JP2008132763A - Process for producing nozzle substrate, process for manufacturing liquid drop ejection head, process for manufacturing liquid drop ejector, nozzle substrate, liquid drop ejection head and liquid drop ejector - Google Patents

Process for producing nozzle substrate, process for manufacturing liquid drop ejection head, process for manufacturing liquid drop ejector, nozzle substrate, liquid drop ejection head and liquid drop ejector Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the process of producing a nozzle substrate which can adjust the nozzle length properly, and can enhance liquid drop ejection performance by ensuring smooth flow of the liquid drop without stagnation. <P>SOLUTION: The process for producing a nozzle substrate comprises the step of forming an oxide film 101 having such a composition as the etching rate becomes slower toward the silicon base material 100 side, the step of coating the portion on the oxide film 101 excepting a part corresponding to a first nozzle hole 110a with resist 102, and forming the truncated conical first nozzle hole having a diameter being reduced toward the silicon base material 100 by wet etching the oxide film 101, the step of forming a substantially cylindrical second nozzle hole 110b by dry etching the silicon base material 100 from the reduced diameter side of the first nozzle hole 110a provided in the oxide film 101, the step of forming the second nozzle hole 110b through the silicon base material 100 by grinding it from the side opposite to side where the oxide film 101 is provided, and the step of forming the nozzle hole. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法、ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a nozzle substrate manufacturing method, a droplet discharge head manufacturing method, a droplet discharge device manufacturing method, a nozzle substrate, a droplet discharge head, and a droplet discharge device.

インクジェットプリンタは、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用することができることなど多くの利点を有している。この中でも記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドを備えたプリンタには、インクを吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用したインクジェットヘッドを備えたプリンタや、圧電振動子や、発熱素子等を用いたインクジェットヘッドを備えたプリンタがある。   Ink jet printers have many advantages such as extremely low noise during recording, high-speed printing, and the ability to use inexpensive plain paper with a high degree of ink freedom. Among them, a so-called ink-on-demand system that discharges ink droplets only when recording is necessary does not require collection of ink droplets that are not necessary for recording, and is now mainstream. A printer having an ink-on-demand ink jet head uses a printer having an ink jet head that uses electrostatic force as a driving means, a piezoelectric vibrator, a heating element, or the like as a method for ejecting ink. There is a printer with an inkjet head.

ノズルの先端部からインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいては、ノズル孔部での流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように基板の厚みを調整することが望ましい。このようなノズル基板を作製する場合、シリコン基板の接合面側からＩＣＰ放電を用いた異方性ドライエッチングにより内径の異なる第１の溝と第２の溝を２段に形成した後、接合面とは反対側の吐出面より一部分を異方性ウェットエッチングして掘下げ、ノズル長を調整する方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。   In an inkjet head that discharges ink droplets from the tip of a nozzle, it is desirable to adjust the flow path resistance at the nozzle hole and adjust the thickness of the substrate so as to obtain an optimum nozzle length. When manufacturing such a nozzle substrate, the first groove and the second groove having different inner diameters are formed in two stages by anisotropic dry etching using ICP discharge from the bonding surface side of the silicon substrate, and then the bonding surface A method has been adopted in which a part of the discharge surface opposite to the above is etched by anisotropic wet etching to adjust the nozzle length (see, for example, Patent Document 1).

また、予めシリコン基材を所望の厚みに研磨した後、シリコン基板の両面にそれぞれドライエッチング加工を施して、第１のノズル孔及び第２のノズル孔を形成する方法もとられている（例えば、特許文献２参照）。   In addition, after a silicon substrate is polished to a desired thickness in advance, a dry etching process is performed on both sides of the silicon substrate to form a first nozzle hole and a second nozzle hole (for example, , See Patent Document 2).

特開平１１−２８８２０号公報（第３頁−第５頁、図２−図５）Japanese Patent Laid-Open No. 11-28820 (pages 3-5, FIGS. 2-5) 特開平９−５７９８１号公報（第２頁−第３頁、図１−図２）Japanese Patent Laid-Open No. 9-57981 (page 2 to page 3, FIGS. 1 to 2)

特許文献１、２に記載されたいずれの技術においても、ノズル長の調整は可能であるものの、形成されたノズルの形状は段つき形状となる。このため、液滴の流れに抵抗が生じやすくなり、液滴がスムーズに流れにくくなる。また、段の角部に液滴のよどみが生じ易くなったり、あるいは空洞ができて液滴の流れを妨げたりすることもある。   In any of the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the nozzle length can be adjusted, but the formed nozzle has a stepped shape. For this reason, resistance tends to occur in the flow of the liquid droplet, and the liquid droplet is difficult to flow smoothly. In addition, stagnation of droplets is likely to occur at the corners of the steps, or cavities may be formed to hinder the flow of droplets.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ノズル長を適切に調整でき、そのうえ液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性を向上させることができるノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法、ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. The nozzle length can be adjusted appropriately, and the liquid droplets can flow smoothly without causing stagnation of the liquid droplets. An object is to provide a nozzle substrate manufacturing method, a droplet discharge head manufacturing method, a droplet discharge device manufacturing method, a nozzle substrate, a droplet discharge head, and a droplet discharge device that can be improved.

本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基材の表面に、酸化膜を形成し、酸化膜をエッチングして、ノズル孔を形成するノズル基板の製造方法であって、シリコン基材側に向かってエッチングレートが遅くなる組成の酸化膜を成膜する工程と、酸化膜上に、第１のノズル孔部に相当する部位を除いた部分にレジストを塗布し、レジストが塗布されていなかった部位より酸化膜をウエットエッチングしてシリコン基材側に縮径していく略截頭円錐状の第１のノズル孔部を形成する工程と、シリコン基材を酸化膜に設けた第１のノズル孔部の縮径側よりドライエッチングして略円筒状の第２のノズル孔部を形成する工程と、酸化膜を設けた反対側の面よりシリコン基材を研削して第２のノズル孔部を貫通させる工程と、酸化膜に形成した第１のノズル孔部とシリコン基材に形成した第２のノズル孔部とによってノズル孔を形成する工程とを含むものである。
シリコン基材の表面より面の垂直方向にエッチングレートが変化していく組成の酸化膜を成膜するので、酸化膜をウエットエッチングする際、エッチングレートに差が出て、酸化膜にテーパ状の第１のノズル孔部が形成される。酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材にドライエッチングによって形成された略円筒状の第２のノズル孔部と連通して、ノズル孔を形成する。このノズル孔は、従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させる。また、酸化膜の組成を任意に変えることができるため、テーパ形状に変化を持たせることもでき、液滴の成分に応じて、所望のテーパ形状を簡単に作り出すことができる。さらに、酸化膜を設けた反対側の面よりシリコン基材を研削して第２のノズル孔部を貫通させるので、この際の研削量によってノズル長を適切に調整することができる。 A method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention is a method for manufacturing a nozzle substrate in which an oxide film is formed on the surface of a silicon base material, the oxide film is etched, and nozzle holes are formed. A step of forming an oxide film having a composition with a slower etching rate, and a resist was applied on the oxide film except for a portion corresponding to the first nozzle hole, and the resist was not applied Forming a first nozzle hole having a substantially frustoconical shape in which the oxide film is wet-etched from the portion to reduce the diameter to the silicon substrate side, and a first nozzle in which the silicon substrate is provided in the oxide film A step of dry etching from the reduced diameter side of the hole to form a second nozzle hole having a substantially cylindrical shape, and a second nozzle hole by grinding the silicon substrate from the opposite surface provided with the oxide film Formed in the oxide film By a second nozzle hole portion formed in the first nozzle hole and the silicon substrate is intended to include a step of forming a nozzle hole.
Since an oxide film having a composition in which the etching rate changes in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate is formed, when the oxide film is wet-etched, there is a difference in the etching rate, and the oxide film is tapered. A first nozzle hole is formed. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film communicates with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate by dry etching to form a nozzle hole. . Since this nozzle hole has a tapered portion instead of a stepped shape as in the prior art, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet ejection performance is improved. Further, since the composition of the oxide film can be arbitrarily changed, the taper shape can be changed, and a desired taper shape can be easily created according to the components of the droplet. Furthermore, since the silicon substrate is ground from the opposite surface provided with the oxide film and penetrated through the second nozzle hole, the nozzle length can be adjusted appropriately depending on the amount of grinding at this time.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜は、単層の酸化膜であり、シリコン基材側に向かって連続的にエッチングレートが遅くなるような組成配分となるように組成配分を変化させて構成したものである。
シリコン基材の表面より面の垂直方向に組成が連続的に変化する酸化膜が成膜され、シリコン基材側のエッチングレートが遅く、シリコン基材から離れるにしたがってエッチングレートが早くなるので、シリコン基材から離れるにしたがって酸化膜に形成されたノズル径が大きくなる。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 Further, in the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, the oxide film is a single-layer oxide film, and the composition distribution is such that the composition distribution is continuously reduced toward the silicon substrate side. It is configured by changing.
Since an oxide film whose composition changes continuously in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate is formed, the etching rate on the silicon substrate side is slow, and the etching rate increases as the distance from the silicon substrate increases. As the distance from the base material increases, the nozzle diameter formed in the oxide film increases. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜は、複数の組成の異なる酸化膜が多層に形成された構成からなる酸化膜であり、酸化膜の各層のエッチングレートがシリコン基材側に向かって段階的に遅くなるように構成したものである。
シリコン基材の表面より面の垂直方向に組成が段階的に変化する酸化膜が多層形成され、シリコン基材側に位置する層のエッチングレートが遅く、シリコン基材から離れるにつれて層のエッチングレートが早くなるので、シリコン基材から離れるにしたがって酸化膜に形成された層のノズル径が大きくなる。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 In the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, the oxide film is an oxide film having a structure in which a plurality of oxide films having different compositions are formed in multiple layers, and the etching rate of each layer of the oxide film is on the silicon substrate side. It is configured so as to be delayed step by step toward.
An oxide film whose composition changes stepwise in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate is formed in multiple layers, the etching rate of the layer located on the silicon substrate side is slow, and the etching rate of the layer increases as the distance from the silicon substrate increases Since the speed is increased, the nozzle diameter of the layer formed on the oxide film increases as the distance from the silicon substrate increases. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜の成膜時において、ガス比、温度、圧力、プラズマパワー及びガスを少なくとも１つ変化させて、酸化膜の膜質、膜組成を変化させるものである。
ガス比、温度、圧力、プラズマパワー、ガスを個別に変化させ、あるいは任意に組み合わせて変化させることによって、シリコン基材側からエッチングレートの遅い組成の膜を形成し、シリコン基材から離れるにしたがってエッチングレートの早い組成の膜を形成していく。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 The method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention changes the film quality and film composition of the oxide film by changing at least one of the gas ratio, temperature, pressure, plasma power and gas during the formation of the oxide film. Is.
By changing the gas ratio, temperature, pressure, plasma power, and gas individually or in any combination, a film having a slow etching rate is formed from the silicon substrate side, and as it moves away from the silicon substrate, A film having a composition with a high etching rate is formed. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜の成膜時において、ガスはモノシランガス、酸素、ホスフィン、ヘリウムからなり、モノシランガス、酸素、ホスフィンを反応性ガスとし、ヘリウムをキャリアガスとして、酸化膜の膜質、膜組成を変化させるものである。
モノシランガス、酸素、ホスフィンを反応性ガスとし、ヘリウムをキャリアガスとして流すことによって、シリコン基材側からエッチングレートの遅い組成の膜を形成し、シリコン基材から離れるにしたがってエッチングレートの早い組成の膜を形成していくことが可能になる。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 Further, in the method of manufacturing the nozzle substrate according to the present invention, the gas is composed of monosilane gas, oxygen, phosphine, helium, and the monosilane gas, oxygen, phosphine is used as the reactive gas, and helium is used as the carrier gas. The film quality and film composition of the oxide film are changed.
By using monosilane gas, oxygen, and phosphine as reactive gases and flowing helium as a carrier gas, a film having a composition with a low etching rate is formed from the silicon substrate side, and a film having a composition with a high etching rate as the distance from the silicon substrate is increased. Can be formed. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜の成膜時において、モノシランガス、酸素、ヘリウムの流量を固定パラメータとし、ホスフィンの流量を変化パラメータとして、酸化膜の膜質、膜組成を変化させるものである。
モノシランガス、酸素、ホスフィンを反応性ガスとし、ヘリウムをキャリアガスとして流し、モノシランガス、酸素、ヘリウムの流量を固定パラメータとし、ホスフィンの流量を変化パラメータとして流すことによって、シリコン基材から離れるにしたがってＰＨ3 組成が多くエッチングレートの早い膜を形成していくことができる。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 In addition, the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention changes the film quality and film composition of the oxide film with the flow rate of monosilane gas, oxygen, and helium as fixed parameters and the flow rate of phosphine as the change parameter. It is something to be made.
By using monosilane gas, oxygen, and phosphine as reactive gases, flowing helium as a carrier gas, using monosilane gas, oxygen, and helium as fixed parameters, and flowing phosphine as a change parameter, PH 3 as the distance from the silicon substrate increases. A film having a high composition and a high etching rate can be formed. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜の成膜時において、モノシランガス、酸素、ヘリウムの流量をそれぞれ５００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１ＳＬＭとした固定パラメータとし、ホスフィンを流量が０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの間で連続的もしくは段階的に変化させて変化パラメータとしたものである。
モノシランガス、酸素、ホスフィンを反応性ガスとし、ヘリウムをキャリアガスとして流し、モノシランガス、酸素、ヘリウムの流量をそれぞれ５００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１ＳＬＭとした固定パラメータとし、ホスフィンの流量を０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの間で連続的もしくは段階的に変化させて変化パラメータとして流すことによって、シリコン基材から離れるにしたがってＰＨ3 組成が多くエッチングレートの早い膜を形成していくことができる。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 In addition, in the method of manufacturing the nozzle substrate according to the present invention, the flow rate of monosilane gas, oxygen, and helium is set to 500 sccm, 100 sccm, and 1 SLM, respectively, and the phosphine flow rate is between 0 sccm and 100 sccm. The change parameter is changed continuously or stepwise.
Monosilane gas, oxygen, and phosphine are used as reactive gases, helium is used as a carrier gas, monosilane gas, oxygen, and helium flow rates are set to 500 sccm, 100 sccm, and 1 SLM, respectively, and the phosphine flow rate is continuously between 0 sccm and 100 sccm. Alternatively, by changing it stepwise and flowing it as a change parameter, it is possible to form a film having a high PH 3 composition and a high etching rate as the distance from the silicon substrate increases. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜の成膜時において、成膜温度を３７０℃〜３００℃の範囲で連続的もしくは段階的に変化させるものである。
酸化膜の成膜時において、成膜温度を３７０℃〜３００℃の範囲で連続的もしくは段階的に変化させることによって、シリコン基材側からエッチングレートの遅い組成の膜を形成し、シリコン基材から離れるにしたがってエッチングレートの早い組成の膜を形成していくことができる。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 In the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, the film formation temperature is changed continuously or stepwise in the range of 370 ° C. to 300 ° C. during the formation of the oxide film.
When the oxide film is formed, the film formation temperature is changed continuously or stepwise in the range of 370 ° C. to 300 ° C. to form a film having a slow etching rate from the silicon substrate side. A film having a composition with a high etching rate can be formed as the distance from the distance increases. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜の成膜時において、成膜中の圧力を１．０Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏｒｒの範囲で連続的もしくは段階的に変化させるものである。
酸化膜の成膜時において、成膜中の圧力（リアクター内の真空度）を１．０Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏｒｒの範囲で連続的もしくは段階的に変化させることによって、シリコン基材側からエッチングレートの遅い組成の膜を形成し、シリコン基材から離れるにしたがってエッチングレートの早い組成の膜を形成していくことができる。こうして酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔はテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 In the method of manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, the pressure during film formation is changed continuously or stepwise in the range of 1.0 Torr to 3.0 Torr when forming the oxide film.
At the time of forming the oxide film, the etching rate is changed from the silicon substrate side by changing the pressure during the film formation (vacuum degree in the reactor) continuously or stepwise in the range of 1.0 Torr to 3.0 Torr. A film having a slow composition can be formed, and a film having a high etching rate can be formed as the distance from the silicon substrate increases. The substantially frustoconical first nozzle hole formed in the oxide film in this way forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole has a tapered portion, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance can be improved.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜を減圧ＣＶＤ法によってシリコン基材上に成膜するものである。
減圧ＣＶＤ法により酸化膜をシリコン基材上に成膜するので、成膜が容易かつ確実である。 In the method for producing a nozzle substrate according to the present invention, an oxide film is formed on a silicon substrate by a low pressure CVD method.
Since the oxide film is formed on the silicon substrate by the low pressure CVD method, the film formation is easy and reliable.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜の膜厚が３０μ以下である。
酸化膜の膜厚が３０μ以下であるため、酸化膜応力によってシリコン基板に反りが生じることがない。 In the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, the thickness of the oxide film is 30 μm or less.
Since the thickness of the oxide film is 30 μm or less, the silicon substrate is not warped by the oxide film stress.

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、酸化膜上にフォトリソ技術によってレジストを塗布し、該レジストに開口部を設けるものである。
酸化膜を形成したあと、フォトリソ技術により容易かつ正確にパターニングをおこなって、レジスト開口部を形成することができる。 In the method for manufacturing a nozzle substrate according to the present invention, a resist is applied on an oxide film by a photolithography technique, and an opening is provided in the resist.
After the oxide film is formed, the resist opening can be formed by patterning easily and accurately by photolithography.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基材の表面に、酸化膜を形成し、酸化膜をエッチングして、ノズル孔を形成するノズル基板の製造方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、シリコン基材側に向かってエッチングレートが遅くなる組成の酸化膜を成膜する工程と、酸化膜上に、第１のノズル孔部に相当する部位を除いた部分にレジストを塗布し、レジストが塗布されていなかった部位より酸化膜をウエットエッチングしてシリコン基材側に縮径していく略截頭円錐状の第１のノズル孔部を形成する工程と、シリコン基材を酸化膜に設けた第１のノズル孔部の縮径側よりドライエッチングして略円筒状の第２のノズル孔部を形成する工程と、酸化膜を設けた反対側の面よりシリコン基材を研削して第２のノズル孔部を貫通させる工程と、酸化膜に形成した第１のノズル孔部とシリコン基材に形成した第２のノズル孔部とによってノズル孔を形成する工程とを含んでノズル基板を製造する方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造するものである。
上記の方法によって製造された液滴吐出ヘッドは、ノズル基板のノズル孔がテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 A method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a droplet discharge head using a method for manufacturing a nozzle substrate in which an oxide film is formed on the surface of a silicon substrate, and the oxide film is etched to form nozzle holes. A method of forming an oxide film having a composition with a slower etching rate toward the silicon substrate side, and a portion on the oxide film excluding a portion corresponding to the first nozzle hole. Applying a resist, wet etching the oxide film from a portion where the resist is not applied, and forming a first nozzle hole having a substantially frustoconical shape that is reduced in diameter toward the silicon substrate; and silicon Dry etching from the reduced diameter side of the first nozzle hole provided in the oxide film to form the second nozzle hole having a substantially cylindrical shape, and silicon from the opposite surface provided with the oxide film The second nozzle hole is obtained by grinding the substrate. Using a method of manufacturing a nozzle substrate, including a step of penetrating and a step of forming a nozzle hole by a first nozzle hole formed in an oxide film and a second nozzle hole formed in a silicon base material A droplet discharge head is manufactured.
In the droplet discharge head manufactured by the above method, since the nozzle hole of the nozzle substrate has a tapered portion, the droplet flows smoothly and does not cause stagnation of the droplet, thereby improving the droplet discharge performance. be able to.

