JP2006027273A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 インク供給口の形状および寸法を均一で且つ再現性良く調節することによって，インクジェットヘッドの歩留まりおよび信頼性を向上させることができるインクジェットヘッドの製造方法を提供する
【解決手段】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法は，第１表面１００ａおよび第２表面１００ｂを有し，第１表面１００ａ上に複数の圧力生成源１０２が配設された基板１００を形成する段階と，圧力生成源１０２が配設された第１表面１００ａ上にマスクパターン１０４を形成する段階と，マスクパターン１０４をエッチングマスクとして用いて，第１表面１００ａから基板１００をドライエッチングして，基板１００を貫通するインク供給口１０６を形成する段階とを備える。
【選択図】 図３
【解決手段】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法は，第１表面１００ａおよび第２表面１００ｂを有し，第１表面１００ａ上に複数の圧力生成源１０２が配設された基板１００を形成する段階と，圧力生成源１０２が配設された第１表面１００ａ上にマスクパターン１０４を形成する段階と，マスクパターン１０４をエッチングマスクとして用いて，第１表面１００ａから基板１００をドライエッチングして，基板１００を貫通するインク供給口１０６を形成する段階とを備える。
【選択図】 図３
Description
本発明は，インクジェットヘッドの製造方法に関し，特に，均一で，且つ再現性良い形状および寸法を有するインク供給口を備えたインクジェットヘッドの製造方法に関する。
インクジェット記録装置（ｉｎｋ ｊｅｔ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）は，印刷用インクの微小な液滴を，記録媒体上の所望の位置に吐出させて，画像として印刷する装置である。このようなインクジェット記録装置は，安価で，いろいろな色相を高解像度で印刷することができるので，広範囲に使われている。このインクジェット記録装置は，基本的に，インクが実質的に吐出されるインクジェットヘッド（ｉｎｋ ｊｅｔ ｈｅａｄ）と，インクジェットヘッドと液体によって連通されるインク収納容器とを含む。インクジェットヘッドは，インク吐出のための圧力を生成するために設けられる圧力生成源（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）によって，電気−熱変換器（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を使用する熱方式と，電気−機械変換器（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ)を使用する圧電方式とに分けられる。
上述のインクジェットヘッドは，チップ形態で提供されるシリコン基板と，シリコン基板の上面（ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ）上に配設されたいろいろな構成要素とを含む。熱インクジェットヘッド（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｋ ｊｅｔ ｈｅａｄ）の一例が，特許文献１に開示されている。熱インクジェットヘッドは，シリコン基板上に配設され，インク吐出のための熱エネルギーを生成する複数の発熱抵抗器（ｈｅａｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ），インクチャンバおよびインクチャンネルを含むインク流路（ｉｎｋ ｆｌｏｗ ｐａｔｈ）の側壁を構成するチャンバ層，およびチャンバ層上に配設されたノズル層を有する。ノズル層は，発熱抵抗器の各々に対応するように形成される複数のノズルを有する。シリコン基板の下面（ｂｏｔｔｏｍ ｓｕｒｆａｃｅ）は，インク収納容器に取り付けられ，インク収納容器内のインクは，シリコン基板を貫通するインク供給口（ｉｎｋ ｆｅｅｄ ｈｏｌｅ）を介してインクジェットヘッドに供給される。インク供給口を介して供給されたインクは，インクチャンネルを経てインクチャンバ内に仮貯蔵される。インクチャンバに貯蔵されたインクは，発熱抵抗器によって瞬間的に加熱され，この時に発生した圧力によって液滴の形態でノズルを介して記録媒体上に吐出される。その後，インクチャンネルを介してインクチャンバ内にインクが再充填される。
上述のインクジェットヘッドは，一般的に，次のような要件を満足しなければならない。第一に，製造工程が簡単で，製造費用が安価で，大量生産が可能であること。第二に，高画質の画像を得る為には，隣接するノズル間の干渉（ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ）は抑制しながらも，隣接するノズル間の間隔は，できれば狭くすることである。すなわち，高解像度を得る為には，多数のノズルを高密度で配設しなければならない。第三に，高速印刷のためには，インクチャンバからインクが吐出した後，インクチャンバにインクが再充填される周期は，できれば短いことである。
上述したような要件を満足させるためにいろいろな方法が試みている。例えば，多様なインクジェットヘッドの製造方法が，特許文献２，特許文献３，および特許文献４などに開示されている。従来のインクジェットヘッドの製造方法によれば，シリコン基板を貫通するインク供給口は，シリコン基板の下面からシリコン基板をエッチングすることによって形成される。シリコン基板に対するエッチング工程としては，ＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）のような強アルカリ性溶液をエッチング液に使用するウェットエッチング工程やサンドブラスト（ｓａｎｄｂｌａｓｔｉｎｇ）工程のようなドライエッチング工程が適用されてきた。しかしながら，シリコン基板を下面からエッチングして，インク供給口を形成する工程は，次のような現象が起こりうる。
まず，ウェットエッチング工程において，シリコン基板の下面に形成されたエッチングマスクとシリコン基板とのエッチング選択比の差異に起因して，シリコン基板の下部にアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）が発生するようになる。この場合，アンダーカットが発生した部分を覆うエッチングマスクのエッジ部分が，インク流路の内部に浸透して，不純物として作用する場合がある。したがって，これを防止するために，ウェットエッチングが行われた後，エッチングマスクのエッジ部分を除去するための別途の工程が必要になる。また，ウェットエッチング工程では，シリコン基板の上面に先に形成された発熱抵抗器のような構造物を保護するための別途のマスキング工程が要求され，これにより，工程上の煩雑さがある。また，サンドブラストやドライエッチングの場合は，工程に使われる微細な砂がインクジェットヘッド内でパーティクルとして作用して，インク吐出特性を低下させる場合がある。
