JP2004017654A - インクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリントヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な疎水性のノズル板を有し，流路板に対するノズル板の接着性を向上する。
【解決手段】インクジェットプリントヘッドは，少なくとも一つのヒータ１０２およびこれを保護するパッシベーション層１０１が形成された基板１００と，少なくとも一つのヒータ１０２に対応するチャンバ２１０およびこのチャンバに連結される流路を提供する流路板２００と，チャンバ２１０に対応するオリフィス３１０が形成されたノズル板３００とを具備し，流路板２００はフォトレジストで形成され，ノズル板３００は流路板２００の物性により制限される工程温度で形成可能なシリコン系の低温蒸着化合物により形成される。
【選択図】 図３
【解決手段】インクジェットプリントヘッドは，少なくとも一つのヒータ１０２およびこれを保護するパッシベーション層１０１が形成された基板１００と，少なくとも一つのヒータ１０２に対応するチャンバ２１０およびこのチャンバに連結される流路を提供する流路板２００と，チャンバ２１０に対応するオリフィス３１０が形成されたノズル板３００とを具備し，流路板２００はフォトレジストで形成され，ノズル板３００は流路板２００の物性により制限される工程温度で形成可能なシリコン系の低温蒸着化合物により形成される。
【選択図】 図３
Description
【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およびその製造方法に係り，より詳細には，良好な疎水性および接着性を有するノズル板を備えるインクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリントヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタヘッドは，熱源を利用してインクに気泡（バブル）を発生させ，この力でインク液滴を吐出する電気−熱変換方式（インクジェット方式）が主流になっている。
【０００３】
図１は，従来インクジェットプリントヘッドの概略構成を示す斜視図であり，図２は断面図である（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
図１および図２に示すように，インクジェットプリントヘッドはインクが供給されるマニホルド（図示せず）を具備する。そしてこのマニホルドの表面に，ヒータ１２およびこれを保護するパッシベーション層１１が形成された基板１と，基板１上に流路２２およびインクチャンバ２１を形成する流路板２と，流路板２上に形成されてインクチャンバ２１に対応するオリフィス３１が形成されたノズル板３とを具備する。
【０００５】
一般に流路板およびノズル板は，ポリイミドを利用したフォトリソグラフィー法により形成される。従来のインクジェットプリントヘッドにおいて，流路板およびノズル板は，同じ物質，例えば，ポリイミドなどで形成される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２６６５５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，従来のノズル板はポリイミドが有する弱い接着性のために，流路板から容易に離れるおそれがある。
【０００８】
このような問題を解消するために，従来のインクジェットプリントヘッドの一製造方法によれば，上記のように流路板およびノズル板がポリイミドにより別の層で形成される場合に，流路板およびノズル板を別途に製作した後にこれを基板に接合させる。このような方法は，構造的なミスアラインの問題などによってウェハレベルでノズル板を接着できず，ウェハから分離されたチップそれぞれに対してノズル板を接着しなければならない。したがって，製品生産性に非常に不利である。
【０００９】
一方，従来のインクジェットプリントヘッドの他の製造方法によれば，チャンバおよび流路を形成するための犠牲層としてのモールド層をフォトレジストにより形成した後，このモールド層上にポリイミドにより流路板およびノズル板を単一層として形成し，最終的に犠牲層を除去してチャンバおよび流路を形成する。しかし，モールド層により流路およびノズルを形成する場合，モールド層を保護するためにポリイミドなどを十分な温度でベーキングできない問題がある。
【００１０】
このように，インクジェットプリントヘッドのノズル板は記録用紙に直接接触するものであって，ノズルを通じて行われるインク液滴の吐出に影響を及ぼすいろいろな因子を有する。これら因子中にはノズル板の表面の疎水性がある。疎水性が弱い場合，すなわち，親水性を有する場合にノズルを通じて吐出されるインクの一部がノズル板の表面に染み出てノズル板の表面を汚すだけでなく，吐出されるインク液滴の大きさ，方向，または速度などが一定でない問題が発生する。上記のようにポリイミドによるノズル板は親水性を有するために，上述した問題を有する。
【００１１】
このような親水性による問題点を解消するために，一般に，ポリイミドよりなるノズル板の表面に，疎水化のためのコーティング層の形成が追加的に要求される。このコーティング膜には，例えば，メッキされたニッケル，金，パラジウム，またはタンタルなどの金属と，ＦＣ（ｆｌｕｏｒｏｎａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ），Ｆ−シラン，またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）などの疎水性に優れた過フルオロ化アルケン，またはシラン化合物などが使われる。疎水性コーティング膜は，例えば，スプレーコーティングやスピンコーティングなどの湿式法により形成されることもある。また，ＰＥＣＶＤ（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ），スパッタリングなどの乾式法により形成されることもある。このような疎水化のためのコーティング層は，結局ヘッドの製造コストを高める。
【００１２】
そこで本発明は，良好な疎水性のノズル板を有し，流路板に対するノズル板の接着性が向上したモノリシックインクジェットプリントヘッドを提供することをその目的とする。
【００１３】
