JP2012126070A - Silicon nozzle substrate and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するシリコンノズル基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a silicon nozzle substrate having nozzle holes for discharging droplets and a method for manufacturing the same.
近年、媒体上にインク(液体材料)の液滴を吐出して画像等を形成する装置として、液滴吐出装置が注目されている。一般に液滴吐出装置は、複数のノズルを備える液滴吐出ヘッドと媒体とを相対的に移動させつつ、ノズルから液滴を吐出して画像等を形成する。液滴吐出ヘッドは、一般に、液滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接着されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する圧力室と、リザーバー等のインク流路が形成されたキャビティ基板と、を備えている。そして、駆動部により圧力室に圧力を加えることにより液滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。 In recent years, a droplet discharge device has attracted attention as a device for forming an image or the like by discharging droplets of ink (liquid material) onto a medium. In general, a droplet discharge device forms an image or the like by discharging droplets from nozzles while relatively moving a droplet discharge head including a plurality of nozzles and a medium. The droplet discharge head generally includes a nozzle substrate in which a plurality of nozzle holes for discharging droplets are formed, a pressure chamber bonded to the nozzle substrate and communicating with the nozzle hole, a reservoir And a cavity substrate having an ink flow path formed thereon. And it is comprised so that a droplet may be discharged from the selected nozzle hole by applying a pressure to a pressure chamber with a drive part.
このような液滴吐出ヘッド、特にノズル基板にシリコン基板を加工して形成したシリコンノズル基板を用いる液滴吐出ヘッドにおいては、一般的に、シリコンノズル基板のノズル孔が形成されている側の面(以下、「吐出面」と称する。)に酸化シリコン(SiO2)からなる液滴保護膜が形成されている(例えば、特許文献1参照)。その理由は、液滴の吐出時に吐出面をインク液滴から保護するためである。インクは一般的にアルカリ性であり、吐出面に滞留した場合、シリコン材料を侵食(エッチング)し得るからである。 In such a droplet discharge head, particularly a droplet discharge head using a silicon nozzle substrate formed by processing a silicon substrate on a nozzle substrate, generally the surface on the side where the nozzle holes of the silicon nozzle substrate are formed A droplet protective film made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the surface (hereinafter referred to as “ejection surface”) (see, for example, Patent Document 1). The reason is to protect the ejection surface from ink droplets when droplets are ejected. This is because the ink is generally alkaline and can erode (etch) the silicon material if it stays on the ejection surface.
そして、かかる液滴保護膜は、一般的に気相成長法で形成されている。その理由は、シリコンノズル基板の形成方法にある。一般的にシリコンノズル基板は、基材であるシリコン基板に吐出面の反対側の面である接着面側から凹部(穴)を形成した後、吐出面側から該シリコン基板を数十μmの厚さまで薄板化して、上述の凹部をシリコン基板を貫通するノズル孔とする工程を経て形成される。かかる薄板化されたシリコン基板は、加熱するとそり等の変形を生じる可能性があるため、表面に熱酸化シリコン膜を形成することが困難である。そのため、比較的低温で成膜可能な気相成長法(特にプラズマ重合法)により、上述の液滴保護膜の形成が行われている。 Such a droplet protective film is generally formed by a vapor deposition method. The reason is in the method of forming the silicon nozzle substrate. Generally, in a silicon nozzle substrate, a recess (hole) is formed on the silicon substrate as a base material from the bonding surface side that is the surface opposite to the discharge surface, and then the silicon substrate is formed to a thickness of several tens of μm from the discharge surface side. It is formed through a process of thinning it into a nozzle hole penetrating the above-mentioned recess into the silicon substrate. Since such a thinned silicon substrate may be deformed such as warpage when heated, it is difficult to form a thermally oxidized silicon film on the surface. Therefore, the above-described droplet protective film is formed by a vapor phase growth method (particularly, a plasma polymerization method) that can be formed at a relatively low temperature.
しかし、上述の気相成長法で形成された液滴保護膜は欠損(欠け)が生じやすいという課題がある。かかる欠損は、シリコン基板を露出させ侵食を引き起こし、液滴吐出ヘッドの吐出品質及び信頼性を低下させ得る。図11(a)〜(c)に、かかる従来の液滴吐出ヘッドにおける液滴保護膜の欠損とその影響について示す。図11は、ノズル孔(本図では符号無し)のエッジ部分を拡大して示す拡大断面図である。なお、本図では撥水膜43(後述する図3等参照)及び親水膜45(後述する図3等参照)については図示を省略している。また、本図において符号が付与されている各要素については、後述の実施形態でも説明する。 However, the droplet protective film formed by the above-described vapor phase growth method has a problem that defects (chips) are likely to occur. Such defects can expose the silicon substrate and cause erosion, which can degrade the ejection quality and reliability of the droplet ejection head. FIGS. 11A to 11C show the drop of the droplet protective film in the conventional droplet discharge head and its influence. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged edge portion of a nozzle hole (not shown in the figure). In this figure, the water-repellent film 43 (see FIG. 3 and the like described later) and the hydrophilic film 45 (see FIG. 3 and the like described later) are not shown. In addition, each element to which a reference numeral is given in the figure will be described in the embodiments described later.