しかしながら，従来のインクジェットヘッドの製造方法において，シリコン基板の下面から上面に向けてウェットエッチングまたはドライエッチングが行われるので，シリコン基板の上面に形成されたインク供給口の出口アウトラインが荒く形成され，その形状および寸法を再現性良く制御するのは困難である。この場合，インク供給口の出口アウトラインからそれぞれのインクチャンネルまでの距離が不均一となり，インク吐出後，インクチャンバ内にインクが再充填される速度が不均一になる場合がある。その結果，各インクチャンバでのインク吐出周波数が互いに異なるようになり，これにより，インクジェットヘッドの信頼性を低下させるという問題があった。
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，インク供給口の形状および寸法を均一で且つ再現性良く調節することによって，インクジェットヘッドの歩留まりおよび信頼性を向上させることができるインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，第１表面および第２表面を有し，上記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と，上記圧力生成源が配設された上記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と，上記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，上記第１表面から上記基板をドライエッチングして，上記基板を貫通するインク供給口を形成する段階とを備えるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
本発明によれば，インクジェットヘッドの基板の上面よりドライエッチングを行うので，インク供給口の形状および寸法を均一で且つ再現性良く調節することできる。その結果，インクジェットヘッドの歩留まりおよび信頼性を向上させることができるインクジェットヘッドの製造方法を提供することが可能である。
上記基板は，シリコン基板であってよい。
上記基板のドライエッチングは，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程により行われてよい。
上記マスクパターンは，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，フォトレジスト膜，感光性樹脂層，金属膜または金属酸化膜からなる群から選択されるいずれか一つの物質より形成されてよい。
上記インクジェットヘッドの製造方法は，上記インク供給口を形成する段階の後に，上記マスクパターンを除去する段階と，上記基板の上記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と，上記チャンバ層上に，上記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階とをさらに備えることができる。
上記チャンバ層は，感光性ドライフィルム層をパターニングして形成されてよい。
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，第１表面および第２表面を有し，上記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と，上記圧力生成源が配設された上記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と，上記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，上記第２表面から所定の厚みを有するエッチング残留部が残されるように，上記第１表面から上記基板の一部分をドライエッチングして，上記基板内にインク供給口を形成する段階と，上記基板の上記第２表面を研磨して，上記エッチング残留部を除去する段階とを備えるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
上記基板は，シリコン基板であってよい。
上記基板のドライエッチングは，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程により行われてよい。
上記エッチング残留部は，１０〜５０μｍの厚みを有することができる。
上記マスクパターンは，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，フォトレジスト膜，感光性樹脂層，金属膜または金属酸化膜からなる群から選択されるいずれか一つの物質より形成されてよい。
上記基板の上記第２表面の研磨は，化学機械的研磨工程により行われてよい。
上記製造方法は，上記インク供給口を形成する段階の後に，上記マスクパターンを除去する段階と，上記基板の上記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と，上記チャンバ層によって構成された上記側壁間のインク流路，および上記インク供給口を覆う犠牲モールド層を形成する段階とをさらに備えることができる。
上記チャンバ層を形成する段階は，スピンコート法によって上記基板の上記第１表面上に感光性樹脂層を形成する段階と，上記感光性樹脂層を露光および現像する段階とを備えることができる。
上記犠牲モールド層は，ポジ型感光性樹脂層または熱可塑性樹脂層から形成されてよい。
上記エッチング残留部を除去する段階の後に，上記チャンバ層上および上記犠牲モールド層上に，上記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階と，上記犠牲モールド層を溶解して除去する段階とをさらに備えることができる。
上記チャンバ層上および上記犠牲モールド層上に，上記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層は，上記犠牲モールド層を形成した後に形成されてよいし，上記犠牲モールド層を除去する段階は，上記エッチング残留部を除去する段階の後に行われてよい。
インク流路の側壁を構成する上記チャンバ層は，上記マスクパターンを形成する段階の前に，上記基板の上記第１表面上に形成されてよいし，上記マスクパターンは，上記チャンバ層を有する上記第１表面上に形成されてもよい。