また，本発明は，ウェハレベルでノズル板および流路板を形成できるモノリシックインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供することを他の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るインクジェットプリントヘッドは，少なくとも一つのヒータおよびこれを保護するパッシベーション層が形成された基板と，この少なくとも一つのヒータに対応するチャンバおよびこのチャンバに連結される流路を提供する流路板と，チャンバに対応するオリフィスが形成されたノズル板とを具備する。そして，流路板は，フォトレジストで形成され，ノズル板は，流路板の物性により制限される工程温度で形成可能なシリコン系の低温蒸着化合物により形成されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るインクジェットプリントヘッドにおいて，流路板は望ましくはポリイミドで形成され，さらにノズル板は，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成されることが望ましく，ノズル板はＰＥＣＶＤにより形成されることが望ましい。
【００１６】
また，ノズル板は，流路板に対向する第１ノズル板と，第１ノズル板に形成される第２ノズル板とを含み，ノズルは第１ノズル板に形成される第１オリフィスと，第２ノズル板に形成される第２オリフィスとを含むことが望ましいが，第１オリフィスは第２オリフィスに比べて大きい直径を有することが望ましい。
【００１７】
また，上記目的を達成するための本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は，少なくとも一つのヒータおよびこれを保護するパッシベーション層がその表面に形成された基板を形成するａ段階と，基板上に少なくとも一つのヒータに対応するインクチャンバおよびこのインクチャンバに連結される流路が備えられる流路板を第１フォトレジストで形成するｂ段階と，インクチャンバおよび流路を第２フォトレジストで充填するｃ段階と，流路板上に低温蒸着シリコン系の物質によりノズル板を形成するｄ段階と，ノズル板にチャンバに対応するオリフィスを形成するｅ段階と，ウェットエッチングによりチャンバ内の第２フォトレジストを除去するｆ段階とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法において，第１フォトレジストはポリイミドで形成することが望ましく，また，ノズル板はＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成することが望ましい。
【００１９】
上記ｃ段階は，第２フォトレジストの全面コーティング過程と，インクチャンバ内のみにフォトレジストを残留させるためのエッチバック過程，または，流路板の表面に存在する部分を除去するための写真エッチング過程とを含むことが望ましい。
【００２０】
上記ｄ段階は，低温蒸着法，特にＰＥＣＶＤ法によりＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質でノズル板を形成することが望ましい。
【００２１】
上記ｅ段階とｆ段階との間に，プラズマまたは高温加熱を利用してチャンバ内に存在する第１フォトレジストをアッシングした後，その残留物をウェットエッチングソースにより剥離することが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下，添付した図面を参照しながら本発明によるインクジェットプリントヘッドの望ましい実施の形態およびこの製造方法の望ましい実施の形態を詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図３は，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【００２４】
シリコン基板１００の表面にヒータ１０２が形成されており，この上にパッシベーション層１０１が形成されている。ヒータ１０２は電気的発熱装置であって，基板１００に備えられているコンダクタおよびパッドに連結されている。第１の実施の形態では，このようなコンダクタおよびパッドについては説明を省略する。パッシベーション層１０１上には，ポリイミドなどのフォトレジストによる流路板２００が位置する。流路板２００は，ヒータ１０２の上方に位置するインクチャンバ２１０およびインクチャンバ２１０へのインク供給のためのインク供給経路（図示せず）を提供する。流路板２００の上には，流路板２００とは別の物質よりなるノズル板３００が位置する。ノズル板３００は，ポリイミドなどのフォトレジストとの接着性が優れたシリコン系の物質，例えばＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成される。ノズル板３００には，インクチャンバ２１０に対応してインク液滴を吐出するオリフィス３１０が形成されている。
【００２５】
上記構造で，流路板２００は，フォトレジスト，特にポリイミドで形成される。ポリイミドは疎水性および接着性がよくないものとして知られている。しかし，基板１００上のパッシベーション層１０１および流路板２００上のノズル板３００が，いずれもシリコン系の低温蒸着物質であるＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成される。このような物質は接着性が良いため，基板１００に対して流路板２００およびノズル板３００が強く接着する。このようなノズル板３００のための物質は，流路板２００の物質特性により制限される工程限界温度以下，例えば，ポリイミドの場合に３５０℃以下の低温で蒸着される物質である。したがって，ノズル板３００はポリイミド層上に直接形成でき，かつウェハレベルで流路板２００およびノズル板３００を形成できる。
【００２６】
（第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法）
以下に，第１の実施の形態のインクジェットプリントヘッドの製造方法を説明する。以下の説明において，一般的に公知の工法，特にインクジェットプリントヘッドの製造のために使われる公知の技術についての詳細な説明は省略する。
【００２７】
