JP2014046665A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
液体吐出ヘッドの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014046665A JP2014046665A JP2012194005A JP2012194005A JP2014046665A JP 2014046665 A JP2014046665 A JP 2014046665A JP 2012194005 A JP2012194005 A JP 2012194005A JP 2012194005 A JP2012194005 A JP 2012194005A JP 2014046665 A JP2014046665 A JP 2014046665A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid discharge
- substrate
- liquid
- etching
- supply port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 28
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 241000566150 Pandion haliaetus Species 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 2
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQMWHMMJVJNCAL-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylpenta-1,4-dien-3-one Chemical compound CC(=C)C(=O)C(C)=C WQMWHMMJVJNCAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 229910009372 YVO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1601—Production of bubble jet print heads
- B41J2/1603—Production of bubble jet print heads of the front shooter type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1623—Manufacturing processes bonding and adhesion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
- B41J2/1628—Manufacturing processes etching dry etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
- B41J2/1629—Manufacturing processes etching wet etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1632—Manufacturing processes machining
- B41J2/1634—Manufacturing processes machining laser machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1637—Manufacturing processes molding
- B41J2/1639—Manufacturing processes molding sacrificial molding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
- B41J2/1645—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by spincoating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】本発明の目的は、品質に影響を及ぼす未貫通の凹部を容易に検出でき、品質に優れた液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。
【解決手段】本発明の一は、基板の第一の面と反対側の面である第二の面の上にエッチングマスク層を配置する工程と、前記エッチングマスク層のうち供給口の開口部が形成される領域以外の領域に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、前記エッチングマスク層にエッチング開口部を設ける工程と、前記エッチング開口部が設けられたエッチングマスク層をマスクとして用いて前記第二の面側から異方性エッチングを行い、前記供給口を前記基板に形成する工程と、前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して液体吐出用素子チップを選別する工程と、前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の一は、基板の第一の面と反対側の面である第二の面の上にエッチングマスク層を配置する工程と、前記エッチングマスク層のうち供給口の開口部が形成される領域以外の領域に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、前記エッチングマスク層にエッチング開口部を設ける工程と、前記エッチング開口部が設けられたエッチングマスク層をマスクとして用いて前記第二の面側から異方性エッチングを行い、前記供給口を前記基板に形成する工程と、前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して液体吐出用素子チップを選別する工程と、前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法である。
【選択図】なし
Description
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
液体を吐出することで記録動作を行う記録装置として、インクを吐出するインクジェットプリンターが広く知られている。このような記録装置に用いられる液体吐出ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備える液体吐出ヘッド用基板と、吐出口や液体の流路の一部を構成する流路部材と、を有する。また、液体吐出ヘッド用基板には、別部材から液体吐出ヘッド用基板に電気信号を伝えるための電極パッドが設けられている。また、液体吐出ヘッド用基板の基体には、エネルギー発生素子に液体を供給する供給口が該基体を貫通して設けられている。
液体吐出ヘッド用基板の供給口の形成方法が特許文献１に開示されている。すなわち、耐アルカリ性の保護膜を裏面に設けた基板を用意し、該基板の上に流路部材を形成した後に、前記保護膜を貫通して基体を一定量彫り込んだレーザパターンを形成し、そのパターンを通じてアルカリ性液体で基体をエッチングする方法が開示されている。
ここで、エネルギー発生素子や回路の形成には多段階の工程が必要とされ、特別な配慮を行わない限り、工程中の基板の取り扱いによって基板裏面にキズが発生することがある。そして、供給口の形成においては、耐アルカリ性保護膜を形成した後から流路部材の形成完了までの過程で、液体吐出ヘッド用基板の搬送時に耐アルカリ性保護膜にキズ（以下、裏面キズとも称す）が生じ、耐アルカリ性保護膜の下層の基体が露出することがあった。このような状態で供給口を形成すると、耐アルカリ性保護膜に生じたキズからアルカリ性液体が浸入して基体（例えばシリコン基板）がエッチングされ、供給口の形成領域が拡大する、または本来意図しない加工穴が形成される場合がある。そのため、液体吐出ヘッド用基板の品質を低下させる懸念があった。