上記インク供給口を形成する段階の後に，上記マスクパターンを除去する段階と，上記チャンバ層によって構成された上記側壁間の上記インク流路，および上記インク供給口を覆う犠牲モールド層を形成する段階とをさらに備えることができる。
上記エッチング残留部を除去する段階の後に，上記チャンバ層上および上記犠牲モールド層上に，上記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階と，上記犠牲モールド層を溶解して除去する段階とをさらに備えることができる。
上記犠牲モールド層を形成する段階の後に，上記チャンバ層上および上記犠牲モールド層上に，上記圧力生成源に対応するに形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階をさらに備え，上記エッチング残留部を除去する段階の後に，上記犠牲モールド層を除去する段階をさらに備えることができる。
上記課題を解決するために，本発明の第３の観点によれば，第１表面および第２表面を有し，上記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と，上記圧力生成源が配置された上記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と，上記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，上記第２表面から所定の厚みを有するエッチング残留部が残されるように，上記第１表面から上記基板の一部分をドライエッチングして，上記基板内にインク供給口を形成する段階と，上記インク供給口を覆い，インク流路が形成される領域を覆う犠牲モールド層を形成する段階と，上記基板の上記第２表面を研磨して，上記エッチング残留部を除去する段階とを備えるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
上記基板は，シリコン基板であってよい。
上記基板のドライエッチングは，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程により行われてよい。
上記エッチング残留部は，１０〜５０μｍの厚みを有することができる。
上記マスクパターンは，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，フォトレジスト膜，感光性樹脂層，金属膜または金属酸化膜からなる群より選択されるいずれか一つの物質より形成されてよい。
上記基板の上記第２表面の研磨は，化学機械的研磨工程により行われてよい。
上記エッチング残留部を除去する段階の後に，上記犠牲モールド層の側壁および上面を覆い，且つ上記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するチャンバ／ノズル層を形成する段階と，上記犠牲モールド層を溶解して除去する段階とをさらに備えることができる。
上記チャンバ／ノズル層は，上記犠牲モールド層を形成した後に上記犠牲モールド層の側壁および上面を覆い，上記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するように形成されてよい。また，上記犠牲モールド層を除去する段階は，上記エッチング残留部を除去する段階の後に行われてよい。
上記課題を解決するために，本発明の第４の観点によれば，第１表面および第２表面を有し，上記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と，上記圧力生成源が配設された上記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と，上記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，上記第２表面から所定の厚みを有するエッチング残留部が残されるように，上記第１表面から上記基板の一部をドライエッチングして，上記基板内にインク供給口を形成する段階と，上記マスクパターンを除去する段階と，上記インク供給口を有する上記基板の上記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と，上記チャンバ層間のインク流路および上記インク供給口を覆う犠牲モールド層を形成する段階と，上記基板の上記第２表面を化学機械的研磨して，上記エッチング残留部を除去する段階と，上記チャンバ層上および上記犠牲モールド層上に，上記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階と，上記犠牲モールド層を溶解して除去する段階とを備えるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
上記課題を解決するために，本発明の第５の観点によれば，インクを吐出させるための１つ以上の圧力生成源が基板の第１表面上に配設された基板を形成する段階と，上記第１表面から上記基板をドライエッチングして，上記基板を貫通するインク供給口を形成する段階とを備えるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
上記１つ以上の圧力生成源は，２列で配列され，上記インク供給口は，上記２列に配列された圧力生成源の間に単一のスロット形状を有するように形成されてよい。
上記基板の上記第１表面は，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程によりエッチングされてよい。
上記インク供給口を形成する段階は，上記圧力生成源が配設された上記基板の上記第１表面上に，マスクパターンを形成する段階と，上記マスクパターンが形成された上記基板の上記第１表面をドライエッチングする段階とを備えることができる。
上記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と，上記圧力生成源に対応するように形成されるノズルを有するノズル層を，上記チャンバ層上に形成する段階とをさらに備えることができる。
以上説明したように本発明によれば，圧力生成源のようなインク吐出要素（ｉｎｋ ｅｊｅｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）が形成される基板の上面からドライエッチングを行い，インク供給口を形成する。その結果，インク供給口の形状および寸法を均一で且つ再現性良く調節できるので，インクジェットヘッドの歩留まりおよび信頼性を向上させることができる。
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
