JP2005119224A - Inkjet recording head and method for manufacturing the same, silicon-on-insulator base sheet and method for manufacturing the same, and substrate for inkjet recording head - Google Patents

Inkjet recording head and method for manufacturing the same, silicon-on-insulator base sheet and method for manufacturing the same, and substrate for inkjet recording head Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording head capable of accomplishing both improvement of an ink refilling speed and improvement of a processing speed of a driving circuit for a discharging pressure generating element in order to realize high speed in an inkjet recording method. <P>SOLUTION: In the inkjet recording head performing recording by discharging a liquid for recording, its substrate is manufactured by using a silicon-on-insulator base sheet, and a plurality of discharging pressure generating elements and their driving circuits are formed on the surface of the substrate. A pressure chamber and an outputting hole for discharging a recording liquid are provided on the discharging pressure generating element, and a plurality of feeding holes communicating a common liquid chamber for feeding the liquid for recording from the back of the substrate to the surface with the pressure chamber, are provided to one pressure chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、記録用液体を吐出して液滴を形成し、それを紙等の被記録材に付着させて記録を行うインクジェット記録装置に関する。   The present invention relates to an ink jet recording apparatus that performs recording by ejecting a recording liquid to form droplets and attaching the droplets to a recording material such as paper.

インクジェット記録法は、記録ヘッドに設けたオリフィスから記録用液体(インク)を吐出させ、これを紙等の被記録材に付着させて記録を行う記録方法であり、騒音の発生が極めて少なく、且つ、高速記録が可能であり、しかも、普通紙が使用でき特別な構成の記録用の紙を必要としない等の多くの利点を有しており、種々のタイプの記録ヘッドが考案されている。   The ink jet recording method is a recording method in which recording is performed by discharging a recording liquid (ink) from an orifice provided in a recording head and attaching the recording liquid (ink) to a recording material such as paper. Various types of recording heads have been devised, such that high-speed recording is possible, and plain paper can be used and recording paper having a special configuration is not required.

これらのインクジェット記録ヘッドには吐出圧力発生素子が形成された基体に対して、垂直方向にインク液滴を吐出させる「サイドシュータ型」というインクジェット記録ヘッドがある。このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、インクタンクが存在する基体裏面から吐出圧力発生素子が設けられている基体表面にインクを供給するために基体を貫くように共通液室を形成することが多い。この共通液室の形成においては加工精度の高さから多くの場合、結晶異方性エッチングが用いられる。   Among these ink jet recording heads, there is a “side shooter type” ink jet recording head that ejects ink droplets in a vertical direction with respect to a substrate on which a discharge pressure generating element is formed. In such an ink jet recording head, a common liquid chamber is often formed so as to penetrate the substrate in order to supply ink from the back surface of the substrate where the ink tank exists to the substrate surface where the discharge pressure generating element is provided. In the formation of the common liquid chamber, crystal anisotropic etching is often used because of high processing accuracy.

一方、絶縁物上の単結晶Si半導体層の形成はシリコンオンインシュレータ(SOI)技術として広く知られ、通常のSi集積回路を作製するバルクSi基板では到達し得ない数々の優位点を有することから多くの研究が成されてきた。即ち、SOI技術を利用した半導体デバイスは以下のような優位点を有することになる。   On the other hand, the formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulator is widely known as a silicon-on-insulator (SOI) technology, and has many advantages that cannot be reached by a bulk Si substrate for producing a normal Si integrated circuit. A lot of research has been done. That is, a semiconductor device using SOI technology has the following advantages.

1.誘電体分離が容易で高集積化が可能
2.対放射線耐性に優れている
3.浮遊容量が低減され高速化が可能
4.ウエル工程が省略できる
5.ラッチアップを防止できる
6.薄膜化による完全空乏型電界効果トランジスタが可能
吐出圧力発生素子の駆動回路が形成されるインクジェット記録ヘッド用基体においても、SOI基板を用いることによりチップシュリンクによる低コスト化や記録装置本体からの信号の処理の高速化等が期待できる。又、基体内に絶縁層を有しているため、これと支持基体とを選択的にエッチングすることにより共通液室や供給口の形成を行うこともできる(例えば特許文献1参照)。
1. 1. Easy dielectric separation and high integration. 2. Excellent radiation resistance 3. Floating capacitance is reduced and high speed is possible. 4. Well process can be omitted. 5. Prevent latch-up Fully depleted field effect transistors can be realized by thinning the film. In the inkjet recording head substrate on which the drive circuit of the discharge pressure generating element is formed, the use of an SOI substrate can reduce the cost by chip shrink and the signal from the recording apparatus main body. Higher processing speed can be expected. In addition, since the substrate has an insulating layer, the common liquid chamber and the supply port can be formed by selectively etching the substrate and the support substrate (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−234156号公報JP 2002-234156 A

近年、インクジェット記録法においても高速化の要求が高まっている。これに対して各吐出口においてインクを吐出させた後のインクのリフィル速度を高めることや吐出口の数を増す等して単位時間内に吐出する記録液滴の数を増やすことで対応する方法が考えられる。   In recent years, there is an increasing demand for higher speeds in the ink jet recording method. On the other hand, a method for increasing the number of recording liquid droplets discharged per unit time by increasing the ink refill speed after ink is discharged from each discharge port or increasing the number of discharge ports. Can be considered.