図５〜図１０は，図３に示すインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す。
【００２８】
図５に示すように，ヒータ１０２およびこれを保護するＳｉＮパッシベーション層１０１を含む下部膜質層が形成されたシリコンウェハ状態の基板１００が形成される（ａ段階）。この過程はウェハレベルでなされ，ヒータ物質の形成，パターニング，そしてパッシベーション層の蒸着などを伴う。
【００２９】
図６に示すように，基板１００上にフォトレジスト，例えば，ポリイミドを数十μｍ，例えば３０μｍ厚さで全面コーティングした後，これを写真エッチング法によりパターニングして，インクチャンバ２１０およびこれに連結されるインク流路（図示せず）を形成する。パターニング以後にハードベーキング過程を通じて，ポリイミドによる流路板２００を完成する（ｂ段階）。
【００３０】
図７に示すように，インクチャンバ２１０の内部に犠牲層としてのモールド層２１１を，フォトレジストで形成する（ｃ段階）。ここでは，流路板２００全体に対するフォトレジストのコーティングに続き，全面エッチングによりインクチャンバ２１０のみにフォトレジストを残留させるエッチバック，または部分露光およびエッチングを行う写真エッチング法を適用できる。
【００３１】
図８に示すように，流路板２００およびモールド層２１１上に，４００℃以下の低温蒸着法，例えば，ＰＥＣＶＤ法により，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの層を蒸着してノズル板３００を形成する（ｄ段階）。
【００３２】
図９に示すように，ノズル板３００に，インクチャンバ２１０に対応するオリフィス３１０を形成する（ｅ段階）。オリフィス３１０は，フォトレジストによるマスク形成およびドライおよびウェットエッチングによるパターニング過程により形成する。
【００３３】
図１０に示すように，インクチャンバ２１０内のモールド層２１１を除去する（ｆ段階）。オリフィス３１０の形成後に，オリフィス３１０の形成のために使われたマスクを除去する工程中にアッシングおよび剥離を行えば，インクチャンバ２１０内のモールド層２１１も共に除去できる。モールド層２１１の残留物および他の流路上に存在するフォトレジストは，基板１００の背面において行われるインクフィードホールなどの形成段階以後に，ウェットエッチング液により除去される。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に，本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの詳細を，図面を参照しながら説明する。図４は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す。
【００３５】
第２の実施の形態で，ノズル板３００は相異なる直径の，第１，第２オリフィス３１１，３１２を有する第１ノズル板３０１および第２ノズル板３０２を含む。第１，第２ノズル板３０１，３０２は同じ物質，特にシリコン系の物質で形成することが望ましい。第１，第２ノズル板３０１，３０２に形成された第１，第２オリフィス３１１，３１２により，第１，第２ノズル板によるノズル板３００のオリフィス３１０は，液滴進行方向に縮少される直径を有する。
【００３６】
（第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法）
次に，第２の実施の形態のインクジェットプリントヘッドの製造方法を説明する。図１１〜図１８は，図４に示すインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す。
【００３７】
図１１に図すように，ヒータ１０２およびこれを保護するＳｉＮパッシベーション層１０１を含む下部膜質層が形成された，シリコンウェハ状態の基板１００が形成される（ｇ段階）。このような過程はウェハレベルでなされ，ヒータ物質の形成，パターニング，そしてパッシベーション層の蒸着などを伴う。
【００３８】
図１２に示すように，基板１００上にフォトレジスト，例えば，ポリイミドを数十μｍ，例えば３０μｍ厚さで全面コーティングした後，これを写真エッチング法によりパターニングして，インクチャンバ２１０およびこれに連結されるインク流路（図示せず）を形成する（ｈ段階）。パターニング以後にハードベーキング過程を通じて，ポリイミドによる流路板２００を完成する。
【００３９】
図１３に示すように，インクチャンバ２１０の内部に犠牲層としてのモールド層２１１を，フォトレジストで形成する（ｉ段階）。ここでは流路板２００全体に対するフォトレジストのコーティングに続き，全面エッチングによりインクチャンバ２１０のみにフォトレジストを残留させるエッチバック，または部分露光およびエッチングを行う写真エッチング法を適用できる。
【００４０】
図１４に示すように，流路板２００およびモールド層２１１上に４００℃以下の低温蒸着法，例えば，ＰＥＣＶＤ法により，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの層を順に２層３０１，３０２で蒸着してノズル板３００を形成する（ｊ段階）。ここで，下部の第１ノズル板３０１はＳｉＯ２，上部の第２ノズル板３０２はＳｉＯ２に対して高いウェットエッチング選択度を有するＳｉＮで形成する。
【００４１】
図１５に示すように，第１ノズル板３０１と第２ノズル板３０２とを含むノズル板３００にフォトレジストマスク４０１を形成した後，これを利用しドライエッチング法でインクチャンバ２１０に対応するオリフィス３１０を形成する（ｋ段階）。オリフィス３１０は，第１ノズル板３０１に形成された第１オリフィス３１１，第２ノズル板３０２に形成された第２オリフィス３１２を具備する。ドライエッチングによってオリフィス３１０の第１オリフィス３１１および第２オリフィス３１２は，同じ直径を有する。
【００４２】
図１６に示すように，マスク４０１をアッシングおよび剥離を通じて除去する。この時，インクチャンバ２１０内のモールド層２１１も共に除去され，一部残留物だけ残る。
【００４３】
図１７に示すように，オリフィス３１０を通じて，ＨＦ，ＢＯＥ，ＬＡＬを供給して第１ノズル板３０１の第１オリフィス３１１をエッチングし，その直径を拡大させる（ｌ段階）。モールド層２１１の残留物および他の流路上に存在するフォトレジストは，基板１００の背面において行われるインクフィードホールなどの形成段階以後にウェットエッチング液により除去し，図４に示すような目的のインクジェットプリントヘッドを得る。