図１は，本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの部分平面図であり，図２〜図４は，本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するために，図１のＩ〜Ｉ’線における断面図である。
図１および図２を参照すれば，基板１００を形成する。基板１００は，半導体素子の製造工程に用いられるものであって，約５００μｍの厚さを有するシリコン基板である。基板１００は，上面１００ａおよび該上面１００ａに対向する下面１００ｂを有する。本発明の第１実施形態において，基板１００の上面１００ａは，第１表面であり，基板１００の下面１００ｂは，第２表面である。基板１００の上面１００ａには，インク吐出のための圧力を生成させる複数の圧力生成源１０２が形成される。本発明の実施形態において，圧力生成源１０２は，タンタルまたはタングステンなどのような高抵抗金属や，タンタルアルミニウムなどのように高抵抗金属を含む合金，または不純物イオンがドープされたポリシリコンなどよりなる発熱抵抗器（ｈｅａｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ）であってもよい。圧力生成源１０２は，図１に示すように，上面１００ａに２列で配設されているが，これに限定されるものではない。また，圧力生成源１０２は，図１に示すように，一直線上に配設されてもよい。または，各列においてジグザグ形態で配設されてもよい。
上面１００ａには，圧力生成源１０２に電気信号を供給するための配線，外部回路と圧力生成源１０２とを電気的に連結するための導電性パッド，基板１００上の最下層に形成されるシリコン酸化膜の熱障壁層および構造物を保護するためのパッシベーション層がさらに形成されてもよい。圧力生成源１０２を含む構成要素の形成方法および材料などは，本発明の思想を限定するものではなく，当業者に公知の技術によって多様に変形して実施することができる。したがって，これについての詳細な説明は省略する。
図１および図３を参照すれば，圧力生成源１０２を有する上面１００ａに，マスクパターン１０４を形成する。マスクパターン１０４は，シリコン酸化膜（ＳｉＯ２），シリコン窒化膜（ＳｉＮ），フォトレジスト膜，感光性樹脂層，タンタルなどのような金属膜，またはタンタル酸化膜などのような金属酸化膜からなる群より選択されるいずれか一つの物質より形成されてもよい。例えば，マスクパターン１０４がシリコン酸化膜である場合に，マスクパターン１０４は，化学気相蒸着（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはスピンコート法によって，上面１００ａにシリコン酸化膜を形成した後，フォト（露光および現像工程）および異方性エッチング工程を行い，シリコン酸化膜をパターニングすることによって，形成される。また，マスクパターン１０４がフォトレジスト膜である場合に，マスクパターン１０４は，フォトレジスト物質膜をスピンコート法によって上面１００ａに塗布し，露光および現像工程を含むフォト工程を行い，フォトレジスト物質膜をパターニングすることによって，形成されてもよい。マスクパターン１０４は，後続工程によりインク供給口が形成される基板１００の所定の領域を露出させる。その後，マスクパターン１０４をエッチングマスクとして用いて，上面１００ａから下面１００ｂに向けて基板１００をドライエッチングする。その結果，基板１００を貫通するインク供給口（ｉｎｋ ｆｅｅｄ ｈｏｌｅ）１０６が形成される。インク供給口１０６は，圧力生成源１０２が配設されていない基板１００の所定の領域を貫通するように形成されてもよい。インク供給口１０６は，図１に示すように，２列で配設された圧力生成源１０２の間に単一のスロット形状を有するように形成されてもよい。
本発明の実施形態において，基板１００は，反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程またはＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程によりエッチングされる。ＤＲＩＥ工程は，高密度プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）工程であるとも知られている。特に，ＤＲＩＥ工程は，高濃度のプラズマソースを用いて，エッチングと保護層蒸着とを交互に行うことによって，高い縦横比（ｈｉｇｈ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を得ることができるので，約５００μｍ程度の厚さを有するシリコン基板をエッチングするのに好適である。この場合，エッチングプラズマソース（ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ）には，ＳＦ６ガスを使うことができ，保護プラズマソース（ｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇ ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ）には，Ｃ４Ｆ８ガスを使うことができる。
図１および図４を参照すれば，マスクパターン（図３の１０４）を除去する。マスクパターン（図３の１０４）がシリコン酸化膜から形成される場合に，マスクパターン（図３の１０４）を，フッ素を含有する溶液，例えば，ＢＯＥ（ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｏｘｉｄｅ ｅｔｃｈａｎｔ）またはフッ酸（ＨＦ）をエッチング液として用いたウェットエッチングにより除去することができる。また，マスクパターン（図３の１０４）がフォトレジスト膜から形成される場合に，マスクパターン（図３の１０４）を，酸素プラズマを用いたアッシング（ａｓｈｉｎｇ）工程により除去することができる。
次に，インク供給口１０６を有する基板１００の上面１００ａに，チャンバ層１０８を形成する。チャンバ層１０８は，次のような工程により形成されてもよい。まず，基板１００の上面１００ａに，感光性ドライフィルム層を加熱，加圧して圧着するラミネーション（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）方法によって塗布する。感光性ドライフィルム層は，例えば，デュポン社（Ｄｕｐｏｎｔ）でＶＡＣＲＥＬまたはＲＩＳＴＯＮの商品名で購入可能なネガ型感光性樹脂フィルムであってよい。感光性ドライフィルム層を露光および現像してパターニングすることによって，インク流路の側壁を構成するチャンバ層１０８が形成される。その後，複数のノズル１１０ａを有するノズル層１１０を，チャンバ層１０８上に加熱，加圧して接着する。この時，ノズル１１０ａの各々は，圧力生成源１０２の各々に対応するように形成される。例えば，圧力生成源１０２の各々の直上部に位置するように整列して形成されてもよい。ノズル層１１０を形成する工程は，本発明の実施形態に限定されるものではなく，当業者に公知の方法によって多様に実施することができる。例えば，ノズル層１１０は，ニッケル電解メッキ工程，またはマイクロ打ち抜きおよび研磨工程により形成されてもよい。チャンバ層１０８上にノズル層１１０を形成することによって，インクチャンバ１２０およびインクチャンネル１２２が最終的に形成される。インクチャンバ１２０およびインクチャンネル１２２は，基板１００上においてインクの移動通路として提供されるインク流路を構成する。