本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、シリコン基材の表面に、酸化膜を形成し、酸化膜をエッチングして、ノズル孔を形成してノズル基板を製造し液滴吐出ヘッドを製造することにより液滴吐出装置を製造する液滴吐出装置の製造方法であって、シリコン基材側に向かってエッチングレートが遅くなる組成の酸化膜を成膜する工程と、酸化膜上に、第１のノズル孔部に相当する部位を除いた部分にレジストを塗布し、レジストが塗布されていなかった部位より酸化膜をウエットエッチングしてシリコン基材側に縮径していく略截頭円錐状の第１のノズル孔部を形成する工程と、シリコン基材を酸化膜に設けた第１のノズル孔部の縮径側よりドライエッチングして略円筒状の第２のノズル孔部を形成する工程と、酸化膜を設けた反対側の面よりシリコン基材を研削して第２のノズル孔部を貫通させる工程と、酸化膜に形成した第１のノズル孔部とシリコン基材に形成した第２のノズル孔部とによってノズル孔を形成する工程とを含んでノズル基板を製造し液滴吐出ヘッドを製造することにより液滴吐出装置を製造するものである。
上記の方法によって製造された液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドのノズル基板のノズル孔がテーパ部を有するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させることができる。 The method for manufacturing a droplet discharge device according to the present invention includes forming an oxide film on a surface of a silicon base material, etching the oxide film, forming a nozzle hole, manufacturing a nozzle substrate, and manufacturing a droplet discharge head. A method for manufacturing a droplet discharge device for manufacturing a droplet discharge device, comprising: forming an oxide film having a composition with a slow etching rate toward the silicon substrate side; A resist is applied to a portion excluding a portion corresponding to one nozzle hole, and the oxide film is wet-etched from a portion where the resist is not applied to reduce the diameter toward the silicon substrate side. Forming the first nozzle hole, and dry-etching the silicon base material from the reduced diameter side of the first nozzle hole provided in the oxide film to form a substantially cylindrical second nozzle hole. Opposite side with process and oxide film The nozzle hole is formed by grinding the silicon substrate and penetrating the second nozzle hole, and the first nozzle hole formed in the oxide film and the second nozzle hole formed in the silicon substrate. A droplet discharge apparatus is manufactured by manufacturing a nozzle substrate and manufacturing a droplet discharge head.
In the droplet discharge device manufactured by the above method, since the nozzle hole of the nozzle substrate of the droplet discharge head has a tapered portion, the droplet does not flow smoothly and the stagnation of the droplet does not occur. The discharge performance can be improved.

本発明に係るノズル基板は、大径側が略截頭円錐状の第１のノズル孔部と、小径側が略円筒状の第２のノズル孔部とからなり、第１のノズル孔部の縮径側端部が第２のノズル孔部の端部と連通してなるノズル孔を備え、酸化膜とシリコン基材により２層に構成されたノズル基板であって、第１のノズル孔部が酸化膜に形成され、第２のノズル孔部がシリコン基材に形成されたものである。
酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔は、従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有して連通するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させる。 The nozzle substrate according to the present invention includes a first nozzle hole portion having a substantially frustoconical shape on the large diameter side and a second nozzle hole portion having a substantially cylindrical shape on the small diameter side, and the diameter of the first nozzle hole portion is reduced. A nozzle substrate having a nozzle hole having a side end communicating with an end of the second nozzle hole and having two layers of an oxide film and a silicon substrate, wherein the first nozzle hole is oxidized A second nozzle hole is formed in the film and the second nozzle hole is formed in the silicon substrate.
The substantially nozzle-shaped first nozzle hole formed in the oxide film forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole communicates with a tapered portion instead of a stepped shape as in the prior art, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance is improved.

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、大径側が略截頭円錐状の第１のノズル孔部と、小径側が略円筒状の第２のノズル孔部とからなり、第１のノズル孔部の縮径側端部が第２のノズル孔部の端部と連通してなるノズル孔を備え、酸化膜とシリコン基材により２層に構成されたノズル基板であって、第１のノズル孔部が酸化膜に形成され、第２のノズル孔部がシリコン基材に形成されたノズル基板を備えたものである。
酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともにノズル孔を形成する。このノズル孔は、従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有して連通するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させる。 The droplet discharge head according to the present invention includes a first nozzle hole portion having a large frustoconical shape on the large diameter side and a second nozzle hole portion having a substantially cylindrical shape on the small diameter side. A nozzle substrate having a reduced diameter side end portion provided with a nozzle hole communicating with the end portion of the second nozzle hole portion and having two layers of an oxide film and a silicon substrate, wherein the first nozzle hole portion Is formed in the oxide film, and includes a nozzle substrate in which the second nozzle hole is formed in the silicon base material.
The substantially nozzle-shaped first nozzle hole formed in the oxide film forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole communicates with a tapered portion instead of a stepped shape as in the prior art, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance is improved.

本発明に係る液滴吐出装置は、大径側が略截頭円錐状の第１のノズル孔部と、小径側が略円筒状の第２のノズル孔部とからなり、第１のノズル孔部の縮径側端部が第２のノズル孔部の端部と連通してなるノズル孔を備え、酸化膜とシリコン基材により２層に構成されたノズル基板であって、第１のノズル孔部が酸化膜に形成され、第２のノズル孔部がシリコン基材に形成されたノズル基板を有する液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
酸化膜に形成された略截頭円錐状の第１のノズル孔部は、シリコン基材に形成された略円筒状の第２のノズル孔部とともに、ノズル孔を形成する。このノズル孔は、従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有して連通するため、液滴がスムーズに流れて液滴のよどみが生じることがなく、液滴の吐出性能を向上させる。 The droplet discharge device according to the present invention includes a first nozzle hole portion having a substantially frustoconical shape on the large diameter side and a second nozzle hole portion having a substantially cylindrical shape on the small diameter side. A nozzle substrate having a reduced diameter side end portion provided with a nozzle hole communicating with the end portion of the second nozzle hole portion and having two layers of an oxide film and a silicon substrate, wherein the first nozzle hole portion Is formed in an oxide film, and a droplet discharge head having a nozzle substrate in which a second nozzle hole is formed in a silicon base is mounted.
The substantially nozzle-shaped first nozzle hole formed in the oxide film forms a nozzle hole together with the substantially cylindrical second nozzle hole formed in the silicon substrate. Since the nozzle hole communicates with a tapered portion instead of a stepped shape as in the prior art, the droplets flow smoothly and the stagnation of the droplets does not occur, and the droplet discharge performance is improved.

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の分解斜視図、図２は図１を組み立てた状態の要部の縦断面図、図３は図２のノズル孔近傍を拡大した縦断面図である。図において、インクジェットヘッド１０は、複数のノズル孔１１が所定の間隔で設けられたノズル基板１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板２と、キャビティ基板２の振動板２２に対峙して個別電極３１が設けられた電極基板３とを貼り合わせて構成したものである。 Embodiment 1 FIG.
1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head (inkjet head) according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part in a state where FIG. 1 is assembled, and FIG. 3 is a nozzle hole of FIG. It is the longitudinal cross-sectional view which expanded the vicinity. In the figure, an inkjet head 10 includes a nozzle substrate 1 in which a plurality of nozzle holes 11 are provided at predetermined intervals, a cavity substrate 2 in which an ink supply path is provided independently for each nozzle hole 11, and a cavity substrate 2. The electrode substrate 3 provided with the individual electrodes 31 is bonded to the diaphragm 22 and is configured to be bonded.

ノズル基板１は、シリコン基材１００とこのシリコン基材１００の表面（図の下面側）に設けた酸化膜１０１とから作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、大径側（図の下側）が略截頭円錐状をなし、小径側（図の上側）が略円筒状をなして、２段構成によって連通している。小径側の略円筒状をなす部分はシリコン基材１００側に形成されており、大径側の略截頭円錐状をなす部分はシリコン基材１００の表面に形成された酸化膜１０１側に形成されている。   The nozzle substrate 1 is made of a silicon base material 100 and an oxide film 101 provided on the surface (the lower surface side in the figure) of the silicon base material 100. The nozzle hole 11 for ejecting ink droplets has a substantially frustoconical shape on the large diameter side (the lower side in the figure) and a substantially cylindrical shape on the small diameter side (the upper side in the figure). is doing. The portion having a substantially cylindrical shape on the small diameter side is formed on the silicon substrate 100 side, and the portion having a substantially frustoconical shape on the large diameter side is formed on the oxide film 101 side formed on the surface of the silicon substrate 100. Has been.

より詳しくは、図３に示すように、ノズル孔１１は、径の異なる連通した２段構成のものであって、シリコン基材１００と酸化膜１０１との接触面１ｃよりシリコン基材１００の液滴吐出面１ｂ側に至るシリコン基材１００部分に位置して、インク滴の吐出口部分が液滴吐出面１ｂに開口する略円筒状の径の小さい第２のノズル孔部１１０ｂと、接触面１ｃよりキャビティ基板２の接合面１ａ側に至る酸化膜１０１部分に位置し、インク滴の導入口部分が接合面１ａに略截頭円錐状（縮径側の径が第２のノズル孔部１１０ｂの径と同径で第２のノズル孔部１１０ｂと連通する）に拡径して開口する第１のノズル孔部１１０ａとから構成されており、ノズル基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。
そして、インク滴は、ノズル孔１１内を、ノズル基板１がキャビティ基板２と接合する接合面１ａ側から、その反対側に位置する液滴吐出面１ｂ側に吐出される。 More specifically, as shown in FIG. 3, the nozzle hole 11 has a two-stage configuration with different diameters, and the liquid of the silicon substrate 100 from the contact surface 1 c between the silicon substrate 100 and the oxide film 101. A substantially cylindrical second nozzle hole portion 110b having a small cylindrical diameter, in which an ink droplet discharge port portion is open to the droplet discharge surface 1b, and a contact surface, located on the silicon substrate 100 portion reaching the droplet discharge surface 1b side; Positioned in the oxide film 101 portion from 1c to the bonding surface 1a side of the cavity substrate 2, the ink droplet inlet port portion is substantially frustoconical on the bonding surface 1a (the diameter of the reduced diameter side is the second nozzle hole portion 110b). The first nozzle hole portion 110a having a diameter that is larger than that of the first nozzle hole portion 110b and communicating with the second nozzle hole portion 110b. The first nozzle hole portion 110a is open and coaxial with the nozzle substrate surface. Is provided.
Then, the ink droplets are discharged through the nozzle holes 11 from the bonding surface 1a side where the nozzle substrate 1 is bonded to the cavity substrate 2 to the droplet discharge surface 1b side located on the opposite side.

キャビティ基板２はシリコン基材から作製されており、吐出凹部２１０、オリフィス凹部２３０およびリザーバ凹部２４０が形成されている。そして、オリフィス凹部２３０（オリフィス２３）を介して吐出凹部２１０（吐出室２１）とリザーバ凹部２４０（リザーバ２４）とが連通している。リザーバ２４は各吐出室２１に共通の共通インク室を構成し、それぞれオリフィス２３を介してそれぞれの吐出室２１に連通している。リザーバ２４の底部には後述する電極基板３を貫通するインク供給孔２５が形成され、このインク供給孔２５を通じて、図示しないインクカートリッジからインクが供給される。また、吐出室２１の底壁は振動板２２となっている。なお、キャビティ基板２の全面もしくは少なくとも電極基板３との対向面には、熱酸化やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）よりなる絶縁性のＳｉＯ2 膜２６が施されている。この絶縁膜２６は、インクジェットヘッド１０を駆動させたときに、絶縁破壊やショートを防止する。 The cavity substrate 2 is made of a silicon base material, and a discharge recess 210, an orifice recess 230, and a reservoir recess 240 are formed. The discharge recess 210 (discharge chamber 21) and the reservoir recess 240 (reservoir 24) communicate with each other through the orifice recess 230 (orifice 23). The reservoir 24 constitutes a common ink chamber common to the discharge chambers 21 and communicates with the discharge chambers 21 via the orifices 23. An ink supply hole 25 penetrating an electrode substrate 3 described later is formed at the bottom of the reservoir 24, and ink is supplied from an ink cartridge (not shown) through the ink supply hole 25. The bottom wall of the discharge chamber 21 is a diaphragm 22. Note that an insulating SiO 2 film 26 made of thermal oxidation or plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) is applied to the entire surface of the cavity substrate 2 or at least the surface facing the electrode substrate 3. This insulating film 26 prevents dielectric breakdown and short circuit when the inkjet head 10 is driven.

電極基板３はガラス基材から作製されている。電極基板３には、キャビティ基板２の各振動板２２に対向する位置にそれぞれ凹部３１０が設けられている。そして、各凹部３１０内には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１がスパッタにより形成されている。
個別電極３１は、リード部３１ａと、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部３１ｂとを備えている。端子部３１ｂは、配線のためにキャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部３１１内に露出している。そして、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４０を介して、各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティ基板２上の共通電極２７とが接続されている。 The electrode substrate 3 is made from a glass base material. The electrode substrate 3 is provided with a recess 310 at a position facing each diaphragm 22 of the cavity substrate 2. In each recess 310, individual electrodes 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) are formed by sputtering.
The individual electrode 31 includes a lead portion 31a and a terminal portion 31b connected to a flexible wiring board (not shown). The terminal portion 31b is exposed in the electrode extraction portion 311 in which the end portion of the cavity substrate 2 is opened for wiring. The terminal portions 31b of the individual electrodes 31 and the common electrode 27 on the cavity substrate 2 are connected via a drive control circuit 40 such as an IC driver.

次に、上記のように構成したインクジェットヘッド１０の動作を説明する。駆動制御回路４０を駆動し、個別電極３１に電荷を供給してこれを正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２の間に静電気力が発生する。この静電気力によって、振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室２１の容積が増大する。個別電極３１への電荷の供給を止めると、振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室２１の容積が急激に減少して、そのときの圧力により吐出室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル孔１１より吐出する。振動板２２が次に同様に変位すると、インクがリザーバ２４からオリフィス２３を通って吐出室２１内に補給される。   Next, the operation of the inkjet head 10 configured as described above will be described. When the drive control circuit 40 is driven and charges are supplied to the individual electrodes 31 to charge them positively, the diaphragm 22 is charged negatively, and an electrostatic force is generated between the individual electrodes 31 and the diaphragm 22. Due to the electrostatic force, the diaphragm 22 is attracted to the individual electrode 31 and bent. As a result, the volume of the discharge chamber 21 increases. When the supply of electric charges to the individual electrode 31 is stopped, the diaphragm 22 returns to its original state due to its elastic force, and at this time, the volume of the discharge chamber 21 decreases rapidly, and the ink in the discharge chamber 21 is reduced by the pressure at that time. A part of the ink is ejected from the nozzle hole 11 as ink droplets. Next, when the vibration plate 22 is similarly displaced, ink is supplied from the reservoir 24 through the orifice 23 into the discharge chamber 21.

上記のように構成したインクジェットヘッド１０の製造方法について、図４〜図１０を用いて説明する。図４は本発明の実施の形態１に係るノズル基板１を示す上面図、図５〜図７はノズル基板１の製造工程を示す断面図（図４をＡ−Ａ線で切断した断面図）、図８、図９はキャビティ基板２と電極基板３との接合工程を示す断面図、図１０はキャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド１０を製造する製造工程を示す断面図である。   A method for manufacturing the inkjet head 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 is a top view showing the nozzle substrate 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the nozzle substrate 1 (cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4). 8 and 9 are cross-sectional views showing the bonding process between the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3, and FIG. 10 manufactures the inkjet head 10 by bonding the nozzle substrate 1 to the bonding substrate between the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3. It is sectional drawing which shows the manufacturing process to do.

まず、大径側が略截頭円錐状をなし小径側が円筒状をなして連通する２段形状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図５〜図７を用いて説明する。
（ａ） 図５（ａ）に示すように、シリコン基材（Ｓｉ基材）１００を製造する。 First, a manufacturing process of the nozzle substrate 1 provided with the two-stage nozzle holes 11 in which the large diameter side has a substantially frustoconical shape and the small diameter side communicates in a cylindrical shape will be described with reference to FIGS.
(A) As shown to Fig.5 (a), the silicon base material (Si base material) 100 is manufactured.

（ｂ） 図５（ｂ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材１００の表面（図の上側、接触面１ｃ側）に、減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法で酸化膜１０１を成膜する。この場合、酸化膜１０１は、その膜質のエッチングレートが、上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって連続的に遅くなるように、酸化膜成膜中にパラメータを連続的に変化させて形成する。すなわち、シリコン基材１００側からエッチングレートの遅い組成の膜を形成し始めて、徐々にエッチングレートの早い組成の膜を、その組成がリニアに変化するようにして形成していく。
変化させるパラメータは、ガス比、温度、圧力（真空度）、プラズマパワー、ガス等であり、これらを酸化膜１０１の処理中に、個別に変化させまたは組み合わせて変化させることにより膜質を制御し、これにより酸化膜１０１の膜質、膜組成を連続的に（リニアに）変化させる。 (B) As shown in FIG. 5B, an oxide film is formed on the surface of the silicon substrate 100 on the side to be bonded to the cavity substrate 2 (the upper side in the figure, the contact surface 1c side) by a low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) method. 101 is deposited. In this case, the oxide film 101 is formed such that the etching rate of the film quality continuously decreases from the upper surface side (bonding surface 1a side) toward the silicon base material side (contact surface 1c side). It is formed by continuously changing the parameters inside. That is, a film having a composition having a low etching rate is started from the silicon substrate 100 side, and a film having a composition having a high etching rate is gradually formed so that the composition changes linearly.
The parameters to be changed are gas ratio, temperature, pressure (degree of vacuum), plasma power, gas, etc., and these are changed individually or in combination during the processing of the oxide film 101 to control the film quality, As a result, the film quality and film composition of the oxide film 101 are continuously (linearly) changed.

例えば、減圧ＣＶＤ法で酸化膜１０１を形成するときは、ＳｉＨ4 （モノシランガス）、Ｏ2 （酸素）、ＰＨ3 （ホスフィン）、Ｈｅ（ヘリウム）よりなるガスを使用する。この際、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、ＰＨ3 は反応性ガスとして使用し、Ｈｅはキャリアガスとして使用する。そして、これらのガスのうち、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｈｅを固定パラメータとし、ＰＨ3 を変化パラメータとする。 For example, when the oxide film 101 is formed by the low pressure CVD method, a gas composed of SiH 4 (monosilane gas), O 2 (oxygen), PH 3 (phosphine), and He (helium) is used. At this time, SiH 4 , O 2 , and PH 3 are used as reactive gases, and He is used as a carrier gas. Of these gases, SiH 4 , O 2 , and He are fixed parameters, and PH 3 is a change parameter.

図５（ａ）で製造したシリコン基材１００をリアクター内に入れ、シリコン基材１００の表面（図の上部）に、Ｈｅをキャリアガスとし、ＳｉＨ4 （流量は５００ｓｃｃｍ）、Ｏ2 （流量は１００ｓｃｃｍ）、Ｈｅ（流量は１ＳＬＭ）を、流量を一定状態にしたままで流し、さらにＰＨ3 の流量を０ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍに連続的に（リニアに）変化させて流す。この際の、成膜温度（℃）、成膜中圧力（リアクタ−内の真空度）（Ｔｏｒｒ）は一定とする。
こうすると、図５（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の表面より面の垂直方向にＰＨ3 組成が連続的に変化する酸化膜（この場合、シリコン基材１００表面、すなわち接触面１ｃのＰＨ3 の含量は０）が形成され、成膜中のＰＨ3 の含量が高い側（図の上側、すなわち接合面１ａ側）でエッチングレートが早く、含量が少なくなるにつれて（図の下側に行くほど、すなわち接触面１ｃに近づくほど）エッチングレートが遅くなる。 The silicon substrate 100 manufactured in FIG. 5A is placed in the reactor, and He is used as a carrier gas on the surface of the silicon substrate 100 (upper part of the drawing), SiH 4 (flow rate is 500 sccm), O 2 (flow rate is 100 sccm) and He (flow rate is 1 SLM) while the flow rate is kept constant, and the flow rate of PH 3 is changed continuously from 0 sccm to 100 sccm (linearly). At this time, the film formation temperature (° C.) and the film formation pressure (degree of vacuum in the reactor) (Torr) are constant.
As a result, as shown in FIG. 5B, an oxide film whose PH 3 composition continuously changes in a direction perpendicular to the surface from the surface of the silicon substrate 100 (in this case, the surface of the silicon substrate 100, that is, the contact surface 1c). The PH 3 content in the film is 0), and the etching rate is faster on the side with the higher PH 3 content during film formation (upper side in the figure, that is, on the bonding surface 1a side), and as the content decreases (lower side in the figure) The etching rate becomes slower as it goes to (ie, the closer to the contact surface 1c).

上記の場合は、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にして、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）を連続的に変化させていく場合について示したが、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にした状態で、成膜温度（℃）をシリコン基材１００の表面側より連続的に変化させていくこともできる。
例えば、成膜温度（℃）を３７０℃〜３００℃まで連続的に変化させると、成膜中の温度が低い側（図の上側）でエッチングレートの早い酸化膜１０１が形成される。 In the case of the deposition temperature (° C.), with a constant film forming pressure (Torr), but it shows the case going continuously change the PH 3 flow rate (sccm), PH 3 flow rate ( It is also possible to continuously change the film formation temperature (° C.) from the surface side of the silicon substrate 100 in a state where the pressure (Torr) during film formation is constant.
For example, when the film formation temperature (° C.) is continuously changed from 370 ° C. to 300 ° C., the oxide film 101 having a high etching rate is formed on the lower temperature during film formation (upper side in the figure).