【００４４】
第１，第２の実施の形態では，流路板とノズル板とが別々の構造になっているが，流路板とノズル板とが良好な相互接着性を有するために，ウェハレベルで流路板およびノズル板を連続形成できる。このような連続形成の可能性は，製品の収率向上および生産コストの減少効果をもたらす。また，ノズル板がシリコン系の物質で形成されるために，疎水性を有する。したがって，インクがノズル板に染み出る現象が防止され，インクによるノズルの汚染が防止される。このような構成によれば，ノズル板自体が疎水性を有するために，別の疎水性コーティング層を要求しない。
【００４５】
以上，添付図面を参照しながら本発明のインクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリントヘッドの製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はこれらの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば，良好な疎水性のノズル板を有し，流路板に対するノズル板の接着性を向上させることができるインクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリントヘッドの製造方法が提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，従来のインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は，図１に示す従来のインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図５】図５は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図６】図６は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図７】図７は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図８】図８は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図９】図９は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１０】図１０は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１１】図１１は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１２】図１２は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１３】図１３は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１４】図１４は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１５】図１５は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１６】図１６は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１７】図１７は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１８】図１８は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１００ シリコン基板
１０１ パッシベーション層
１０２ ヒータ
２００ 流路板
２１０ インクチャンバ
３００ ノズル板
３１０ オリフィス
【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およびその製造方法に係り，より詳細には，良好な疎水性および接着性を有するノズル板を備えるインクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリントヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタヘッドは，熱源を利用してインクに気泡（バブル）を発生させ，この力でインク液滴を吐出する電気−熱変換方式（インクジェット方式）が主流になっている。
【０００３】
図１は，従来インクジェットプリントヘッドの概略構成を示す斜視図であり，図２は断面図である（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
図１および図２に示すように，インクジェットプリントヘッドはインクが供給されるマニホルド（図示せず）を具備する。そしてこのマニホルドの表面に，ヒータ１２およびこれを保護するパッシベーション層１１が形成された基板１と，基板１上に流路２２およびインクチャンバ２１を形成する流路板２と，流路板２上に形成されてインクチャンバ２１に対応するオリフィス３１が形成されたノズル板３とを具備する。
【０００５】
一般に流路板およびノズル板は，ポリイミドを利用したフォトリソグラフィー法により形成される。従来のインクジェットプリントヘッドにおいて，流路板およびノズル板は，同じ物質，例えば，ポリイミドなどで形成される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２６６５５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，従来のノズル板はポリイミドが有する弱い接着性のために，流路板から容易に離れるおそれがある。
【０００８】
このような問題を解消するために，従来のインクジェットプリントヘッドの一製造方法によれば，上記のように流路板およびノズル板がポリイミドにより別の層で形成される場合に，流路板およびノズル板を別途に製作した後にこれを基板に接合させる。このような方法は，構造的なミスアラインの問題などによってウェハレベルでノズル板を接着できず，ウェハから分離されたチップそれぞれに対してノズル板を接着しなければならない。したがって，製品生産性に非常に不利である。
【０００９】