図１および図３を参照して説明したように，インク供給口１０６を，上面１００ａから下面１００ｂに向けて基板１００をドライエッチングすることによって形成することができる。その結果，基板１００の上面１００ａで定められたインク供給口１０６の出口アウトラインの形状および寸法を高精度で，再現性良く調節することができる。したがって，インク供給口１０６の出口アウトラインから各々のインクチャンネル１２２の入口までの距離を均一に調節することができるので，インク吐出後，インクチャンバ１２０内にインクを再充填する速度を均一とすることができる。また，ドライエッチングによってインク供給口１０６を形成するので，従来の基板の下面から基板をウェットエッチングしてインク供給口を形成する場合に比べて，基板１００の下面１００ｂで定められたインク供給口１０６の入口面積を減少することができる。その結果，下面１００ｂにインクカートリッジを接着させる場合，インク供給口１０６の入口面積が減少した分，インクカートリッジとの接着面積が増加するようになり，これにより，インクの漏れを防止できる。さらに，従来の基板の下面から基板をドライエッチングする場合，基板の上面に形成されたエッチングストッパー膜と基板とのエッチング選択比の差異に起因して，基板の上面の近傍で切欠（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）が生じるので，インク供給口の出口アウトラインの形状および数値を制御するのが難しかった。しかしながら，上述したように，本発明の実施形態によれば，基板１００の上面１００ａからドライエッチングする場合，切欠による問題点を防止できる。
図５〜図９は，本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するために，図１のＩ〜Ｉ’線における断面図である。
図１および図５を参照すれば，まず，図２で説明したのと同様に，複数の圧力生成源１０２を備えた基板１００を形成する。その後，基板１００の上面１００ａに，インク供給口が形成される領域を露出させるマスクパターン１０４を形成する。マスクパターン１０４をエッチングマスクとして用いて，基板１００を上面１００ａからドライエッチングして，基板１００内にインク供給口２０６を形成する。基板１００は，反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程またはＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程によりエッチングされてもよい。ドライエッチングは，基板１００の下面１００ｂから所定の厚さＴを有するエッチング残留部１００ｃが残されるように部分的に行われる。すなわちドライエッチングは，エッチング残留部１００ｃが残るまで行われる。エッチング残留部１００ｃは，約１０〜５０μｍの厚さを有することができる。
図１および図６を参照すれば，まず，マスクパターン１０４をウェットエッチングまたはドライエッチングより除去する。その後，インク供給口２０６を有する基板１００の上面１００ａに，インク流路の側壁を構成するチャンバ層２０８を形成する。チャンバ層２０８は，基板１００の上面１００ａに感光性樹脂層を形成した後，感光性樹脂層を露光および現像することによって形成される。感光性樹脂層は，液状の感光性樹脂を用いたスピンコート法によって形成されてもよいし，感光性ドライフィルム層をラミネーション方法で加熱，圧着して形成されてもよい。チャンバ層２０８を形成した後に，インク供給口２０６およびチャンバ層２０８間においてインク流路が形成される領域を覆う犠牲モールド層２０９を形成する。より詳細には，チャンバ層２０８を有する基板１００の上面１００ａに，ポリイミド系またはポリアミド系のポジ型感光性樹脂層，または熱可塑性樹脂層をスピンコート法によって形成する。その後，チャンバ層２０８の上面が露出するように，ポジ型感光性樹脂層または熱可塑性樹脂層を平坦化させて，犠牲モールド層２０９を形成する。平坦化は，化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）工程により行われてもよい。
図１および図７を参照すれば，犠牲モールド層２０９を形成した後に，基板１００の下面１００ｂを化学機械的研磨して，エッチング残留部（図６の１００ｃ）を除去する。その結果，エッチング残留部（図６の１００ｃ）が除去された領域を介して犠牲モールド層２０９の下面が露出され，基板１００は，インク供給口２０６によって貫通される。
図１および図８を参照すれば，エッチング残留部（図６の１００ｃ）を除去した後に，チャンバ層２０８上および犠牲モールド層２０９上にノズル材料層（ｎｏｚｚｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌａｙｅｒ）を形成する。ノズル材料層は，スピンコート法によってネガ型感光性樹脂層または熱硬化性樹脂層から形成されてもよい。その後，ノズル材料層をパターニングして，圧力生成源１０２の各々に対応するように形成されるノズル２１０ａを有するノズル層２１０が形成される。ここで，ノズル２１０ａは，圧力生成源１０２の各々の直上部に位置するように形成されてもよい。ノズル材料層がネガ型感光性樹脂層である場合に，ネガ型感光性樹脂層は，ノズルパターンが設けられたフォトマスクを用いた露光および現像工程によりパターニングされてもよい。また，ノズル材料層が熱硬化性樹脂層である場合に，熱硬化性樹脂層は，フォト（露光および現像工程）および酸素プラズマを用いた異方性エッチング工程によりパターニングされてもよい。
図１および図９を参照すれば，ノズル層２１０を形成した後に，犠牲モールド層２０９を溶解して除去する。犠牲モールド層２０９は，例えば，グリコールエーテル（ｇｌｙｃｏｌ ｅｔｈｅｒ），メチルラクテート（ｍｅｔｈｙｌ ｌａｃｔａｔｅ）またはエチルラクテート（ｅｔｈｙｌ ｌａｃｔａｔｅ）などのような溶媒を使用して除去される。犠牲モールド層２０９を除去した結果，犠牲モールド層２０９が除去された領域に，インクチャンバ１２０およびインクチャンネル１２２を含むインク流路が最終的に形成される。