また、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を一定にした状態で、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）をシリコン基材１００の表面側より連続的に変化させていくこともできる。温度を変化させない場合は、成膜温度を例えば３５０℃とし、成膜中圧力を、例えば１．０Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏｒｒまで連続的に変化させると（ＡＰＣ等でコントロールする）、成膜中圧力が高い側（真空度が悪い側であって、図の上側）でエッチングレートの早い酸化膜１０１が形成される。 In addition, the pressure during film formation (Torr) can be continuously changed from the surface side of the silicon substrate 100 with the PH 3 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) kept constant. When the temperature is not changed, the film forming temperature is set to, for example, 350 ° C., and the film forming pressure is continuously changed from, for example, 1.0 Torr to 3.0 Torr (controlled by APC or the like). An oxide film 101 having a high etching rate is formed on the higher side (the side with a lower degree of vacuum and the upper side in the figure).

上記それぞれの場合は、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のいずれか１つのパラメータを個別に変化させ、他の２つのパラメータを変化させていない場合を示したが、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のパラメータの変化を任意に組み合わせて、酸化膜１０１の膜質、膜組成を連続的に（リニアに）変化させることも可能である。
例えば、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を変化させて、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にすることもでき、また、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、成膜温度（℃）を一定にすることもでき、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）を一定にすることもでき、さらには、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のすべてを変化させることもできる。 In each of the above cases, one of the parameters of PH 3 flow rate (sccm), film formation temperature (° C.), and film formation pressure (Torr) is individually changed, and the other two parameters are not changed. In this case, the film quality and film composition of the oxide film 101 are continuously changed by arbitrarily combining parameters of PH 3 flow rate (sccm), film formation temperature (° C.), and film formation pressure (Torr). It can also be changed (linearly).
For example, the PH 3 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) can be changed to make the film formation pressure (Torr) constant, and the PH 3 flow rate (sccm) and film formation pressure (Torr) can be changed to make the film formation temperature (° C.) constant, and the film formation temperature (° C.) and the pressure during film formation (Torr) can be changed to keep the PH 3 flow rate (sccm) constant. Further, the flow rate of PH 3 (sccm), the film formation temperature (° C.), and the film formation pressure (Torr) can all be changed.

上記の説明では、ＰＨ3 を使用して酸化膜１０１を形成する場合を示したが、ＰＨ3 を使用しなくても、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させるだけであっても、エッチングレートの違う酸化膜１０１を形成することができる。
なお、酸化膜１０１の膜厚はできるだけ厚いほうが望ましいが、ノズル基板１が酸化膜１０１の応力により反りが生じる場合があるため、最大膜厚として３０μを目安に形成する。 In the above description, the case of forming the oxide film 101 by using PH 3, without using PH 3, deposition temperature (° C.), only by changing the film forming pressure (Torr) Even so, the oxide films 101 having different etching rates can be formed.
Although it is desirable that the thickness of the oxide film 101 be as large as possible, the nozzle substrate 1 may be warped due to the stress of the oxide film 101, so that the maximum film thickness is 30 μm as a guide.

（ｃ） 酸化膜１０１を形成したのち、図６（ｃ）に示すように、酸化膜１０１の上側（図の上側）に、フォトレジスト１０２を塗布する。その後、フォトレジスト１０２を焼き固める。 (C) After forming the oxide film 101, as shown in FIG. 6C, a photoresist 102 is applied on the upper side of the oxide film 101 (upper side in the figure). Thereafter, the photoresist 102 is baked and hardened.

（ｄ） 図６（ｄ）に示すように、フォトリソ技術により、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によりフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行い、開口部１０２ａを形成する。 (D) As shown in FIG. 6D, alignment exposure and development of the photoresist 102 are performed by photolithography. That is, the photoresist 102 is exposed to ultraviolet rays using a photomask (not shown), and the photoresist 102 is patterned to form the opening 102a.

（ｅ） 図７（ｅ）に示すように、形成した酸化膜１０１を、フォトレジスト１０２の開口部１０２ａからウエットエッチングして、酸化膜１０１の一部を開口する。このとき、エッチングされる酸化膜１０１に組成差があるため、すなわち、酸化膜１０１の膜質のエッチングレートが、酸化膜１０１の上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって連続的に遅くなるように組成をリニアに変化させてあるため、酸化膜１０１のエッチング時においてエッチングレートに差が生じ、酸化膜１０１の上面側（接合面１ａ側）はシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）よりも大きな径の孔が形成される。そして、酸化膜１０１の表面よりシリコン基材１００側に向かって連続的に縮径されたテーパ部を有する第１のノズル孔部１１０ａが形成される。 (E) As shown in FIG. 7E, the formed oxide film 101 is wet-etched from the opening 102 a of the photoresist 102 to open a part of the oxide film 101. At this time, since the oxide film 101 to be etched has a compositional difference, that is, the etching rate of the film quality of the oxide film 101 is higher than the upper surface side (bonding surface 1a side) of the oxide film 101 (the contact surface 1c). Since the composition is linearly changed so as to continuously slow down toward the side), a difference occurs in the etching rate during etching of the oxide film 101, and the upper surface side (bonding surface 1a side) of the oxide film 101 is A hole having a larger diameter than the silicon substrate 100 side (contact surface 1c side) is formed. Then, a first nozzle hole portion 110a having a tapered portion continuously reduced in diameter from the surface of the oxide film 101 toward the silicon substrate 100 side is formed.

（ｆ） 図７（ｆ）に示すように、シリコン基材１００の部分をフォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側よりドライエッチングにより、垂直性の高い方法でエッチングし、第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。先の工程図７（ｅ）において、酸化膜１０１に第１のノズル孔部１１０ａを形成したので、この酸化膜１０１をマスクにしてシリコン基材１００をドライエッチングして加工することが可能である。 (F) As shown in FIG. 7F, the portion of the silicon substrate 100 is etched from the opening 102a side of the photoresist 102 by dry etching by a highly perpendicular method, and the second nozzle hole portion 110b is formed. Form. Since the first nozzle hole 110a is formed in the oxide film 101 in the previous process FIG. 7E, the silicon substrate 100 can be processed by dry etching using the oxide film 101 as a mask. .

（ｇ） 図７（ｇ）に示すように、フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。 (G) As shown in FIG. 7G, the photoresist 102 is removed using a chemical.

（ｈ） 図７（ｈ）（図５（ａ）〜図７（ｇ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、シリコン基材１００を酸化膜１０１の形成していない側から研削することで、第２のノズル孔部１１０ｂを貫通させる。
こうして、酸化膜１０１に形成した略截頭円錐状の第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００に形成した略円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、テーパ部を備えたノズル孔１１が形成される。
上記の工程を経て、シリコン基材１００と酸化膜１０１とからノズル基板１を製造する。 (H) As shown in FIG. 7H (a diagram in which the up and down directions from FIG. 5A to FIG. 7G are reversed), the silicon substrate 100 is viewed from the side where the oxide film 101 is not formed. By grinding, the 2nd nozzle hole part 110b is penetrated.
Thus, a nozzle having a tapered portion is formed by the substantially nozzle-shaped first nozzle hole portion 110a formed in the oxide film 101 and the substantially cylindrical second nozzle hole portion 110b formed in the silicon substrate 100. A hole 11 is formed.
The nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon base material 100 and the oxide film 101 through the above steps.

次に、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図８、図９を用いて説明する。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程は、図８、図９に示されるものに限定されるものではない。
（ａ） まず、図８（ａ）に示すように、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基材３００を、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用して、フッ酸によってエッチングすることにより、凹部３１０を形成する。なお、この凹部３１０は電極３１の形状より少し大きい溝状のものであって、複数形成する。そして、凹部３１０の内部に、スパッタによってＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる電極３１を形成する。その後、サンドブラスト加工等によってインク供給孔２５となる孔部２５ａを貫通形成する。 Next, the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described with reference to FIGS. Note that the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is not limited to that shown in FIGS.
(A) First, as shown in FIG. 8 (a), a glass substrate 300 made of borosilicate glass or the like is etched with hydrofluoric acid using, for example, a gold / chromium etching mask, thereby forming a recess 310. Form. The recess 310 has a groove shape slightly larger than the shape of the electrode 31, and a plurality of the recesses 310 are formed. Then, an electrode 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed inside the recess 310 by sputtering. Thereafter, a hole portion 25a to be the ink supply hole 25 is formed by sandblasting or the like.

（ｂ） 次に、シリコン基材２００の両面を鏡面研磨した後に、図８（ｂ）に示すように、シリコン基材２００の片面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）によってＴＥＯＳ（TetraEthylOrthosilicate ）からなるシリコン酸化膜２０１を形成する。
（ｃ） 次に、図８（ｃ）に示すように、図８（ｂ）に示すシリコン基材２００と、図８（ａ）に示すガラス基材３００を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基材２００に陽極、ガラス基材３００に陰極を接続して、８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う。
（ｄ） シリコン基材２００とガラス基材３００を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で図８（ｃ）の工程で得られた接合基板をエッチングすることにより、図８（ｄ）に示すように、シリコン基材２００の全体を薄板化する。 (B) Next, after both surfaces of the silicon substrate 200 are mirror-polished, as shown in FIG. 8 (b), silicon made of TEOS (TetraEthylOrthosilicate) is formed on one surface of the silicon substrate 200 by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). An oxide film 201 is formed.
(C) Next, as shown in FIG. 8C, the silicon substrate 200 shown in FIG. 8B and the glass substrate 300 shown in FIG. An anode is connected to the material 200 and a cathode is connected to the glass substrate 300, and a voltage of about 800 V is applied to perform anodic bonding.
(D) After the anodic bonding of the silicon substrate 200 and the glass substrate 300, the bonded substrate obtained in the step of FIG. 8 (c) is etched with an aqueous potassium hydroxide solution or the like, so that it is shown in FIG. 8 (d). Thus, the entire silicon substrate 200 is thinned.

（ｅ） 次に、シリコン基材２００の上面（ガラス基材３００が接合されている面と反対側に位置する面）の全面に、プラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ膜を形成する。そしてこのＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０となる部分を形成するためのレジストをパターニングし、この部分のＴＥＯＳ膜をエッチングして除去する。その後、図９（ｅ）に示すように、シリコン基材２００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０を形成する。このとき、電極取出し部４１となる部分４１ａもエッチングして薄板化しておく。なお、図９（ｅ）の工程では、初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後、３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板２２の面荒れを抑制することができる。 (E) Next, a TEOS film is formed by plasma CVD on the entire upper surface of the silicon substrate 200 (the surface located on the side opposite to the surface to which the glass substrate 300 is bonded). Then, a resist for forming a recess 210 serving as the discharge chamber 21, a recess 240 serving as the reservoir 24, and a recess 230 serving as the orifice 23 is patterned on the TEOS film, and the TEOS film in this portion is removed by etching. To do. Thereafter, as shown in FIG. 9 (e), the silicon substrate 200 is etched with an aqueous potassium hydroxide solution or the like, thereby forming the recess 210 serving as the discharge chamber 21, the recess 240 serving as the reservoir 24, and the recess 230 serving as the orifice 23. Form. At this time, the portion 41a to be the electrode extraction portion 41 is also etched to be thinned. In the step of FIG. 9 (e), a 35% by weight potassium hydroxide aqueous solution can be used first, and then a 3% by weight potassium hydroxide aqueous solution can be used. Thereby, surface roughness of the diaphragm 22 can be suppressed.

（ｆ） シリコン基材２００のエッチングが終了した後に、接合基板をフッ酸水溶液でエッチングして、図９（ｆ）に示すように、シリコン基材２００に形成されたＴＥＯＳ膜を除去する。
（ｇ） 次に、シリコン基材２００の吐出室２１となる凹部２１０等が形成された面に、図９（ｇ）に示すように、ＣＶＤによってＴＥＯＳ等からなる液滴保護膜２０２を形成する。
（ｈ） 次に、図９（ｈ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって電極取出し部４１を開放する。また、シリコン基材２００に機械加工又はレーザー加工を行って、インク供給孔２５をリザーバ２４となる凹部２４０において貫通させる。これによって、キャビティ基板２と電極基板３が接合された接合基板が完成する。
なお、電極取出し部４１に、振動板２２と電極３１の間の空間を封止するための封止剤（図示せず）を塗布するようにしてもよい。 (F) After the etching of the silicon substrate 200 is completed, the bonding substrate is etched with a hydrofluoric acid aqueous solution, and the TEOS film formed on the silicon substrate 200 is removed as shown in FIG.
(G) Next, as shown in FIG. 9G, a droplet protective film 202 made of TEOS or the like is formed by CVD on the surface of the silicon substrate 200 on which the recesses 210 to be the discharge chambers 21 are formed. .
(H) Next, as shown in FIG. 9 (h), the electrode extraction part 41 is opened by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. In addition, the silicon substrate 200 is machined or laser processed to penetrate the ink supply holes 25 through the recesses 240 serving as the reservoirs 24. Thus, a bonded substrate in which the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are bonded is completed.
A sealing agent (not shown) for sealing the space between the diaphragm 22 and the electrode 31 may be applied to the electrode extraction portion 41.

次に、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図１０を用いて説明する。
図１０に示すように、ノズル基板１の接合面１ａに接着剤層を形成し、電極基板３が接合されたキャビティ基板２と、ノズル基板１とを接合する。
以上の製造工程を経ることにより、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合体が完成する。
最後に、ノズル基板１、キャビティ基板２、電極基板３が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、インクジェットヘッド１０が完成する。 Next, the bonding process of the nozzle substrate 1, the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 10, an adhesive layer is formed on the bonding surface 1 a of the nozzle substrate 1, and the cavity substrate 2 to which the electrode substrate 3 is bonded is bonded to the nozzle substrate 1.
By passing through the above manufacturing process, the joined body of the nozzle substrate 1, the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is completed.
Finally, the bonded substrate to which the nozzle substrate 1, the cavity substrate 2, and the electrode substrate 3 are bonded is separated by dicing (cutting), and the inkjet head 10 is completed.

実施の形態１によれば、ノズル基板１に形成したノズル形状は従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有するので、ノズル孔１１の液滴の流れに抵抗が生じにくく、従来のように角部に淀み、空洞が生じて液滴の流れを妨げることもなく、液滴がスムーズに流れて液滴の吐出性が向上する。また、酸化膜１０１の組成は任意に変えることが可能であるため、テーパ形状に変化を持たせることもでき、液滴の成分に応じて、所望のテーパ形状を簡単に作り出すことが可能である。   According to the first embodiment, the nozzle shape formed on the nozzle substrate 1 is not a stepped shape as in the prior art but has a tapered portion, so that resistance to the flow of liquid droplets in the nozzle hole 11 is less likely to occur. The stagnation in the corners and the formation of cavities do not impede the flow of the liquid droplets, and the liquid droplets flow smoothly and the liquid droplet ejection properties are improved. In addition, since the composition of the oxide film 101 can be arbitrarily changed, the taper shape can be changed, and a desired taper shape can be easily created according to the component of the droplet. .

実施形態２．
図１１は本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の縦断面図である。また、図１２〜図１４はノズル基板１の製造工程を示す断面図である。
実施の形態２におけるノズル孔１１は実施の形態１で示したノズル孔１１と同様に、シリコン基材１００と酸化膜１０１ａとから作製されたノズル基板１に形成されており、小径側の円筒状をなす第２のノズル孔部１１０ｂはシリコン基材１００に形成されており、大径側の略截頭円錐状をなす第１のノズル孔部１１０ａは酸化膜１０１ａに形成されて、連続した２段形状を構成している。また、実施の形態１と同様に、酸化膜１０１ａのシリコン基材１００側に位置する層の膜質はエッチングレートが遅い性質を有し、表面側すなわちシリコン基材１００と反対側に位置する層の膜質はエッチングレートが早い性質を有している。
しかしながら、実施の形態１で示した酸化膜１０１は組成をリニアに変化させて形成していくのに対して、実施の形態２で示す酸化膜１０１ａは組成ごとにレイヤーを分けて多層形成していく。
その他のインクジェットヘッド１０の構成は、図１、図２で示した場合と同様なので、説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a droplet discharge head (inkjet head) according to Embodiment 2 of the present invention. 12 to 14 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the nozzle substrate 1.
Similarly to the nozzle hole 11 shown in the first embodiment, the nozzle hole 11 in the second embodiment is formed in the nozzle substrate 1 made of the silicon base material 100 and the oxide film 101a, and has a cylindrical shape on the small diameter side. The second nozzle hole portion 110b that forms the shape is formed in the silicon base material 100, and the first nozzle hole portion 110a that forms a substantially frustoconical shape on the large-diameter side is formed in the oxide film 101a and is continuous 2 A step shape is formed. Similarly to the first embodiment, the film quality of the layer located on the silicon substrate 100 side of the oxide film 101a has a slow etching rate, and the layer located on the surface side, that is, on the opposite side of the silicon substrate 100 The film quality has the property that the etching rate is fast.
However, the oxide film 101 shown in the first embodiment is formed by changing the composition linearly, whereas the oxide film 101a shown in the second embodiment is formed by dividing the layers for each composition. Go.
Other configurations of the inkjet head 10 are the same as those shown in FIGS.

次に、２段形状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図１２〜図１４を用いて説明する。
（ａ） 図１２（ａ）に示すように、シリコン基材（Ｓｉ基材）１００を製造する。 Next, the manufacturing process of the nozzle substrate 1 having the two-stage nozzle holes 11 will be described with reference to FIGS.
(A) As shown to Fig.12 (a), the silicon base material (Si base material) 100 is manufactured.

（ｂ） 図１２（ｂ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材１００の表面（図の上側）に、減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法で酸化膜１０１ａを形成する。この場合、酸化膜１０１ａは、その膜質のエッチングレートが、上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって段階的に遅くなる（シリコン基材１００側より上面側に向かうにしたがって段階的に早くなる）ように、酸化膜成膜中にパラメータを段階的に変化させて形成していく。すなわち、多層形成した酸化膜１０１ａのそれぞれの層を細かくレイヤーを分けて形成し、各層ごとに組成差を生み出すようにしていく。 (B) As shown in FIG. 12B, an oxide film 101a is formed on the surface (upper side in the figure) of the silicon substrate 100 to be bonded to the cavity substrate 2 by a low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) method. In this case, the etching rate of the oxide film 101a gradually decreases as the etching rate of the film quality goes from the upper surface side (bonding surface 1a side) to the silicon substrate 100 side (contact surface 1c side) (the silicon substrate 100 side). During the formation of the oxide film, the parameters are changed step by step so that the parameter becomes faster stepwise toward the upper surface side. In other words, each layer of the oxide film 101a formed in multiple layers is formed by finely dividing the layers, and a compositional difference is generated for each layer.

変化させるパラメータは、ガス比、温度、圧力（真空度）、プラズマパワー、ガス等であり、これらを酸化膜１０１ａの処理中に、各層ごとに個別に変化させることにより、または組み合わせて変化させることにより膜質を制御し、これにより各層の酸化膜１０１ａの膜質、膜組成を変化させることが可能となり、組成の違う多層の膜が段階的に形成されていく。   The parameters to be changed are gas ratio, temperature, pressure (degree of vacuum), plasma power, gas, etc., and these can be changed individually or in combination for each layer during the processing of the oxide film 101a. By controlling the film quality, it becomes possible to change the film quality and film composition of the oxide film 101a of each layer, and multilayer films having different compositions are formed in stages.

例えば、減圧ＣＶＤ法で酸化膜１０１ａを形成するときは、ＳｉＨ4 （モノシランガス）、Ｏ2 （酸素）、ＰＨ3 （ホスフィン）、Ｈｅ（ヘリウム）よりなるガスを使用する。この際、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、ＰＨ3 は反応性ガスとし、Ｈｅはキャリアガスとする。そして、これらのガスのうち、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｈｅを固定パラメータとし、ＰＨ3 を変化パラメータとする。 For example, when the oxide film 101a is formed by the low pressure CVD method, a gas composed of SiH 4 (monosilane gas), O 2 (oxygen), PH 3 (phosphine), and He (helium) is used. At this time, SiH 4 , O 2 , and PH 3 are reactive gases, and He is a carrier gas. Of these gases, SiH 4 , O 2 , and He are fixed parameters, and PH 3 is a change parameter.

