate is made of borosilicate glass, and the diaphragm is provided with electrodes facing each other with a gap. This electrode is electrically connected to a pulse transmission circuit that outputs a predetermined pulse potential. Further, a Si substrate is used as a substrate bonded to the upper surface, and a plurality of nozzle holes communicating with the discharge chamber, an orifice for an ink inflow port communicating the discharge chamber with the reservoir, and a reservoir communicate with the surface of the substrate. And an ink supply port.

【0005】前述した振動板は、Si基板のドープ面に
ボロンを高温で熱拡散させて形成された高濃度のボロン
ドープ層であって、特開平9−234873号5頁1行
記載のエッチングストップ技術を用い、ボロンドープ層
のエッチング速度が遅いことを利用し、ボロンドープ層
のみを異方性エッチングにより残留せしめて形成された
ものである。
The above-mentioned diaphragm is a high-concentration boron-doped layer formed by thermally diffusing boron at a high temperature on a doped surface of a Si substrate, and is an etching stop technology described in JP-A-9-234873, page 5, line 1. Is formed by making use of the fact that the etching rate of the boron-doped layer is low and leaving only the boron-doped layer by anisotropic etching.

【0006】ボロンドープ層は、石英ボート上で、B2O3
を主成分とする固体の拡散源と、拡散源と面積が等しく
材質がSiCである支持基板を重ね、拡散源より1.5
mmから3mm離してSi基板を配置し、1000℃以
上の高温で熱拡散させて形成されたものである。
[0006] The boron doped layer is formed on a quartz boat using B 2 O 3
And a supporting substrate having the same area as the diffusion source and made of SiC, and the solid diffusion source mainly composed of
It is formed by disposing a Si substrate at a distance of 3 mm from the substrate and thermally diffusing it at a high temperature of 1000 ° C. or higher.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ボロンドープ層の形成方法において、1000℃以上の
高温で熱拡散を行うため、材質がSiCである支持基板
から、Siが拡散源の内部へ熱拡散していき、ボロンの
熱拡散が不均一になり、Si基板にダメージが発生する
ことによって、この基板の表面に施された絶縁膜の絶縁
耐圧が低くなるという問題があった。
However, in the above-described method for forming a boron-doped layer, since thermal diffusion is performed at a high temperature of 1000 ° C. or more, Si is thermally diffused from the supporting substrate made of SiC into the diffusion source. As a result, the thermal diffusion of boron becomes non-uniform, causing damage to the Si substrate, which causes a problem that the withstand voltage of the insulating film formed on the surface of the substrate is reduced.

【0008】そこで、本発明は、上記した様な課題を解
決するためのもので、ボロンの熱拡散を均一にし、Si
基板にダメージが発生することなく、高絶縁耐圧の絶縁
膜を形成することが可能なインクジェットヘッドの製造
方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an object to make the thermal diffusion of boron uniform and to improve the Si content.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an ink jet head capable of forming an insulating film with a high withstand voltage without causing damage to a substrate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドの製造方法は、インク液滴を吐出する単一または
複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連結する吐出室
と、該吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板
と、該振動板に変形を生じさせる駆動手段とを有するイ
ンクジェットヘッドの製造方法であって、B2O3を主成分
とする固体の拡散源と該拡散源に外周部のみ接する支持
基板を縦型炉内に配置し、該拡散源に対向してSi基板
を配置し該Si基板に高濃度のボロンを熱拡散させるこ
とを特徴とする。
According to a method of manufacturing an ink jet head of the present invention, a single or a plurality of nozzle holes for discharging ink droplets, a discharge chamber connected to each of the nozzle holes, What is claimed is: 1. A method for manufacturing an ink jet head comprising: a diaphragm constituting at least one wall; and driving means for causing deformation of the diaphragm, comprising: a solid diffusion source containing B 2 O 3 as a main component; and the diffusion source. A supporting substrate in contact with only the outer peripheral portion is disposed in a vertical furnace, a Si substrate is disposed facing the diffusion source, and high-concentration boron is thermally diffused into the Si substrate.

【0010】上記構成によれば、拡散源に全面で接する
支持基板を拡散源と重ねる従来の技術と比べ、支持基板
からの不純物の熱拡散が抑えられるため、ボロンの熱拡
散が均一になり、拡散源に対向して配置したSi基板へ
のダメージを軽減することができるという効果を有す
る。
[0010] According to the above structure, the thermal diffusion of impurities from the supporting substrate is suppressed as compared with the conventional technique in which the supporting substrate in contact with the entire surface of the diffusion source is overlapped with the diffusion source, so that the thermal diffusion of boron becomes uniform. This has the effect of reducing the damage to the Si substrate placed opposite to the diffusion source.