サイドシュータ型インクジェット記録ヘッドは、通常、各々の吐出圧力発生素子上に圧力室を形成し、供給口を介して共通液室と連通しており、インクを供給させる構造となっている(図7参照)。   The side shooter type ink jet recording head usually has a structure in which a pressure chamber is formed on each discharge pressure generating element and communicates with a common liquid chamber through a supply port to supply ink (FIG. 7). reference).

このような構造においてインクのリフィル速度を向上させるには、吐出口と供給口との距離を短くしたり圧力室の高さや幅を広げて供給口から吐出口までの流抵抗を低減させるという手法が考えられる。   In such a structure, in order to improve the ink refill speed, a method of reducing the flow resistance from the supply port to the discharge port by shortening the distance between the discharge port and the supply port or increasing the height and width of the pressure chamber. Can be considered.

しかし、これらのうち前者の手法は吐出圧力発生素子やそれに接続される配線が存在するために近づけるには限界がある。又、後者の手法では、幅方向へ圧力室を広げることは隣接する圧力室が存在するために限度があり、又、高さ方向へ広げることは吐出圧力発生素子と吐出口との距離が遠くなってしまうことになり、吐出現象に影響を与えてしまうためにやはり限界が生じる。   However, among these methods, the former method has a limit in approaching it due to the presence of a discharge pressure generating element and wiring connected thereto. Further, in the latter method, there is a limit to expanding the pressure chamber in the width direction because there is an adjacent pressure chamber, and expanding in the height direction has a long distance between the discharge pressure generating element and the discharge port. As a result, the discharge phenomenon is affected, so that there is a limit.

又、単位時間内に吐出する記録液滴の総数を増やすことは、吐出圧力発生素子の駆動回路が単位時間内に処理しなければならない信号の量が増大することを意味する。つまり、記録の高速化を達成するには駆動回路を構成する半導体素子の処理速度の向上も必要になってくる。   Further, increasing the total number of recording droplets ejected within a unit time means that the amount of signals that the drive circuit of the ejection pressure generating element has to process within the unit time increases. In other words, in order to achieve high recording speed, it is necessary to improve the processing speed of the semiconductor elements constituting the drive circuit.

従って、本発明の目的とする処は、インクジェット記録法において高速化を実現するために、インクのリフィル速度の向上と吐出圧力発生素子用駆動回路の処理速度向上の双方を達成するようなインクジェット記録ヘッドとそれに用いられる基体およびそれに用いられるシリコンオンインシュレータ基板とその作製方法を提供することにある。   Accordingly, the object of the present invention is to perform ink jet recording that achieves both improvement of the ink refill speed and improvement of the processing speed of the drive circuit for the discharge pressure generating element in order to realize high speed in the ink jet recording method. It is an object of the present invention to provide a head, a base used in the head, a silicon-on-insulator substrate used in the head, and a manufacturing method thereof.

上記の課題を解決するため、本発明は以下を提案するものである。   In order to solve the above problems, the present invention proposes the following.

即ち、記録用液体を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドにおいて、その基体がシリコンオンインシュレータ基板より作られ、前記基体の表面に複数の吐出圧力発生素子及びその駆動回路が形成されており、前記吐出圧力発生素子上には圧力室と記録液体が吐出する吐出口が設けられており、且つ、記録用液体を基体裏から表面に供給するための共通液室と圧力室とが連通する供給口が1つの圧力室に対して複数設けられていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドである(図1及び図2)。   That is, in an ink jet recording head that performs recording by discharging a recording liquid, the base is made of a silicon-on-insulator substrate, and a plurality of discharge pressure generating elements and driving circuits thereof are formed on the surface of the base. On the discharge pressure generating element, a pressure port and a discharge port for discharging the recording liquid are provided, and a supply port through which the common liquid chamber and the pressure chamber for supplying the recording liquid from the back of the substrate to the surface communicate with each other Is an ink jet recording head characterized in that a plurality of are provided for one pressure chamber (FIGS. 1 and 2).

このような構造のインクジェット記録ヘッドでは、圧力室へのインクのリフィルが、十分なインクで満たされている共通液室から複数の供給口を介して行われるためにその速度は高くなる。   In the ink jet recording head having such a structure, the refilling of the ink into the pressure chamber is performed through a plurality of supply ports from the common liquid chamber filled with sufficient ink, so that the speed is increased.

又、その基体はシリコンオンインシュレータ基板から成るために、その表面に形成された吐出圧力発生素子用駆動回路の処理速度は従来のバルクSiの基体と比較して優れている。   Further, since the substrate is made of a silicon-on-insulator substrate, the processing speed of the discharge pressure generating element drive circuit formed on the surface is superior to that of a conventional bulk Si substrate.