図１２（ａ）で製造したシリコン基材１００をリアクター内に入れ、シリコン基材１００の表面（図の上部）に、Ｈｅをキャリアガスとして、ＳｉＨ4 （流量は５００ｓｃｃｍ）、Ｏ2 （流量は１００ｓｃｃｍ）、Ｈｅ（流量は１ＳＬＭ）を、流量を一定状態にしたままで流し、ＰＨ3 の流量を０ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの間で段階的に変化させて（例えば、シリコン基材１００側に最も近い第１の層の製造にあたってはＰＨ3 の流量が０ｓｃｃｍ、次の第２の層の製造にあたってはＰＨ3 の流量が１０ｓｃｃｍ、次の第３の層の製造にあたってはＰＨ3 の流量が２０ｓｃｃｍ・・・というように段階的にＰＨ3 の流量を変化させて）流す。この際の、成膜温度（℃）、成膜中圧力（リアクタ−内の真空度）（Ｔｏｒｒ）は一定とする。
こうすると、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の表面より面の垂直方向にＰＨ3 組成が段階的に変化する（段階的に増加する）酸化膜１０１ａが形成され、成膜中のＰＨ3 の含量が高い側（図の上側）の層でエッチングレートが早くなり、含量が少なくなる側（図の下側）の層ほどエッチングレートが遅くなる。 The silicon substrate 100 manufactured in FIG. 12 (a) is placed in a reactor, and SiH 4 (flow rate is 500 sccm), O 2 (flow rate is 500 sccm) on the surface of the silicon substrate 100 (upper part of the drawing) using He as a carrier gas. 100 sccm), He (flow rate is 1 SLM), while keeping the flow rate constant, and gradually changing the PH 3 flow rate between 0 sccm and 100 sccm (for example, the first closest to the silicon substrate 100 side) In the production of the first layer, the flow rate of PH 3 is 0 sccm, in the production of the next second layer, the flow rate of PH 3 is 10 sccm, in the production of the next third layer, the flow rate of PH 3 is 20 sccm. The flow of PH 3 is changed stepwise. At this time, the film formation temperature (° C.) and the film formation pressure (degree of vacuum in the reactor) (Torr) are constant.
This forms an oxide film 101a in which the PH 3 composition changes stepwise (increases stepwise) in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 100 as shown in FIG. The etching rate is faster in the layer with the higher PH 3 content (upper side in the figure), and the etching rate is slower in the layer with lower content (lower side in the figure).

上記の場合は、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にして、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）を各層の形成ごとに段階的に増加させていく場合について示したが、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にした状態で、成膜温度（℃）をシリコン基材１００の表面側より各層の形成ごとに段階的に変化させていくこともできる。例えば、成膜温度（℃）を３７０℃〜３００℃の間で段階的に変化させていくと、成膜中の温度が低い側（図の上側）の層ほど、エッチングレートが早くなる。 In the above case, the film formation temperature (° C.) and the pressure during film formation (Torr) are kept constant, and the flow rate (sccm) of PH 3 is increased step by step for each layer formation. With the PH 3 flow rate (sccm) and the film forming pressure (Torr) kept constant, the film forming temperature (° C.) is changed stepwise from the surface side of the silicon substrate 100 as each layer is formed. You can also. For example, when the film formation temperature (° C.) is changed stepwise between 370 ° C. and 300 ° C., the lower the temperature during film formation (upper side in the figure), the faster the etching rate.

また、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を一定にした状態で、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）をシリコン基材１００の表面側より各層形成ごとに段階的に変化させていくこともできる。温度を変化させない場合は、成膜温度を例えば３５０℃とし、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を、例えば、１．０Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏｒｒの間で段階的に変化させていく（この圧力変化はＡＰＣ等でコントロールする、例えば、シリコン基材１００側に最も近い第１の層の製造にあたっては成膜中圧力が１．０Ｔｏｒｒ、次の第２の層の製造にあたっては１．３Ｔｏｒｒ、次の第３の層の製造にあたっては１．６Ｔｏｒｒ・・・というように段階的に増加させる）。こうすると、成膜中圧力が高い側（真空度が悪い側であって、図の上側）の層ほど、エッチングレートが早くなる。 Further, with the PH 3 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) kept constant, the pressure during film formation (Torr) is gradually changed from the surface side of the silicon substrate 100 for each layer formation. You can also When the temperature is not changed, the film forming temperature is set to 350 ° C., for example, and the pressure during film formation (Torr) is changed stepwise between, for example, 1.0 Torr and 3.0 Torr (this pressure change is APC). For example, when manufacturing the first layer closest to the silicon substrate 100 side, the pressure during film formation is 1.0 Torr, and when manufacturing the next second layer, 1.3 Torr, In the production of the layer, it is increased stepwise such as 1.6 Torr. In this case, the higher the pressure during film formation (the lower the degree of vacuum and the upper side in the figure), the higher the etching rate.

上記それぞれの場合は、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のいずれか１つのパラメータを個別に変化させ、他の２つのパラメータを変化させていない場合を示したが、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のパラメータの変化を任意に組み合わせて、酸化膜１０１ａの膜質、膜組成を段階的に変化させることも可能である。
例えば、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を変化させて、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にすることもでき、また、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、成膜温度（℃）を一定にすることもでき、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）を一定にすることもでき、さらには、ＰＨ3 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のすべてを変化させることもできる。 In each of the above cases, one of the parameters of PH 3 flow rate (sccm), film formation temperature (° C.), and film formation pressure (Torr) is individually changed, and the other two parameters are not changed. In this case, the film quality and film composition of the oxide film 101a are stepwise combined by arbitrarily combining parameters of PH 3 flow rate (sccm), film forming temperature (° C.), and film forming pressure (Torr). It is also possible to change.
For example, the PH 3 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) can be changed to make the film formation pressure (Torr) constant, and the PH 3 flow rate (sccm) and film formation pressure (Torr) can be changed to make the film formation temperature (° C.) constant, and the film formation temperature (° C.) and the pressure during film formation (Torr) can be changed to keep the PH 3 flow rate (sccm) constant. Further, the flow rate of PH 3 (sccm), the film formation temperature (° C.), and the film formation pressure (Torr) can all be changed.

上記の説明ではＰＨ3 を使用して酸化膜１０１ａを形成する場合を示したが、ＰＨ3 を使用しなくても、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させるだけで、エッチングレートが段階的に異なる酸化膜１０１ａを多層形成することができる。
なお、酸化膜１０１ａの膜厚はできるだけ厚いほうが望ましいが、ノズル基板１が酸化膜１０１ａの応力によって反りが生じる場合があるため、反りが生じない程度の膜厚として、多層膜の総膜厚は、最大３０μとした。 Alone although the above description shows a case of forming an oxide film 101a using PH 3, without using PH 3, deposition temperature (° C.), to vary the film forming pressure (Torr) The oxide films 101a with different etching rates can be formed in multiple layers.
Although the oxide film 101a is desirably as thick as possible, the nozzle substrate 1 may be warped by the stress of the oxide film 101a. Therefore, the total film thickness of the multilayer film is such that the warp does not occur. The maximum was 30 μm.

（ｃ） 酸化膜１０１ａを形成したのち、図１３（ｃ）に示すように、酸化膜１０１ａの上側（図の上側）に、フォトレジスト１０２を塗布する。その後、フォトレジスト１０２を焼き固める。 (C) After forming the oxide film 101a, as shown in FIG. 13C, a photoresist 102 is applied on the upper side of the oxide film 101a (upper side in the figure). Thereafter, the photoresist 102 is baked and hardened.

（ｄ） 図１３（ｄ）に示すように、フォトリソ技術により、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によりフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行って、開口部１０２ａを形成する。 (D) As shown in FIG. 13D, alignment exposure and development of the photoresist 102 are performed by photolithography. That is, the photoresist 102 is exposed to ultraviolet rays using a photomask (not shown), and the photoresist 102 is patterned to form the opening 102a.

（ｅ） 図１４（ｅ）に示すように、形成した酸化膜１０１ａを、フォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側からウエットエッチングして、酸化膜１０１ａの一部を開口する。このとき、エッチングされる酸化膜１０１ａは各層ごとに組成差があるため、すなわち、酸化膜１０１ａの膜質のエッチングレートが、酸化膜１０１ａの上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって遅くなるように各層の組成を段階的に変化させてあるため、酸化膜１０１ａのエッチング時において各層ごとにエッチングレートに差が生じ、酸化膜１０１ａの上面側（接合面１ａ側）はシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）よりもより大きな孔（ノズル孔）が形成される。そして、酸化膜１０１ａの表面側よりノズル基材１００側に開口径を変えていくノズル孔１１のテーパ部、すなわち第１のノズル孔部１１０ａが形成される。 (E) As shown in FIG. 14E, the formed oxide film 101a is wet-etched from the opening 102a side of the photoresist 102 to open a part of the oxide film 101a. At this time, since the oxide film 101a to be etched has a compositional difference for each layer, that is, the etching rate of the film quality of the oxide film 101a is higher than the upper surface side (bonding surface 1a side) of the oxide film 101a (on the silicon substrate 100 side). Since the composition of each layer is changed stepwise so as to be slower toward the contact surface 1c side), a difference in etching rate occurs in each layer during the etching of the oxide film 101a, and the upper surface side of the oxide film 101a ( A larger hole (nozzle hole) is formed on the bonding surface 1a side than on the silicon base material 100 side (contact surface 1c side). And the taper part of the nozzle hole 11 which changes an opening diameter from the surface side of the oxide film 101a to the nozzle base material 100 side, ie, the 1st nozzle hole part 110a, is formed.

（ｆ） 図１４（ｆ）に示すように、シリコン基材１００の部分をフォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側よりドライエッチングにより、垂直性の高い方法でエッチングし、第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。先の工程図１４（ｅ）において、酸化膜１０１ａに第１のノズル孔部１１０ａを形成したので、酸化膜１０１ａをマスクにしてシリコン基材１００をドライエッチングによって加工することが可能である。 (F) As shown in FIG. 14 (f), the silicon substrate 100 is etched by dry etching from the opening 102a side of the photoresist 102 by a highly perpendicular method, and the second nozzle hole 110b is formed. Form. In FIG. 14E, since the first nozzle hole portion 110a is formed in the oxide film 101a, the silicon substrate 100 can be processed by dry etching using the oxide film 101a as a mask.

（ｇ） 図１４（ｇ）に示すように、フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。 (G) As shown in FIG. 14G, the photoresist 102 is removed using a chemical.

（ｈ） 図１４（ｈ）（図１２（ａ）〜図１４（ｇ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、シリコン基材１００を酸化膜１０１ａの形成していない側から研削することで、第２のノズル孔部１１０ｂを貫通させる。
こうして、酸化膜１０１ａに形成した截頭円錐状の第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００に形成した略円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、テーパ部を備えたノズル孔１１が形成される。
上記の工程を経て、シリコン基材１００からノズル基板１を製造する。 (H) As shown in FIG. 14 (h) (a diagram in which the vertical direction from FIG. 12 (a) to FIG. 14 (g) is reversed), the silicon base material 100 is viewed from the side where the oxide film 101a is not formed. By grinding, the 2nd nozzle hole part 110b is penetrated.
Thus, a nozzle hole having a tapered portion is formed by the frustoconical first nozzle hole portion 110a formed in the oxide film 101a and the substantially cylindrical second nozzle hole portion 110b formed in the silicon substrate 100. 11 is formed.
The nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon base material 100 through the above steps.

キャビティ基板２と電極基板３との接合工程は図８、図９に示した場合と同様なので、説明を省略する。
また、キャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド１０を製造する製造工程は、図１０に示した場合と同様なので、説明を省略する。 Since the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is the same as that shown in FIGS.
The manufacturing process for manufacturing the inkjet head 10 by bonding the nozzle substrate 1 to the bonding substrate of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is the same as that shown in FIG.

実施の形態２によれば、ノズル基板１に形成したノズル形状は従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有するので、ノズル孔１１の液滴の流れに抵抗が生じにくく、従来のように角部に淀み、空洞が生じて液滴の流れを妨げることもなく、液滴がスムーズに流れて、液滴の吐出性が向上する。また、実施の形態２においては、薄膜を多層形成するので、比較的簡単に成膜をおこなうことができる。さらに、酸化膜１０１ａの組成は各層ごとに任意に変えることが可能であるため、テーパ形状に変化を持たせることもでき、液滴の成分に応じて、所望のテーパ形状を簡単に作り出すことが可能である。   According to the second embodiment, the nozzle shape formed on the nozzle substrate 1 is not a stepped shape as in the prior art, but has a tapered portion, so that resistance to the flow of liquid droplets in the nozzle hole 11 is unlikely to occur, as in the conventional case. The stagnation in the corners and the formation of cavities do not hinder the flow of the liquid droplets, and the liquid droplets flow smoothly, improving the liquid droplet ejection performance. In the second embodiment, since the thin films are formed in multiple layers, the film formation can be performed relatively easily. Further, since the composition of the oxide film 101a can be arbitrarily changed for each layer, the taper shape can be changed, and a desired taper shape can be easily created according to the component of the droplet. Is possible.

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るインクジェットヘッド２０は、実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０と基本的な構成及び動作は同様であるが、ノズル基板１の構成が異なっている。すなわち、インクジェットヘッド２０は、ノズル基板１がシリコン基材１００と酸化膜１０１とで構成されているのではなく、ノズル基板１がシリコン基材１００と窒化膜２０１とで構成されているのである。なお、実施の形態３では実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。 Embodiment 3 FIG.
The inkjet head 20 according to the third embodiment of the present invention has the same basic configuration and operation as the inkjet head 10 according to the first embodiment, but the configuration of the nozzle substrate 1 is different. That is, in the inkjet head 20, the nozzle substrate 1 is not composed of the silicon base material 100 and the oxide film 101, but the nozzle substrate 1 is composed of the silicon base material 100 and the nitride film 201. In the third embodiment, the difference from the first embodiment will be mainly described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

実施の形態３に係るインクジェットヘッド２０及び窒化膜２０１については、実施の形態１の説明で使用した図１〜図１０にかっこ書きで示してある。実施の形態３に係るインクジェットヘッド２０のノズル基板１は、図１〜図３に示すようにシリコン基材１００とこのシリコン基材１００の表面（図の下面側）に形成した窒化膜２０１とから作製されている。このように構成したインクジェットヘッド２０の製造方法について、実施の形態１の説明で使用した図４〜図１０を用いて説明する。   The inkjet head 20 and the nitride film 201 according to the third embodiment are shown in parentheses in FIGS. 1 to 10 used in the description of the first embodiment. As shown in FIGS. 1 to 3, the nozzle substrate 1 of the inkjet head 20 according to the third embodiment includes a silicon base material 100 and a nitride film 201 formed on the surface of the silicon base material 100 (the lower surface side in the figure). Have been made. A method for manufacturing the inkjet head 20 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 10 used in the description of the first embodiment.

まず、大径側が略截頭錐体形状（たとえば、テーパー状）をなし、小径側が略円筒状をなして連通する２段形状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図５〜図７を用いて説明する。
（ａ） 図５（ａ）に示すように、シリコン基材（Ｓｉ基材）１００を製造する。 First, a manufacturing process of the nozzle substrate 1 having the two-stage nozzle holes 11 in which the large diameter side has a substantially truncated cone shape (for example, a tapered shape) and the small diameter side has a substantially cylindrical shape and communicates with each other is illustrated in FIG. Description will be made with reference to FIG.
(A) As shown to Fig.5 (a), the silicon base material (Si base material) 100 is manufactured.

（ｂ） 図５（ｂ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材１００の表面（図の上側、接触面１ｃ側）に、プラズマＣＶＤ法で窒化膜２０１を形成する。この場合、窒化膜２０１のエッチングレートが、上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって連続的に遅くなるように、窒化膜２０１の一部を形成しながらパラメータを連続的に変化させて窒化膜２０１全体を形成する。すなわち、シリコン基材１００側からエッチングレートの遅い組成の膜を形成し始めて、徐々にエッチングレートの早い組成の膜を、その組成がリニアに変化するようにして形成していく。
変化させるパラメータは、ガス比、温度、圧力（真空度）、プラズマパワー、ガス等であり、これらを窒化膜２０１の一部を形成しながら個別に変化させ、または組み合わせて変化させることにより膜の組成を制御し、これにより窒化膜２０１の組成を連続的に（リニアに）変化させる。 (B) As shown in FIG. 5B, a nitride film 201 is formed on the surface of the silicon substrate 100 on the side to be bonded to the cavity substrate 2 (the upper side in the figure, the contact surface 1c side) by plasma CVD. In this case, a part of the nitride film 201 is formed such that the etching rate of the nitride film 201 continuously decreases from the upper surface side (bonding surface 1a side) toward the silicon base material side (contact surface 1c side). While the parameters are continuously changed, the entire nitride film 201 is formed. That is, a film having a composition having a low etching rate is started from the silicon substrate 100 side, and a film having a composition having a high etching rate is gradually formed so that the composition changes linearly.
The parameters to be changed are gas ratio, temperature, pressure (degree of vacuum), plasma power, gas, etc., and these can be changed individually or in combination while forming part of the nitride film 201 to change the film. The composition is controlled, thereby changing the composition of the nitride film 201 continuously (linearly).

例えば、プラズマＣＶＤ法で窒化膜２０１を形成するときは、シラン系（モノシランやジクロールシラン）、ＮＨ3 （アンモニア）、Ｎ2 （窒素）よりなるガスを使用する。そして、これらのガスのうち、ＮＨ3 、Ｎ2 を固定パラメータとし、シラン系を変化パラメータとする。 For example, when the nitride film 201 is formed by a plasma CVD method, a gas composed of silane (monosilane or dichlorosilane), NH 3 (ammonia), or N 2 (nitrogen) is used. Of these gases, NH 3 and N 2 are set as fixed parameters, and a silane system is set as a change parameter.

図５（ａ）で製造したシリコン基材１００をリアクター内に入れ、シリコン基材１００の表面（図の上部）に、ＮＨ3 （流量は２０ｓｃｃｍ）、Ｎ2 （流量は６３０ｓｃｃｍ）を、流量を一定状態にしたままで流し、さらにシラン系（ここでは、モノシランガス（ＳｉＨ4 ））の流量を４０ｓｃｃｍから１ｓｃｃｍに連続的に（リニアに）変化させて流す。この際の、成膜温度（℃）、成膜中圧力（リアクタ−内の真空度）（Ｐａ）は一定とする。
こうすると、図５（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の表面に、当該面の垂直方向にＳｉＨ4 の組成が連続的に変化する窒化膜２０１（この場合、シリコン基材１００表面、すなわち接触面１ｃのＳｉＨ4 の含量は４０）が形成され、成膜中のＳｉＨ4 の含量が低い側（図の上側、すなわち接合面１ａ側）でエッチングレートが早く、含量が高くなるにつれて（図の下側に行くほど、すなわち接触面１ｃに近づくほど）エッチングレートが遅くなる。 The silicon substrate 100 manufactured in FIG. 5A is placed in the reactor, and NH 3 (flow rate is 20 sccm), N 2 (flow rate is 630 sccm), and the flow rate is adjusted on the surface of the silicon substrate 100 (upper part of the figure). The flow is continued in a constant state, and the flow rate of the silane system (here, monosilane gas (SiH 4 )) is changed continuously (linearly) from 40 sccm to 1 sccm. At this time, the film formation temperature (° C.) and the film formation pressure (degree of vacuum in the reactor) (Pa) are constant.
As a result, as shown in FIG. 5B, a nitride film 201 in which the composition of SiH 4 continuously changes in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 100 (in this case, the surface of the silicon substrate 100, That is, the SiH 4 content of the contact surface 1c is 40), and the etching rate is fast on the side where the SiH 4 content during film formation is low (the upper side in the figure, ie, the bonding surface 1a side), and as the content increases ( The lower the figure is, that is, the closer to the contact surface 1c, the slower the etching rate.

上記の場合は、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）を一定にして、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を連続的に変化させていく場合について示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｐａ）を一定にした状態で、成膜温度（℃）をシリコン基材１００の表面側より連続的に変化させていくこともできる。
例えば、成膜温度（℃）を２７０℃〜３３０℃まで連続的に変化させると、成膜中の温度が低い側（図の上側）でエッチングレートの早い窒化膜２０１が形成される。 For the deposition temperature (° C.), with a constant film forming pressure (Pa), has been described when going by continuously changing the SiH 4 flow rate (sccm), the SiH 4 flow rate ( It is also possible to continuously change the film formation temperature (° C.) from the surface side of the silicon substrate 100 in a state where the pressure (Pacm) during film formation is constant.
For example, when the film formation temperature (° C.) is continuously changed from 270 ° C. to 330 ° C., the nitride film 201 having a high etching rate is formed on the lower temperature side (upper side in the drawing) during film formation.