図11(a)は、吐出面15及びノズル孔の内壁面14に、第2の液滴保護膜としてのプラズマ重合膜42が形成(成膜)された状態を示す図である。プラズマ重合膜42は、上述の液滴保護膜に相当する膜であり、プラズマ重合法で成膜されたシリコン化合物からなる膜である。内壁面14には、プラズマ重合膜42の下層に第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜41も形成されている。膜厚は略0.1μmである。上述したように、吐出面15は研削工程を経ているため熱酸化シリコン膜41は除去されており、単結晶シリコン基板44上に直接プラズマ重合膜42が形成されている。
プラズマ重合膜42の膜厚は、吐出面15上においては略1.3μmであり、内壁面14上においては略0.5μmである。ノズル孔は径が微細な孔であるため、プラズマ重合法による成膜時において、シリコンの粒子(すなわち前駆体)が開放面である吐出面15に比べて入りにくい。そのため、吐出面15上における膜厚と、内壁面14上における膜厚の比が略2.5対1となるように形成される。
FIG. 11A shows a state in which a
The film thickness of the plasma polymerized
図11(b)は、ノズル孔のエッジ部に欠損11が発生し、該欠損により露出部17が生じた状態を示す図である。そして図11(c)は、露出部17より浸入したインクにより、単結晶シリコン基板44の一部が侵食された状態を示す図である。気相成長法で形成された膜は単結晶シリコン基板44に対する密着性が熱酸化シリコン膜41に比べて低いため、衝撃が加えられた場合、図示するような欠損11が生じることがある。
FIG. 11B is a diagram illustrating a state in which the
かかる欠損11は、内壁面14に対して垂直方向の寸法(aと図示)と吐出面15に対して垂直方向の寸法(bと図示)との比が略1対1となるように生じ易い。なお、以下の記載においては、「a」で示す内壁面14に対して垂直方向の寸法を、欠損11の寸法とする。上述したように、プラズマ重合膜42の吐出面15側の膜厚と内壁面14側の膜厚との比は略2.5対1である。そのため、プラズマ重合膜42の吐出面15側の膜厚に近い寸法の欠損11が生じると、単結晶シリコン基板44の吐出面15側には露出部17が形成される。かかる状態でインク液滴の吐出を繰り返すと、露出部17からインクが浸入して、単結晶シリコン基板44に空洞部18を生じさせるという課題がある。かかる空洞部18は、該シリコンノズル基板を用いる液滴吐出ヘッドの吐出品質及び信頼性を低下させることとなる。
The
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例にかかるシリコンノズル基板は、シリコン基板を貫通するノズル孔と、上記ノズル孔の内壁面を覆う上記シリコン基板の表面を加熱して形成された熱酸化シリコンからなる第1の液滴保護膜と、上記内壁面における上記第1の液滴保護膜上及び液滴を吐出する側の面である吐出面に形成された第2の液滴保護膜と、を備えるシリコンノズル基板であって、上記第1の液滴保護膜の膜厚は、上記内壁面おける上記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍以上であることを特徴とする。 Application Example 1 A silicon nozzle substrate according to this application example includes a nozzle hole penetrating the silicon substrate and a thermally oxidized silicon formed by heating the surface of the silicon substrate covering the inner wall surface of the nozzle hole. And a second droplet protective film formed on the first droplet protective film on the inner wall surface and on a discharge surface which is a surface on the droplet discharge side. In the nozzle substrate, the thickness of the first droplet protective film is one or more times that of the second droplet protective film on the inner wall surface.
実験結果(後述)によれば、上述のノズル孔のエッジ部において生じる第2の液滴保護膜の欠損のサイズは、殆んど内壁面における第2の液滴保護膜の膜厚の2倍以内に収まる。したがってこのような構成であれば、ノズル孔の(吐出面側の)エッジ部において第2の液滴保護膜に欠損が発生した場合において、シリコン基板が露出する現象を低減できる。したがって、シリコンノズル基板及び該シリコンノズル基板を含む液滴吐出ヘッドの信頼性を向上できる。 According to the experimental results (described later), the size of the defect of the second droplet protective film generated at the edge portion of the nozzle hole is almost twice the thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface. Fits within. Therefore, with such a configuration, it is possible to reduce a phenomenon in which the silicon substrate is exposed when a defect occurs in the second droplet protective film at the edge portion (on the ejection surface side) of the nozzle hole. Therefore, the reliability of the silicon nozzle substrate and the droplet discharge head including the silicon nozzle substrate can be improved.
[適用例2]上述のシリコンノズル基板であって、上記第1の液滴保護膜の膜厚は、上記内壁面における上記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍〜2倍であることを特徴とするシリコンノズル基板。 Application Example 2 In the silicon nozzle substrate described above, the film thickness of the first droplet protective film is 1 to 2 times the film thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface. A silicon nozzle substrate characterized by that.
実験結果(後述)によれば、上述の欠損のサイズは内壁面における第2の液滴保護膜の膜厚の2倍を超えることは殆んど無い。したがって、このような構成、すなわち内壁面における第2の液滴保護膜の膜厚と第1の液滴保護膜の膜厚との和が内壁面における第2の液滴保護膜の膜厚の2倍〜3倍となる構成であれば、上述のシリコン基板が露出する現象をより一層低減できる。 According to experimental results (described later), the size of the above-mentioned defect hardly exceeds twice the thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface. Therefore, the sum of the thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface and the thickness of the first droplet protective film on the inner wall surface is the sum of the thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface. If it is the structure which becomes 2 times-3 times, the phenomenon in which the above-mentioned silicon substrate is exposed can be reduced further.
[適用例3]上述のシリコンノズル基板であって、上記吐出面における上記第2の液滴保護膜の膜厚が、上記内壁面における上記第2の液滴保護膜の膜厚の2.5倍以上であることを特徴とするシリコンノズル基板。 Application Example 3 In the above-described silicon nozzle substrate, the thickness of the second droplet protective film on the ejection surface is 2.5 times the thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface. A silicon nozzle substrate characterized by being at least twice as large.
上述の欠損は、ノズル孔のエッジ部においてシリコン基板の基板面に対して垂直な方向の寸法と水平な方向の寸法とが近い値となることが多い。したがって、このような構成であれば、上述のシリコン基板が露出する現象をより一層低減できる。 In the above-mentioned defect, the dimension in the direction perpendicular to the substrate surface of the silicon substrate and the dimension in the horizontal direction are often close to each other at the edge portion of the nozzle hole. Therefore, with such a configuration, the above-described phenomenon that the silicon substrate is exposed can be further reduced.
[適用例4]上述のシリコンノズル基板であって、上記内壁面における上記第2の液滴保護膜の膜厚は0.5μm以上であることを特徴とするシリコンノズル基板。 Application Example 4 The silicon nozzle substrate according to the above-described silicon nozzle substrate, wherein the thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface is 0.5 μm or more.
実験結果によれば、上述の欠損の寸法は1.0μmを超えることは少ない。したがって、このような構成であれば少なくとも0.5μm以上の厚さで形成される第1の液滴保護膜と併せて1.0μm以上の保護膜をノズル孔の内壁面に形成でき、エッジ部に生じる欠損によりシリコン基板が露出する現象をより一層低減できる。 According to the experimental results, the size of the defect described above rarely exceeds 1.0 μm. Accordingly, with such a configuration, a protective film of 1.0 μm or more can be formed on the inner wall surface of the nozzle hole together with the first droplet protective film formed with a thickness of at least 0.5 μm or more, and the edge portion The phenomenon in which the silicon substrate is exposed due to defects occurring in the substrate can be further reduced.