以上2つの効果により、本発明のインクジェット記録ヘッドはより高速な記録が可能なのである。   Due to the above two effects, the ink jet recording head of the present invention can perform higher speed recording.

このインクジェット記録ヘッドは、絶縁層と支持基板とがそれぞれ選択的にエッチングが可能であり、前記絶縁層が供給口形成位置では存在していない構造を有しているシリコンオンインシュレータ基板に汎用の半導体工程で吐出圧力発生素子とその駆動回路を形成することで得られるインクジェット記録ヘッド用基体を用いることで作製することができる。   In this ink jet recording head, the insulating layer and the supporting substrate can be selectively etched, and the insulating layer does not exist at the supply port forming position. It can be manufactured by using a substrate for an ink jet recording head obtained by forming a discharge pressure generating element and its drive circuit in the process.

即ち、共通液室と供給口の形成において
1.前記のインクジェット記録ヘッド用基体裏面(吐出圧力発生素子が存在しない面)にマスク材を成膜する工程
2.前記基体の共通液室形成位置のマスク材を取り除く工程
3.基体裏面のマスク開口部からエッチングを進行させて共通液室と供給口を形成する工程
以上1〜3の工程を含む作製方法により実現される。
That is, in forming the common liquid chamber and the supply port. 1. A process of depositing a mask material on the back surface of the ink jet recording head substrate (the surface on which no discharge pressure generating element is present) 2. removing the mask material at the common liquid chamber forming position of the substrate; The process of forming a common liquid chamber and a supply port by advancing etching from the mask opening on the back surface of the substrate This is realized by the manufacturing method including the processes 1 to 3 described above.

更に、前記シリコンオンインシュレータ基板は、
1.多孔質シリコン層から成る分離層を有する第1の基板を用意する工程
2.前記分離層上に非多孔質単結晶シリコン層を形成する工程
3.前記第1の基板の非多孔質シリコン層上若しくは第2の基板上に絶縁層を成膜する工程
4.前記絶縁層の供給口形成位置の部分を除去する工程
5.前記第1の基板と第2の基板を前記絶縁層が間に挟まれるようにして貼り合せる工程
6.前記多層構造体から前記多孔質シリコン層を除去する工程
以上1〜6の工程を含むことを特徴とする作製方法により実現される。
Furthermore, the silicon-on-insulator substrate is
1. 1. Preparing a first substrate having a separation layer made of a porous silicon layer 2. forming a non-porous single crystal silicon layer on the separation layer; 3. forming an insulating layer on the non-porous silicon layer of the first substrate or on the second substrate; 4. Step of removing a portion of the insulating layer where the supply port is formed 5. A step of bonding the first substrate and the second substrate so that the insulating layer is sandwiched therebetween. The step of removing the porous silicon layer from the multilayer structure is realized by a manufacturing method including the steps 1 to 6 described above.

又、このインクジェット記録ヘッドは、絶縁層と支持基板とがそれぞれ選択的にエッチングが可能であり、前記絶縁層が供給口形成位置では存在しない構造であり、共通液室から供給口形成位置まで支持基板より早くエッチングが可能な犠牲層が形成されていることを特徴とするシリコンオンインシュレータ基板に汎用の半導体工程で吐出圧力発生素子とその駆動回路を形成することで得られるインクジェット記録ヘッド用基体を用いることでも作製することができる。   Further, this ink jet recording head has a structure in which the insulating layer and the support substrate can be selectively etched, and the insulating layer does not exist at the supply port forming position, and is supported from the common liquid chamber to the supply port forming position. A substrate for an ink jet recording head obtained by forming a discharge pressure generating element and its drive circuit in a general-purpose semiconductor process on a silicon-on-insulator substrate characterized in that a sacrificial layer that can be etched faster than the substrate is formed. It can also be produced by using it.

この基板を用いての共通液室と供給口の形成は、前述の工程と同じく、
1.前記のインクジェット記録ヘッド用基体裏面(吐出圧力発生素子が存在しない面)にマスク材を成膜する工程
2.前記基体の共通液室形成位置のマスク材を取り除く工程
3.基体裏面のマスク開口部からエッチングを進行させて共通液室と供給口を形成する工程
以上1〜3の工程を含む作製方法により実現される。
The formation of the common liquid chamber and the supply port using this substrate is the same as the above-described process.
1. 1. A process of depositing a mask material on the back surface of the ink jet recording head substrate (the surface on which no discharge pressure generating element is present) 2. removing the mask material at the common liquid chamber forming position of the substrate; The process of forming a common liquid chamber and a supply port by advancing etching from the mask opening on the back surface of the substrate This is realized by the manufacturing method including the processes 1 to 3 described above.

特に、吐出圧力発生素子周りの配線関係で各素子が離れてしまっていたり、基体強度の確保が必要で共通液室を小さくしなければならない等の理由で共通液室と供給口の距離が離れてしまうような場合にこのような基体を用いることが考えられる。   In particular, the distance between the common liquid chamber and the supply port is increased because each element is separated due to the wiring around the discharge pressure generating element, or because it is necessary to secure the substrate strength and the common liquid chamber must be made smaller. In such a case, it is conceivable to use such a substrate.