【0011】本発明のインクジェットヘッドの製造方法
は、前記Si基板と対向させる該拡散源の面は、前回熱
拡散させたときにSi基板と対向させた該拡散源の面と
反対面であることを特徴とする。
In the method of manufacturing an ink jet head according to the present invention, the surface of the diffusion source facing the Si substrate is a surface opposite to the surface of the diffusion source facing the Si substrate during the previous thermal diffusion. It is characterized by.

【0012】上記構成によれば、拡散源の反りを抑制で
きるため、拡散源とSi基板との対向距離の変化を抑
え、ボロンの拡散量を一定にするという効果を有する。
According to the above configuration, since the warpage of the diffusion source can be suppressed, there is an effect that the change in the facing distance between the diffusion source and the Si substrate is suppressed and the diffusion amount of boron is made constant.

【0013】本発明のインクジェットヘッドの製造方法
は、支持基板の材質がSiCであることを特徴とする。
[0013] A method of manufacturing an ink jet head according to the present invention is characterized in that the material of the supporting substrate is SiC.

【0014】上記構成によれば、拡散源と支持基板との
貼り付き又は拡散源と石英ボートとの貼り付きを防止す
るという効果を有する。
According to the above configuration, there is an effect that sticking between the diffusion source and the support substrate or sticking between the diffusion source and the quartz boat are prevented.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1は本発明に関わ
るインクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で
示してある。本実施例はインク液滴を基板の面部に設け
たノズル孔から吐出させるフェイスインクジェットヘッ
ドの例を示すものである。図2は組み立てられた全体装
置の側面の断面図、図3は図2のA−A‘線矢視図であ
る。本実施例のインクジェットヘッドは、下記に詳記す
る構造を持つ3枚の基板1・基板2・基板3を重ねて接
合した積層構造となっている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head according to the present invention, which is partially shown in a sectional view. This embodiment shows an example of a face ink jet head for discharging ink droplets from nozzle holes provided on the surface of a substrate. FIG. 2 is a side sectional view of the assembled overall device, and FIG. 3 is a view taken along line AA ′ of FIG. The ink jet head of this embodiment has a laminated structure in which three substrates 1, 2, and 3 having a structure described in detail below are stacked and joined.

【0016】中間の第1の基板1は、Si基板であり、
底壁を振動板4とする吐出室5を構成することになる凹
部6と、各々の吐出室5にインクを供給するための共通
のリザーバー9を構成することになる凹部10を有す
る。第1の基板の全面に、プラズマCVDにより、TE
OS膜を0.1ミクロン形成し絶縁膜としている。これ
は、インクジェット駆動時の絶縁破壊、ショートを防止
するためである。
The intermediate first substrate 1 is a Si substrate,
It has a concave portion 6 that constitutes a discharge chamber 5 whose bottom wall is the vibration plate 4, and a concave portion 10 that constitutes a common reservoir 9 for supplying ink to each discharge chamber 5. TE on the entire surface of the first substrate by plasma CVD.
The OS film is formed as an insulating film by forming 0.1 μm. This is to prevent dielectric breakdown and short circuit during ink jet driving.

【0017】第1の基板1の下面に接合される第2の基
板2は、ホウケイ酸ガラスを使用し、この第一の基板1
に電極12を装着するための凹部13を0.3ミクロン
エッチングすることにより、振動板4とこれに対向して
配置させる電極12との対向間隔、すなわちギャップG
を形成している。この凹部13はその内部に電極12、
リード部14及び端子部15を装着できるように電極部
形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成してい
る。電極12は凹部13内にITOを0.1ミクロンス
パッタし、ITOパターンを形成することで作製する。
The second substrate 2 bonded to the lower surface of the first substrate 1 is made of borosilicate glass.
The concave portion 13 for mounting the electrode 12 is etched by 0.3 μm, so that the opposing interval between the diaphragm 4 and the electrode 12 disposed opposite thereto, that is, the gap G
Is formed. The recess 13 has the electrode 12 therein,
The pattern is formed in a slightly larger shape similar to the shape of the electrode portion so that the lead portion 14 and the terminal portion 15 can be mounted. The electrode 12 is manufactured by sputtering ITO into the recess 13 by 0.1 μm to form an ITO pattern.

【0018】したがって、本実施例における第1の基板
1と第2の基板2を陽極接合した後のギャップGは、
0.2ミクロンとなっている。
Therefore, the gap G after the first substrate 1 and the second substrate 2 in this embodiment are anodically bonded is
0.2 microns.