一方，従来のインクジェットプリントヘッドの他の製造方法によれば，チャンバおよび流路を形成するための犠牲層としてのモールド層をフォトレジストにより形成した後，このモールド層上にポリイミドにより流路板およびノズル板を単一層として形成し，最終的に犠牲層を除去してチャンバおよび流路を形成する。しかし，モールド層により流路およびノズルを形成する場合，モールド層を保護するためにポリイミドなどを十分な温度でベーキングできない問題がある。
【００１０】
このように，インクジェットプリントヘッドのノズル板は記録用紙に直接接触するものであって，ノズルを通じて行われるインク液滴の吐出に影響を及ぼすいろいろな因子を有する。これら因子中にはノズル板の表面の疎水性がある。疎水性が弱い場合，すなわち，親水性を有する場合にノズルを通じて吐出されるインクの一部がノズル板の表面に染み出てノズル板の表面を汚すだけでなく，吐出されるインク液滴の大きさ，方向，または速度などが一定でない問題が発生する。上記のようにポリイミドによるノズル板は親水性を有するために，上述した問題を有する。
【００１１】
このような親水性による問題点を解消するために，一般に，ポリイミドよりなるノズル板の表面に，疎水化のためのコーティング層の形成が追加的に要求される。このコーティング膜には，例えば，メッキされたニッケル，金，パラジウム，またはタンタルなどの金属と，ＦＣ（ｆｌｕｏｒｏｎａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ），Ｆ−シラン，またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）などの疎水性に優れた過フルオロ化アルケン，またはシラン化合物などが使われる。疎水性コーティング膜は，例えば，スプレーコーティングやスピンコーティングなどの湿式法により形成されることもある。また，ＰＥＣＶＤ（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ），スパッタリングなどの乾式法により形成されることもある。このような疎水化のためのコーティング層は，結局ヘッドの製造コストを高める。
【００１２】
そこで本発明は，良好な疎水性のノズル板を有し，流路板に対するノズル板の接着性が向上したモノリシックインクジェットプリントヘッドを提供することをその目的とする。
【００１３】
また，本発明は，ウェハレベルでノズル板および流路板を形成できるモノリシックインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供することを他の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るインクジェットプリントヘッドは，少なくとも一つのヒータおよびこれを保護するパッシベーション層が形成された基板と，この少なくとも一つのヒータに対応するチャンバおよびこのチャンバに連結される流路を提供する流路板と，チャンバに対応するオリフィスが形成されたノズル板とを具備する。そして，流路板は，フォトレジストで形成され，ノズル板は，流路板の物性により制限される工程温度で形成可能なシリコン系の低温蒸着化合物により形成されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るインクジェットプリントヘッドにおいて，流路板は望ましくはポリイミドで形成され，さらにノズル板は，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成されることが望ましく，ノズル板はＰＥＣＶＤにより形成されることが望ましい。
【００１６】
また，ノズル板は，流路板に対向する第１ノズル板と，第１ノズル板に形成される第２ノズル板とを含み，ノズルは第１ノズル板に形成される第１オリフィスと，第２ノズル板に形成される第２オリフィスとを含むことが望ましいが，第１オリフィスは第２オリフィスに比べて大きい直径を有することが望ましい。
【００１７】
また，上記目的を達成するための本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は，少なくとも一つのヒータおよびこれを保護するパッシベーション層がその表面に形成された基板を形成するａ段階と，基板上に少なくとも一つのヒータに対応するインクチャンバおよびこのインクチャンバに連結される流路が備えられる流路板を第１フォトレジストで形成するｂ段階と，インクチャンバおよび流路を第２フォトレジストで充填するｃ段階と，流路板上に低温蒸着シリコン系の物質によりノズル板を形成するｄ段階と，ノズル板にチャンバに対応するオリフィスを形成するｅ段階と，ウェットエッチングによりチャンバ内の第２フォトレジストを除去するｆ段階とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法において，第１フォトレジストはポリイミドで形成することが望ましく，また，ノズル板はＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成することが望ましい。
【００１９】
上記ｃ段階は，第２フォトレジストの全面コーティング過程と，インクチャンバ内のみにフォトレジストを残留させるためのエッチバック過程，または，流路板の表面に存在する部分を除去するための写真エッチング過程とを含むことが望ましい。
【００２０】
上記ｄ段階は，低温蒸着法，特にＰＥＣＶＤ法によりＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質でノズル板を形成することが望ましい。
【００２１】
上記ｅ段階とｆ段階との間に，プラズマまたは高温加熱を利用してチャンバ内に存在する第１フォトレジストをアッシングした後，その残留物をウェットエッチングソースにより剥離することが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下，添付した図面を参照しながら本発明によるインクジェットプリントヘッドの望ましい実施の形態およびこの製造方法の望ましい実施の形態を詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図３は，第１の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【００２４】