[適用例5]本適用例にかかるシリコンノズル基板の製造方法は、シリコン基板の第1の面に凹部を形成する第1の工程と、上記シリコン基板を加熱して少なくとも上記凹部の内壁面に第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜を形成する第2の工程と、上記シリコン基板を、上記第1の面の反対側の面である第2の面側から該第2の面が上記凹部に達するまで薄板化して、上記凹部を上記シリコン基板を貫通するノズル孔とする第3の工程と、上記第2の面と上記内壁面とに第2の液滴保護膜を形成する第4の工程と、を有するシリコンノズル基板の製造方法であって、上記第2の工程は、上記第4の工程において上記内壁面に形成される上記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍以上の膜厚の上記熱酸化シリコン膜を形成する工程であることを特徴とする。 Application Example 5 A method for manufacturing a silicon nozzle substrate according to this application example includes a first step of forming a recess on a first surface of a silicon substrate, and heating the silicon substrate to at least an inner wall surface of the recess. A second step of forming a thermally oxidized silicon film as a first droplet protective film, and the second surface of the silicon substrate from the second surface side opposite to the first surface; Is thinned until reaching the recess, and a second droplet protective film is formed on the second surface and the inner wall surface in a third step in which the recess becomes a nozzle hole penetrating the silicon substrate. A silicon nozzle substrate having a fourth step, wherein the second step has a thickness of the second droplet protective film formed on the inner wall surface in the fourth step. It is a step of forming the thermal silicon oxide film having a film thickness of 1 or more times And features.
このような製造方法であれば第2の液滴保護膜に欠損が発生した場合であってもシリコン基板が露出する可能性が少ないシリコンノズル基板を形成できる。したがって、信頼性の向上したシリコンノズル基板及び該シリコンノズル基板を含む液滴吐出ヘッドを得ることができる。 With such a manufacturing method, it is possible to form a silicon nozzle substrate with a low possibility of exposing the silicon substrate even when a defect occurs in the second droplet protective film. Therefore, a silicon nozzle substrate with improved reliability and a droplet discharge head including the silicon nozzle substrate can be obtained.
[適用例6]上述のシリコンノズル基板の製造方法であって、上記第2の工程は、上記第4の工程において上記内壁面に形成される上記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍〜2倍の膜厚の上記熱酸化シリコン膜を形成する工程であることを特徴とするシリコンノズル基板の製造方法。 Application Example 6 In the method for manufacturing the silicon nozzle substrate described above, the second step is 1 in thickness of the second droplet protective film formed on the inner wall surface in the fourth step. A method for producing a silicon nozzle substrate, which is a step of forming the thermally oxidized silicon film having a film thickness of 2 to 2 times.
このような製造方法であれば第2の液滴保護膜に欠損が発生した場合であってもシリコン基板が露出する可能性がより一層少ないシリコンノズル基板を形成できる。したがって、より一層信頼性の向上したシリコンノズル基板及び該シリコンノズル基板を含む液滴吐出ヘッドを得ることができる。 With such a manufacturing method, it is possible to form a silicon nozzle substrate that is even less likely to expose the silicon substrate even when a defect occurs in the second droplet protective film. Therefore, it is possible to obtain a silicon nozzle substrate with further improved reliability and a droplet discharge head including the silicon nozzle substrate.
[適用例7]上述のシリコンノズル基板の製造方法であって、上記第4の工程は、プラズマ重合法を用いて上記第2の液滴保護膜を形成する工程であることを特徴とするシリコンノズル基板の製造方法。 Application Example 7 In the above silicon nozzle substrate manufacturing method, the fourth step is a step of forming the second droplet protective film using a plasma polymerization method. A method for manufacturing a nozzle substrate.
このような製造方法であれば緻密な構造を有する第2の液滴保護膜を、上記第2の面と上記内壁面とに好適な膜厚の比率で形成できる。したがって、第2の液滴保護膜に欠損が発生した場合であってもシリコン基板が露出する可能性がより一層低減されたシリコンノズル基板を形成できる。 With such a manufacturing method, the second droplet protective film having a dense structure can be formed at a suitable film thickness ratio between the second surface and the inner wall surface. Therefore, it is possible to form a silicon nozzle substrate in which the possibility of exposing the silicon substrate is further reduced even when a defect occurs in the second droplet protective film.
[適用例8]上述のシリコンノズル基板の製造方法であって、上記第4の工程は、上記内壁面における膜厚が0.5μm以上の上記第2の液滴保護膜を形成する工程であることを特徴とするシリコンノズル基板の製造方法。 Application Example 8 In the above silicon nozzle substrate manufacturing method, the fourth step is a step of forming the second droplet protective film having a thickness of 0.5 μm or more on the inner wall surface. A method of manufacturing a silicon nozzle substrate.
プラズマ重合法によれば、第2の面に第2の液滴保護膜を、内壁面における該第2の液滴保護膜の略2.5倍以上の膜厚で形成できる。したがってこのような製造方法であれば、第2の面に充分な膜厚の第2の液滴保護膜を形成でき、より一層信頼性の向上したシリコンノズル基板及び該シリコンノズル基板を含む液滴吐出ヘッドを得ることができる。 According to the plasma polymerization method, the second droplet protective film can be formed on the second surface with a film thickness approximately 2.5 times or more that of the second droplet protective film on the inner wall surface. Therefore, according to such a manufacturing method, the second droplet protective film having a sufficient thickness can be formed on the second surface, and the silicon nozzle substrate having further improved reliability and the droplet including the silicon nozzle substrate. A discharge head can be obtained.