【0019】また、第1の基板の上面に接合される第3
の基板3には、厚さ100ミクロンのSi基板を用い、
基板3の面部に、吐出室5用の凹部6と連通するように
それぞれノズル孔16を設け、吐出室5用の凹部6とリ
ザーバー9用の凹部10を連通するオリフィス7を構成
することになるインク流入口のための細溝8を設け、リ
ザーバー9用の凹部10と連通するようにインク供給口
17を設ける。
The third substrate joined to the upper surface of the first substrate
The substrate 3 is a 100 micron thick Si substrate,
Nozzle holes 16 are provided in the surface portion of the substrate 3 so as to communicate with the concave portions 6 for the discharge chambers 5, and the orifices 7 that connect the concave portions 6 for the discharge chambers 5 and the concave portions 10 for the reservoirs 9 are formed. A narrow groove 8 for the ink inlet is provided, and an ink supply port 17 is provided so as to communicate with the concave portion 10 for the reservoir 9.

【0020】上記のように構成されたインクジェットヘ
ッドの動作を説明する。電極12に発信回路18により
0Vから35Vのパルス電極を印加し、電極12の表面
がプラスに帯電すると、対応する振動板4の下面はマイ
ナス電位に帯電する。したがって、振動板4は静電気の
吸引作用により下方へたわむ。次に、電極12をOFF
にすると、振動板4は復元する。そのため、吐出室5内
の圧力が急激に上昇し、ノズル孔16よりインク液滴1
9を記録紙20に向けて吐出する。次に、振動板4が再
び下方へたわむことにより、インクがリザーバー9より
オリフィス7を通じて吐出室5内に補給される。なお、
基板1と発信回路18との接続は、ドライエッチングに
より基板1の一部に開けた酸化膜の窓(図示せず)にお
いて行う。また、インクジェットヘッドへのインクの供
給は、リザーバー9の端部のインク供給口17により行
う。
The operation of the ink jet head configured as described above will be described. When a pulse electrode of 0 V to 35 V is applied to the electrode 12 by the transmission circuit 18 and the surface of the electrode 12 is positively charged, the corresponding lower surface of the diaphragm 4 is charged to a negative potential. Therefore, the diaphragm 4 bends downward due to the electrostatic attraction. Next, the electrode 12 is turned off.
Then, the diaphragm 4 is restored. As a result, the pressure in the discharge chamber 5 rises rapidly, and the ink droplet 1
9 is ejected toward the recording paper 20. Next, when the diaphragm 4 bends downward again, ink is supplied from the reservoir 9 into the ejection chamber 5 through the orifice 7. In addition,
The connection between the substrate 1 and the transmission circuit 18 is made in a window (not shown) of an oxide film opened in a part of the substrate 1 by dry etching. The supply of the ink to the ink jet head is performed through the ink supply port 17 at the end of the reservoir 9.

【0021】本実施例のインクジェットヘッドにおける
振動板4は、高濃度のボロンドープ層であって、ボロン
ドープ層は所望の振動板厚と同じだけの厚さを有してい
る。アルカリによるSiエッチングにおけるエッチング
レートは、ドーパントがボロンの場合、高濃度(約5×
1019cm-3以上)の領域において、エッチングレート
が非常に小さくなる。本実施例では、このことを利用
し、振動板形成領域を高濃度ボロンドープ層とし、アル
カリ異方性エッチングにより、吐出室5、リザーバー9
を形成する際に、ボロンドープ層が露出した時点でエッ
チングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチング
ストップ技術により、振動板4を所望の板厚に作製する
ものである。
The diaphragm 4 in the ink-jet head of this embodiment is a high-concentration boron-doped layer, and the boron-doped layer has a thickness equal to a desired diaphragm thickness. When the dopant is boron, the etching rate in Si etching with alkali is high (about 5 ×
In the region of 10 19 cm -3 or more), the etching rate becomes very small. In this embodiment, taking advantage of this fact, the diaphragm forming region is made of a high-concentration boron-doped layer, and the discharge chamber 5 and the reservoir 9 are formed by alkali anisotropic etching.
When forming the vibration plate 4, the diaphragm 4 is manufactured to have a desired thickness by a so-called etching stop technique in which the etching rate becomes extremely small when the boron doped layer is exposed.