更に、これに用いられるシリコンオンインシュレータ基板は、
1.多孔質シリコンから成る分離層を有する第1の基板を用意する工程
2.前記分離層上に非多孔質単結晶シリコン層を形成する工程
3.第2の基板上に犠牲層を形成する工程
4.前記第1の基板の非多孔質シリコン層上若しくは前記第2の基板上に絶縁層を成膜する工程
5.前記絶縁層の供給口形成位置の部分を除去する工程
6.前記第1の基板と第2の基板を前記絶縁層と犠牲層が間に挟まれるようにして貼り合せる工程
7.前記多層構造体から前記分離層を除去する工程
以上1〜7の工程を含むことを特徴とする作製方法により実現される。
Furthermore, the silicon-on-insulator substrate used for this is
1. 1. preparing a first substrate having a separation layer made of porous silicon; 2. forming a non-porous single crystal silicon layer on the separation layer; 3. forming a sacrificial layer on the second substrate; 4. Step of forming an insulating layer on the non-porous silicon layer of the first substrate or on the second substrate 5. Step of removing a portion of the insulating layer where the supply port is formed 6. bonding the first substrate and the second substrate so that the insulating layer and the sacrificial layer are sandwiched between them; Step of removing the separation layer from the multilayer structure This is realized by a manufacturing method including the steps 1 to 7 described above.

又、前記犠牲層は単結晶シリコンで作られた第2の基板上に局所的に陽極化成を行い、任意の位置のシリコンのみを多孔質シリコン化して形成するか、若しくは第2の基板上の任意の位置に掘り込みを設け、この面にアルミニウム等の金属を掘り込みの深さ以上に厚くスパッタ若しくは電気メッキ或はその他の方法で成膜した後にCMPやその他の方法で再度第2の基板の表面が露出するまで研磨して形成する方法により得ることができる。   Further, the sacrificial layer is locally anodized on a second substrate made of single crystal silicon, and only silicon at an arbitrary position is formed as porous silicon, or on the second substrate. A digging is provided at an arbitrary position, and a metal such as aluminum is thicker than the digging depth on this surface, and then the second substrate is again formed by CMP or other methods after being formed by sputtering, electroplating or other methods. It can obtain by the method of grinding and forming until the surface of this is exposed.

本発明のインクジェット記録ヘッドは各圧力室に複数の供給口が設けられており、インクのリフィル速度が速く、又、その基体はシリコンオンインシュレータ基板より作られているため、吐出圧力発生素子用駆動回路の処理速度が速く、高速印刷が可能である。   The ink jet recording head of the present invention is provided with a plurality of supply ports in each pressure chamber, the ink refill speed is high, and the base is made of a silicon-on-insulator substrate. The processing speed of the circuit is fast and high-speed printing is possible.

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

<実施の形態1>
以下に示すようにインクジェット記録ヘッド用シリコンオンインシュレータ基板を作製する。
<Embodiment 1>
As shown below, a silicon-on-insulator substrate for an ink jet recording head is produced.

先ず、第1の基板を形成するために単結晶Si基板を準備し、その表面に対してHF溶液中で陽極化成処理を施して多孔質Si層(分離層)を形成した。   First, a single crystal Si substrate was prepared in order to form a first substrate, and the surface was subjected to anodization treatment in an HF solution to form a porous Si layer (separation layer).

次いで、分離層上にCVD(Chemical
Vapor Deposition )法により単結晶Si層をエピタキシャル成長させた。尚、エピタキシャル成長の前段では、H 中に分離層である多孔質Si層の表面が晒されるため、表面の孔が埋まり、表面が平坦になる。
Next, CVD (Chemical
A single crystal Si layer was epitaxially grown by the Vapor Deposition method. Note that, in the previous stage of epitaxial growth, the surface of the porous Si layer, which is the separation layer, is exposed to H 2 , so that the holes on the surface are filled and the surface becomes flat.

次いで、エピタキシャル成長させた単結晶Si層の表面に熱酸化によりSiO 層を形成した。 Next, an SiO 2 layer was formed by thermal oxidation on the surface of the epitaxially grown single crystal Si layer.

これにポジレジストと塗布し、これをフォトリソ技術によりパターニングした後にバッファード弗酸に浸漬することで供給口を形成する位置のSiO 層をエッチングした(図3A)。 This was coated with a positive resist, patterned by photolithography, and then immersed in buffered hydrofluoric acid to etch the SiO 2 layer at the position where the supply port was to be formed (FIG. 3A).

次いで、レジストを剥離した第1の基板と同サイズで引き出し方位<100>のSi基板(第2の基板)を準備し、第1の基板のSiO 層の表面と第2の基板とを密着させて、1180℃で5分の熱処理を行い、貼り合わせた。 Next, a Si substrate (second substrate) having the same size as the first substrate from which the resist is peeled and a drawing direction <100> is prepared, and the surface of the SiO 2 layer of the first substrate and the second substrate are in close contact with each other. Then, heat treatment was performed at 1180 ° C. for 5 minutes, and bonding was performed.