以下、本発明の実施形態にかかるシリコンノズル基板及びその製造方法について、図面を参照しつつ述べる。上述したようにシリコンノズル基板は、後述する図1に示すように液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を構成する要素であるため、該液滴吐出ヘッドの構成等も含めて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではない。また、以下の各図においては、各層や各部位を図面で認識可能な程度の寸法とするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならせてある。また、特に断りのない限り、以下の記載においては図の上側を上とし、下側を下として説明する。 Hereinafter, a silicon nozzle substrate and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As described above, since the silicon nozzle substrate is an element constituting a droplet discharge head (inkjet head) as shown in FIG. 1 described later, the configuration including the configuration of the droplet discharge head will be described. The present invention is not limited to the structure and shape shown in the following figures. In each of the following drawings, the scale of each layer and each part is different from the actual scale so that each layer and each part can be recognized in the drawing. Unless otherwise specified, the following description will be made with the upper side of the figure as the upper side and the lower side as the lower side.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるシリコンノズル基板1を構成要素とする液滴吐出ヘッド8の斜視展開図である。図2は、液滴吐出ヘッド8の要部の縦断面図である。図1に示すように、液滴吐出ヘッド8は、吐出面15において長手方向に2列に並ぶように形成されたノズル孔21を備えている。図2は、該長手方向に直交する線における断面図であり、図1の右半分の概略構成を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド8は、図1に示すように、シリコンノズル基板1と、各ノズル孔21に対して独立にインク流路が設けられたキャビティ基板3と、キャビティ基板3の振動板22に対応する個別電極31が形成された電極基板4とを接着して構成されている。
As shown in FIG. 1, the
シリコンノズル基板1は、単結晶シリコン基板44に所定の加工を施して形成された板状部材であり、インク液滴を吐出するためのノズル孔21が所定のピッチで2列に形成されている。ノズル孔21は単結晶シリコン基板44を貫通する孔であり、液滴を吐出する第1のノズル孔21aと、液滴を導入する第2のノズル孔21bとから構成されている。第1のノズル孔21aは吐出面15側に開口しており、第2のノズル孔21bは接着面16側に開口している。なお、シリコンノズル基板1の構成材料は単結晶シリコン基板に限定されず、多結晶シリコン(ポリシリコン)基板を用いることもできる。
The
シリコンノズル基板1の表裏の2面のうち、液滴吐出ヘッド8の外側を向く面すなわち液滴を吐出する側の面が吐出面15である。一方、キャビティ基板3と接着される側の面が接着面16である。そして、シリコンノズル基板1の厚さ方向の面、すなわち表裏の2面に直交する面が端面13である。単結晶シリコン基板44を貫通させてノズル孔21を形成することにより生じる面、すなわちノズル孔21の孔面が内壁面14である。
Of the two front and back surfaces of the
上述の4種類の面には、単結晶シリコン基板44をインクから保護するために、第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜41と第2の液滴保護膜としての表面に酸化シリコン層を有するプラズマ重合膜42との少なくとも一方の膜が形成されている。一般的にインクはアルカリ性であり、単結晶シリコン基板44を侵食(エッチング)等する可能性がある。上述の2層の膜(41,42)は少なくとも表面が酸化シリコンからなる薄膜であり、単結晶シリコン基板44をインクの侵食から保護できる。
The four types of surfaces described above include a
図2に図示するように、シリコンノズル基板1の吐出面15を除く3面には、熱酸化シリコン膜41が形成されている。そして、接着面16を除く3面にはプラズマ重合膜42が形成されている。上述したように、熱酸化シリコン膜41は単結晶シリコン基板44の表面を熱酸化して形成された膜である。そしてプラズマ重合膜42は、熱酸化シリコン膜41の形成工程と単結晶シリコン基板44の薄板化工程を終えた後に、プラズマ重合法で上述の3面に形成された酸化シリコンからなる膜である。本発明は、この熱酸化シリコン膜41とプラズマ重合膜42の膜厚、及びその比(比率)に関するものである。
As shown in FIG. 2, a thermal
なお、プラズマ重合法により形成された膜は、微細な領域では薄くなる傾向を有している。後述するように、プラズマ重合膜42の形成は接着面16側に支持基板51(後述する図8参照)を装着して行うため、内壁面14では吐出面15上に比べて薄く形成される。そして内壁面14においても、プラズマ重合膜42は、吐出面15の近傍で厚く形成され、接着面16側に近づくにつれて薄くなる傾向を有している。したがって、第1のノズル孔21aの内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚と第2のノズル孔21bの内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚とは、若干の差が生じ得る。本明細書において、内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚とは、内壁面14のうちの第1のノズル孔21aの内壁面14における膜厚であると定義する。また単に「内壁面14」と記載した場合、第1のノズル孔21aの内壁面14を示すものとする。
Note that a film formed by the plasma polymerization method tends to be thin in a fine region. As will be described later, since the plasma polymerized
キャビティ基板3も、シリコンノズル基板1と同様に単結晶シリコン基板からなり、シリコンノズル基板1の接着面16側に接着されている。キャビティ基板3には、シリコンノズル基板1のノズル孔21の各々に連通するインク流路が異方性ウェットエッチングにより形成されている。インク流路は、底壁を振動板22とし吐出室25となる吐出凹部250と、共通のインク室であるリザーバー23となるリザーバー凹部230と、リザーバー凹部230と各吐出凹部250とを連通するオリフィス24となるオリフィス凹部240と、で構成されている。リザーバー23は各吐出室25に共通インク室を構成し、それぞれオリフィス24を介してそれぞれの吐出室25に連通している。
The
キャビティ基板3の全面若しくは少なくとも電極基板4との対向する領域には、絶縁性材料である酸化シリコンからなる絶縁膜29が形成されている。かかる絶縁膜29は、液滴吐出ヘッド8を駆動させたときに、絶縁破壊やショートの発生を防止する機能を果たしている。
An insulating
電極基板4はガラス基材からなり、キャビティ基板3の各振動板22に対向する位置には、夫々凹部310が形成されている。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。
The
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とを備えており、端子部31bは、配線のためにキャビティ基板3の末端部が開口された電極取出し部36内に露出している。そして、ICドライバー等の駆動回路5を介して、各個別電極31の端子部31bとキャビティ基板3上の共通電極27とが接続されている。また、電極基板4には、インクを供給するためにリザーバー23と連通するインク供給口35が形成されている。そして、該インク供給口は図示しないインクタンクに接続されている。振動板22と個別電極31との間に形成されるギャップ34の開放端部は、内部に水分や塵埃などが入らないようにエポキシ等の樹脂による封止材33により封止されている。