【0022】本実施例におけるインクジェットヘッドの
第1の基板1の製造方法を、図4の第1の基板1の製造
工程図、図5のボロン拡散方法図において、B23をボ
ロン拡散源として、厚さ0.8ミクロンの振動板4を形
成する場合について詳細に説明する。
[0022] The first method of manufacturing the substrate 1 of the ink jet head of this embodiment, the first manufacturing step view of the substrate 1 in FIG. 4, the boron diffusion process of FIG. 5, boron diffusion source B 2 O 3 The case where the diaphragm 4 having a thickness of 0.8 μm is formed will be described in detail.

【0023】先ず、(110)を面方位とするSi基板
41の両面を鏡面研磨し、140ミクロンの厚みの基板
を作製する(図4(a))。Si基板41を、熱酸化炉
にセットし、酸素および水蒸気雰囲気中で摂氏1100
度、4時間で熱酸化処理を施し、Si基板41表面に酸
化膜42を1.2ミクロン成膜する(図4(b))。次
いで、ボロンドープ層を形成する面43の酸化膜42を
剥離するため、Si基板41のボロンドープ層を形成す
る面43の反対の面44にレジストをコートし、レジス
トを保護膜としてボロンドープ層を形成する面43の酸
化膜42をふっ酸水溶液にてエッチング除去し、エッチ
ング後、レジストを剥離する(図4(c))。
First, both surfaces of a Si substrate 41 having a plane orientation of (110) are mirror-polished to produce a substrate having a thickness of 140 microns (FIG. 4A). The Si substrate 41 is set in a thermal oxidation furnace, and is heated to 1100 degrees Celsius in an atmosphere of oxygen and water vapor.
A thermal oxidation process is performed for 4 hours, and an oxide film 42 is formed to a thickness of 1.2 μm on the surface of the Si substrate 41 (FIG. 4B). Next, in order to remove the oxide film 42 on the surface 43 on which the boron-doped layer is formed, a resist is coated on the surface 44 of the Si substrate 41 opposite to the surface 43 on which the boron-doped layer is formed, and a boron-doped layer is formed using the resist as a protective film. The oxide film 42 on the surface 43 is removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution, and after the etching, the resist is removed (FIG. 4C).

【0024】B23を主成分とする固体の拡散源51
を、材質がSiCであり、拡散源と外周部のみで接する
支持基板52と重ねて、石英ボート54にセットし、拡
散源51と2.5mm隔ててSi基板41をボロンドー
プ層を形成する面43を拡散源51に対向させてセット
する。Si基板41の上方に、ボロンの回り込みを防止
するためにダミーSi基板53をセットする。縦型炉に
石英ボート54をセットし、炉内を窒素雰囲気にし、温
度を摂氏1050度に上昇させ、そのまま温度を8時間
保持し、ボロンをSi基板41中に拡散させ、ボロンド
ープ層45を形成する(図4(d))。ボロンドープ層
45のSi基板41表面にはボロン化合物が形成される
が(図示なし)、酸素及び水蒸気雰囲気中、摂氏600
度の条件で1時間30分酸化することで、ふっ酸水溶液
によるエッチングが可能なB23+SiO2に化学変化
させることができる。B23+SiO2に化学変化させ
た状態で、ボロンドープ層を形成する面43の反対の面
44にレジストをコートし、レジストを保護膜としてB
23+SiO2をふっ酸水溶液にてエッチング除去し、
エッチング後、レジストを剥離する。
A solid diffusion source 51 mainly composed of B 2 O 3
Is overlapped with a support substrate 52 made of SiC and in contact with the diffusion source only at the outer peripheral portion, and set on a quartz boat 54. The silicon substrate 41 is separated from the diffusion source 51 by 2.5 mm to form a surface 43 on which a boron-doped layer is formed. Is set to face the diffusion source 51. A dummy Si substrate 53 is set above the Si substrate 41 in order to prevent boron from wrapping around. A quartz boat 54 was set in a vertical furnace, the inside of the furnace was set to a nitrogen atmosphere, the temperature was raised to 1050 degrees Celsius, the temperature was maintained for 8 hours, and boron was diffused into the Si substrate 41 to form a boron doped layer 45. (FIG. 4D). A boron compound is formed on the surface of the Si substrate 41 of the boron doped layer 45 (not shown).
By oxidizing for 1 hour and 30 minutes under the above conditions, it can be chemically changed to B 2 O 3 + SiO 2 which can be etched with a hydrofluoric acid aqueous solution. In a state chemically changed to B 2 O 3 + SiO 2 , a resist is coated on the surface 44 opposite to the surface 43 on which the boron doped layer is formed, and the resist is used as a protective film to form a B film.
2 O 3 + SiO 2 is removed by etching with hydrofluoric acid aqueous solution,
After the etching, the resist is removed.