また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を一定にした状態で、成膜中圧力（Ｐａ）をシリコン基材１００の表面側より連続的に変化させていくこともできる。温度を変化させない場合は、成膜温度を例えば３００℃とし、成膜中圧力を、例えば２００Ｐａ〜１００Ｐａまで連続的に変化させると（ＡＰＣ等でコントロールする）、成膜中圧力が高い側（真空度が悪い側であって、図の上側）でエッチングレートの早い窒化膜２０１が形成される。 Further, the pressure during deposition (Pa) can be continuously changed from the surface side of the silicon substrate 100 with the flow rate (sccm) of SiH 4 and the deposition temperature (° C.) being constant. When the temperature is not changed, the film forming temperature is set to, for example, 300 ° C., and the film forming pressure is continuously changed from, for example, 200 Pa to 100 Pa (controlled by APC or the like). A nitride film 201 having a high etching rate is formed on the lower side (upper side in the figure).

さらに、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）及び成膜中圧力（Ｐａ）を一定にした状態で、成膜中のプラズマパワー（Ｗ）をシリコン基材１００の表面側より連続的に変化させていくこともできる。例えばプラズマパワーを８０Ｗ〜１２０Ｗまで連続的に変化させると、成膜中のプラズマパワーが低い側（図の上側）でエッチングレートの早い窒化膜２０１が形成される。 Further, the plasma power (W) during film formation is continuously applied from the surface side of the silicon substrate 100 with the SiH 4 flow rate (sccm), film formation temperature (° C.) and film formation pressure (Pa) being constant. It can also be changed. For example, when the plasma power is continuously changed from 80 W to 120 W, the nitride film 201 having a high etching rate is formed on the side where the plasma power during film formation is low (the upper side in the figure).

上記それぞれの場合は、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）のいずれか１つのパラメータを個別に変化させ、他の３つのパラメータを変化させていない場合を示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）のパラメータの変化を任意に組み合わせて、窒化膜２０１の組成を連続的に（リニアに）変化させることも可能である。
例えば、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を変化させて、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）を一定にすることもでき、また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｐａ）を変化させて、成膜温度（℃）、プラズマパワー（Ｗ）を一定にすることもでき、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）を変化させて、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を一定にすることもでき、さらには、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）のすべてを変化させることもできる。 In each of the above cases, any one of the parameters of SiH 4 flow rate (sccm), film forming temperature (° C.), film forming pressure (Pa), and plasma power (W) is individually changed, and the other three Although the case where the parameters were not changed was shown, the change of parameters of SiH 4 flow rate (sccm), film forming temperature (° C.), film forming pressure (Pa), and plasma power (W) were arbitrarily combined, It is also possible to change the composition of the nitride film 201 continuously (linearly).
For example, the SiH 4 flow rate (sccm) and the deposition temperature (° C.) can be changed to make the deposition pressure (Pa) and plasma power (W) constant, and the SiH 4 flow rate (sccm). ), The film formation temperature (° C.) and the plasma power (W) can be made constant by changing the film formation pressure (Pa), the film formation temperature (° C.), the film formation pressure (Pa), and the plasma. power by changing the (W), can also be a constant SiH 4 flow rate (sccm), more, SiH 4 flow rate (sccm), film-forming temperature (° C.), the film forming pressure (Pa), All of the plasma power (W) can be changed.

上記の説明では、ＳｉＨ4 を使用して窒化膜２０１を形成する場合を示したが、ＳｉＨ4 を使用しなくても、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）を変化させるだけであっても、エッチングレートの違う窒化膜２０１を形成することができる。
なお、窒化膜２０１の膜厚はできるだけ厚いほうが望ましいが、ノズル基板１が窒化膜２０１の応力により反りが生じる場合があるため、最大膜厚として２０μを目安に形成する。 In the above description, the case of forming the nitride film 201 using SiH 4, without using SiH 4, film forming temperature (° C.), the film forming pressure (Pa), plasma power ( Even if only W) is changed, nitride films 201 having different etching rates can be formed.
Although it is desirable that the thickness of the nitride film 201 is as large as possible, the nozzle substrate 1 may be warped due to the stress of the nitride film 201. Therefore, the maximum film thickness is set to 20 μ as a guide.

（ｃ） 窒化膜２０１を形成したのち、図６（ｃ）に示すように、窒化膜２０１の上側（図の上側）に、フォトレジスト１０２を塗布する。その後、フォトレジスト１０２を焼き固める。 (C) After forming the nitride film 201, as shown in FIG. 6C, a photoresist 102 is applied on the upper side of the nitride film 201 (upper side in the figure). Thereafter, the photoresist 102 is baked and hardened.

（ｄ） 図６（ｄ）に示すように、フォトリソ技術により、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によりフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行い、開口部１０２ａを形成する。 (D) As shown in FIG. 6D, alignment exposure and development of the photoresist 102 are performed by photolithography. That is, the photoresist 102 is exposed to ultraviolet rays using a photomask (not shown), and the photoresist 102 is patterned to form the opening 102a.

（ｅ） 図７（ｅ）に示すように、形成した窒化膜２０１を、フォトレジスト１０２の開口部１０２ａからウエットエッチングして、窒化膜２０１の一部を開口する。このとき、エッチングされる窒化膜２０１に組成差があるため、すなわち、窒化膜２０１のエッチングレートが、窒化膜２０１の上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって連続的に遅くなるように組成をリニアに変化させてあるため、窒化膜２０１のエッチング時においてエッチングレートに差が生じ、窒化膜２０１の上面側（接合面１ａ側）はシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）よりも大きな径の孔が形成される。そして、窒化膜２０１の表面よりシリコン基材１００側に向かって連続的に縮径されたテーパ部を有する第１のノズル孔部１１０ａが形成される。 (E) As shown in FIG. 7E, the formed nitride film 201 is wet-etched from the opening 102 a of the photoresist 102 to open a part of the nitride film 201. At this time, since the nitride film 201 to be etched has a compositional difference, that is, the etching rate of the nitride film 201 is closer to the silicon substrate 100 side (contact surface 1c side) than the upper surface side (bonding surface 1a side) of the nitride film 201. Since the composition is linearly changed so as to continuously slow down toward the surface, a difference occurs in the etching rate during the etching of the nitride film 201, and the upper surface side (bonding surface 1 a side) of the nitride film 201 is silicon-based. A hole having a larger diameter than the material 100 side (contact surface 1c side) is formed. Then, a first nozzle hole portion 110a having a tapered portion continuously reduced in diameter from the surface of the nitride film 201 toward the silicon substrate 100 side is formed.

（ｆ） 図７（ｆ）に示すように、シリコン基材１００の部分をフォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側よりドライエッチングにより、垂直性の高い方法でエッチングし、第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。先の工程図７（ｅ）において、窒化膜２０１に第１のノズル孔部１１０ａを形成したので、この窒化膜２０１をマスクにしてシリコン基材１００をドライエッチングして加工することが可能である。 (F) As shown in FIG. 7F, the portion of the silicon substrate 100 is etched from the opening 102a side of the photoresist 102 by dry etching by a highly perpendicular method, and the second nozzle hole portion 110b is formed. Form. 7E, since the first nozzle hole portion 110a is formed in the nitride film 201, the silicon substrate 100 can be processed by dry etching using the nitride film 201 as a mask. .

（ｇ） 図７（ｇ）に示すように、フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。 (G) As shown in FIG. 7G, the photoresist 102 is removed using a chemical.

（ｈ） 図７（ｈ）（図５（ａ）〜図７（ｇ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、シリコン基材１００を窒化膜２０１を形成していない面側から研削することで、第２のノズル孔部１１０ｂを貫通させる。
こうして、窒化膜２０１に形成した略截頭錐体形状の第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００に形成した略円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、テーパ部を備えたノズル孔１１が形成される。
上記の工程を経て、シリコン基材１００と窒化膜２０１とからノズル基板１を製造する。 (H) As shown in FIG. 7 (h) (a diagram in which the up and down directions from FIG. 5 (a) to FIG. 7 (g) are reversed), the silicon substrate 100 is on the side where the nitride film 201 is not formed. The second nozzle hole portion 110b is penetrated by grinding from above.
Thus, a tapered portion is provided by the substantially nozzle-shaped first nozzle hole portion 110a formed in the nitride film 201 and the substantially cylindrical second nozzle hole portion 110b formed in the silicon substrate 100. A nozzle hole 11 is formed.
The nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon base material 100 and the nitride film 201 through the above steps.

次に、図８及び図９で示すようなキャビティ基板２及び電極基板３が接合された接合基板と、ノズル基板１とを、図１０に示すように接合し、ダイシングにより分離して、インクジェットヘッド２０が完成する。   Next, the bonding substrate in which the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are bonded as shown in FIG. 8 and FIG. 9 and the nozzle substrate 1 are bonded as shown in FIG. 20 is completed.

実施の形態３によれば、ノズル基板１に形成したノズル形状は従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有するので、ノズル孔１１の液滴の流れに抵抗が生じにくく、従来のように角部に淀み、空洞が生じて液滴の流れを妨げることもなく、液滴がスムーズに流れて液滴の吐出性が向上する。また、窒化膜２０１の組成は任意に変えることが可能であるため、テーパ形状に変化を持たせることもでき、液滴の成分に応じて、所望のテーパ形状を簡単に作り出すことが可能である。   According to the third embodiment, the nozzle shape formed on the nozzle substrate 1 is not a stepped shape as in the prior art, but has a tapered portion, so that resistance to the flow of liquid droplets in the nozzle hole 11 is less likely to occur, as in the conventional case. The stagnation in the corners and the formation of cavities do not impede the flow of the liquid droplets, and the liquid droplets flow smoothly and the liquid droplet ejection properties are improved. Further, since the composition of the nitride film 201 can be arbitrarily changed, the taper shape can be changed, and a desired taper shape can be easily created according to the component of the droplet. .

実施の形態４.
実施の形態４におけるノズル孔１１は、実施の形態３で示したノズル孔１１と同様に、シリコン基材１００と窒化膜２０１ａとから作製されたノズル基板１に形成されており、小径側の略円筒状をなす第２のノズル孔部１１０ｂはシリコン基材１００に形成されており、大径側の略截頭錐体形状をなす第１のノズル孔部１１０ａは窒化膜２０１ａに形成されて、連続した２段形状を構成している。また、実施の形態３と同様に、窒化膜２０１ａのシリコン基材１００側に位置する層の膜はエッチングレートが遅い性質を有し、表面側すなわちシリコン基材１００と反対側に位置する層の膜はエッチングレートが早い性質を有している。
しかしながら、実施の形態３で示した窒化膜２０１は組成をリニアに変化させて形成していくのに対して、実施の形態４で示す窒化膜２０１ａは組成ごとにレイヤーを分けて多層形成していく。
その他のインクジェットヘッド２０の構成は、実施の形態３で示した場合と同様なので、説明を省略する。なお、実施の形態４に係る窒化膜２０１ａについては、実施の形態１の説明で使用した図１１〜図１４にかっこ書きで示してある。 Embodiment 4.
Similarly to the nozzle hole 11 shown in the third embodiment, the nozzle hole 11 in the fourth embodiment is formed in the nozzle substrate 1 made of the silicon base material 100 and the nitride film 201a, and has a small diameter side. The cylindrical second nozzle hole 110b is formed in the silicon substrate 100, and the first nozzle hole 110a having a large truncated cone shape on the large diameter side is formed in the nitride film 201a. It constitutes a continuous two-stage shape. Similarly to the third embodiment, the film of the layer located on the silicon base material 100 side of the nitride film 201a has a slow etching rate, and the layer located on the surface side, that is, the side opposite to the silicon base material 100 The film has the property of having a high etching rate.
However, while the nitride film 201 shown in the third embodiment is formed by changing the composition linearly, the nitride film 201a shown in the fourth embodiment is formed in multiple layers by dividing the layers for each composition. Go.
Other configurations of the ink jet head 20 are the same as those shown in the third embodiment, and thus the description thereof is omitted. The nitride film 201a according to the fourth embodiment is shown in parentheses in FIGS. 11 to 14 used in the description of the first embodiment.

次に、２段形状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図１２〜図１４を用いて説明する。
（ａ） 図１２（ａ）に示すように、シリコン基材（Ｓｉ基材）１００を製造する。 Next, a manufacturing process of the nozzle substrate 1 having the two-stage nozzle holes 11 will be described with reference to FIGS.
(A) As shown to Fig.12 (a), the silicon base material (Si base material) 100 is manufactured.

（ｂ） 図１２（ｂ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材１００の表面（図の上側）に、プラズマＣＶＤ法で窒化膜２０１ａを形成する。この場合、窒化膜２０１ａは、その膜のエッチングレートが、上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって段階的に遅くなる（シリコン基材１００側より上面側に向かうにしたがって段階的に早くなる）ように、窒化膜２０１ａの一部を形成しながらパラメータを段階的に変化させて形成していく。すなわち、多層形成した窒化膜２０１ａのそれぞれの層を細かくレイヤーを分けて形成し、各層ごとに組成差を生み出すようにしていく。 (B) As shown in FIG. 12B, a nitride film 201a is formed by a plasma CVD method on the surface (upper side in the figure) of the silicon base material 100 on the side bonded to the cavity substrate 2. In this case, the etching rate of the nitride film 201a is gradually decreased as the etching rate of the film moves from the upper surface side (bonding surface 1a side) to the silicon substrate 100 side (contact surface 1c side) (silicon substrate 100 side). In this process, the parameters are changed stepwise while forming a part of the nitride film 201a so as to be earlier in steps toward the upper surface side. That is, each layer of the nitride film 201a formed in multiple layers is formed by finely dividing the layers so as to produce a compositional difference for each layer.

変化させるパラメータは、ガス比、温度、圧力（真空度）、プラズマパワー、ガス等であり、これらを窒化膜２０１ａの各層を形成しながら各層ごとに個別に変化させることにより、または組み合わせて変化させることにより膜の組成を制御し、これにより各層の窒化膜２０１ａの組成を変化させることが可能となり、組成の違う多層の膜が段階的に形成されていく。   The parameters to be changed are gas ratio, temperature, pressure (degree of vacuum), plasma power, gas, etc., and these are changed by changing each layer individually or in combination while forming each layer of the nitride film 201a. Thus, the composition of the film can be controlled, whereby the composition of the nitride film 201a of each layer can be changed, and multilayer films having different compositions are formed in stages.

例えば、プラズマＣＶＤ法で窒化膜２０１ａを形成するときは、シラン系（モノシランやジクロールシラン）、ＮＨ3 （アンモニア）、Ｎ2 （窒素）よりなるガスを使用する。そして、これらのガスのうち、ＮＨ3 、Ｎ2 を固定パラメータとし、シラン系を変化パラメータとする。 For example, when the nitride film 201a is formed by plasma CVD, a gas composed of silane (monosilane or dichlorosilane), NH 3 (ammonia), or N 2 (nitrogen) is used. Of these gases, NH 3 and N 2 are set as fixed parameters, and a silane system is set as a change parameter.

図１２（ａ）で製造したシリコン基材１００をリアクター内に入れ、シリコン基材１００の表面（図の上部）に、ＮＨ3 （流量は２０ｓｃｃｍ）、Ｎ2 （流量は６３０ｓｃｃｍ）を、流量を一定状態にしたままで流し、シラン系（ここでは、モノシランガス（ＳｉＨ4 ））の流量を４０ｓｃｃｍから１ｓｃｃｍの間で段階的に変化させて（例えば、シリコン基材１００側に最も近い第１の層の製造にあたってはＳｉＨ4 の流量が４０ｓｃｃｍ、次の第２の層の製造にあたってはＳｉＨ4 の流量が３０ｓｃｃｍ、次の第３の層の製造にあたってはＳｉＨ4の流量が２０ｓｃｃｍ・・・というように段階的にＳｉＨ4の流量を変化させて）流す。この際の、成膜温度（℃）、成膜中圧力（リアクタ−内の真空度）（Ｐａ）は一定とする。
こうすると、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の表面に、当該表面の垂直方向にＳｉＨ4 の組成が段階的に変化する（段階的に減少する）窒化膜２０１ａが形成され、成膜中のＳｉＨ4 の含量が低い側（図の上側）の層でエッチングレートが早くなり、含量が多くなる側（図の下側）の層ほどエッチングレートが遅くなる。 The silicon substrate 100 manufactured in FIG. 12A is placed in the reactor, and NH 3 (flow rate is 20 sccm), N 2 (flow rate is 630 sccm), and the flow rate is adjusted on the surface of the silicon substrate 100 (upper part of the figure). The first layer closest to the silicon substrate 100 side is flowed in a constant state, and the flow rate of the silane system (here, monosilane gas (SiH 4 )) is changed stepwise between 40 sccm and 1 sccm (for example, the first layer closest to the silicon substrate 100 side). The flow rate of SiH 4 is 40 sccm for the production of the second layer, the flow rate of SiH 4 is 30 sccm for the production of the next second layer, the flow rate of SiH 4 is 20 sccm for the production of the next third layer, and so on. The flow rate of SiH 4 is changed stepwise. At this time, the film formation temperature (° C.) and the film formation pressure (degree of vacuum in the reactor) (Pa) are constant.
As a result, as shown in FIG. 12B, a nitride film 201a in which the composition of SiH 4 changes stepwise (decreases stepwise) in the direction perpendicular to the surface is formed on the surface of the silicon substrate 100. The etching rate is faster in the layer with the lower SiH 4 content (upper side in the figure) during film formation, and the etching rate is slower in the layer with the higher content (lower side in the figure).

上記の場合は、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）を一定にして、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を各層の形成ごとに段階的に減少させていく場合について示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｐａ）を一定にした状態で、成膜温度（℃）をシリコン基材１００の表面側より各層の形成ごとに段階的に変化させていくこともできる。例えば、成膜温度（℃）を２７０℃〜３３０℃の間で段階的に変化させていくと、成膜中の温度が低い側（図の上側）の層ほど、エッチングレートが早くなる。 In the above case, the film formation temperature (° C.) and the pressure during film formation (Pa) are kept constant, and the flow rate of SiH 4 (sccm) is decreased step by step for each layer formation. In a state where the flow rate (sccm) of SiH 4 and the pressure (Pa) during film formation are constant, the film formation temperature (° C.) is gradually changed from the surface side of the silicon substrate 100 as each layer is formed. You can also. For example, when the film formation temperature (° C.) is changed stepwise between 270 ° C. and 330 ° C., the lower the temperature during film formation (the upper side in the figure), the faster the etching rate.

また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を一定にした状態で、成膜中圧力（Ｐａ）をシリコン基材１００の表面側より各層形成ごとに段階的に変化させていくこともできる。温度を変化させない場合は、成膜温度を例えば３００℃とし、成膜中圧力（Ｐａ）を、例えば、２００Ｐａ〜１００Ｐａの間で段階的に変化させていく（この圧力変化はＡＰＣ等でコントロールする、例えば、シリコン基材１００側に最も近い第１の層の製造にあたっては成膜中圧力が１００Ｐａ、次の第２の層の製造にあたっては１３０Ｐａ、次の第３の層の製造にあたっては１６０Ｐａ・・・というように段階的に増加させる）。こうすると、成膜中圧力が高い側（真空度が悪い側であって、図の上側）の層ほど、エッチングレートが早くなる。 In addition, with the SiH 4 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) kept constant, the pressure during film formation (Pa) is gradually changed from the surface side of the silicon substrate 100 for each layer formation. You can also When the temperature is not changed, the film formation temperature is set to 300 ° C., for example, and the pressure (Pa) during film formation is changed stepwise between, for example, 200 Pa to 100 Pa (this pressure change is controlled by APC or the like). For example, in manufacturing the first layer closest to the silicon substrate 100 side, the pressure during film formation is 100 Pa, in manufacturing the next second layer, 130 Pa, and in manufacturing the next third layer, 160 Pa ·・ ・ Increase step by step.) In this case, the higher the pressure during film formation (the lower the degree of vacuum and the upper side in the figure), the higher the etching rate.

さらに、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）及び成膜中圧力（Ｐａ）を一定にした状態で、成膜中のプラズマパワー（Ｗ）をシリコン基材１００の表面側より段階的に変化させていくこともできる。例えばプラズマパワーを８０Ｗ〜１２０Ｗまで段階的に変化させると、成膜中のプラズマパワーが低い側（図の上側）でエッチングレートの早い窒化膜２０１が形成される。 Further, the plasma power (W) during film formation is increased from the surface side of the silicon substrate 100 with the SiH 4 flow rate (sccm), the film formation temperature (° C.), and the film formation pressure (Pa) constant. It can also be changed. For example, when the plasma power is changed stepwise from 80 W to 120 W, the nitride film 201 having a high etching rate is formed on the side where the plasma power during film formation is low (the upper side in the figure).