The
電極基板4と上述のキャビティ基板3とは、個別電極31と振動板22とが所定(例えば、0.1μm)のギャップ34を介して対向配置するように陽極接着されている。これにより、ギャップ34を介して対峙する個別電極31と絶縁膜29を有する振動板22とで、吐出室25に所要の圧力を加えることができる静電アクチュエーターが構成される。
The
液滴吐出ヘッド8は、以下に記載する動作により、インクを液滴として吐出する。まず、駆動回路5が駆動し、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の間に静電引力が発生する。この静電引力によって、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25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静電引力が消滅し、振動板22はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室25の容積が急激に減少して、そのときの圧力により吐出室25内のインクの一部がインクの液滴としてノズル孔21から吐出面15側に吐出される。
The
図3は、本実施形態のシリコンノズル基板1におけるノズル孔21のエッジ部19(図2参照)の近傍の拡大断面図であり、上述の図11に示す部分と同様の部分を示す図である。
図3(a)は、正規の状態、すなわち欠損11が生じていない状態を示す図である。本実施形態のシリコンノズル基板1は、内壁面14上に、膜厚0.5μm以上の第2の液滴保護膜としてのプラズマ重合膜42と該プラズマ重合膜の膜厚の1倍〜2倍の膜厚の第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜41とが形成されている。そして吐出面15上には、内壁面14上におけるプラズマ重合膜42の膜厚の2.5倍以上の膜厚のプラズマ重合膜42が形成されている。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the edge portion 19 (see FIG. 2) of the
FIG. 3A is a diagram showing a normal state, that is, a state where no
具体的には、熱酸化シリコン膜41の厚さは0.8μmである。プラズマ重合膜42の膜厚は、上述の従来のシリコンノズル基板と同様に、吐出面15上においては略1.3μmであり内壁面14上においては略0.5μmである。したがって、本実施形態のシリコンノズル基板1は、内壁面14上においてプラズマ重合膜42の膜厚の1.6倍の厚さの熱酸化シリコン膜41を有している。そして、吐出面15上に、上述の内壁面14上のプラズマ重合膜42の2.6倍の厚さのプラズマ重合膜42を有している。
Specifically, the thickness of the thermally oxidized
内壁面14におけるプラズマ重合膜42の上層には該プラズマ重合膜42を酸化してなる親水膜45が形成されており、吐出面15におけるプラズマ重合膜42の上層には撥水膜43が形成されている。親水膜45はノズル孔21内においてインクの流動性を高めて吐出性能を向上させており、撥水膜43は吐出されたインク液滴が吐出面15上に滞留することを抑制している。
A
図3(b)は、寸法(「a」と図示されている長さ)が略1.2μmの欠損11が生じた状態を示す図である。上述したように、シリコンノズル基板1は内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚は0.5μmである。したがって、かかる寸法の欠損11が生じた場合、従来のシリコンノズル基板であれば露出部17(図11参照)が生じる。
FIG. 3B is a diagram showing a state in which a
しかし、本実施形態のシリコンノズル基板1は、内壁面14に、膜厚が0.8μmの熱酸化シリコン膜41を有している。すなわち、内壁面14には、プラズマ重合膜42と熱酸化シリコン膜41とを合せて(重ねて)、合計の厚さが1.3μmとなる液滴保護膜が形成されている。したがって、寸法すなわち内壁面14に垂直な方向の長さが1.2μmの欠損11が生じても、それを上回る厚さの液滴保護膜(熱酸化シリコン膜41とプラズマ重合膜42の積層体)により、露出部17(図11参照)の発生を防ぐことができる。そのため、露出部17及び該露出部に起因する空洞部18(図11参照)が形成される可能性が低減されており、吐出品質及び信頼性が向上している。
However, the
ここで、1.2μmという寸法は、欠損11の寸法の想定値としては充分に大きな値である。図5は、欠損11の寸法(図3において「a」で示す長さ)の分布を示す図である。図示するように、欠損11の寸法は、殆んど(略94%)が1.1μm以内に収まっている。したがって、本実施形態のシリコンノズル基板1のように、寸法が1.2μmの欠損11が生じても露出部17の発生を防ぐことができるシリコンノズル基板は、通常の使用条件下において充分な信頼性を有している。
Here, the dimension of 1.2 μm is a sufficiently large value as an expected value of the dimension of the
また、本実施形態のシリコンノズル基板1が有する、従来例に比べて厚い熱酸化シリコン膜41自体が、露出部17の発生を効果的に抑制している。単結晶シリコン基板44の表面を酸化して形成された熱酸化シリコン膜41は、上記表面に別途積層された膜に比べて密着性等が優っている。したがって、不規則な形状の欠損11が発生した場合でも、熱酸化シリコン膜41が欠けることは少なく、該熱酸化シリコン膜の下層の単結晶シリコン基板44が露出することを効果的に抑制できる。
In addition, the thermally oxidized
さらに、本実施形態のシリコンノズル基板1は、熱酸化シリコン膜41の膜厚を、内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚の1.6倍とすることで、露出部17の発生を効果的に抑制している。プラズマ重合膜42の膜厚は、吐出面15と内壁面14とで大きく異なっている。上述したように、すなわち、内壁面14のような微細な構造の表面には成膜材料であるシリコンの粒子が入りにくい。したがって、プラズマ重合膜42の膜厚は、吐出面15上における膜厚と、内壁面14上における膜厚の比が略2.5対1となるように形成される。
Furthermore, the
一方、段落(0009)に記載したように、欠損11は内壁面14に対して垂直方向の寸法(aと図示)と吐出面15に対して垂直方向の寸法(bと図示)との比が略1対1となるように生じ易い。したがって液滴保護膜の膜厚は、吐出面15と内壁面14とで略同一となることが好ましい。そのためには、熱酸化シリコン膜41の膜厚を、内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚の1倍〜2倍とする必要がある。本実施形態のシリコンノズル基板1は、熱酸化シリコン膜41の膜厚を、内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚の1.6倍としている。その結果、欠損11に起因する露出部17の発生が効果的に抑制されており、信頼性が向上している。
On the other hand, as described in paragraph (0009), the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、第2の実施形態のシリコンノズル基板2におけるノズル孔21のエッジ部19(図2参照)の近傍の拡大断面図であり、上述の図3に示す部分と同様の部分を示す図である。本実施形態のシリコンノズル基板2は、上述の第1の実施形態にかかるシリコンノズル基板1と同様に、キャビティ基板3及び電極基板4と組み合されて液滴吐出ヘッド8を構成するものである。構成はシリコンノズル基板1と類似しており、相違点は液滴保護膜の膜厚のみである。そこで、上述の図1及び図2に相当する図面は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the edge portion 19 (see FIG. 2) of the
図4(a)は、正規の状態、すなわち欠損11が生じていない状態を示す図である。本実施形態のシリコンノズル基板2は、内壁面14上に、膜厚0.5μm以上のプラズマ重合膜42と該プラズマ重合膜の膜厚の1倍〜2倍の膜厚の熱酸化シリコン膜41とが形成されている点で、上述の第1の実施形態のシリコンノズル基板1と共通している。また、吐出面15上には、内壁面14上におけるプラズマ重合膜42の膜厚の2.5倍以上の膜厚のプラズマ重合膜42が形成されている点で、上述の第1の実施形態のシリコンノズル基板1と共通している。ただし、夫々の液滴保護膜(41,42)が第1の実施形態のシリコンノズル基板1の該液滴保護膜に比べて厚く形成されている。