【0025】Si基板のボロンドープ工程を経た後、プ
ラズマCVDによりTEOS膜をボロンドープ層表面
に、成膜時の処理温度は摂氏360度、高周波出力は7
00W、圧力は250mTorr、ガス流量はTEOS
流量100sccm、酸素流量1000sccmの条件
で1.2ミクロン成膜する(図4(e))。
After the boron doping step of the Si substrate, a TEOS film is formed on the surface of the boron-doped layer by plasma CVD at a processing temperature of 360 degrees Celsius and a high-frequency output of 7 degrees.
00W, pressure is 250mTorr, gas flow rate is TEOS
A 1.2 micron film is formed under the conditions of a flow rate of 100 sccm and an oxygen flow rate of 1000 sccm (FIG. 4E).

【0026】Si基板41の酸化膜側44に吐出室5、
リザーバー9を作り込むためのレジストパターニングを
施し、ふっ酸水溶液でエッチングし酸化膜42をパター
ニングする。そしてレジストを剥離する(図4
(f))。
The discharge chamber 5 is provided on the oxide film side 44 of the Si substrate 41.
The resist patterning for forming the reservoir 9 is performed, and the oxide film 42 is patterned by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution. Then, the resist is peeled off (FIG. 4
(F)).

【0027】Si基板41を35w%の濃度の水酸化カ
リウム水溶液に浸し、SiエッチングをSi板厚が10
ミクロンになるまで行う(図4(g))。続けてSi基
板41を3w%の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、
ボロンドープ層45でのエッチングレート低下によるエ
ッチングストップが十分効くまでエッチングを続ける
(図4(f))。ここでエッチングストップとは、エッ
チングにエッチング面から発生する気泡が停止した状態
と定義し、実際のエッチングにおいて気泡の発生の停止
をもってエッチングストップと判断する。
The Si substrate 41 is immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide having a concentration of 35% by weight, and is subjected to Si etching to a Si plate thickness of 10%.
The process is performed until the thickness reaches a micron (FIG. 4G). Subsequently, the Si substrate 41 is immersed in a 3% by weight aqueous solution of potassium hydroxide,
The etching is continued until the etching stop due to the decrease in the etching rate in the boron doped layer 45 is sufficiently effective (FIG. 4F). Here, the term “etching stop” is defined as a state in which bubbles generated from an etching surface have stopped during etching, and the stop of bubbles in actual etching is determined to be an etching stop.

【0028】前記の2種類の濃度の異なる水酸化カリウ
ム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、振動
板4の面荒れを抑制し、厚み精度を0.8±0.05ミ
クロン以下にすることができ、インクジェットヘッドの
吐出性能を安定化することができる。
By performing the etching using the two kinds of aqueous potassium hydroxide solutions having different concentrations, the surface roughness of the diaphragm 4 can be suppressed, and the thickness accuracy can be reduced to 0.8 ± 0.05 μm or less. As a result, the ejection performance of the inkjet head can be stabilized.

【0029】Siエッチング工程を経た後、ふっ酸水溶
液で酸化膜をエッチングし(図4(i))、プラズマC
VDによりTEOS膜46をSi基板41全面に、成膜
時の処理温度は摂氏360度、高周波出力は250W、
圧力は500mTorr、ガス流量はTEOS流量10
0sccm、酸素流量1000sccmの条件で0.1
ミクロン成膜する(図4(j))。TEOS膜を形成す
る前には、圧力は0.5torr、O2流量は1000
sccm、高周波出力は250W、処理温度は摂氏36
0度、処理時間は1分間の条件でO2プラズマ処理を施
す。これによりSi基板41の表面がクリーニングさ
れ、TEOS膜の絶縁耐圧の均一性を向上させている。
またTEOS膜を形成した後に当該TEOS膜上に、窒
素雰囲気中、処理温度は摂氏1000度、処理時間は1
時間の条件でアニール処理を施す。このアニール処理を
行うことで、TEOS膜の緻密性が向上し、絶縁耐圧を
さらに向上させている。
After the Si etching step, the oxide film is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution (FIG. 4 (i)), and the plasma C
The TEOS film 46 is formed on the entire surface of the Si substrate 41 by VD, the processing temperature during the film formation is 360 degrees Celsius, the high frequency output is 250 W,
The pressure is 500 mTorr and the gas flow rate is TEOS flow rate 10
0.1 sccm under the condition of 0 sccm and oxygen flow rate of 1000 sccm.
A micron film is formed (FIG. 4 (j)). Before forming the TEOS film, the pressure is 0.5 torr and the O 2 flow rate is 1000
sccm, high frequency output 250 W, processing temperature 36 degrees Celsius
O 2 plasma processing is performed under the conditions of 0 ° and processing time of 1 minute. Thereby, the surface of the Si substrate 41 is cleaned, and the uniformity of the withstand voltage of the TEOS film is improved.
After the TEOS film is formed, the processing temperature is 1000 degrees Celsius and the processing time is 1 hour in a nitrogen atmosphere on the TEOS film.
Annealing is performed under the condition of time. By performing this annealing treatment, the denseness of the TEOS film is improved, and the withstand voltage is further improved.