図１０および図１１は，本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するために，図１のＩ〜Ｉ’線における断面図である。
図１，図１０および図１１を参照すれば，図７で説明したＣＭＰ工程は，ノズル層２１０を形成した後に行われてもよい。すなわち，図５および図６で説明した場合と同様な工程を行った後，ＣＭＰ工程を行う前に，先ず，チャンバ層２０８上および犠牲モールド層２０９上に，圧力生成源１０２に対応するように形成されるノズル２１０ａを有するノズル層２１０を形成する。その後，図１１に示すように，ＣＭＰ工程を行い，エッチング残留部１００ｃを除去し，次いで，犠牲モールド層２０９を溶解して除去する。
図１２は，本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するために，図１のＩ〜Ｉ’線における断面図である。
図１および図１２を参照すれば，図５で説明したインク供給口２０６の形成工程は，図６で説明したチャンバ層２０８を形成した後に行われてもよい。すなわち，圧力生成源１０２を備えた基板１００の上面１００ａに，インク流路の側壁を構成するチャンバ層２０８が先ず形成される。その後，チャンバ層２０８を有する上面１００ａにマスクパターン３０４が形成される。マスクパターン３０４をエッチングマスクとして用いて，基板１００をドライエッチングして，基板１００内にインク供給口２０６を形成する。マスクパターン３０４を除去した後，図６〜図１１で説明した場合と同様な工程を行うことによって，インクジェットヘッドを製造できる。
図１３〜図１６は，本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するために，図１のＩ〜Ｉ’線における断面図である。
図１および図１３を参照すれば，図５で説明されたのと同様な工程を行い，圧力生成源１０２を備えた基板１００内に，インク供給口２０６を形成する。その後，インク供給口２０６を有する基板１００の上面１００ａに，ポジ型感光性樹脂層または熱可塑性樹脂層を形成する。その後，ポジ型感光性樹脂層または熱可塑性樹脂層をパターニングして，インク供給口２０６を満たし且つインク流路が形成される領域を覆う犠牲モールド層２０９を形成する。
図１および図１４を参照すれば，犠牲モールド層２０９を形成した後に，基板の下面１００ｂを化学機械的研磨して，エッチング残留部（図１３の１００ｃ）を除去する。その結果，エッチング残留部（図１３の１００ｃ）が除去された領域を介して犠牲モールド層２０９の下面が露出され，基板１００は，インク供給口２０６によって貫通される。
図１および図１５を参照すれば，エッチング残留部（図１３の１００ｃ）を除去した後に，犠牲モールド層２０９を有する上面１００ａに，チャンバ／ノズル材料層を形成する。チャンバ／ノズル材料層は，ネガ型感光性樹脂層または熱硬化性樹脂層から形成される。その後，チャンバ／ノズル材料層をパターニングして，圧力生成源１０２に対応するように形成されるノズル５１０ａを有するチャンバ／ノズル層５１０を形成する。一方，図１５で説明したチャンバ／ノズル層５１０を形成する工程は，図１４で説明したエッチング残留部（図１３の１００ｃ）を除去する工程より先に行われてよい。すなわち，犠牲モールド層２０９を有する上面１００ａに，チャンバ／ノズル層５１０を先ず形成した後，下面１００ｂをＣＭＰして，エッチング残留部１００ｃを除去することができる。
図１および図１６を参照すれば，チャンバ／ノズル層５１０を形成した後，またはエッチング残留部を除去した（１００ｃ）後に，犠牲モールド層２０９を溶解して除去する。その結果，犠牲モールド層２０９が除去された領域に，インクチャンバ１２０およびインクチャンネル１２２を含むインク流路が最終的に形成される。
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，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。
１００ 基板
１００ｃ エッチング残留部
１００ａ 上面
１００ｂ 下面
１０２ 圧力生成源
１０４ マスクパターン
１０６ インク供給口
１０８ チャンバ層
１１０ ノズル層
１１０ａ，２１０ａ，５１０ａ ノズル
１２０ インクチャンバ
１２２ インクチャンネル
２０６ インク供給口
２０８ チャンバ層
２０９ 犠牲モールド層
２１０ ノズル層
１００ｃ エッチング残留部
１００ａ 上面
１００ｂ 下面
１０２ 圧力生成源
１０４ マスクパターン
１０６ インク供給口
１０８ チャンバ層
１１０ ノズル層
１１０ａ，２１０ａ，５１０ａ ノズル
１２０ インクチャンバ
１２２ インクチャンネル
２０６ インク供給口
２０８ チャンバ層
２０９ 犠牲モールド層
２１０ ノズル層
Claims (35)
- 第１表面および第２表面を有し，前記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と；
前記圧力生成源が配設された前記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と；
前記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，前記第１表面から前記基板をドライエッチングして，前記基板を貫通するインク供給口を形成する段階と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記基板は，シリコン基板であることを特徴とする，請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板のドライエッチングは，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程により行われることを特徴とする，請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記マスクパターンは，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，フォトレジスト膜，感光性樹脂層，金属膜または金属酸化膜からなる群から選択されるいずれか一つの物質より形成されることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記インク供給口を形成する段階の後に，
前記マスクパターンを除去する段階と；
前記基板の前記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と；