FIG. 4A is a diagram showing a normal state, that is, a state where no
具体的には第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜41の厚さは1.2μmである。第2の液滴保護膜としてのプラズマ重合膜42の膜厚は、吐出面15上においては略2.0μmであり内壁面14上においては略0.8μmである。したがって、本実施形態のシリコンノズル基板2は、内壁面14において、プラズマ重合膜42の膜厚の1.5倍の厚さの熱酸化シリコン膜41を有している。そして、吐出面15上に、上述の内壁面14上のプラズマ重合膜42の2.5倍の厚さのプラズマ重合膜42を有している。なお、撥水膜43と親水膜45の態様は、上述のシリコンノズル基板1と同様である。
Specifically, the thickness of the thermally oxidized
図4(b)は、寸法(「a」と図示)が略1.8μmの欠損11が生じた状態を示す図である。上述したように内壁面14には、膜厚1.2μmの熱酸化シリコン膜41と膜厚0.8μmのプラズマ重合膜42、すなわち合計の膜厚が2.0μmとなる液滴保護膜が形成されている。したがって、かかる大きさの欠損11が生じた場合でも露出部17(図11参照)の発生を抑制できる。
FIG. 4B is a view showing a state in which a
ここで、1.8μmという寸法は、予想し得る欠損11の寸法の最大値を若干越える値である。図5に示すように、欠損11の寸法は、殆んど1.7μm以内に収まっている。したがって、本実施形態のシリコンノズル基板2は、想定し得る最大の欠損11が生じた場合においても露出部17の発生が抑制されており、信頼性がより一層向上している。また、熱酸化シリコン膜41の膜厚が内壁面14におけるプラズマ重合膜42の膜厚の1.5倍であるため、上述のシリコンノズル基板1と同様に、内壁面14における液滴保護膜の膜厚と吐出面15上の液滴保護膜の膜厚とが同等である。したがって、欠損11に起因する露出部17の発生が効果的に抑制されており、信頼性が向上している。
Here, the dimension of 1.8 μm is a value slightly exceeding the maximum value of the dimension of the
(第3の実施形態)
次に本発明の第3の実施形態として、上述のシリコンノズル基板1の製造方法について、図6(a)〜図10(t)の工程断面図を用いて説明する。上記各図は、単結晶シリコン基板44における図2に示すノズル孔21の近傍の部分を示す拡大断面図である。なお、第1の実施形態のシリコンノズル基板1と第2の実施形態のシリコンノズル基板2とは、熱酸化シリコン膜41等の膜厚を除くと略同一である。したがって、シリコンノズル基板2の製造方法も、熱酸化シリコン膜41等の形成条件以外は、本実施形態に示す製造方法と略同一である。なお、上述の各工程断面図において括弧付で記載した符号は、将来的に上述の図1等に示した構成要素が形成される領域等を示している。以下、工程順に説明する。
(Third embodiment)
Next, as a third embodiment of the present invention, a method for manufacturing the above-described
まず、図6(a)に示すように、単結晶シリコン基板44を酸素含有雰囲気中で加熱して、全面に第2の熱酸化シリコン膜46を形成する。酸素含有雰囲気は、酸素(O2)と水蒸気(H2O)の混合雰囲気を用いている。加熱条件は、1075℃で4時間である。かかる条件の熱酸化処理により、膜厚が略1.0μmの第2の熱酸化シリコン膜46を形成できる。
First, as shown in FIG. 6A, the single
次に、図6(b)に示すように、接着面16側に第2の熱酸化シリコン膜46を介して第1のレジスト膜47を形成する。そして第1のレジスト膜47を露光現像処理によりパターニングして、将来的に第2のノズル孔21bが形成される領域から第1のレジスト膜47を除去する。
Next, as shown in FIG. 6B, a first resist
次に、図6(c)に示すように、フッ酸系のエッチング液を用いて、第1のレジスト膜47で覆われていない領域の第2の熱酸化シリコン膜46を所定の膜厚まで薄膜化する。ここで、「第1のレジスト膜47で覆われていない領域」とは、将来的に上述の吐出面15となる側の面の全域、及び接着面16側における将来的に第2のノズル孔21bが形成される領域である。
Next, as shown in FIG. 6C, the second thermally oxidized
次に、図6(d)に示すように、単結晶シリコン基板44から第1のレジスト膜47を剥離して除去する。剥離は硫酸(H2SO4)を含むエッチング(剥離)液を用いることが好ましい。有機系のエッチング(剥離)液を用いることもできる。
次に、図7(e)に示すように、接着面16上に第2の熱酸化シリコン膜46を介して第2のレジスト膜48を形成する。そして第2のレジスト膜48を露光現像処理によりパターニングして、将来的に第1のノズル孔21aが形成される領域から第2のレジスト膜48を除去する。
Next, as shown in FIG. 6D, the first resist
Next, as shown in FIG. 7E, a second resist
次に、図7(f)に示すように、フッ酸系のエッチング液を用いて、将来的に第1のノズル孔21aが形成される領域から第2の熱酸化シリコン膜46を除去して単結晶シリコン基板44を露出させる。同時に、将来的に吐出面15となる側の面から第2の熱酸化シリコン膜46を除去して、単結晶シリコン基板44を露出させる。
次に、図7(g)に示すように、単結晶シリコン基板44から第2のレジスト膜48を剥離して除去する。剥離の条件等は、上述の第1のレジスト膜47の剥離条件と同様である。
Next, as shown in FIG. 7F, the second thermal
Next, as shown in FIG. 7G, the second resist
次に、図7(h)に示すように、接着面16側における第2の熱酸化シリコン膜46で覆われていない領域すなわち将来的に第1のノズル孔21aとなる領域を異方性エッチングして略25μmの深さまで掘り下げる。エッチング装置はICP(誘導結合型プラズマ)ドライエッチング装置を用いることが好ましい。エッチングガスとしてはC4F8、とSF6とを交互に使用することが好ましい。かかる条件であれば、C4F8により側面方向(接着面16に並行な方向)にエッチングが進行することを抑制しつつ、SF6により単結晶シリコン基板44を垂直方向にエッチングできる。
Next, as shown in FIG. 7H, the region not covered with the second thermal
次に、図8(i)に示すように、フッ酸系のエッチング液を用いて、将来的に第2のノズル孔21bが形成される領域から第2の熱酸化シリコン膜46を除去して単結晶シリコン基板44を露出させる。同時に、上述の領域以外の領域における第2の熱酸化シリコン膜46を薄膜化する。
Next, as shown in FIG. 8I, the second thermally oxidized
次に、図8(j)に示すように、再度ICP(誘導結合型プラズマ)ドライエッチング装置を用いて、接着面16側における第2の熱酸化シリコン膜46で覆われていない領域を、垂直方向に略40μmの深さまで掘り下げる。エッチング条件も同様である。その結果、将来的に第1のノズル孔21aとなる部分と将来的に第2のノズル孔21bとなる部分とからなる、断面が凸字型の凹部(すなわち穴)が形成される。ここまでの工程が第1の工程である。
Next, as shown in FIG. 8 (j), using an ICP (inductively coupled plasma) dry etching apparatus again, a region not covered with the second thermally oxidized
次に、フッ酸系のエッチング液を用いて第2の熱酸化シリコン膜46を全面的に除去する。そして次に、単結晶シリコン基板44を再度酸素含有雰囲気中で加熱して、図8(k)に示すように、上述の凹部の内壁面14を含む単結晶シリコン基板44の全面に、第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜41を形成する。
熱酸化シリコン膜41を形成する工程が、第2の工程である。本工程は、後述する第4の工程において第1のノズル孔21a(後述する図9参照)の内壁面14に形成される第2の液滴保護膜としてのプラズマ重合膜42の膜厚の1倍以上の膜厚の熱酸化シリコン膜41を形成する工程である。そして本工程は、より好ましくは、プラズマ重合膜42の膜厚の1倍〜2倍の膜厚の熱酸化シリコン膜41を形成する工程である。