【0030】ガラス基板2に配置された電極12に対向
するSi基板の表面状態は、下記の表1に示すようにボ
ロンドープ工程における拡散源51を支持する支持基板
52の形状によって異なり、本実施例における拡散源5
1と外周部0.5mmのみで接するリング状のSiC基
板を用いた場合、Si基板表面には曇りが観察されず、
ダメージが発生していなかった。また、従来の技術と同
様に、拡散源51と全面で接する円状のSiC基板を用
いた場合、Si基板表面に曇りが確認され、ダメージが
発生していた。
The surface condition of the Si substrate facing the electrode 12 disposed on the glass substrate 2 depends on the shape of the support substrate 52 supporting the diffusion source 51 in the boron doping step as shown in Table 1 below. Diffusion source 5
When a ring-shaped SiC substrate contacting with only 1 at the outer peripheral portion of 0.5 mm was used, no fogging was observed on the Si substrate surface,
No damage was occurring. Further, when a circular SiC substrate in contact with the entire surface of the diffusion source 51 is used, as in the conventional technique, the surface of the Si substrate is observed to be fogged and damaged.

【0031】また、前記方法により形成された絶縁膜1
1の絶縁耐圧は、拡散源51と外周部0.5mmのみで
接するリング状のSiC基板を用いた場合は、Si基板
面内の平均で10.0MV/cmの絶縁耐圧が得られ、
また、拡散源51と全面で接する円状のSiC基板を用
いた場合は、Si基板面内の平均で3.0MV/cmの
絶縁耐圧が得られた。
The insulating film 1 formed by the above method
In the case of using a ring-shaped SiC substrate that is in contact with the diffusion source 51 only at the outer peripheral portion of 0.5 mm, a dielectric withstand voltage of 10.0 MV / cm on the average in the Si substrate surface is obtained.
In addition, when a circular SiC substrate in contact with the entire surface of the diffusion source 51 was used, an average withstand voltage of 3.0 MV / cm in the Si substrate surface was obtained.

【0032】前記拡散源51を外周のみで接するような
支持基板を用いる熱拡散方法によって、ボロンドープ工
程で発生するSi基板へのダメージを軽減させ、ボロン
拡散面上に成膜したTEOS膜の絶縁耐圧を高く保持す
ることができた。
By a thermal diffusion method using a supporting substrate such that the diffusion source 51 contacts only the outer periphery, damage to the Si substrate generated in the boron doping process is reduced, and the withstand voltage of the TEOS film formed on the boron diffusion surface is reduced. Could be kept high.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】(実施例2)本発明の第2の実施例である
ボロンドープ工程において、Si基板に対向させる拡散
源の面を、前回熱拡散させたときにSi基板と対向させ
た拡散源の面と反対面にして熱拡散を行う場合につい
て、図6の拡散源のセット方法を示した図において説明
する。
(Embodiment 2) In the boron doping step according to the second embodiment of the present invention, the surface of the diffusion source facing the Si substrate was changed to the surface of the diffusion source facing the Si substrate during the previous thermal diffusion. The case where heat diffusion is performed on the opposite surface will be described with reference to FIG. 6 showing a method for setting a diffusion source.

【0035】先ず、新規の拡散源51の面61をSi基
板41側に向け、面62を拡散源51と外周のみで接す
るリング状の支持基板52側に向けて石英ボートにセッ
トし熱拡散を行う(図6(a))。拡散源51は熱拡散
中に支持基板52によって支えられていない中央部が下
方に反ってくる。
First, the new diffusion source 51 is set on a quartz boat with the surface 61 facing the Si substrate 41 and the surface 62 facing the ring-shaped support substrate 52 that is in contact with the diffusion source 51 only at the outer periphery. (FIG. 6A). The central portion of the diffusion source 51 that is not supported by the support substrate 52 during thermal diffusion is warped downward.

