JP2005053153A - 液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッド並びにその吐出ヘッドを備えたプリンタ - Google Patents
液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッド並びにその吐出ヘッドを備えたプリンタ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 吐出室及び振動板がシリコン基板1に形成される液滴吐出ヘッドの製造方法において、シリコン基板1を酸化させて第1酸化膜41aを成膜し、該第1酸化膜41aの一部をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去する工程と、シリコン基板1の第1酸化膜41aの一部が除去された面側を再酸化させて第2酸化膜41bを成膜し、その後該第2酸化膜41bを除去する工程とにより、振動板と該振動板に対向する部材とのギャップを構成する凹部15をシリコン基板1に形成する。さらに、その凹部15形成面にボロン拡散を施し、振動板となるボロンドープ層45を形成する。
【選択図】 図5
Description
また、窒化膜をマスクとしてシリコン基板の選択酸化を行い、部分的に形成された酸化膜を除去することによって凹部を形成し、上記間隙を作製しているものもある(例えば、特許文献2)。
本発明はこれらの課題に鑑みなされたもので、インクジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドにおける、振動板と該振動板に対向する電極などの部材との微小間隙(ギャップ)を構成する凹部を精度良くしかも低コストで製作できる方法、それを利用した液滴吐出ヘッドの製造方法、並びにその方法で製造した液滴吐出ヘッドなどを提供することを目的とする。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1は、基板に先に成膜された酸化膜を選択酸化マスクとして利用し、基板を再酸化することによってギャップGを構成する凹部15を形成するものである。図3は本発明の実施の形態1に係る第1の基板1に凹部15を形成するプロセスを説明するための図、図4は本実施の形態における酸化条件の1例を説明するための図である。以下、図3に沿って第1の基板1に凹部15を形成する方法を説明する。
Y=352.53×X(0.6968)
となる。ここで、本実施の形態の場合における凹部の深さDを求めると次のようになる。
Y1=352.53×t1(0.6366)
となり、酸化によって消費されるシリコン基板1の表面の厚みT1は、
T1=Y1×0.45
となる。
次に2回目の酸化でSiO2膜開口部に形成されるSiO2膜の厚みY20は、
Y20=352.53×t2(0.6366)
となり、酸化によって消費されたシリコン基板1の表面の厚みT20は、第1回目の酸化での消費分も含め、
T20=Y20×0.45+T1
となる。一方、SiO2膜開口部に形成されるSiO2膜の厚みY2Sは、
Y2S=352.53×(t1+t2)(0.6366)
となり、酸化によって消費されたシリコン基板1の表面の厚みT2Sは
T2S=Y2S×0.45
となる。凹部の深さDは、酸化によって消費されるシリコン基板1の表面の厚みの差に等しくなるため、
D=T20−T2S
となり、例えば、t1=240分、t2=310分とすれば、凹部の深さDは0.25μmとなる。
したがって、第1回目の酸化時間t1と第2回目の酸化時間t2を調整することにより、シリコン基板1に形成される凹部15の深さDを簡単に変更することができる。
本発明の実施の形態2は、基板に先に成膜された酸化膜を選択拡散マスクとして基板表面にボロン拡散を行い、それによってギャップGを構成する凹部15を形成するものである。図7は本発明の実施の形態2に係る第1の基板1に凹部15を形成するプロセスを説明するための図、図8はボロンの選択拡散によって生じる凹部深さが拡散条件によって変化することを説明するための図である。以下、図7に沿って第1の基板1に凹部15を形成する方法を説明する。
本発明の実施の形態3は、実施の形態1と実施の形態2を組み合わせたものである。すなわち、先に成膜された酸化膜を選択酸化マスクとして基板を再酸化することによって凹部を形成し、さらに成膜されている酸化膜を選択拡散マスクとして利用し、凹部のみを選択的にボロン拡散してその凹部を深くし、そこに振動板を形成するものである。なお、凹部15と振動板5の形成方法を除いては実施の形態1,2と相違するところはない。図11、12は、本発明の実施の形態3による凹部15及び振動板5の形成方法を説明する製造工程図であり、以下これに沿って説明する。
このような選択拡散による加工によって凹部15をより深く高精度に形成できる。
本発明の実施の形態4もまた、実施の形態1と実施の形態2を組み合わせたものである。ただしここでは、先に成膜された酸化膜を選択拡散マスクとして、基板にボロン拡散を行うことによって凹部を形成し、その後、成膜されている酸化膜を利用して基板を選択酸化することによって凹部を深くし、そこに振動板を形成するものである。なお、凹部15と振動板5の形成方法を除いては実施の形態1,2と相違するところはない。図13、図14は、本発明の実施の形態4による凹部15及び振動板5の形成方法を説明する製造工程図であり、以下これに沿って説明する。
以上のように、選択拡散を行ってから選択酸化を行うことによって、凹部15を形成した面に、アクチュエータ・ギャップとなる凹部をより深く高精度に形成できる。