上記それぞれの場合は、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）のいずれか１つのパラメータを個別に変化させ、他の３つのパラメータを変化させていない場合を示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）のパラメータの変化を任意に組み合わせて、窒化膜２０１ａの組成を段階的に変化させることも可能である。
例えば、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を変化させて、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）を一定にすることもでき、また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｐａ）を変化させて、成膜温度（℃）、プラズマパワー（Ｗ）を一定にすることもでき、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）を変化させて、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を一定にすることもでき、さらには、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）のすべてを変化させることもできる。 In each of the above cases, any one of the parameters of SiH 4 flow rate (sccm), film forming temperature (° C.), film forming pressure (Pa), and plasma power (W) is individually changed, and the other three Although the case where the parameters were not changed was shown, the change of parameters of SiH 4 flow rate (sccm), film forming temperature (° C.), film forming pressure (Pa), and plasma power (W) were arbitrarily combined, It is also possible to change the composition of the nitride film 201a stepwise.
For example, the SiH 4 flow rate (sccm) and the deposition temperature (° C.) can be changed to make the deposition pressure (Pa) and plasma power (W) constant, and the SiH 4 flow rate (sccm). ), The film formation temperature (° C.) and the plasma power (W) can be made constant by changing the film formation pressure (Pa), the film formation temperature (° C.), the film formation pressure (Pa), and the plasma. power by changing the (W), can also be a constant SiH 4 flow rate (sccm), more, SiH 4 flow rate (sccm), film-forming temperature (° C.), the film forming pressure (Pa), All of the plasma power (W) can be changed.

上記の説明ではＳｉＨ4 を使用して窒化膜２０１ａを形成する場合を示したが、ＳｉＨ4 を使用しなくても、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｐａ）、プラズマパワー（Ｗ）を変化させるだけで、エッチングレートが段階的に異なる窒化膜２０１ａを多層形成することができる。
なお、窒化膜２０１ａの膜厚はできるだけ厚いほうが望ましいが、ノズル基板１が窒化膜２０１ａの応力によって反りが生じる場合があるため、反りが生じない程度の膜厚として、多層膜の総膜厚は、最大２０μとした。 In the above description, the case where the nitride film 201a is formed using SiH 4 has been described. However, the film forming temperature (° C.), the film forming pressure (Pa), and the plasma power (W) can be used without using SiH 4. ), The nitride films 201a having different etching rates in stages can be formed in multiple layers.
Although the nitride film 201a is preferably as thick as possible, the nozzle substrate 1 may be warped due to the stress of the nitride film 201a. Therefore, the total film thickness of the multilayer film is such that the warp does not occur. The maximum was 20 μm.

（ｃ） 窒化膜２０１ａを形成したのち、図１３（ｃ）に示すように、窒化膜２０１ａの上側（図の上側）に、フォトレジスト１０２を塗布する。その後、フォトレジスト１０２を焼き固める。 (C) After forming the nitride film 201a, as shown in FIG. 13C, a photoresist 102 is applied on the upper side of the nitride film 201a (upper side in the figure). Thereafter, the photoresist 102 is baked and hardened.

（ｄ） 図１３（ｄ）に示すように、フォトリソ技術により、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によりフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行って、開口部１０２ａを形成する。 (D) As shown in FIG. 13D, alignment exposure and development of the photoresist 102 are performed by photolithography. That is, the photoresist 102 is exposed to ultraviolet rays using a photomask (not shown), and the photoresist 102 is patterned to form the opening 102a.

（ｅ） 図１４（ｅ）に示すように、形成した窒化膜２０１ａを、フォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側からウエットエッチングして、窒化膜２０１ａの一部を開口する。このとき、エッチングされる窒化膜２０１ａは各層ごとに組成差があるため、すなわち、窒化膜２０１ａのエッチングレートが、窒化膜２０１ａの上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって遅くなるように各層の組成を段階的に変化させてあるため、窒化膜２０１ａのエッチング時において各層ごとにエッチングレートに差が生じ、窒化膜２０１ａの上面側（接合面１ａ側）はシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）よりも大きな径の孔（ノズル孔）が形成される。そして、窒化膜２０１ａの上面側よりノズル基材１００側に開口径を変えていくノズル孔１１のテーパ部、すなわち第１のノズル孔部１１０ａが形成される。 (E) As shown in FIG. 14E, the formed nitride film 201a is wet-etched from the opening 102a side of the photoresist 102 to open a part of the nitride film 201a. At this time, the nitride film 201a to be etched has a composition difference for each layer. That is, the etching rate of the nitride film 201a is higher than the upper surface side (bonding surface 1a side) of the nitride film 201a (the contact surface 1a). 1c side), the composition of each layer is changed stepwise so as to become slower, so that when the nitride film 201a is etched, a difference occurs in the etching rate for each layer, and the upper surface side (bonding surface) of the nitride film 201a. On the 1a side, a hole (nozzle hole) having a diameter larger than that on the silicon substrate 100 side (contact surface 1c side) is formed. And the taper part of the nozzle hole 11 which changes an opening diameter from the upper surface side of the nitride film 201a to the nozzle base material 100 side, ie, the 1st nozzle hole part 110a, is formed.

（ｆ） 図１４（ｆ）に示すように、シリコン基材１００の部分をフォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側よりドライエッチングにより、垂直性の高い方法でエッチングし、第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。先の工程図１４（ｅ）において、窒化膜２０１ａに第１のノズル孔部１１０ａを形成したので、窒化膜２０１ａをマスクにしてシリコン基材１００をドライエッチングによって加工することが可能である。 (F) As shown in FIG. 14 (f), the silicon substrate 100 is etched by dry etching from the opening 102a side of the photoresist 102 by a highly perpendicular method, and the second nozzle hole 110b is formed. Form. In FIG. 14E, since the first nozzle hole portion 110a is formed in the nitride film 201a, the silicon substrate 100 can be processed by dry etching using the nitride film 201a as a mask.

（ｇ） 図１４（ｇ）に示すように、フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。 (G) As shown in FIG. 14G, the photoresist 102 is removed using a chemical.

（ｈ） 図１４（ｈ）（図１２（ａ）〜図１４（ｇ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、シリコン基材１００を窒化膜２０１ａを形成していない面側から研削することで、第２のノズル孔部１１０ｂを貫通させる。
こうして、窒化膜２０１ａに形成した略截頭錐体形状の第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００に形成した略円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、テーパ部を備えたノズル孔１１が形成される。
上記の工程を経て、シリコン基材１００からノズル基板１を製造する。 (H) As shown in FIG. 14 (h) (a diagram in which the up and down directions from FIG. 12 (a) to FIG. 14 (g) are reversed), the silicon substrate 100 is on the side where the nitride film 201a is not formed. The second nozzle hole portion 110b is penetrated by grinding from above.
Thus, a tapered portion is provided by the substantially nozzle-shaped first nozzle hole portion 110a formed in the nitride film 201a and the substantially cylindrical second nozzle hole portion 110b formed in the silicon substrate 100. A nozzle hole 11 is formed.
The nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon base material 100 through the above steps.

キャビティ基板２と電極基板３との接合工程は図８、図９に示した場合と同様なので、説明を省略する。
また、キャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド２０を製造する製造工程は、図１０に示した場合と同様なので、説明を省略する。 Since the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is the same as that shown in FIGS.
The manufacturing process for manufacturing the inkjet head 20 by bonding the nozzle substrate 1 to the bonding substrate of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is the same as that shown in FIG.

実施の形態４によれば、ノズル基板１に形成したノズル形状は従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有するので、ノズル孔１１の液滴の流れに抵抗が生じにくく、従来のように角部に淀み、空洞が生じて液滴の流れを妨げることもなく、液滴がスムーズに流れて、液滴の吐出性が向上する。また、実施の形態４においては、薄膜を多層形成するので、比較的簡単に成膜をおこなうことができる。さらに、窒化膜２０１ａの組成は各層ごとに任意に変えることが可能であるため、テーパ形状に変化を持たせることもでき、液滴の成分に応じて、所望のテーパ形状を簡単に作り出すことが可能である。   According to the fourth embodiment, the nozzle shape formed on the nozzle substrate 1 is not a stepped shape as in the prior art but has a tapered portion, so that resistance to the flow of liquid droplets in the nozzle hole 11 is less likely to occur, as in the conventional case. The stagnation in the corners and the formation of cavities do not hinder the flow of the liquid droplets, and the liquid droplets flow smoothly, improving the liquid droplet ejection performance. In the fourth embodiment, since the thin film is formed in multiple layers, the film can be formed relatively easily. Further, since the composition of the nitride film 201a can be arbitrarily changed for each layer, the taper shape can be changed, and a desired taper shape can be easily created according to the component of the droplet. Is possible.

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係るインクジェットヘッド３０は、実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０及び実施の形態３に係るインクジェットヘッド２０と基本的な構成及び動作は同様であるが、ノズル基板１の構成が異なっている。すなわち、インクジェットヘッド３０は、ノズル基板１がシリコン基材１００と酸化膜１０１とで、あるいはノズル基板１がシリコン基材１００と窒化膜２０１とで構成されているのではなく、ノズル基板１がシリコン基材１００とポリシリコン膜３０１とで構成されているのである。なお、実施の形態５では実施の形態１及び実施の形態３との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１及び実施の形態３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。 Embodiment 5. FIG.
The ink jet head 30 according to the fifth embodiment of the present invention has the same basic configuration and operation as the ink jet head 10 according to the first embodiment and the ink jet head 20 according to the third embodiment. The configuration is different. That is, in the inkjet head 30, the nozzle substrate 1 is not composed of the silicon base material 100 and the oxide film 101, or the nozzle substrate 1 is composed of the silicon base material 100 and the nitride film 201. The substrate 100 and the polysilicon film 301 are included. In the fifth embodiment, differences from the first and third embodiments will be mainly described, and the same parts as those in the first and third embodiments are denoted by the same reference numerals. Shall be omitted.

実施の形態５に係るインクジェットヘッド３０及びポリシリコン膜３０１については、実施の形態１の説明で使用した図１〜図１０にかっこ書きで示してある。実施の形態５に係るインクジェットヘッド３０のノズル基板１は、図１〜図３に示すようにシリコン基材１００とこのシリコン基材１００の表面（図の下面側）に形成したポリシリコン膜３０１とから作製されている。このように構成したインクジェットヘッド３０の製造方法について、実施の形態１の説明で使用した図４〜図１０を用いて説明する。   The inkjet head 30 and the polysilicon film 301 according to the fifth embodiment are shown in parentheses in FIGS. 1 to 10 used in the description of the first embodiment. The nozzle substrate 1 of the inkjet head 30 according to the fifth embodiment includes a silicon substrate 100 and a polysilicon film 301 formed on the surface of the silicon substrate 100 (the lower surface side in the drawing) as shown in FIGS. It is made from. A method for manufacturing the inkjet head 30 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 10 used in the description of the first embodiment.

まず、大径側が略截頭錐体形状をなし、小径側が略円筒状をなして連通する２段形状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図５〜図７を用いて説明する。
（ａ） 図５（ａ）に示すように、シリコン基材（Ｓｉ基材）１００を製造する。 First, a manufacturing process of a nozzle substrate 1 having a two-stage nozzle hole 11 in which the large diameter side has a substantially truncated cone shape and the small diameter side communicates in a substantially cylindrical shape will be described with reference to FIGS. explain.
(A) As shown to Fig.5 (a), the silicon base material (Si base material) 100 is manufactured.

（ｂ） 図５（ｂ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材１００の表面（図の上側、接触面１ｃ側）に、減圧ＣＶＤ法でポリシリコン膜３０１を形成する。この場合、ポリシリコン膜３０１のエッチングレートが、上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって連続的に遅くなるように、ポリシリコン膜３０１の一部を形成しながらパラメータを連続的に変化させてポリシリコン膜３０１全体を形成する。すなわち、シリコン基材１００側からエッチングレートの遅い組成の膜を形成し始めて、徐々にエッチングレートの早い組成の膜を、その組成がリニアに変化するようにして形成していく。
変化させるパラメータは、ガス比、温度、圧力（真空度）、プラズマパワー、ガス等であり、これらをポリシリコン膜３０１の一部を形成しながら個別に変化させ、または組み合わせて変化させることにより膜の組成を制御し、これによりポリシリコン膜３０１の組成を連続的に（リニアに）変化させる。 (B) As shown in FIG. 5B, a polysilicon film 301 is formed on the surface of the silicon substrate 100 on the side to be bonded to the cavity substrate 2 (the upper side in the figure, the contact surface 1c side) by the low pressure CVD method. . In this case, a part of the polysilicon film 301 is so slow that the etching rate of the polysilicon film 301 continuously decreases from the upper surface side (bonding surface 1a side) toward the silicon base material side (contact surface 1c side). The entire polysilicon film 301 is formed by continuously changing the parameters while forming. That is, a film having a composition having a low etching rate is started from the silicon substrate 100 side, and a film having a composition having a high etching rate is gradually formed so that the composition changes linearly.
The parameters to be changed are gas ratio, temperature, pressure (degree of vacuum), plasma power, gas, and the like, and these are changed individually or in combination while forming a part of the polysilicon film 301. Thus, the composition of the polysilicon film 301 is continuously (linearly) changed.

例えば、減圧ＣＶＤ法でポリシリコン膜３０１を形成するときは、ＳｉＨ4 （モノシランガス）、Ｈｅ（ヘリウム）よりなるガスを使用する。そして、これらのガスのうち、Ｈｅを固定パラメータとし、ＳｉＨ4 を変化パラメータとする。 For example, when the polysilicon film 301 is formed by the low pressure CVD method, a gas composed of SiH 4 (monosilane gas) and He (helium) is used. Of these gases, He is a fixed parameter, and SiH 4 is a change parameter.

図５（ａ）で製造したシリコン基材１００をリアクター内に入れ、シリコン基材１００の表面（図の上部）に、Ｈｅ（流量は５００ｓｃｃｍ）を、流量を一定状態にしたままで流し、さらに、ＳｉＨ4 の流量を５００ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍに連続的に（リニアに）変化させて流す。この際の、成膜温度（℃）、成膜中圧力（リアクタ−内の真空度）（Ｔｏｒｒ）は一定とする。
こうすると、図５（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の表面に、当該表面の垂直方向にＳｉＨ4 の組成が連続的に変化するポリシリコン膜３０１（この場合、シリコン基材１００表面、すなわち接触面１ｃのＳｉＨ4 の含量は５００）が形成され、成膜中のＳｉＨ4 の含量が低い側（図の上側、すなわち接合面１ａ側）でエッチングレートが早く、含量が高くなるにつれて（図の下側に行くほど、すなわち接触面１ｃに近づくほど）エッチングレートが遅くなる。 The silicon substrate 100 manufactured in FIG. 5A is placed in the reactor, and He (flow rate is 500 sccm) is allowed to flow on the surface of the silicon substrate 100 (upper part in the drawing) with the flow rate kept constant. The flow rate of SiH 4 is changed continuously (linearly) from 500 sccm to 100 sccm. At this time, the film formation temperature (° C.) and the film formation pressure (degree of vacuum in the reactor) (Torr) are constant.
As a result, as shown in FIG. 5B, a polysilicon film 301 in which the composition of SiH 4 continuously changes in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 100 (in this case, the surface of the silicon substrate 100). In other words, the SiH 4 content of the contact surface 1c is 500), and the etching rate is faster on the side where the SiH 4 content during film formation is lower (the upper side in the figure, ie, the bonding surface 1a side), and the content increases. (The closer to the bottom of the figure, that is, the closer to the contact surface 1c), the slower the etching rate.

上記の場合は、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にして、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を連続的に変化させていく場合について示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にした状態で、成膜温度（℃）をシリコン基材１００の表面側より連続的に変化させていくこともできる。
例えば、成膜温度（℃）を５５０℃〜６５０℃まで連続的に変化させると、成膜中の温度が低い側（図の上側）でエッチングレートの早いポリシリコン膜３０１が形成される。 For the deposition temperature (° C.), with a constant film forming pressure (Torr), but it shows the case going continuously change the SiH 4 flow rate (sccm), the SiH 4 flow rate ( It is also possible to continuously change the film formation temperature (° C.) from the surface side of the silicon substrate 100 in a state where the pressure (Torr) during film formation is constant.
For example, when the film formation temperature (° C.) is continuously changed from 550 ° C. to 650 ° C., the polysilicon film 301 having a high etching rate is formed on the lower temperature during film formation (the upper side in the figure).

また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を一定にした状態で、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）をシリコン基材１００の表面側より連続的に変化させていくこともできる。温度を変化させない場合は、成膜温度を例えば６００℃とし、成膜中圧力を、例えば１．０Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏｒｒまで連続的に変化させると（ＡＰＣ等でコントロールする）、成膜中圧力が高い側（真空度が悪い側であって、図の上側）でエッチングレートの早いポリシリコン膜３０１が形成される。 Further, the pressure during film formation (Torr) can be continuously changed from the surface side of the silicon substrate 100 with the SiH 4 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) kept constant. If the temperature is not changed, the film forming temperature is set to 600 ° C. and the film forming pressure is continuously changed from 1.0 Torr to 3.0 Torr, for example (controlled by APC or the like). A polysilicon film 301 having a high etching rate is formed on the higher side (the lower vacuum side and the upper side in the figure).

上記それぞれの場合は、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のいずれか１つのパラメータを個別に変化させ、他の２つのパラメータを変化させていない場合を示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のパラメータの変化を任意に組み合わせて、ポリシリコン膜３０１の組成を連続的に（リニアに）変化させることも可能である。
例えば、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を変化させて、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にすることもでき、また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、成膜温度（℃）を一定にすることもでき、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を一定にすることもでき、さらには、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のすべてを変化させることもできる。 In each of the above cases, any one of the SiH 4 flow rate (sccm), deposition temperature (° C.), and deposition pressure (Torr) is individually changed, and the other two parameters are not changed. As shown, the composition of the polysilicon film 301 is continuously (linearly) by arbitrarily combining parameters such as SiH 4 flow rate (sccm), film formation temperature (° C.), and film formation pressure (Torr). It is also possible to change.
For example, the SiH 4 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) can be changed to make the film formation pressure (Torr) constant, and the SiH 4 flow rate (sccm) and film formation pressure The film formation temperature (° C.) can be made constant by changing (Torr), and the flow rate (sccm) of SiH 4 is made constant by changing the film formation temperature (° C.) and the pressure during film formation (Torr). Further, the flow rate (sccm) of SiH 4 , the film formation temperature (° C.), and the pressure during film formation (Torr) can all be changed.

上記の説明では、ＳｉＨ4 を使用してポリシリコン膜３０１を形成する場合を示したが、ＳｉＨ4 を使用しなくても、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させるだけであっても、エッチングレートの違うポリシリコン膜３０１を形成することができる。
なお、ポリシリコン膜３０１の膜厚はできるだけ厚いほうが望ましいが、ノズル基板１がポリシリコン膜３０１の応力により反りが生じる場合があるため、最大膜厚として２０μを目安に形成する。 In the above description, the case of forming a polysilicon film 301 by using SiH 4, without using SiH 4, film forming temperature (° C.), to vary the film forming pressure (Torr) However, the polysilicon film 301 having a different etching rate can be formed.
Although the thickness of the polysilicon film 301 is desirably as thick as possible, the nozzle substrate 1 may be warped due to the stress of the polysilicon film 301, so that the maximum film thickness is set to 20 μ as a guide.

（ｃ） ポリシリコン膜３０１を形成したのち、図６（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜３０１の上側（図の上側）に、フォトレジスト１０２を塗布する。その後、フォトレジスト１０２を焼き固める。 (C) After forming the polysilicon film 301, as shown in FIG. 6C, the photoresist 102 is applied on the upper side of the polysilicon film 301 (upper side in the figure). Thereafter, the photoresist 102 is baked and hardened.

（ｄ） 図６（ｄ）に示すように、フォトリソ技術により、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によりフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行い、開口部１０２ａを形成する。 (D) As shown in FIG. 6D, alignment exposure and development of the photoresist 102 are performed by photolithography. That is, the photoresist 102 is exposed to ultraviolet rays using a photomask (not shown), and the photoresist 102 is patterned to form the opening 102a.