【0036】このため同じセット状態で熱拡散を何回も
繰り返すと、拡散源中央部の反り量が増加し、Si基板
41との対向距離が広がり、ボロン拡散量のSi基板面
内での均一性が悪化する。
Therefore, if thermal diffusion is repeated many times in the same set state, the amount of warpage at the central portion of the diffusion source increases, the facing distance with the Si substrate 41 increases, and the amount of boron diffusion becomes uniform within the Si substrate surface. The sex worsens.

【0037】そこで拡散源の使用回数が2回目以降の熱
拡散では、前回熱拡散した時にSi基板41側に向いて
いた面61を支持基板52側に向けて拡散を行う(図6
(b))。
Therefore, in the thermal diffusion after the second use of the diffusion source, the surface 61 facing the Si substrate 41 at the time of the previous thermal diffusion is diffused toward the support substrate 52 (FIG. 6).
(B)).

【0038】この方法により、拡散源の中央部の反り量
が一方向に増加することによって、ボロン拡散量のSi
基板の面内均一性が悪化するのを防ぐことができた。
According to this method, the amount of warpage at the center of the diffusion source is increased in one direction, so that the boron diffusion amount
It was possible to prevent the in-plane uniformity of the substrate from deteriorating.

【0039】(実施例3)本発明第3の実施例である拡
散源の支持基板の材質の差違による拡散源と支持基板と
の貼り付き及び拡散源と石英ボートとの貼り付きの有無
については下記の表2に示す通りである。
(Embodiment 3) The third embodiment of the present invention relates to whether or not the diffusion source is adhered to the support substrate due to a difference in the material of the support substrate of the diffusion source and whether or not the diffusion source is adhered to the quartz boat. It is as shown in Table 2 below.

【0040】支持基板の材質がSiCである場合、拡散
源と支持基板との貼り付き及び拡散源と石英ボートとの
貼り付きは、拡散温度が摂氏1050度の場合、110
0度の場合ともに起こらなかった。また、支持基板の材
質が石英である場合、拡散温度が摂氏1050度の場
合、1100度の場合ともに拡散源と支持基板との貼り
付きが起こり、熱拡散終了時後、室温に温度を下げる際
に拡散源と石英板との熱膨張係数の差により石英板及び
拡散源が割れてしまった。また、支持基板を用いなかっ
た場合、拡散温度が摂氏1050度の場合は、拡散源と
石英ボートとの貼り付きは起こらなかったが、拡散温度
が摂氏1100度の場合は、石英ボートとの貼り付きが
起こった。
When the material of the supporting substrate is SiC, the sticking of the diffusion source to the supporting substrate and the sticking of the diffusion source to the quartz boat are performed when the diffusion temperature is 1050 degrees Celsius.
Neither case occurred at 0 degrees. In addition, when the material of the support substrate is quartz, the diffusion temperature is 1050 degrees Celsius, and when the temperature is 1100 degrees, the diffusion source and the support substrate are stuck together. The quartz plate and the diffusion source were cracked due to the difference in thermal expansion coefficient between the diffusion source and the quartz plate. In addition, when the supporting substrate was not used, when the diffusion temperature was 1050 degrees Celsius, the adhesion between the diffusion source and the quartz boat did not occur, but when the diffusion temperature was 1100 degrees Celsius, the adhesion to the quartz boat did not occur. Sticking happened.

【0041】材質がSiCである支持基板を用いること
で、拡散源と支持基板との貼り付き及び拡散源と石英ボ
ートとの貼り付きを防止し、拡散源及び支持基板の割れ
を防ぐことができた。
By using a supporting substrate made of SiC, it is possible to prevent the diffusion source from sticking to the supporting substrate and the diffusion source from sticking to the quartz boat, and to prevent the diffusion source and the supporting substrate from cracking. Was.

【0042】なお、拡散温度が摂氏1050度付近であ
る場合、拡散源とSi基板との対向距離を調整した石英
ボートを用いれば、支持基板を使用せずに拡散すること
も可能である。
When the diffusion temperature is around 1050 degrees Celsius, the diffusion can be performed without using a support substrate by using a quartz boat in which the facing distance between the diffusion source and the Si substrate is adjusted.

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】[0044]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のインクジェ
ットヘッドの製造方法によれば、拡散源と外周部のみで
接する支持基板を用いることによって、支持基板からの
不純物の熱拡散が抑えられるため、ボロンの熱拡散が均
一になり、拡散源に対向して配置したSi基板へのダメ
ージを軽減することができ、Si基板の拡散面上に成膜
したTEOS絶縁膜の絶縁耐圧を高く保持することがで
きる。
As described above, according to the method of manufacturing an ink jet head of the present invention, thermal diffusion of impurities from the supporting substrate can be suppressed by using the supporting substrate which is in contact with the diffusion source only at the outer peripheral portion. And the thermal diffusion of boron becomes uniform, the damage to the Si substrate disposed opposite to the diffusion source can be reduced, and the dielectric breakdown voltage of the TEOS insulating film formed on the diffusion surface of the Si substrate is kept high. be able to.