貼り合わせた基盤の分離層に対して直径0.1mmのノズルからの流体(ここでは、水)を噴射して、貼り合わせ基板を回転させながら分離層の部分で完全に分離した。   A fluid (here, water) from a nozzle having a diameter of 0.1 mm was sprayed onto the separation layer of the bonded substrate, and the separation substrate portion was completely separated while rotating the bonded substrate.

次いで、分離後の第2の基板の表面に残留する多孔質層を弗酸と過酸化水素水と水との混合液をエッチング液として選択的にエッチングした。これにより本発明であるシリコンオンインシュレータ基板が得られた(図3B)。   Next, the porous layer remaining on the surface of the second substrate after separation was selectively etched using a mixed solution of hydrofluoric acid, hydrogen peroxide solution, and water as an etchant. As a result, a silicon-on-insulator substrate according to the present invention was obtained (FIG. 3B).

次に、このシリコンオンインシュレータ基板の表面に汎用の半導体製造工程により吐出圧力発生素子である発熱抵抗体とその駆動回路及び記録装置本体からの信号を受けるための電極(図示せず)を形成し、その最表面にはp−SiNであるパッシベイション層(図示せず)を成膜した。又、その反対の面には熱酸化膜を成膜しておいた。これによりインクジェット記録ヘッド用基体が得られた(図3C:平面図及びD:断面図)。   Next, a heating resistor, which is a discharge pressure generating element, and an electrode (not shown) for receiving signals from the drive circuit and the recording apparatus main body are formed on the surface of the silicon-on-insulator substrate by a general-purpose semiconductor manufacturing process. A passivation layer (not shown) made of p-SiN was formed on the outermost surface. A thermal oxide film was formed on the opposite surface. As a result, an ink jet recording head substrate was obtained (FIG. 3C: plan view and D: sectional view).

この基体の表面(吐出圧力発生素子が形成されている面)に圧力室の型材である溶出可能なUVポジレジストのポリメチルイソプロペニルケトンをソルベントコートし、フォトリソ技術によりパターニングした。   The surface of the substrate (the surface on which the discharge pressure generating element is formed) was solvent coated with elutionable UV positive resist polymethylisopropenyl ketone, which is a pressure chamber mold material, and patterned by photolithography.

更に、基体の表面にカチオン重合型エポキシと光重合開始剤の混合物をソルベントコートし、吐出口と電極露出部が形成されるようにフォトマスクを介して露光し、現像を行った(図5B)。   Further, the surface of the substrate was solvent-coated with a mixture of a cationic polymerization type epoxy and a photopolymerization initiator, and exposed and developed through a photomask so as to form discharge ports and electrode exposed portions (FIG. 5B). .

次いで、この基体の表面及び側面外周部に保護膜となる環化ゴムを塗布した。この基体の裏面にポジレジストを塗布し、フォトリソ技術を用いてパターニングした後、バッファード弗酸に浸漬することにより裏面の酸化膜に開口部を設けた。   Next, a cyclized rubber serving as a protective film was applied to the surface and side surface outer periphery of the substrate. A positive resist was applied to the back surface of the substrate, patterned using a photolithographic technique, and then immersed in buffered hydrofluoric acid to provide an opening in the oxide film on the back surface.

裏面のポジレジストを剥離した後、テトラメチルアンモニウム水溶液に浸漬し、裏面の酸化膜開口部から表面のパッシベイション層まで結晶異方性エッチングを進行させて共通液室と供給口を形成した。   After the positive resist on the back surface was peeled off, it was immersed in an aqueous tetramethylammonium solution and crystal anisotropic etching was advanced from the oxide film opening on the back surface to the passivation layer on the front surface to form a common liquid chamber and a supply port.

次いで、ケミカルドライエッチングにより裏面の開口部を通して基体表側のパッシベイション層を除去し、供給口を介して圧力室と共通液室を連通させた(図5C)。   Next, the passivation layer on the front side of the substrate was removed through the opening on the back surface by chemical dry etching, and the pressure chamber and the common liquid chamber were communicated through the supply port (FIG. 5C).

次に、キシレンにより保護膜である環化ゴムを除去した。   Next, the cyclized rubber as a protective film was removed with xylene.

この基体の表面にUV光を照射し、エポキシを通して圧力室の型材であるポリメチルイソプロペニルケトンを感光させ、更に乳酸メチルに浸漬することによりこれを溶出除去した(図5C)。   The surface of the substrate was irradiated with UV light to expose polymethylisopropenyl ketone, which is a pressure chamber mold material, through epoxy, and further immersed in methyl lactate to remove it (FIG. 5C).

以上により、本発明のインクジェット記録ヘッドが得られた。   Thus, the ink jet recording head of the present invention was obtained.

<実施の形態2>
以下に示すようにインクジェット記録ヘッド用シリコンオンインシュレータ基板を作製する。
<Embodiment 2>
As shown below, a silicon-on-insulator substrate for an ink jet recording head is produced.