Next, the second thermal
The step of forming the thermal
本実施形態の製造方法において、後述する第4の工程で内壁面14に形成されるプラズマ重合膜42の膜厚は0.5μmである。そして、本工程で形成する熱酸化シリコン膜41の膜厚は、0.8μmである。すなわち本実施形態の製造方法では、プラズマ重合膜42の膜厚の1.6倍の膜厚の熱酸化シリコン膜41を形成する。
上述の酸素含有雰囲気としては、酸素(O2)と水蒸気(H2O)の混合雰囲気を用いている。加熱(酸化)条件は、1000℃で2.75時間である。かかる条件の酸化処理により、膜厚が略0.8μmの熱酸化シリコン膜41を形成できる。
In the manufacturing method of this embodiment, the film thickness of the plasma polymerized
As the above oxygen-containing atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen (O 2 ) and water vapor (H 2 O) is used. The heating (oxidation) condition is 2.75 hours at 1000 ° C. By the oxidation treatment under such conditions, a thermally oxidized
次に、図8(l)に示すように、ガラス等の透明材料からなる支持基板51を、接着面16側に貼付する。なお、図8(l)〜後述する図9(o)までは上下方向を反転して図示している。上述の支持基板51の貼付は、少なくとも一方の面に紫外線または熱により容易に接着力が低下する自己剥離層(不図示)を有する両面テープ53を用いて、該自己剥離層が接着面16と対向する様に行う。そして、かかる貼付作業は真空中で行う。真空中で貼付作業を行うことにより、貼付面に気泡等が生じることを抑制できる。
Next, as shown in FIG. 8L, a
次に、図9(m)に示すように、単結晶シリコン基板44を、将来的に吐出面15となる側の面から薄板化する。かかる処理で吐出面15が形成される。そして上述の断面(凸字型の凹部)が、単結晶シリコン基板44を貫通する孔となる。その結果、第1のノズル孔21aと第2のノズル孔21bとからなるノズル孔21が形成される。かかるノズル孔21を形成する工程が、第3の工程である。
なお、上述の薄板化は、単結晶シリコン基板44をバックグラインダーにより71μmの厚さまで研削する処理と、CMP装置等により65μmの厚さまで研磨する処理と、を組み合せて行う。
Next, as shown in FIG. 9 (m), the single
Note that the above-described thinning is performed by combining the process of grinding the single
次に、図9(n)に示すように、第4の工程として、吐出面15及び内壁面14に、第2の液滴保護膜としてのプラズマ重合膜42を形成する。プラズマ重合膜42は、シロキサンを原料とするプラズマ重合法でシリコン重合膜を形成した後、該シリコン重合膜にUV(紫外線)を照射して脱水縮合させ、表面を酸化して形成する。なお、プラズマ重合法によれば上述の自己剥離層が劣化しない温度、具体的には100℃以下の低温で薄膜を形成できる。
Next, as shown in FIG. 9 (n), as a fourth step, a
本工程は、第1のノズル孔21aの内壁面14上において膜厚が0.5μm以上であり、かつ吐出面15上における膜厚が上述の内壁面14における膜厚の2.5倍以上となるプラズマ重合膜42を形成する工程である。上述したように、ノズル孔21は径が微細な孔であるため、内壁面14上における膜厚が0.5μmとなる条件(時間等)で成膜すると吐出面15上には略1.3μm(すなわち内壁面14上における膜厚の2.6倍)のプラズマ重合膜42が形成される。
なお、内壁面14には熱酸化シリコン膜41が既に形成されている。したがって、上述の処理により、内壁面14には熱酸化シリコン膜41とプラズマ重合膜42の2層構造が形成される。また、プラズマ重合膜42は第2のノズル孔21bの内壁面14にも形成されるが、本図では図示を省略している。
In this step, the film thickness on the
A thermal
次に、図9(o)に示すように、吐出面15及び内壁面14に、フッ素原子を含有する材料の薄膜を蒸着法あるいはディッピング法で成膜して、撥水膜43を形成する。
次に、図9(p)に示すように、吐出面15側に保護フィルム52を貼付する。そして支持基板51側から紫外線を照射する。上述したように支持基板51は透明材料で形成されているため、上述の紫外線は該支持基板を透過して両面テープ53を照射する。その結果、上述の自己剥離層が劣化して、両面テープ53の接着力が低下する。その後、図10(q)に示すように、支持基板51及び両面テープ53を単結晶シリコン基板44から剥離する。
Next, as shown in FIG. 9 (o), a thin film of a material containing fluorine atoms is formed on the
Next, as shown in FIG. 9 (p), a
次に、図10(r)に示すように、接着面16側からアルゴン(Ar)プラズマまたは酸素(O2)プラズマを照射する。そして図10(s)に示すように、接着面16及びノズル孔21の内壁面14から撥水膜43を除去する。そして次に、プライマー処理液に1時間浸漬した後、純粋でリンスする。そして、80℃で1時間ベーキングする。このときプライマー処理液としてシランカップリング剤を用いる。かかる処理により接着面16側の熱酸化シリコン膜41上に親水膜(不図示)を形成して、キャビティ基板3(図1参照)に対する密着性を向上させる。そして最後に、図10(t)に示すように、保護フィルム52を除去する。
Next, as shown in FIG. 10 (r), argon (Ar) plasma or oxygen (O 2 ) plasma is irradiated from the
以上の工程により、内壁面14に膜厚0.8μmの熱酸化シリコン膜41と膜厚0.5μmのプラズマ重合膜42との積層体を有し、吐出面15上には膜厚1.3μmのプラズマ重合膜42を有するシリコンノズル基板1を得ることができる。上述したように、かかるシリコンノズル基板1は、通常生じ得る1.1μm以内の寸法の欠損11(図3参照)が生じた場合において、露出部17(図11参照)及び空洞部18(図11参照)の発生を効果的に抑制できる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、信頼性の向上したシリコンノズル基板1を得ることができる。また、本実施形態の製造方法で得られたシリコンノズル基板1を構成要素とすることにより、信頼性の向上した液滴吐出ヘッド8(図1参照)を得ることができる。
Through the above steps, the
1…第1の実施形態のシリコンノズル基板、2…第2の実施形態のシリコンノズル基板、3…キャビティ基板、4…電極基板、5…駆動回路、8…液滴吐出ヘッド、11…欠損、13…端面、14…内壁面、15…吐出面、16…接着面、17…露出部、18…空洞部、19…エッジ部分、21…ノズル孔、21a…第1のノズル孔、21b…第2のノズル孔、22…振動板、23…リザーバー、24…オリフィス、25…吐出室、27…共通電極、29…絶縁膜、31…個別電極、31a…リード部、31b…端子部、33…封止材、34…ギャップ、35…インク供給口、36…電極取出し部、41…第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜、42…第2の液滴保護膜としてのプラズマ重合膜、43…撥水膜、44…単結晶シリコン基板、46…第2の熱酸化シリコン膜、47…第1のレジスト膜、48…第2のレジスト膜、51…支持基板、52…保護フィルム、53…両面テープ、230…リザーバー凹部、240…オリフィス凹部、250…吐出凹部、310…凹部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記内壁面における前記第1の液滴保護膜上及び液滴を吐出する側の面である吐出面に形成された第2の液滴保護膜と、を備えるシリコンノズル基板であって、
前記第1の液滴保護膜の膜厚は、前記内壁面おける前記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍以上であることを特徴とするシリコンノズル基板。 A nozzle hole penetrating the silicon substrate, a first droplet protective film made of thermally oxidized silicon formed by heating the surface of the silicon substrate covering the inner wall surface of the nozzle hole,