シリコン基板１００の表面にヒータ１０２が形成されており，この上にパッシベーション層１０１が形成されている。ヒータ１０２は電気的発熱装置であって，基板１００に備えられているコンダクタおよびパッドに連結されている。第１の実施の形態では，このようなコンダクタおよびパッドについては説明を省略する。パッシベーション層１０１上には，ポリイミドなどのフォトレジストによる流路板２００が位置する。流路板２００は，ヒータ１０２の上方に位置するインクチャンバ２１０およびインクチャンバ２１０へのインク供給のためのインク供給経路（図示せず）を提供する。流路板２００の上には，流路板２００とは別の物質よりなるノズル板３００が位置する。ノズル板３００は，ポリイミドなどのフォトレジストとの接着性が優れたシリコン系の物質，例えばＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成される。ノズル板３００には，インクチャンバ２１０に対応してインク液滴を吐出するオリフィス３１０が形成されている。
【００２５】
上記構造で，流路板２００は，フォトレジスト，特にポリイミドで形成される。ポリイミドは疎水性および接着性がよくないものとして知られている。しかし，基板１００上のパッシベーション層１０１および流路板２００上のノズル板３００が，いずれもシリコン系の低温蒸着物質であるＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成される。このような物質は接着性が良いため，基板１００に対して流路板２００およびノズル板３００が強く接着する。このようなノズル板３００のための物質は，流路板２００の物質特性により制限される工程限界温度以下，例えば，ポリイミドの場合に３５０℃以下の低温で蒸着される物質である。したがって，ノズル板３００はポリイミド層上に直接形成でき，かつウェハレベルで流路板２００およびノズル板３００を形成できる。
【００２６】
（第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法）
以下に，第１の実施の形態のインクジェットプリントヘッドの製造方法を説明する。以下の説明において，一般的に公知の工法，特にインクジェットプリントヘッドの製造のために使われる公知の技術についての詳細な説明は省略する。
【００２７】
図５〜図１０は，図３に示すインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す。
【００２８】
図５に示すように，ヒータ１０２およびこれを保護するＳｉＮパッシベーション層１０１を含む下部膜質層が形成されたシリコンウェハ状態の基板１００が形成される（ａ段階）。この過程はウェハレベルでなされ，ヒータ物質の形成，パターニング，そしてパッシベーション層の蒸着などを伴う。
【００２９】
図６に示すように，基板１００上にフォトレジスト，例えば，ポリイミドを数十μｍ，例えば３０μｍ厚さで全面コーティングした後，これを写真エッチング法によりパターニングして，インクチャンバ２１０およびこれに連結されるインク流路（図示せず）を形成する。パターニング以後にハードベーキング過程を通じて，ポリイミドによる流路板２００を完成する（ｂ段階）。
【００３０】
図７に示すように，インクチャンバ２１０の内部に犠牲層としてのモールド層２１１を，フォトレジストで形成する（ｃ段階）。ここでは，流路板２００全体に対するフォトレジストのコーティングに続き，全面エッチングによりインクチャンバ２１０のみにフォトレジストを残留させるエッチバック，または部分露光およびエッチングを行う写真エッチング法を適用できる。
【００３１】
図８に示すように，流路板２００およびモールド層２１１上に，４００℃以下の低温蒸着法，例えば，ＰＥＣＶＤ法により，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの層を蒸着してノズル板３００を形成する（ｄ段階）。
【００３２】
図９に示すように，ノズル板３００に，インクチャンバ２１０に対応するオリフィス３１０を形成する（ｅ段階）。オリフィス３１０は，フォトレジストによるマスク形成およびドライおよびウェットエッチングによるパターニング過程により形成する。
【００３３】
図１０に示すように，インクチャンバ２１０内のモールド層２１１を除去する（ｆ段階）。オリフィス３１０の形成後に，オリフィス３１０の形成のために使われたマスクを除去する工程中にアッシングおよび剥離を行えば，インクチャンバ２１０内のモールド層２１１も共に除去できる。モールド層２１１の残留物および他の流路上に存在するフォトレジストは，基板１００の背面において行われるインクフィードホールなどの形成段階以後に，ウェットエッチング液により除去される。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に，本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの詳細を，図面を参照しながら説明する。図４は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す。
【００３５】
第２の実施の形態で，ノズル板３００は相異なる直径の，第１，第２オリフィス３１１，３１２を有する第１ノズル板３０１および第２ノズル板３０２を含む。第１，第２ノズル板３０１，３０２は同じ物質，特にシリコン系の物質で形成することが望ましい。第１，第２ノズル板３０１，３０２に形成された第１，第２オリフィス３１１，３１２により，第１，第２ノズル板によるノズル板３００のオリフィス３１０は，液滴進行方向に縮少される直径を有する。
【００３６】
（第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法）
次に，第２の実施の形態のインクジェットプリントヘッドの製造方法を説明する。図１１〜図１８は，図４に示すインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す。
【００３７】
図１１に図すように，ヒータ１０２およびこれを保護するＳｉＮパッシベーション層１０１を含む下部膜質層が形成された，シリコンウェハ状態の基板１００が形成される（ｇ段階）。このような過程はウェハレベルでなされ，ヒータ物質の形成，パターニング，そしてパッシベーション層の蒸着などを伴う。
【００３８】