先ず、第1の基板を形成するために単結晶Si基板を準備し、その表面に対してHF溶液中で陽極化成処理を施して多孔質Si層(分離層)を形成した。   First, a single crystal Si substrate was prepared in order to form a first substrate, and the surface was subjected to anodization treatment in an HF solution to form a porous Si layer (separation layer).

次いで、分離層上にCVD法により単結晶Si層をエピタキシャル成長させた。   Next, a single crystal Si layer was epitaxially grown on the separation layer by a CVD method.

次いで、エピタキシャル成長させた単結晶Si層の表面に熱酸化によりSiO 層を形成した(図4A)。 Next, a SiO 2 layer was formed by thermal oxidation on the surface of the epitaxially grown single crystal Si layer (FIG. 4A).

これにポジレジストを塗布し、これをフォトリソ技術によりパターニングした後にバッファード弗酸に浸漬することで供給口を形成する位置のSiO 層をエッチングした。 A positive resist was applied thereto, this was patterned by a photolithographic technique, and then immersed in buffered hydrofluoric acid to etch the SiO 2 layer at the position where the supply port was to be formed.

次いで、レジストを剥離した第1の基板と同サイズで引き出し方位<100>のp型のSi基板(第2の基板)を準備し、犠牲層を形成しない場所に対してリンを汎用の半導体工程により拡散させてn型の領域を設けた。   Next, a p-type Si substrate (second substrate) having the same size as the first substrate from which the resist has been peeled and having a drawing orientation <100> is prepared, and phosphorus is used for a general-purpose semiconductor process where a sacrificial layer is not formed. To provide an n-type region.

この第2の基板に対して陽極化成を行い、p型の領域のみを任意の深さまで多孔質シリコン化し、犠牲層を形成した。但し、この犠牲層の深さは前工程で形成したn型領域の深さ未満でなければならない。   This second substrate was anodized, and only the p-type region was made porous silicon to an arbitrary depth to form a sacrificial layer. However, the depth of this sacrificial layer must be less than the depth of the n-type region formed in the previous step.

次いで、第1の基板のSiO 層の面と第2の基板の犠牲層が形成されている面とを密着させて、1180℃で5分の熱処理を行い、貼り合わせた。 Next, the SiO 2 layer surface of the first substrate and the surface of the second substrate on which the sacrificial layer was formed were brought into close contact, and heat treatment was performed at 1180 ° C. for 5 minutes for bonding.

貼り合わせた基盤の分離層に対して直径0.1mmのノズルからの流体(ここでは、水)を噴射して、貼り合わせ基板を回転させながら分離層の部分で完全に分離した(図1E)。   A fluid (here, water) from a nozzle having a diameter of 0.1 mm was sprayed onto the separation layer of the bonded substrate, and the bonded substrate was rotated and completely separated at the separation layer (FIG. 1E). .

次いで、分離後の第2の基板の表面に残留する多孔質層を弗酸と過酸化水素水と水との混合液をエッチング液として選択的にエッチングした。これにより本実施の形態に係るシリコンオンインシュレータ基板が得られた(図4B)。   Next, the porous layer remaining on the surface of the second substrate after separation was selectively etched using a mixed solution of hydrofluoric acid, hydrogen peroxide solution, and water as an etchant. As a result, a silicon-on-insulator substrate according to the present embodiment was obtained (FIG. 4B).

このシリコンオンインシュレータ基板を実施の形態1と同様の工程を通すことにより、インクジェット記録ヘッドを作製することができた(図6)。   By passing this silicon-on-insulator substrate through the same steps as in the first embodiment, an ink jet recording head could be manufactured (FIG. 6).

但し、本実施の形態においては、共通液室を形成する結晶異方性エッチングの工程において犠牲層が素早くエッチングされ、共通液室から供給口までの液路が形成されていた(図6D)。   However, in the present embodiment, the sacrificial layer was quickly etched in the crystal anisotropic etching step for forming the common liquid chamber, and a liquid path from the common liquid chamber to the supply port was formed (FIG. 6D).

本発明は、記録用液体を吐出して液滴を形成し、それを紙等の被記録材に付着させて記録を行うインクジェット記録装置に対して適用可能である。   The present invention is applicable to an ink jet recording apparatus that performs recording by ejecting a recording liquid to form droplets and attaching the droplets to a recording material such as paper.

本発明のインクジェット記録ヘッドの実施の形態1を示す図である。1 is a diagram showing a first embodiment of an ink jet recording head of the present invention. FIG. 本発明のインクジェット記録ヘッドの実施の形態2を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 2 of the inkjet recording head of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の製造方法の実施の形態1を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of the manufacturing method of the base | substrate for inkjet recording heads of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の製造方法の実施の形態2を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 2 of the manufacturing method of the base | substrate for inkjet recording heads of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の実施の形態1を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 1 of the manufacturing method of the inkjet recording head of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の実施の形態2を示す図である。It is a figure which shows Embodiment 2 of the manufacturing method of the inkjet recording head of this invention. 従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional inkjet recording head.