前記チャンバ層上に，前記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階と；
をさらに備えることを特徴とする請求項１，２，３または４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記チャンバ層は，感光性ドライフィルム層をパターニングして形成されることを特徴とする，請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 第１表面および第２表面を有し，前記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と；
前記圧力生成源が配設された前記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と；
前記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，前記第２表面から所定の厚みを有するエッチング残留部が残されるように，前記第１表面から前記基板の一部をドライエッチングして，前記基板内にインク供給口を形成する段階と；
前記基板の前記第２表面を研磨して，前記エッチング残留部を除去する段階と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記基板は，シリコン基板であることを特徴とする，請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板のドライエッチングは，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程により行われることを特徴とする，請求項７または８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記エッチング残留部は，１０〜５０μｍの厚みを有することを特徴とする，請求項７，８または９のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記マスクパターンは，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，フォトレジスト膜，感光性樹脂層，金属膜または金属酸化膜からなる群から選択されるいずれか一つの物質より形成されることを特徴とする，請求項７〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板の前記第２表面の研磨は，化学機械的研磨工程により行われることを特徴とする，請求項７〜１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記インク供給口を形成する段階の後に，
前記マスクパターンを除去する段階と；
前記基板の前記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と；
前記チャンバ層によって構成された前記側壁間のインク流路，および前記インク供給口を覆う犠牲モールド層を形成する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項７〜１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記チャンバ層を形成する段階は，
スピンコート法によって前記基板の前記第１表面上に感光性樹脂層を形成する段階と；
前記感光性樹脂層を露光および現像する段階と；
を備えることを特徴とする，請求項１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記犠牲モールド層は，ポジ型感光性樹脂層または熱可塑性樹脂層から形成されることを特徴とする，請求項１３または１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記エッチング残留部を除去する段階の後に，
前記チャンバ層上および前記犠牲モールド層上に，前記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階と；
前記犠牲モールド層を溶解して除去する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項１３〜１５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記犠牲モールド層を形成する段階の後に，
前記チャンバ層上および前記犠牲モールド層上に，前記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階をさらに備え，
前記エッチング残留部を除去する段階の後に，
前記犠牲モールド層を除去する段階をさらに備えることを特徴とする，請求項１３〜１５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記マスクパターンを形成する段階の前に，
前記基板の前記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階をさらに備え，
前記マスクパターンは，前記チャンバ層を有する前記第１表面上に形成されることを特徴とする，請求項７〜１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記インク供給口を形成する段階の後に，
前記マスクパターンを除去する段階と；
前記チャンバ層によって構成された前記側壁間の前記インク流路，および前記インク供給口を覆う犠牲モールド層を形成する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項１８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記エッチング残留部を除去する段階の後に，
前記チャンバ層上および前記犠牲モールド層上に，前記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階と；
前記犠牲モールド層を溶解して除去する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項１８または１９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記犠牲モールド層を形成する段階の後に，
前記チャンバ層上および前記犠牲モールド層上に，前記圧力生成源に対応するに形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階をさらに備え，
前記エッチング残留部を除去する段階の後に，