A silicon nozzle substrate comprising: a second droplet protective film formed on a discharge surface which is a surface on the first droplet protective film on the inner wall surface and on a droplet discharge side;
The silicon nozzle substrate, wherein the film thickness of the first droplet protective film is one or more times the film thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface.
前記第1の液滴保護膜の膜厚は、前記内壁面における前記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍〜2倍であることを特徴とするシリコンノズル基板。 The silicon nozzle substrate according to claim 1,
2. The silicon nozzle substrate according to claim 1, wherein a thickness of the first droplet protective film is 1 to 2 times a thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface.
前記吐出面における前記第2の液滴保護膜の膜厚が、前記内壁面における前記第2の液滴保護膜の膜厚の2.5倍以上であることを特徴とするシリコンノズル基板。 The silicon nozzle substrate according to claim 2,
The silicon nozzle substrate, wherein a film thickness of the second droplet protective film on the ejection surface is 2.5 times or more of a film thickness of the second droplet protective film on the inner wall surface.
前記内壁面における前記第2の液滴保護膜の膜厚は0.5μm以上であることを特徴とするシリコンノズル基板。 The silicon nozzle substrate according to claim 3,
The silicon nozzle substrate, wherein the second droplet protective film on the inner wall surface has a thickness of 0.5 μm or more.
前記シリコン基板を加熱して、少なくとも前記凹部の内壁面に第1の液滴保護膜としての熱酸化シリコン膜を形成する第2の工程と、
前記シリコン基板を、前記第1の面の反対側の面である第2の面側から該第2の面が前記凹部に達するまで薄板化して、前記凹部を前記シリコン基板を貫通するノズル孔とする第3の工程と、
前記第2の面と前記内壁面とに第2の液滴保護膜を形成する第4の工程と、
を有するシリコンノズル基板の製造方法であって、
前記第2の工程は、前記第4の工程において前記内壁面に形成される前記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍以上の膜厚の前記熱酸化シリコン膜を形成する工程であることを特徴とするシリコンノズル基板の製造方法。 A first step of forming a recess in the first surface of the silicon substrate;
A second step of heating the silicon substrate to form a thermal silicon oxide film as a first droplet protective film on at least the inner wall surface of the recess;
The silicon substrate is thinned from a second surface side opposite to the first surface until the second surface reaches the recess, and the recess is formed with a nozzle hole penetrating the silicon substrate. A third step of
A fourth step of forming a second droplet protective film on the second surface and the inner wall surface;
A method of manufacturing a silicon nozzle substrate having
The second step is a step of forming the thermal silicon oxide film having a thickness of 1 or more times the thickness of the second droplet protective film formed on the inner wall surface in the fourth step. A method of manufacturing a silicon nozzle substrate.
前記第2の工程は、前記第4の工程において前記内壁面に形成される前記第2の液滴保護膜の膜厚の1倍〜2倍の膜厚の前記熱酸化シリコン膜を形成する工程であることを特徴とするシリコンノズル基板の製造方法。 A method for producing a silicon nozzle substrate according to claim 5,
The second step is a step of forming the thermally oxidized silicon film having a thickness that is 1 to 2 times the thickness of the second droplet protective film formed on the inner wall surface in the fourth step. A method for producing a silicon nozzle substrate, characterized in that:
前記第4の工程は、プラズマ重合法を用いて前記第2の液滴保護膜を形成する工程であることを特徴とするシリコンノズル基板の製造方法。 A method for producing a silicon nozzle substrate according to claim 6,
The method of manufacturing a silicon nozzle substrate, wherein the fourth step is a step of forming the second droplet protective film using a plasma polymerization method.
前記第4の工程は、前記内壁面における膜厚が0.5μm以上の前記第2の液滴保護膜を形成する工程であることを特徴とするシリコンノズル基板の製造方法。 A method for producing a silicon nozzle substrate according to claim 7,
The method of manufacturing a silicon nozzle substrate, wherein the fourth step is a step of forming the second droplet protective film having a thickness of 0.5 μm or more on the inner wall surface.
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JP2010281338A JP2012126070A (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Silicon nozzle substrate and method of manufacturing the same |
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- 2010-12-17 JP JP2010281338A patent/JP2012126070A/en not_active Withdrawn
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