符号の説明Explanation of symbols

101,201,310,411,501,601,701 インクジェット記録ヘッド用基体
102,202,506,606,702 共通液室
103,203,507,607,703 供給口
104,204,508,608,704 圧力室
105,205,306,406,706 吐出圧力発生素子
106,206,504,604,705 吐出口
301,401 第1の基板
302,402 第2の基板(支持基板)
303,403 分離層(多孔質シリコン)
304,404 非多孔質単結晶シリコン層
305,405 SiO
307,407 吐出圧力発生素子とその駆動回路とを繋ぐ配線
308,408 供給口が形成される部分
309,409 基体裏面の酸化膜
410 犠牲層
502 圧力室の型材(ポリメチルイソプロペニルケトン樹脂)
503 エポキシ樹脂
505,605 保護膜(環化ゴム)
101, 201, 310, 411, 501, 601, 701 Inkjet recording head substrate 102, 202, 506, 606, 702 Common liquid chamber 103, 203, 507, 607, 703 Supply port 104, 204, 508, 608, 704 Pressure chamber 105, 205, 306, 406, 706 Discharge pressure generating element 106, 206, 504, 604, 705 Discharge port 301, 401 First substrate 302, 402 Second substrate (support substrate)
303,403 Separation layer (porous silicon)
304, 404 Non-porous single crystal silicon layer 305, 405 SiO 2 layer 307, 407 Wiring connecting the discharge pressure generating element and its drive circuit 308, 408 Portion where the supply port is formed 309, 409 Oxide film 410 on the back surface of the substrate 410 Sacrificial layer 502 Pressure chamber mold (polymethylisopropenyl ketone resin)
503 Epoxy resin 505,605 Protective film (cyclized rubber)

Claims (10)