図１２に示すように，基板１００上にフォトレジスト，例えば，ポリイミドを数十μｍ，例えば３０μｍ厚さで全面コーティングした後，これを写真エッチング法によりパターニングして，インクチャンバ２１０およびこれに連結されるインク流路（図示せず）を形成する（ｈ段階）。パターニング以後にハードベーキング過程を通じて，ポリイミドによる流路板２００を完成する。
【００３９】
図１３に示すように，インクチャンバ２１０の内部に犠牲層としてのモールド層２１１を，フォトレジストで形成する（ｉ段階）。ここでは流路板２００全体に対するフォトレジストのコーティングに続き，全面エッチングによりインクチャンバ２１０のみにフォトレジストを残留させるエッチバック，または部分露光およびエッチングを行う写真エッチング法を適用できる。
【００４０】
図１４に示すように，流路板２００およびモールド層２１１上に４００℃以下の低温蒸着法，例えば，ＰＥＣＶＤ法により，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの層を順に２層３０１，３０２で蒸着してノズル板３００を形成する（ｊ段階）。ここで，下部の第１ノズル板３０１はＳｉＯ２，上部の第２ノズル板３０２はＳｉＯ２に対して高いウェットエッチング選択度を有するＳｉＮで形成する。
【００４１】
図１５に示すように，第１ノズル板３０１と第２ノズル板３０２とを含むノズル板３００にフォトレジストマスク４０１を形成した後，これを利用しドライエッチング法でインクチャンバ２１０に対応するオリフィス３１０を形成する（ｋ段階）。オリフィス３１０は，第１ノズル板３０１に形成された第１オリフィス３１１，第２ノズル板３０２に形成された第２オリフィス３１２を具備する。ドライエッチングによってオリフィス３１０の第１オリフィス３１１および第２オリフィス３１２は，同じ直径を有する。
【００４２】
図１６に示すように，マスク４０１をアッシングおよび剥離を通じて除去する。この時，インクチャンバ２１０内のモールド層２１１も共に除去され，一部残留物だけ残る。
【００４３】
図１７に示すように，オリフィス３１０を通じて，ＨＦ，ＢＯＥ，ＬＡＬを供給して第１ノズル板３０１の第１オリフィス３１１をエッチングし，その直径を拡大させる（ｌ段階）。モールド層２１１の残留物および他の流路上に存在するフォトレジストは，基板１００の背面において行われるインクフィードホールなどの形成段階以後にウェットエッチング液により除去し，図４に示すような目的のインクジェットプリントヘッドを得る。
【００４４】
第１，第２の実施の形態では，流路板とノズル板とが別々の構造になっているが，流路板とノズル板とが良好な相互接着性を有するために，ウェハレベルで流路板およびノズル板を連続形成できる。このような連続形成の可能性は，製品の収率向上および生産コストの減少効果をもたらす。また，ノズル板がシリコン系の物質で形成されるために，疎水性を有する。したがって，インクがノズル板に染み出る現象が防止され，インクによるノズルの汚染が防止される。このような構成によれば，ノズル板自体が疎水性を有するために，別の疎水性コーティング層を要求しない。
【００４５】
以上，添付図面を参照しながら本発明のインクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリントヘッドの製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はこれらの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば，良好な疎水性のノズル板を有し，流路板に対するノズル板の接着性を向上させることができるインクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリントヘッドの製造方法が提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，従来のインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は，図１に示す従来のインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図５】図５は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図６】図６は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図７】図７は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図８】図８は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図９】図９は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１０】図１０は，第１の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１１】図１１は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１２】図１２は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１３】図１３は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１４】図１４は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１５】図１５は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１６】図１６は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１７】図１７は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【図１８】図１８は，第２の実施の形態に係るインクジェットプリントヘッドの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１００ シリコン基板
１０１ パッシベーション層
１０２ ヒータ
２００ 流路板
２１０ インクチャンバ
３００ ノズル板
３１０ オリフィス
Claims (18)
- 少なくとも一つのヒータおよびこれを保護するパッシベーション層が形成された基板と，