（ｅ） 図７（ｅ）に示すように、形成したポリシリコン膜３０１を、フォトレジスト１０２の開口部１０２ａからウエットエッチングして、ポリシリコン膜３０１の一部を開口する。このとき、エッチングされるポリシリコン膜３０１に組成差があるため、すなわち、ポリシリコン膜３０１のエッチングレートが、ポリシリコン膜３０１の上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって連続的に遅くなるように組成をリニアに変化させてあるため、ポリシリコン膜３０１のエッチング時においてエッチングレートに差が生じ、ポリシリコン膜３０１の上面側（接合面１ａ側）はシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）よりも大きな径の孔が形成される。そして、ポリシリコン膜３０１の表面よりシリコン基材１００側に向かって連続的に縮径されたテーパ部を有する第１のノズル孔部１１０ａが形成される。 (E) As shown in FIG. 7E, the formed polysilicon film 301 is wet-etched from the opening 102 a of the photoresist 102 to open a part of the polysilicon film 301. At this time, since the polysilicon film 301 to be etched has a compositional difference, that is, the etching rate of the polysilicon film 301 is higher than the upper surface side (bonding surface 1a side) of the polysilicon film 301 (contact surface). 1c side), the composition is linearly changed so as to continuously slow down, so that a difference occurs in the etching rate when the polysilicon film 301 is etched, and the upper surface side (bonding surface 1a) of the polysilicon film 301 is generated. On the side), a hole having a larger diameter than the silicon base material 100 side (contact surface 1c side) is formed. Then, a first nozzle hole portion 110 a having a tapered portion continuously reduced in diameter from the surface of the polysilicon film 301 toward the silicon substrate 100 side is formed.

（ｆ） 図７（ｆ）に示すように、シリコン基材１００の部分をフォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側よりドライエッチングにより、垂直性の高い方法でエッチングし、第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。先の工程図７（ｅ）において、ポリシリコン膜３０１に第１のノズル孔部１１０ａを形成したので、このポリシリコン膜３０１をマスクにしてシリコン基材１００をドライエッチングして加工することが可能である。 (F) As shown in FIG. 7F, the portion of the silicon substrate 100 is etched from the opening 102a side of the photoresist 102 by dry etching by a highly perpendicular method, and the second nozzle hole portion 110b is formed. Form. In FIG. 7E, since the first nozzle hole portion 110a is formed in the polysilicon film 301, the silicon substrate 100 can be processed by dry etching using the polysilicon film 301 as a mask. It is.

（ｇ） 図７（ｇ）に示すように、フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。 (G) As shown in FIG. 7G, the photoresist 102 is removed using a chemical.

（ｈ） 図７（ｈ）（図５（ａ）〜図７（ｇ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、シリコン基材１００をポリシリコン膜３０１を形成していない面側から研削することで、第２のノズル孔部１１０ｂを貫通させる。
こうして、ポリシリコン膜３０１に形成した略截頭錐体形状の第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００に形成した略円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、テーパ部を備えたノズル孔１１が形成される。
上記の工程を経て、シリコン基材１００とポリシリコン膜３０１とからノズル基板１を製造する。 (H) As shown in FIG. 7 (h) (a diagram in which the vertical direction from FIG. 5 (a) to FIG. 7 (g) is reversed), the surface on which the polysilicon film 301 is not formed on the silicon substrate 100 By grinding from the side, the second nozzle hole 110b is penetrated.
Thus, the substantially nozzle-shaped first nozzle hole portion 110a formed in the polysilicon film 301 and the substantially cylindrical second nozzle hole portion 110b formed in the silicon base material 100 are provided with a tapered portion. Nozzle holes 11 are formed.
The nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon base material 100 and the polysilicon film 301 through the above steps.

次に、図８及び図９で示すようなキャビティ基板２及び電極基板３が接合された接合基板と、ノズル基板１とを、図１０に示すように接合し、ダイシングにより分離して、インクジェットヘッド３０が完成する。   Next, the bonding substrate in which the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are bonded as shown in FIG. 8 and FIG. 9 and the nozzle substrate 1 are bonded as shown in FIG. 30 is completed.

実施の形態５によれば、ノズル基板１に形成したノズル形状は従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有するので、ノズル孔１１の液滴の流れに抵抗が生じにくく、従来のように角部に淀み、空洞が生じて液滴の流れを妨げることもなく、液滴がスムーズに流れて液滴の吐出性が向上する。また、ポリシリコン膜３０１の組成は任意に変えることが可能であるため、テーパ形状に変化を持たせることもでき、液滴の成分に応じて、所望のテーパ形状を簡単に作り出すことが可能である。   According to the fifth embodiment, the shape of the nozzle formed on the nozzle substrate 1 is not a stepped shape as in the prior art, but has a tapered portion. The stagnation in the corners and the formation of cavities do not impede the flow of the liquid droplets, and the liquid droplets flow smoothly and the liquid droplet ejection properties are improved. Further, since the composition of the polysilicon film 301 can be arbitrarily changed, the taper shape can be changed, and a desired taper shape can be easily created according to the component of the droplet. is there.

実施の形態６.
実施の形態６におけるノズル孔１１は、実施の形態５で示したノズル孔１１と同様に、シリコン基材１００とポリシリコン膜３０１ａとから作製されたノズル基板１に形成されており、小径側の略円筒状をなす第２のノズル孔部１１０ｂはシリコン基材１００に形成されており、大径側の略截頭錐体形状をなす第１のノズル孔部１１０ａはポリシリコン膜３０１ａに形成されて、連続した２段形状を構成している。また、実施の形態５と同様に、ポリシリコン膜３０１ａのシリコン基材１００側に位置する層の膜はエッチングレートが遅い性質を有し、表面側すなわちシリコン基材１００と反対側に位置する層の膜はエッチングレートが早い性質を有している。
しかしながら、実施の形態５で示したポリシリコン膜３０１は組成をリニアに変化させて形成していくのに対して、実施の形態６で示すポリシリコン膜３０１ａは組成ごとにレイヤーを分けて多層形成していく。
その他のインクジェットヘッド３０の構成は、実施の形態５で示した場合と同様なので、説明を省略する。なお、実施の形態６に係るポリシリコン膜３０１ａについては、実施の形態１の説明で使用した図１１〜図１４にかっこ書きで示してある。 Embodiment 6.
The nozzle hole 11 in the sixth embodiment is formed in the nozzle substrate 1 made of the silicon base material 100 and the polysilicon film 301a, similarly to the nozzle hole 11 shown in the fifth embodiment. The second nozzle hole 110b having a substantially cylindrical shape is formed in the silicon substrate 100, and the first nozzle hole 110a having a substantially truncated cone shape on the large diameter side is formed in the polysilicon film 301a. Thus, a continuous two-stage shape is formed. Similarly to the fifth embodiment, the layer of the polysilicon film 301a located on the silicon substrate 100 side has a slow etching rate, and the layer is located on the surface side, that is, on the opposite side of the silicon substrate 100. This film has a property of high etching rate.
However, the polysilicon film 301 shown in the fifth embodiment is formed by changing the composition linearly, whereas the polysilicon film 301a shown in the sixth embodiment is formed in multiple layers by dividing the layers for each composition. I will do it.
Other configurations of the ink-jet head 30 are the same as those shown in the fifth embodiment, and a description thereof will be omitted. The polysilicon film 301a according to the sixth embodiment is shown in parentheses in FIGS. 11 to 14 used in the description of the first embodiment.

次に、２段形状のノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図１２〜図１４を用いて説明する。
（ａ） 図１２（ａ）に示すように、シリコン基材（Ｓｉ基材）１００を製造する。 Next, a manufacturing process of the nozzle substrate 1 having the two-stage nozzle holes 11 will be described with reference to FIGS.
(A) As shown to Fig.12 (a), the silicon base material (Si base material) 100 is manufactured.

（ｂ） 図１２（ｂ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材１００の表面（図の上側）に、減圧ＣＶＤ法でポリシリコン膜３０１ａを形成する。この場合、ポリシリコン膜３０１ａは、その膜のエッチングレートが、上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって段階的に遅くなる（シリコン基材１００側より上面側に向かうにしたがって段階的に早くなる）ように、ポリシリコン膜３０１ａの一部を形成しながらパラメータを段階的に変化させて形成していく。すなわち、多層形成したポリシリコン膜３０１ａのそれぞれの層を細かくレイヤーを分けて形成し、各層ごとに組成差を生み出すようにしていく。 (B) As shown in FIG. 12B, a polysilicon film 301a is formed on the surface (upper side in the figure) of the silicon base material 100 on the side to be bonded to the cavity substrate 2 by a low pressure CVD method. In this case, the etching rate of the polysilicon film 301a is gradually decreased as the film is etched from the upper surface side (bonding surface 1a side) toward the silicon base material 100 side (contact surface 1c side) (silicon base material 100). In this process, the parameters are changed step by step while forming a part of the polysilicon film 301a. That is, each layer of the polysilicon film 301a formed in multiple layers is formed by finely dividing the layers so as to produce a composition difference for each layer.

変化させるパラメータは、ガス比、温度、圧力（真空度）、プラズマパワー、ガス等であり、これらをポリシリコン膜３０１ａの各層を形成しながら各層ごとに個別に変化させることにより、または組み合わせて変化させることにより膜の組成を制御し、これにより各層のポリシリコン膜３０１ａの組成を変化させることが可能となり、組成の違う多層の膜が段階的に形成されていく。   The parameters to be changed are gas ratio, temperature, pressure (degree of vacuum), plasma power, gas, etc., and these are changed by changing each layer individually or in combination while forming each layer of the polysilicon film 301a. Thus, the composition of the film can be controlled, whereby the composition of the polysilicon film 301a of each layer can be changed, and multilayer films having different compositions are formed in stages.

例えば、減圧ＣＶＤ法でポリシリコン膜を形成するときは、ＳｉＨ4 （モノシランガス）、Ｈｅ（ヘリウム）よりなるガスを使用する。そして、これらのガスのうち、Ｈｅを固定パラメータとし、ＳｉＨ4 を変化パラメータとする。 For example, when a polysilicon film is formed by a low pressure CVD method, a gas composed of SiH 4 (monosilane gas) and He (helium) is used. Of these gases, He is a fixed parameter, and SiH 4 is a change parameter.

図１２（ａ）で製造したシリコン基材１００をリアクター内に入れ、シリコン基材１００の表面（図の上部）に、Ｈｅ（流量は５００ｓｃｃｍ）を、流量を一定状態にしたままで流し、ＳｉＨ4 の流量を５００ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの間で段階的に変化させて（例えば、シリコン基材１００側に最も近い第１の層の製造にあたってはＳｉＨ4 の流量が５００ｓｃｃｍ、次の第２の層の製造にあたってはＳｉＨ4 の流量が４００ｓｃｃｍ、次の第３の層の製造にあたってはＳｉＨ4 の流量が３００ｓｃｃｍ・・・というように段階的にＳｉＨ4の流量を変化させて）流す。この際の、成膜温度（℃）、成膜中圧力（リアクタ−内の真空度）（Ｔｏｒｒ）は一定とする。
こうすると、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基材１００の表面に、当該表面の垂直方向にＳｉＨ4 の組成が段階的に変化する（段階的に減少する）ポリシリコン膜３０１ａが形成され、成膜中のＳｉＨ4 の含量が低い側（図の上側）の層でエッチングレートが早くなり、含量が多くなる側（図の下側）の層ほどエッチングレートが遅くなる。 The silicon substrate 100 manufactured in FIG. 12A is placed in the reactor, and He (flow rate is 500 sccm) is allowed to flow on the surface of the silicon substrate 100 (upper part in the drawing) with the flow rate kept constant. The flow rate of 4 is changed stepwise between 500 sccm and 100 sccm (for example, in manufacturing the first layer closest to the silicon substrate 100 side, the flow rate of SiH 4 is 500 sccm, and the next second layer is manufactured. In this case, the flow rate of SiH 4 is 400 sccm, and the flow rate of SiH 4 is changed in a stepwise manner such that the flow rate of SiH 4 is 300 sccm. At this time, the film formation temperature (° C.) and the film formation pressure (degree of vacuum in the reactor) (Torr) are constant.
As a result, as shown in FIG. 12B, a polysilicon film 301a is formed on the surface of the silicon substrate 100 in which the composition of SiH 4 changes stepwise (decreases stepwise) in the direction perpendicular to the surface. In addition, the etching rate is faster in the layer having the lower SiH 4 content (upper side in the figure) during film formation, and the etching rate is slower in the layer having the higher content (lower side in the figure).

上記の場合は、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にして、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を各層の形成ごとに段階的に減少させていく場合について示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にした状態で、成膜温度（℃）をシリコン基材１００の表面側より各層の形成ごとに段階的に変化させていくこともできる。例えば、成膜温度（℃）を５５０℃〜６５０℃の間で段階的に変化させていくと、成膜中の温度が低い側（図の上側）の層ほど、エッチングレートが早くなる。 In the above case, the film formation temperature (° C.) and the pressure during film formation (Torr) are kept constant, and the flow rate (sccm) of SiH 4 is decreased step by step for each layer formation. In a state where the flow rate of SiH 4 (sccm) and the pressure during film formation (Torr) are kept constant, the film formation temperature (° C.) is gradually changed from the surface side of the silicon substrate 100 as each layer is formed. You can also. For example, when the film formation temperature (° C.) is changed stepwise between 550 ° C. and 650 ° C., the lower the temperature during film formation (upper side in the figure), the faster the etching rate.

また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を一定にした状態で、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）をシリコン基材１００の表面側より各層形成ごとに段階的に変化させていくこともできる。温度を変化させない場合は、成膜温度を例えば６００℃とし、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を、例えば、１．０Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏｒｒの間で段階的に変化させていく（この圧力変化はＡＰＣ等でコントロールする、例えば、シリコン基材１００側に最も近い第１の層の製造にあたっては成膜中圧力が１．０Ｔｏｒｒ、次の第２の層の製造にあたっては１．３Ｔｏｒｒ、次の第３の層の製造にあたっては１．６Ｔｏｒｒ・・・というように段階的に増加させる）。こうすると、成膜中圧力が高い側（真空度が悪い側であって、図の上側）の層ほど、エッチングレートが早くなる。 In addition, with the SiH 4 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) kept constant, the pressure during film formation (Torr) is gradually changed from the surface side of the silicon substrate 100 for each layer formation. You can also When the temperature is not changed, the film formation temperature is set to 600 ° C., for example, and the pressure during film formation (Torr) is changed stepwise between, for example, 1.0 Torr and 3.0 Torr (this pressure change is APC). For example, when manufacturing the first layer closest to the silicon substrate 100 side, the pressure during film formation is 1.0 Torr, and when manufacturing the next second layer, 1.3 Torr, In the production of the layer, it is increased stepwise such as 1.6 Torr. In this case, the higher the pressure during film formation (the lower the degree of vacuum and the upper side in the figure), the higher the etching rate.

上記それぞれの場合は、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のいずれか１つのパラメータを個別に変化させ、他の２つのパラメータを変化させていない場合を示したが、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のパラメータの変化を任意に組み合わせて、ポリシリコン膜３０１ａの組成を段階的に変化させることも可能である。
例えば、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）を変化させて、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を一定にすることもでき、また、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、成膜温度（℃）を一定にすることもでき、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させて、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）を一定にすることもでき、さらには、ＳｉＨ4 の流量（ｓｃｃｍ）、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）のすべてを変化させることもできる。 In each of the above cases, any one of the SiH 4 flow rate (sccm), deposition temperature (° C.), and deposition pressure (Torr) is individually changed, and the other two parameters are not changed. Although the case has been shown, the composition of the polysilicon film 301a is changed stepwise by arbitrarily combining changes in parameters of SiH 4 flow rate (sccm), film formation temperature (° C.), and film formation pressure (Torr). It is also possible.
For example, the SiH 4 flow rate (sccm) and the film formation temperature (° C.) can be changed to make the film formation pressure (Torr) constant, and the SiH 4 flow rate (sccm) and film formation pressure The film formation temperature (° C.) can be made constant by changing (Torr), and the flow rate (sccm) of SiH 4 is made constant by changing the film formation temperature (° C.) and the pressure during film formation (Torr). Further, the flow rate (sccm) of SiH 4 , the film formation temperature (° C.), and the pressure during film formation (Torr) can all be changed.

上記の説明ではＳｉＨ4 を使用してポリシリコン膜３０１ａを形成する場合を示したが、ＳｉＨ4 を使用しなくても、成膜温度（℃）、成膜中圧力（Ｔｏｒｒ）を変化させるだけで、エッチングレートが段階的に異なるポリシリコン膜３０１ａを多層形成することができる。
なお、ポリシリコン膜３０１ａの膜厚はできるだけ厚いほうが望ましいが、ノズル基板１がポリシリコン膜３０１ａの応力によって反りが生じる場合があるため、反りが生じない程度の膜厚として、多層膜の総膜厚は、最大２０μとした。 Although in the above description shows a case of forming a polysilicon film 301a using SiH 4, without using SiH 4, film forming temperature (° C.), only by changing the film forming pressure (Torr) Thus, the polysilicon films 301a having different etching rates in stages can be formed in multiple layers.
Although it is desirable that the thickness of the polysilicon film 301a be as large as possible, the nozzle substrate 1 may be warped due to the stress of the polysilicon film 301a. The maximum thickness was 20μ.

（ｃ） ポリシリコン膜３０１ａを形成したのち、図１３（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜３０１ａの上側（図の上側）に、フォトレジスト１０２を塗布する。その後、フォトレジスト１０２を焼き固める。 (C) After forming the polysilicon film 301a, as shown in FIG. 13C, the photoresist 102 is applied on the upper side of the polysilicon film 301a (upper side in the figure). Thereafter, the photoresist 102 is baked and hardened.

（ｄ） 図１３（ｄ）に示すように、フォトリソ技術により、フォトレジスト１０２のアライメント露光、及び現像を行う。すなわち、フォトマスク（図示せず）を使用して紫外線によりフォトレジスト１０２を露光し、フォトレジスト１０２のパターニングを行って、開口部１０２ａを形成する。 (D) As shown in FIG. 13D, alignment exposure and development of the photoresist 102 are performed by photolithography. That is, the photoresist 102 is exposed to ultraviolet rays using a photomask (not shown), and the photoresist 102 is patterned to form the opening 102a.

（ｅ） 図１４（ｅ）に示すように、形成したポリシリコン膜３０１ａを、フォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側からウエットエッチングして、ポリシリコン膜３０１ａの一部を開口する。このとき、エッチングされるポリシリコン膜３０１ａは各層ごとに組成差があるため、すなわち、ポリシリコン膜３０１ａの膜のエッチングレートが、ポリシリコン膜３０１ａの上面側（接合面１ａ側）よりシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）に向かうにしたがって遅くなるように各層の組成を段階的に変化させてあるため、ポリシリコン膜３０１ａのエッチング時において各層ごとにエッチングレートに差が生じ、ポリシリコン膜３０１ａの上面側（接合面１ａ側）はシリコン基材１００側（接触面１ｃ側）よりも大きな径の孔（ノズル孔）が形成される。そして、ポリシリコン膜３０１ａの上面側よりノズル基材１００側に開口径を変えていくノズル孔１１のテーパ部、すなわち第１のノズル孔部１１０ａが形成される。 (E) As shown in FIG. 14E, the formed polysilicon film 301a is wet-etched from the opening 102a side of the photoresist 102 to open a part of the polysilicon film 301a. At this time, since the polysilicon film 301a to be etched has a compositional difference for each layer, that is, the etching rate of the polysilicon film 301a is higher than that of the polysilicon film 301a (on the bonding surface 1a side). Since the composition of each layer is changed stepwise so as to become slower toward the 100 side (contact surface 1c side), the etching rate differs for each layer during the etching of the polysilicon film 301a. On the upper surface side (bonding surface 1a side) of 301a, a hole (nozzle hole) having a larger diameter than the silicon base material 100 side (contact surface 1c side) is formed. And the taper part of the nozzle hole 11 which changes an opening diameter from the upper surface side of the polysilicon film 301a to the nozzle base material 100 side, ie, the 1st nozzle hole part 110a, is formed.

（ｆ） 図１４（ｆ）に示すように、シリコン基材１００の部分をフォトレジスト１０２の開口部１０２ａ側よりドライエッチングにより、垂直性の高い方法でエッチングし、第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。先の工程図１４（ｅ）において、ポリシリコン膜３０１ａに第１のノズル孔部１１０ａを形成したので、ポリシリコン膜３０１ａをマスクにしてシリコン基材１００をドライエッチングによって加工することが可能である。 (F) As shown in FIG. 14 (f), the silicon substrate 100 is etched by dry etching from the opening 102a side of the photoresist 102 by a highly perpendicular method, and the second nozzle hole 110b is formed. Form. In FIG. 14E, since the first nozzle hole portion 110a is formed in the polysilicon film 301a, the silicon substrate 100 can be processed by dry etching using the polysilicon film 301a as a mask. .

（ｇ） 図１４（ｇ）に示すように、フォトレジスト１０２を薬品を用いて除去する。 (G) As shown in FIG. 14G, the photoresist 102 is removed using a chemical.