Claims (8)
- 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する独立した吐出室と、該吐出室の一部を構成する振動板とを備え、該振動板の変形を利用して前記ノズル孔より前記吐出室内の液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドであって、前記吐出室及び振動板が基板に形成される液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板を酸化させて第1酸化膜を成膜し、該第1酸化膜の一部をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去する工程と、
前記基板の前記第1酸化膜の一部が除去された面側を再酸化させて第2酸化膜を成膜し、その後該第2酸化膜を除去する工程とを行い、
前記振動板と該振動板に対向する部材とのギャップを構成する凹部を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記基板の凹部形成面にボロン拡散を施し、前記振動板となるボロンドープ層を形成することを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する独立した吐出室と、該吐出室の一部を構成する振動板とを備え、該振動板の変形を利用して前記ノズル孔より前記吐出室内の液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドであって、前記吐出室及び振動板が基板に形成される液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板を酸化させて第1酸化膜を成膜し、該第1酸化膜の一部をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去する工程と、
前記基板の前記第1酸化膜の一部が除去された面にボロン拡散を施し、前記振動板となるボロンドープ層を形成する工程と、
前記ボロンドープ層表面のボロン化合物を除去する工程とを行い、
前記振動板と該振動板に対向する部材とのギャップを構成する凹部を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する独立した吐出室と、該吐出室の一部を構成する振動板とを備え、該振動板の変形を利用して前記ノズル孔より前記吐出室内の液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドであって、前記吐出室及び振動板が基板に形成される液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板を酸化させて第1酸化膜を成膜し、該第1酸化膜の一部をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去する工程と、
前記基板の前記第1酸化膜の一部が除去された面側を再酸化させて第2酸化膜を成膜し、前記第1酸化膜が除去された部分に成膜された前記第2酸化膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去する工程と、
前記基板の前記第2酸化膜が除去された面にボロン拡散を施し、前記振動板となるボロンドープ層を形成する工程と、
前記ボロンドープ層表面のボロン化合物を除去する工程とを行い、
前記振動板と該振動板に対向する部材とのギャップを構成する凹部を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する独立した吐出室と、該吐出室の一部を構成する振動板とを備え、該振動板の変形を利用して前記ノズル孔より前記吐出室内の液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドであって、前記吐出室及び振動板が基板に形成される液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板を酸化させて第1酸化膜を成膜し、該第1酸化膜の一部をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去する工程と、
前記基板の前記第1酸化膜が除去された面にボロン拡散を施し、前記振動板となるボロンドープ層を形成する工程と、
前記ボロンドープ層表面のボロン化合物を除去する工程と、
前記基板の前記ボロン化合物が除去された面側を再酸化させて第2酸化膜を成膜し、前記ボロン化合物が除去された部分に成膜された前記第2酸化膜を除去する工程とを行い、
前記振動板と該振動板に対向する部材とのギャップを構成する凹部を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記凹部形成面の反対面から前記ボロンドープ層まで前記基板をエッチングして前記吐出室を形成することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の方法により製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- インク吐出ヘッドとして請求項7に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とするプリンタ。
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