【0045】また、Si基板と対向させる拡散源の面
を、前回熱拡散させたときにSi基板と対向させた拡散
源の面と反対面にすることによって、拡散源の反り量が
一方向に増加することを防ぎ、ボロン拡散量のSi基板
の面内均一性が悪化するのを防止することができる。
Further, by making the surface of the diffusion source facing the Si substrate opposite to the surface of the diffusion source facing the Si substrate in the previous thermal diffusion, the amount of warpage of the diffusion source is reduced in one direction. Thus, it is possible to prevent an increase in the amount of boron and prevent the in-plane uniformity of the amount of boron diffusion from deteriorating.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例におけるインクジェットヘッド
の構造を分解して示す斜視図。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例におけるインクジェットヘッド
の断面側面図。
FIG. 2 is a cross-sectional side view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図3】図2のA−A‘線矢視図。FIG. 3 is a view taken along the line AA ′ in FIG. 2;

【図4】本発明の第1の実施例におけるインクジェット
ヘッドの第1の基板の製造工程図。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a first substrate of the ink jet head according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例におけるボロン拡散方法
図。
FIG. 5 is a diagram showing a boron diffusion method according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例における拡散源の石英ボ
ートへのセット方法を示した図。
FIG. 6 is a view showing a method for setting a diffusion source to a quartz boat in a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の基板 2 第2の基板 3 第3の基板 4 振動板 5 吐出室 6 凹部 7 オリフィス 8 細溝 9 リザーバー 10 凹部 11 絶縁膜 12 電極 13 凹部 14 リード部 15 端子部 16 ノズル孔 17 インク供給口 18 発信回路 19 インク液滴 20 記録紙 41 Si基板 42 酸化膜 43 ボロンドープ層を形成する面 44 反対の面 45 ボロンドープ層 46 TEOS膜 51 拡散源 52 支持基板 53 ダミーSi基板 54 石英ボート 61 拡散源の片面 62 拡散源の反対面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate 2 2nd board | substrate 3 3rd board | substrate 4 Vibration plate 5 Discharge chamber 6 Depression 7 Orifice 8 Narrow groove 9 Reservoir 10 Depression 11 Insulation film 12 Electrode 13 Depression 14 Lead part 15 Terminal part 16 Nozzle hole 17 Ink Supply port 18 Oscillation circuit 19 Ink droplet 20 Recording paper 41 Si substrate 42 Oxide film 43 Surface on which boron doped layer is formed 44 Opposite surface 45 Boron doped layer 46 TEOS film 51 Diffusion source 52 Support substrate 53 Dummy Si substrate 54 Quartz boat 61 Diffusion One side of source 62 Opposite side of diffusion source

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク液滴を吐出する単一または複数の
ノズル孔と、該ノズル孔の各々に連結する吐出室と、該
吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振
動板に変形を生じさせる駆動手段とを有するインクジェ
ットヘッドの製造方法であって、B2O3を主成分とする固
体の拡散源と該拡散源に外周部のみ接する支持基板を縦
型炉内に配置し、該拡散源に対向してSi基板を配置し
該Si基板に高濃度のボロンを熱拡散させることを特徴
とするインクジェットヘッドの製造方法。
1. A single or plural nozzle holes for discharging ink droplets, a discharge chamber connected to each of the nozzle holes, a diaphragm constituting at least one wall of the discharge chamber, and the diaphragm And a driving means for causing deformation of the ink jet head, wherein a diffusion source of a solid containing B 2 O 3 as a main component and a support substrate contacting only the outer peripheral portion with the diffusion source are arranged in a vertical furnace. A method for manufacturing an ink jet head, comprising: disposing a Si substrate facing the diffusion source; and thermally diffusing high-concentration boron into the Si substrate.
【請求項2】 前記Si基板と対向させる該拡散源の面
は、前回熱拡散させたときにSi基板と対向させた該拡
散源の面と反対面であることを特徴とする請求項1記載
のインクジェットヘッドの製造方法。
2. The surface of the diffusion source facing the Si substrate is a surface opposite to the surface of the diffusion source facing the Si substrate during the previous thermal diffusion. Of manufacturing an inkjet head.
【請求項3】 前記支持基板がSiCであることを特徴
とする請求項1又は2の何れかに記載のインクジェット
ヘッドの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the support substrate is made of SiC.
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