（ｈ） 図１４（ｈ）（図１２（ａ）〜図１４（ｇ）までの上下方向を逆にした図）に示すように、シリコン基材１００をポリシリコン膜３０１ａを形成していない面側から研削することで、第２のノズル孔部１１０ｂを貫通させる。
こうして、ポリシリコン膜３０１ａに形成した略截頭錐体形状の第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００に形成した略円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、テーパ部を備えたノズル孔１１が形成される。
上記の工程を経て、シリコン基材１００からノズル基板１を製造する。 (H) As shown in FIG. 14 (h) (a diagram in which the vertical direction from FIG. 12 (a) to FIG. 14 (g) is reversed), the surface on which the polysilicon film 301a is not formed on the silicon substrate 100 By grinding from the side, the second nozzle hole 110b is penetrated.
Thus, the substantially nozzle-shaped first nozzle hole portion 110a formed in the polysilicon film 301a and the substantially cylindrical second nozzle hole portion 110b formed in the silicon base material 100 are provided with a tapered portion. Nozzle holes 11 are formed.
The nozzle substrate 1 is manufactured from the silicon base material 100 through the above steps.

キャビティ基板２と電極基板３との接合工程は図８、図９に示した場合と同様なので、説明を省略する。
また、キャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド３０を製造する製造工程は、図１０に示した場合と同様なので、説明を省略する。 Since the bonding process of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is the same as that shown in FIGS.
The manufacturing process for manufacturing the ink jet head 30 by bonding the nozzle substrate 1 to the bonding substrate of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 is the same as that shown in FIG.

実施の形態６によれば、ノズル基板１に形成したノズル形状は従来のように段つき形状ではなくテーパ部を有するので、ノズル孔１１の液滴の流れに抵抗が生じにくく、従来のように角部に淀み、空洞が生じて液滴の流れを妨げることもなく、液滴がスムーズに流れて、液滴の吐出性が向上する。また、実施の形態６においては、薄膜を多層形成するので、比較的簡単に成膜をおこなうことができる。さらに、ポリシリコン膜３０１ａの組成は各層ごとに任意に変えることが可能であるため、テーパ形状に変化を持たせることもでき、液滴の成分に応じて、所望のテーパ形状を簡単に作り出すことが可能である。   According to the sixth embodiment, the nozzle shape formed on the nozzle substrate 1 is not a stepped shape as in the prior art but has a tapered portion, so that resistance to the flow of liquid droplets in the nozzle hole 11 is less likely to occur, as in the conventional case. The stagnation in the corners and the formation of cavities do not hinder the flow of the liquid droplets, and the liquid droplets flow smoothly, improving the liquid droplet ejection performance. In Embodiment 6, since the thin film is formed in multiple layers, it is possible to form the film relatively easily. Further, since the composition of the polysilicon film 301a can be arbitrarily changed for each layer, the taper shape can be changed, and a desired taper shape can be easily created according to the component of the droplet. Is possible.

実施の形態７．
図１５は、本発明の実施の形態７に係る液滴吐出装置（インクジェットプリンタ）の斜視図である。実施形態１〜６で得られたインクジェットヘッド１０、２０及び３０はノズル孔１１を有するノズル基板１を用いて製造することができ、かかるインクジェットヘッド１０、２０及び３０を用いて、図１５に示すようなインクジェットプリンタ４００を得ることができる。
なお、実施の形態１〜６に係るインクジェットヘッド１０、２０及び３０は液滴吐出ヘッドの一例であって、液滴吐出ヘッドはインクジェットヘッド１０、２０及び３０に限定されるものではなく、液滴を種々変更することによって、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
また、実施の形態１〜６に係る液滴吐出ヘッドは、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット（登録商標）方式の液滴吐出装置にも使用することができる。 Embodiment 7 FIG.
FIG. 15 is a perspective view of a droplet discharge device (inkjet printer) according to Embodiment 7 of the present invention. The ink jet heads 10, 20 and 30 obtained in the first to sixth embodiments can be manufactured using the nozzle substrate 1 having the nozzle holes 11, and the ink jet heads 10, 20 and 30 are shown in FIG. Such an ink jet printer 400 can be obtained.
The inkjet heads 10, 20 and 30 according to the first to sixth embodiments are examples of a droplet discharge head, and the droplet discharge head is not limited to the inkjet heads 10, 20 and 30, and the droplet By variously changing the above, it can be applied to the manufacture of color filters for liquid crystal displays, the formation of light emitting portions of organic EL display devices, the discharge of biological liquids, and the like.
The droplet discharge heads according to Embodiments 1 to 6 can also be used for piezoelectric drive type droplet discharge devices and bubble jet (registered trademark) type droplet discharge devices.

本発明の実施の形態１にかかる液滴吐出ヘッドの分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. 図１を組み立てた状態の要部の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the principal part in the state which assembled FIG. 図２の要部を拡大した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which expanded the principal part of FIG. 図１のノズル基板の上面図。The top view of the nozzle substrate of FIG. 図１のノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate of FIG. 図５に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. 図６に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. キャビティ基板及び電極基板を接合した接合基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the joining board | substrate which joined the cavity board | substrate and the electrode substrate. 図８に続く接合基板の製造工程を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the bonded substrate following FIG. キャビティ基板及び電極基板の接合基板をノズル基板に接合する製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process which joins the bonding substrate of a cavity substrate and an electrode substrate to a nozzle substrate. 本発明の実施の形態２にかかる液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part of a droplet discharge head according to a second embodiment of the present invention. 図１１のノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate of FIG. 図１２に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. 図１３に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the nozzle substrate following FIG. 本発明の実施の形態３にかかるインクジェットプリンタの斜視図。FIG. 6 is a perspective view of an ink jet printer according to a third embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ ノズル基板、１ａ 接合面、１ｂ 液滴吐出面、１ｃ 接触面、２ キャビティ基板、３ 電極基板、１０ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、２０ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、３０ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、１１ ノズル孔、１００ シリコン基材、１０１，１０１ａ 酸化膜、１０２ フォトレジスト、１０２ａ レジスト開口部、１１０ａ 第１のノズル孔部、１１０ｂ 第２のノズル孔部、２０１，２０１ａ 窒化膜、３０１，３０１ａ ポリシリコン膜、４００ インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）。   1 nozzle substrate, 1a bonding surface, 1b droplet ejection surface, 1c contact surface, 2 cavity substrate, 3 electrode substrate, 10 inkjet head (droplet ejection head), 20 inkjet head (droplet ejection head), 30 inkjet head ( (Droplet discharge head), 11 nozzle hole, 100 silicon substrate, 101, 101a oxide film, 102 photoresist, 102a resist opening, 110a first nozzle hole, 110b second nozzle hole, 201, 201a nitriding Film, 301, 301a Polysilicon film, 400 Inkjet printer (droplet discharge device).

Claims (17)

シリコン基材の表面に、酸化膜を形成し、前記酸化膜をエッチングして、ノズル孔を形成するノズル基板の製造方法であって、
前記シリコン基材側に向かってエッチングレートが遅くなる組成の酸化膜を成膜する工程と、
前記酸化膜上に、第１のノズル孔部に相当する部位を除いた部分にレジストを塗布し、前記レジストが塗布されていなかった部位より前記酸化膜をウエットエッチングして前記シリコン基材側に縮径していくほぼ截頭円錐状の第１のノズル孔部を形成する工程と、
前記シリコン基材を前記酸化膜に設けた第１のノズル孔部の縮径側よりドライエッチングしてほぼ円筒状の第２のノズル孔部を形成する工程と、
前記酸化膜を設けた反対側の面より前記シリコン基材を研削して前記第２のノズル孔部を貫通させる工程と、
前記酸化膜に形成した第１のノズル孔部と前記シリコン基材に形成した前記第２のノズル孔部とによってノズル孔を形成する工程とを含むことを特徴とするノズル基板の製造方法。 A method of manufacturing a nozzle substrate, wherein an oxide film is formed on a surface of a silicon base material, the oxide film is etched, and nozzle holes are formed,
Forming an oxide film having a composition with a slower etching rate toward the silicon substrate;
On the oxide film, a resist is applied to a portion excluding a portion corresponding to the first nozzle hole, and the oxide film is wet-etched from a portion where the resist is not applied to the silicon substrate side. Forming a first nozzle hole having a substantially frustoconical shape with a reduced diameter;
A step of dry-etching the silicon base material from the reduced diameter side of the first nozzle hole provided in the oxide film to form a substantially cylindrical second nozzle hole;
Grinding the silicon substrate from the opposite surface provided with the oxide film and penetrating the second nozzle hole; and
And a step of forming a nozzle hole by the first nozzle hole formed in the oxide film and the second nozzle hole formed in the silicon base material. 前記酸化膜は、単層の酸化膜であり、前記シリコン基材側に向かって連続的にエッチングレートが遅くなるような組成配分となるように組成配分を変化させて構成したことを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。   The oxide film is a single-layer oxide film, and is configured by changing the composition distribution so that the composition distribution is such that the etching rate continuously decreases toward the silicon substrate side. The method for manufacturing a nozzle substrate according to claim 1. 前記酸化膜は、複数の組成の異なる酸化膜が多層に形成された構成からなる酸化膜であり、前記酸化膜の各層のエッチングレートが前記シリコン基材側に向かって段階的に遅くなるように構成したことを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。   The oxide film is an oxide film having a structure in which a plurality of oxide films having different compositions are formed in multiple layers, and the etching rate of each layer of the oxide film is gradually decreased toward the silicon substrate side. The nozzle substrate manufacturing method according to claim 1, wherein the nozzle substrate is configured. 前記酸化膜の成膜時において、ガス比、温度、圧力、プラズマパワー及びガスを少なくとも１つ変化させて、前記酸化膜の膜質、膜組成を変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。   The film quality and film composition of the oxide film are changed by changing at least one of gas ratio, temperature, pressure, plasma power and gas during the formation of the oxide film. The manufacturing method of the nozzle substrate in any one. 前記酸化膜の成膜時において、前記ガスはモノシランガス、酸素、ホスフィン、ヘリウムからなり、モノシランガス、酸素、ホスフィンを反応性ガスとし、ヘリウムをキャリアガスとして、前記酸化膜の膜質、膜組成を変化させることを特徴とする請求項４記載のノズル基板の製造方法。   During the formation of the oxide film, the gas is made of monosilane gas, oxygen, phosphine, and helium. The monosilane gas, oxygen, and phosphine are used as reactive gases, and helium is used as a carrier gas to change the film quality and film composition of the oxide film. The method of manufacturing a nozzle substrate according to claim 4. 前記酸化膜の成膜時において、前記モノシランガス、酸素、ヘリウムの流量を固定パラメーターとし、前記ホスフィンの流量を変化パラメーターとして、前記酸化膜の膜質、膜組成を変化させることを特徴とする請求項５記載のノズル基板の製造方法。   6. The film quality and film composition of the oxide film are changed using the flow rates of the monosilane gas, oxygen, and helium as fixed parameters and the flow rate of the phosphine as a change parameter when forming the oxide film. The manufacturing method of the nozzle substrate of description. 前記酸化膜の成膜時において、前記モノシランガス、酸素、ヘリウムの流量をそれぞれ５００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１ＳＬＭとして固定パラメーターとし、前記ホスフィンの流量を０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの間で連続的もしくは段階的に変化させて変化パラメーターとしたことを特徴とする請求項６記載のノズル基板の製造方法。   When the oxide film is formed, the monosilane gas, oxygen, and helium flow rates are 500 sccm, 100 sccm, and 1 SLM, respectively, and the phosphine flow rate is changed continuously or stepwise between 0 sccm and 100 sccm. The method for manufacturing a nozzle substrate according to claim 6, wherein the method is a parameter. 前記酸化膜の成膜時において、成膜温度を３７０℃〜３００℃の範囲で連続的もしくは段階的に変化させることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。   The method for manufacturing a nozzle substrate according to any one of claims 4 to 7, wherein when forming the oxide film, the film forming temperature is changed continuously or stepwise in a range of 370 ° C to 300 ° C. . 前記酸化膜の成膜時において、成膜中の圧力を１．０Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏｒｒの範囲で連続的もしくは段階的に変化させることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。   9. The nozzle according to claim 4, wherein, during the formation of the oxide film, the pressure during the film formation is changed continuously or stepwise within a range of 1.0 Torr to 3.0 Torr. A method for manufacturing a substrate. 前記酸化膜を減圧ＣＶＤ法によって前記シリコン基材上に成膜することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。   The method for producing a nozzle substrate according to claim 1, wherein the oxide film is formed on the silicon base material by a low pressure CVD method. 前記酸化膜の膜厚が３０μ以下であることを特徴とする請求項１０記載のノズル基板の製造方法。   The method for manufacturing a nozzle substrate according to claim 10, wherein the oxide film has a thickness of 30 μm or less. 前記酸化膜上にフォトリソ技術によってレジストを塗布し、該レジストに開口部を設けることを特徴とする請求項１〜１１記載のノズル基板の製造方法。   The method for manufacturing a nozzle substrate according to claim 1, wherein a resist is applied on the oxide film by a photolithography technique, and an opening is provided in the resist. シリコン基材の表面に、酸化膜を形成し、前記酸化膜をエッチングして、ノズル孔を形成するノズル基板の製造方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基材側に向かってエッチングレートが遅くなる組成の酸化膜を成膜する工程と、
前記酸化膜上に、第１のノズル孔部に相当する部位を除いた部分にレジストを塗布し、前記レジストが塗布されていなかった部位より前記酸化膜をウエットエッチングして前記シリコン基材側に縮径していくほぼ截頭円錐状の第１のノズル孔部を形成する工程と、
前記シリコン基材を前記酸化膜に設けた第１のノズル孔部の縮径側よりドライエッチングしてほぼ円筒状の第２のノズル孔部を形成する工程と、
前記酸化膜を設けた反対側の面より前記シリコン基材を研削して前記第２のノズル孔部を貫通させる工程と、
前記酸化膜に形成した第１のノズル孔部と前記シリコン基材に形成した前記第２のノズル孔部とによってノズル孔を形成する工程とを含んでノズル基板を製造する方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A manufacturing method of a droplet discharge head using a manufacturing method of a nozzle substrate that forms a nozzle hole by forming an oxide film on a surface of a silicon base material and etching the oxide film,
Forming an oxide film having a composition with a slower etching rate toward the silicon substrate;
On the oxide film, a resist is applied to a portion excluding a portion corresponding to the first nozzle hole, and the oxide film is wet-etched from a portion where the resist is not applied to the silicon substrate side. Forming a first nozzle hole having a substantially frustoconical shape with a reduced diameter;
A step of dry-etching the silicon base material from the reduced diameter side of the first nozzle hole provided in the oxide film to form a substantially cylindrical second nozzle hole;
Grinding the silicon substrate from the opposite surface provided with the oxide film and penetrating the second nozzle hole; and
Droplets using a method of manufacturing a nozzle substrate including a step of forming nozzle holes by the first nozzle holes formed in the oxide film and the second nozzle holes formed in the silicon base material A method of manufacturing a droplet discharge head, characterized by manufacturing the discharge head. シリコン基材の表面に、酸化膜を形成し、前記酸化膜をエッチングして、ノズル孔を形成してノズル基板を製造し液滴吐出ヘッドを製造することにより液滴吐出装置を製造する液滴吐出装置の製造方法であって、
前記シリコン基材側に向かってエッチングレートが遅くなる組成の酸化膜を成膜する工程と、
前記酸化膜上に、第１のノズル孔部に相当する部位を除いた部分にレジストを塗布し、前記レジストが塗布されていなかった部位より前記酸化膜をウエットエッチングして前記シリコン基材側に縮径していくほぼ截頭円錐状の第１のノズル孔部を形成する工程と、
前記シリコン基材を前記酸化膜に設けた第１のノズル孔部の縮径側よりドライエッチングしてほぼ円筒状の第２のノズル孔部を形成する工程と、
前記酸化膜を設けた反対側の面より前記シリコン基材を研削して前記第２のノズル孔部を貫通させる工程と、
前記酸化膜に形成した第１のノズル孔部と前記シリコン基材に形成した前記第２のノズル孔部とによってノズル孔を形成する工程とを含んでノズル基板を製造し液滴吐出ヘッドを製造することにより液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。 Droplets for manufacturing a droplet discharge device by forming an oxide film on the surface of a silicon substrate, etching the oxide film, forming nozzle holes to manufacture a nozzle substrate, and manufacturing a droplet discharge head A method for manufacturing a discharge device, comprising:
Forming an oxide film having a composition with a slower etching rate toward the silicon substrate;
On the oxide film, a resist is applied to a portion excluding a portion corresponding to the first nozzle hole, and the oxide film is wet-etched from a portion where the resist is not applied to the silicon substrate side. Forming a first nozzle hole having a substantially frustoconical shape with a reduced diameter;
A step of dry-etching the silicon base material from the reduced diameter side of the first nozzle hole provided in the oxide film to form a substantially cylindrical second nozzle hole;
Grinding the silicon substrate from the opposite surface provided with the oxide film and penetrating the second nozzle hole; and
A nozzle substrate is manufactured by forming a nozzle hole by the first nozzle hole formed in the oxide film and the second nozzle hole formed in the silicon base material, and a droplet discharge head is manufactured. A method for manufacturing a droplet discharge device, comprising manufacturing a droplet discharge device. 大径側がほぼ截頭円錐状の第１のノズル孔部と、小径側がほぼ円筒状の第２のノズル孔部とからなり、前記第１のノズル孔部の縮径側端部が前記第２のノズル孔部の端部と連通してなるノズル孔を備え、酸化膜とシリコン基材により２層に構成されたノズル基板であって、
前記第１のノズル孔部が前記酸化膜に形成され、前記第２のノズル孔部が前記シリコン基材に形成されたことを特徴とするノズル基板。 The large-diameter side includes a first nozzle hole portion having a substantially frustoconical shape, and the small-diameter side includes a second nozzle hole portion having a substantially cylindrical shape, and a reduced-diameter side end of the first nozzle hole portion is the second nozzle hole portion. A nozzle substrate comprising a nozzle hole communicating with the end of the nozzle hole portion, and composed of two layers of an oxide film and a silicon substrate,
The nozzle substrate, wherein the first nozzle hole is formed in the oxide film, and the second nozzle hole is formed in the silicon base material. 大径側がほぼ截頭円錐状の第１のノズル孔部と、小径側がほぼ円筒状の第２のノズル孔部とからなり、前記第１のノズル孔部の縮径側端部が前記第２のノズル孔部の端部と連通してなるノズル孔を備え、酸化膜とシリコン基材により２層に構成されたノズル基板であって、
前記第１のノズル孔部が前記酸化膜に形成され、前記第２のノズル孔部が前記シリコン基材に形成されたノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 The large-diameter side includes a first nozzle hole portion having a substantially frustoconical shape, and the small-diameter side includes a second nozzle hole portion having a substantially cylindrical shape, and a reduced-diameter side end of the first nozzle hole portion is the second nozzle hole portion. A nozzle substrate comprising a nozzle hole communicating with the end of the nozzle hole portion, and composed of two layers of an oxide film and a silicon substrate,
A droplet discharge head, comprising: a nozzle substrate in which the first nozzle hole is formed in the oxide film and the second nozzle hole is formed in the silicon base material. 大径側がほぼ截頭円筒状の第１のノズル孔部と、小径側がほぼ円筒状の第２のノズル孔部とからなり、前記第１のノズル孔部の縮径側端部が前記第２のノズル孔部の端部と連通してなるノズル孔を備え、酸化膜とシリコン基材により２層に構成されたノズル基板であって、
前記第１のノズル孔部が前記酸化膜に形成され、前記第２のノズル孔部が前記シリコン基材に形成されたノズル基板を有する液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。 The first nozzle hole portion having a substantially cylindrical shape on the large diameter side and the second nozzle hole portion having a substantially cylindrical shape on the small diameter side, and the reduced diameter side end of the first nozzle hole portion is the second nozzle hole portion. A nozzle substrate comprising a nozzle hole communicating with the end of the nozzle hole portion, and composed of two layers of an oxide film and a silicon substrate,
A droplet discharge head comprising a droplet discharge head having a nozzle substrate in which the first nozzle hole portion is formed in the oxide film and the second nozzle hole portion is formed in the silicon base material. apparatus.
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JP2010017917A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Ricoh Co Ltd Electrostatic actuator, manufacturing method thereof, droplet discharge head, liquid cartridge, image forming apparatus, micropump and optical device
KR101303842B1 (en) 2010-05-26 2013-09-04 에스피피 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드 Plasma etching method

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