記録用液体を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドにおいて、その基体がシリコンオンインシュレータ基板より作られ、前記基体の表面に複数の吐出圧力発生素子及びその駆動回路が形成されており、前記吐出圧力発生素子上には圧力室と記録液体が吐出する吐出口が設けられており、且つ、記録用液体を基体裏から表面に供給するための共通液室と圧力室とが連通する供給口が1つの圧力室に対して複数設けられていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。   In an ink jet recording head that performs recording by discharging a recording liquid, the base is made of a silicon-on-insulator substrate, and a plurality of discharge pressure generating elements and driving circuits are formed on the surface of the base. A pressure chamber and a discharge port for discharging the recording liquid are provided on the generating element, and a supply port for connecting the common liquid chamber and the pressure chamber for supplying the recording liquid from the back of the substrate to the surface is one. An ink jet recording head comprising a plurality of pressure chambers. シリコンオンインシュレータ基板において、
基体内部の絶縁層と支持基板とがそれぞれ選択的にエッチングが可能であり、また前記絶縁層が供給口形成位置では存在しない構造を有することを特徴とするシリコンオンインシュレータ基板。
In silicon on insulator substrate,
A silicon-on-insulator substrate, wherein the insulating layer and the supporting substrate inside the substrate can be selectively etched, and the insulating layer does not exist at the supply port forming position.
シリコンオンインシュレータ基板において、
基体内部の絶縁層と支持基板とがそれぞれ選択的にエッチングが可能であり、前記絶縁層が供給口形成位置では存在しない構造であり、且つ、共通液室形成位置から供給口形成位置まで支持基板より早くエッチングが可能な犠牲層が形成されていることを特徴とするシリコンオンインシュレータ基板。
In silicon on insulator substrate,
The insulating layer inside the substrate and the supporting substrate can be selectively etched, and the insulating layer does not exist at the supply port formation position, and the support substrate extends from the common liquid chamber formation position to the supply port formation position. A silicon-on-insulator substrate, wherein a sacrificial layer that can be etched more quickly is formed.
前記犠牲層が多孔質シリコン、多結晶シリコン、アルミニウム、その他の金属であることを特徴とする請求項3記載のシリコンオンインシュレータ基板。   4. The silicon-on-insulator substrate according to claim 3, wherein the sacrificial layer is porous silicon, polycrystalline silicon, aluminum, or other metal. シリコンオンインシュレータ基板の作製方法において。
1.多孔質シリコン層から成る分離層を有する第1の基板を用意する工程
2.前記分離層上に非多孔質単結晶シリコン層を形成する工程
3.前記第1の基板の非多孔質単結晶シリコン層上若しくは第2の基板(支持基板)上に絶縁層を成膜する工程
4.前記絶縁層の供給口形成位置の部分を除去する工程
5.前記第1の基板と第2の基板を前記絶縁層が間に挟まれるようにして貼り合せる工程
6.前記多層構造体から前記分離層を除去する工程
以上1〜6の工程含むことを特徴とするシリコンオンインシュレータ基板の作製方法。
In a method for manufacturing a silicon-on-insulator substrate.
1. 1. Preparing a first substrate having a separation layer made of a porous silicon layer 2. forming a non-porous single crystal silicon layer on the separation layer; 3. Forming an insulating layer on the non-porous single crystal silicon layer of the first substrate or on the second substrate (supporting substrate). 4. Step of removing a portion of the insulating layer where the supply port is formed 5. A step of bonding the first substrate and the second substrate so that the insulating layer is sandwiched therebetween. The process of removing the said isolation layer from the said multilayered structure The process of the above 1-6 is included, The manufacturing method of the silicon | silicone on insulator board | substrate characterized by the above-mentioned.
シリコンオンインシュレータ基板の作製方法において、
1.多孔質シリコン層から成る分離層を有する第1の基板を用意する工程
2.前記分離層上に非多孔質単結晶シリコン層を形成する工程
3.第2の基板(支持基板)上に犠牲層を形成する工程
4.前記第1の基板の非多孔質シリコン層上若しくは前記第2の基板上に絶縁層を成膜する工程
5.前記絶縁層の供給口形成位置の部分を除去する工程
6.前記第1の基板と第2の基板を前記絶縁層と犠牲層が間に挟まれるようにして貼り合せる工程
7.前記多層構造体から前記分離層を除去する工程
以上1〜7の工程含むことを特徴とするシリコンオンインシュレータ基板の作製方法。
In the method for producing a silicon-on-insulator substrate,
1. 1. Preparing a first substrate having a separation layer made of a porous silicon layer 2. forming a non-porous single crystal silicon layer on the separation layer; 3. forming a sacrificial layer on the second substrate (support substrate); 4. Step of forming an insulating layer on the non-porous silicon layer of the first substrate or on the second substrate 5. Step of removing a portion of the insulating layer where the supply port is formed 6. bonding the first substrate and the second substrate so that the insulating layer and the sacrificial layer are sandwiched between them; The process of removing the said separated layer from the said multilayered structure The process of the said 1-7 is included, The manufacturing method of the silicon | silicone on insulator board | substrate characterized by the above-mentioned.
前記犠牲層は単結晶シリコンで作られた第2の基板上に局所的に陽極化成を行い、任意の位置のシリコンのみを多孔質シリコン化して形成することを特徴とする請求項6記載のシリコンオンインシュレータ基板の作製方法。   7. The silicon according to claim 6, wherein the sacrificial layer is formed by anodizing locally on a second substrate made of single crystal silicon and forming only silicon at an arbitrary position as porous silicon. A method for producing an on-insulator substrate. 前記犠牲層は単結晶シリコンで作られた第2の基板上の任意の位置に掘り込みを形成し、この面にアルミニウム等の金属を掘り込みの深さ以上に厚くスパッタ若しくは電気メッキ或はその他の方法で成膜した後にCMPやその他の方法で再度第2の基板の表面が露出するまで研磨して形成することを特徴とする請求項6記載のシリコンオンインシュレータ基板の作製方法。   The sacrificial layer is formed by digging at an arbitrary position on the second substrate made of single crystal silicon, and a metal such as aluminum is thicker than the digging depth on this surface. 7. The method for manufacturing a silicon-on-insulator substrate according to claim 6, wherein the silicon-on-insulator substrate is formed by polishing until the surface of the second substrate is exposed again by CMP or another method after the film formation by the method. 請求項2及び4記載のシリコンオンインシュレータ基板に吐出圧力発生素子及びその駆動回路を形成して成ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。   5. A substrate for an ink jet recording head, comprising an ejection pressure generating element and a drive circuit thereof formed on the silicon-on-insulator substrate according to claim 2. 請求項9記載の基体を用いたインクジェット記録ヘッドの作製方法において、
1.インクジェット記録ヘッド用基体裏面(吐出圧力発生素子が存在しない面)にマスク材を成膜する工程
2.前記基体の共通液室形成位置のマスク材を取り除く工程
3.基体裏面のマスク開口部からエッチングを進行させて共通液室と供給口を形成する工程
以上1〜3の工程を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの作製方法。
In the manufacturing method of the inkjet recording head using the base | substrate of Claim 9,
1. 1. A process of forming a mask material on the back surface of the substrate for an inkjet recording head (the surface on which no discharge pressure generating element is present) 2. removing the mask material at the common liquid chamber forming position of the substrate; Process for forming a common liquid chamber and a supply port by advancing etching from a mask opening on the backside of the substrate. A method for producing an ink jet recording head, comprising the steps 1 to 3 described above.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008162270A (en) * 2006-12-06 2008-07-17 Canon Inc Inkjet recording head
JP2012504059A (en) * 2008-09-30 2012-02-16 イーストマン コダック カンパニー Droplet dispenser with self-aligning holes
JP2013107408A (en) * 2013-03-14 2013-06-06 Canon Inc Liquid discharge head and inkjet recorder

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008162270A (en) * 2006-12-06 2008-07-17 Canon Inc Inkjet recording head
JP2013039837A (en) * 2006-12-06 2013-02-28 Canon Inc Inkjet recording head
JP2012504059A (en) * 2008-09-30 2012-02-16 イーストマン コダック カンパニー Droplet dispenser with self-aligning holes
JP2013107408A (en) * 2013-03-14 2013-06-06 Canon Inc Liquid discharge head and inkjet recorder

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