前記犠牲モールド層を除去する段階をさらに備えることを特徴とする，請求項１９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 第１表面および第２表面を有し，前記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と；
前記圧力生成源が配置された前記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と；
前記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，前記第２表面から所定の厚みを有するエッチング残留部が残されるように，前記第１表面から前記基板の一部をドライエッチングして，前記基板内にインク供給口を形成する段階と；
前記インク供給口を覆い，インク流路が形成される領域を覆う犠牲モールド層を形成する段階と；
前記基板の前記第２表面を研磨して，前記エッチング残留部を除去する段階と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記基板は，シリコン基板であることを特徴とする，請求項２２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板のドライエッチングは，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程により行われることを特徴とする，請求項２２または２３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記エッチング残留部は，１０〜５０μｍの厚みを有することを特徴とする，請求項２２〜２４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記マスクパターンは，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，フォトレジスト膜，感光性樹脂層，金属膜または金属酸化膜からなる群より選択されるいずれか一つの物質より形成されることを特徴とする，請求項２２〜２５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板の前記第２表面の研磨は，化学機械的研磨工程により行われることを特徴とする，請求項２２〜２６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記エッチング残留部を除去する段階の後に，
前記犠牲モールド層の側壁および上面を覆い，前記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するチャンバ／ノズル層を形成する段階と；
前記犠牲モールド層を溶解して除去する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項２２〜２７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記犠牲モールド層を形成する段階の後に，
前記犠牲モールド層の側壁および上面を覆い，前記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するチャンバ／ノズル層を形成する段階をさらに備え，
前記エッチング残留部を除去する段階の後に，
前記犠牲モールド層を除去する段階をさらに備えることを特徴とする，請求項２２〜２７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 第１表面および第２表面を有し，前記第１表面上に複数の圧力生成源が配設された基板を形成する段階と；
前記圧力生成源が配設された前記第１表面上にマスクパターンを形成する段階と；
前記マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，前記第２表面から所定の厚みを有するエッチング残留部が残されるように，前記第１表面から前記基板の一部をドライエッチングして，前記基板内にインク供給口を形成する段階と；
前記マスクパターンを除去する段階と；
前記インク供給口を有する前記基板の前記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と；
前記チャンバ層間のインク流路および前記インク供給口を覆う犠牲モールド層を形成する段階と；
前記基板の前記第２表面を化学機械的研磨して，前記エッチング残留部を除去する段階と；
前記チャンバ層上および前記犠牲モールド層上に，前記圧力生成源に対応するように形成される複数のノズルを有するノズル層を形成する段階と；
前記犠牲モールド層を溶解して除去する段階と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - インクを吐出させるための１つ以上の圧力生成源が基板の第１表面上に配設された基板を形成する段階と；
前記第１表面から前記基板をドライエッチングして，前記基板を貫通するインク供給口を形成する段階と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記１つ以上の圧力生成源は，２列で配列され，前記インク供給口は，前記２列に配列された圧力生成源の間に単一のスロット形状を有するように形成されることを特徴とする，請求項３１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板の前記第１表面は，ＲＩＥ工程またはＤＲＩＥ工程によりエッチングされることを特徴とする，請求項３１または３２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記インク供給口を形成する段階は，
前記圧力生成源が配設された前記基板の前記第１表面上に，マスクパターンを形成する段階と；
前記マスクパターンが形成された前記基板の前記第１表面をドライエッチングする段階と；
を備えることを特徴とする，請求項３１〜３３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記第１表面上に，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と；
前記圧力生成源に対応するように形成されるノズルを有するノズル層を，前記チャンバ層上に形成する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項３１〜３４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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