前記ヒータに対応するチャンバおよびこのチャンバに連結される流路を提供する流路板と，
前記チャンバに対応するオリフィスが形成されたノズル板とを具備し，
前記流路板はフォトレジストで形成され，
前記ノズル板は前記流路板の物性により制限される工程温度で形成可能なシリコン系の低温蒸着化合物により形成されたことを特徴とする，インクジェットプリントヘッド。 - 前記流路板はポリイミドで形成されることを特徴とする，請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記ノズル板は，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする，請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記ノズル板はＰＥＣＶＤ法により形成されることを特徴とする，請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記ノズル板は流路板に対向する第１ノズル板と，第１ノズル板に形成される第２ノズル板とを含み，前記ノズルは第１ノズル板に形成される第１オリフィスと，第２ノズル板に形成される第２オリフィスとを含むことを特徴とする，請求項１，２，３，または４のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記第１オリフィスは第２オリフィスに比べて大きい直径を有することを特徴とする，請求項５に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 少なくとも一つのヒータおよびこれを保護するパッシベーション層がその表面に形成された基板を形成するａ段階と，
前記基板上に前記ヒータに対応するインクチャンバおよびこのインクチャンバに連結される流路が備えられる流路板を第１フォトレジストで形成するｂ段階と，
前記インクチャンバおよび前記流路を第２フォトレジストで充填するｃ段階と，
前記流路板上に低温蒸着シリコン系の物質によりノズル板を形成するｄ段階と，
前記ノズル板に前記チャンバに対応するオリフィスを形成するｅ段階と，
ウェットエッチングにより前記チャンバ内の第２フォトレジストを除去するｆ段階と，
を含むことを特徴とする，インクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記第１フォトレジストはポリイミドで形成することを特徴とする，請求項７に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ノズル板は，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成することを特徴とする，請求項７に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質をＰＥＣＶＤ法により蒸着することを特徴とする，請求項９に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ｃ段階は，第２フォトレジストの全面コーティング段階と，
前記インクチャンバ内のみにフォトレジストを残留させるためのエッチバック段階と，
を含むことを特徴とする，請求項７，８，９，または１０のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記ｅ段階と前記ｆ段階との間に，チャンバ内に存在する第１フォトレジストを高温加熱によりアッシングした後，その残留物をウェットエッチング液により剥離する段階を含むことを特徴とする，請求項７，８，９，１０，または１１のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 少なくとも一つのヒータおよびこれを保護するパッシベーション層がその表面に形成された基板を形成するｇ段階と，
前記基板上に前記ヒータに対応するインクチャンバおよびこのインクチャンバに連結される流路が備えられる流路板を第１フォトレジストで形成するｈ段階と，
前記インクチャンバおよび前記流路を第２フォトレジストで充填するｉ段階と，
前記流路板上に低温蒸着シリコン系の物質により第１，第２ノズル板を順次形成してノズル板を得るｊ段階と，
前記第１ノズル板および第２ノズル板を貫通する第１オリフィスおよび第２オリフィスを形成するノズル板にオリフィスを形成するｋ段階と，
前記第１オリフィスの直径を拡大エッチングしてオリフィスの直径を液滴進行方向に縮少するｌ段階と，
ウェットエッチングにより前記チャンバ内の第２フォトレジストを除去するｍ段階と，
を含むことを特徴とする，インクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記第１フォトレジストはポリイミドで形成することを特徴とする，請求項１３に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ノズル板はＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質で形成することを特徴とする，請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ｉ段階は，第２フォトレジストの全面コーティング段階と，
前記インクチャンバ内のみにフォトレジストを残留させるためのエッチバック段階と，
を含むことを特徴とする，請求項１３，１４，または１５のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮの群から選ばれるいずれか一つの物質をＰＥＣＶＤ法により蒸着することを特徴とする，請求項１５または１６に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ｌ段階と前記ｍ段階との間に，チャンバ内に存在する第１フォトレジストを高温加熱によりアッシングした後，その残留物をウェットエッチング液により剥離する段階を含むことを特徴とする，請求項１３，１４，１５，１６，または１７のうちのいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
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