さらに、同一基板にて作成され、個々の独立したインク供給口が設けられた液体吐出用素子チップをヘッドユニットと接合する際、裏面キズに起因する品質に影響を及ぼす程度の凹部がチップに生じた場合は、十分な接合ができず、隣接インク供給口との混色が発生する懸念があった。
裏面キズの対策としては、工程中の基板取り扱いに注意し、裏面に配慮した装置および方法を設定することが考えられるが、多段階の工程の１つ１つに対応させるには、装置コストのアップおよび複雑な処理が発生するため、そのような対策は実用的ではない。そのため、品質に影響を及ぼす裏面キズを効率的に検知する技術の開発が望まれている。
そこで、本発明の目的は、品質に影響を及ぼす裏面キズに起因する未貫通の凹部を容易に検出でき、品質に優れた液体吐出ヘッドを製造することができる製造方法を提供することである。
本発明の一は、
吐出エネルギー発生素子及び供給口を有する液体吐出用素子チップと、前記供給口に液体を供給する液体供給部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板の前記第一の面と反対側の面である第二の面上にエッチングマスク層を配置する工程と、
前記エッチングマスク層のうち前記供給口の開口部が形成される領域以外の領域に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク層にエッチング開口部を設ける工程と、
前記エッチング開口部が設けられたエッチングマスク層をマスクとして用いて前記第二の面側から異方性エッチングを行い、前記供給口を前記基板に形成する工程と、
前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して前記液体吐出用素子チップを選別する工程と、
前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
吐出エネルギー発生素子及び供給口を有する液体吐出用素子チップと、前記供給口に液体を供給する液体供給部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板の前記第一の面と反対側の面である第二の面上にエッチングマスク層を配置する工程と、
前記エッチングマスク層のうち前記供給口の開口部が形成される領域以外の領域に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク層にエッチング開口部を設ける工程と、
前記エッチング開口部が設けられたエッチングマスク層をマスクとして用いて前記第二の面側から異方性エッチングを行い、前記供給口を前記基板に形成する工程と、
前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して前記液体吐出用素子チップを選別する工程と、
前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
本発明の一は、
吐出エネルギー発生素子及び供給口を有する液体吐出用素子チップと、前記供給口に液体を供給する液体供給部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板の前記第一の面と反対側の面側から異方性エッチングにて前記供給口を形成する工程と、
前記供給口が形成された前記基板の前記第二の面に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、
前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して前記液体吐出用素子チップを選別する工程と、
前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
吐出エネルギー発生素子及び供給口を有する液体吐出用素子チップと、前記供給口に液体を供給する液体供給部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板の前記第一の面と反対側の面側から異方性エッチングにて前記供給口を形成する工程と、
前記供給口が形成された前記基板の前記第二の面に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、
前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して前記液体吐出用素子チップを選別する工程と、
前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
本発明によれば、品質に影響を及ぼす裏面キズに起因する未貫通の凹部を容易に検出でき、品質に優れた液体吐出ヘッドを製造することができる。本発明の製造方法のように、基板裏面にラインパターンを形成することにより、ラインパターンを介して、品位に影響を及ぼす裏面キズに起因する未貫通の凹部を容易に判別でき、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
尚、液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。
本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いはインクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。インクまたは被記録媒体の処理としては、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言うものとする。
また、本明細書では、本発明の適用例としてインクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の記録ヘッド等にも適用できる。記録ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
図１は、液体吐出用素子チップの構成例を示す模式的斜視図である。液体吐出用素子チップは、シリコン基板などの基板１と、基板１の上に設けられた流路形成部材９とを備える。基板１は、インク等の液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子２を第一の面（表面とも称す）に有する。また、基板１は、該基板１の第一の面と第二の面（裏面とも称す）に貫通する液体供給口１３を有し、液体供給口１３は流路形成部材９に設けられた液体流路にインク等の液体を供給する。液体流路は液体吐出口１０と連通し、液体吐出口１０から液滴が記録媒体等に吐出される。
液体吐出用素子チップは、シリコンウエハ上に複数個形成される。本明細書において、同一ウエハ上に複数個の液体吐出用素子チップが形成されたものを液体吐出ヘッド用基板と称す。
個々の液体吐出用素子チップがインクタンク等の液体供給部と接続され、液体吐出ヘッドが作製される。
図２〜４は、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造工程を説明するための模式的断面図及び模式的平面図（裏面側）である。また、図（Ａ）は、図１の点線Ａ−Ａ’にて切断した断面図に相当し、さらに図（Ｂ）は、図（Ａ）における基板裏面側から観察した平面図に相当する。
図２（Ａ）に示されるシリコン基板等の基板１の結晶方位は＜１００＞面であるが、本発明は、この図によってシリコン面方位が制限されるものではない。
基板１の表面（第一の面）上には、熱酸化膜（不図示）およびＡＬ等から構成される犠牲層３が形成され、それらの上にはシリコン酸化膜等から構成される絶縁層４が形成されている。犠牲層３は後工程で形成されるインク供給口の表面側開口部の形成位置を規定する機能を有する。さらに、基板１の表面側に発熱抵抗体等の吐出エネルギー発生素子２が複数個配置されている。基板１上の吐出エネルギー発生素子２及び電気信号回路を保護するシリコン窒化膜等から構成される保護膜５はフォトリソ技術を用いて所望のパターンに形成されている。
また、基板１の表面側には、溶解可能な樹脂を用いて、インク流路の型材となる流路パターン８が形成されている。該流路パターン８上に、ネガ型感光性樹脂を用いて、流路形成部材（ノズル層とも称す）９が形成されている。ノズル層９には、インク吐出口１０が形成されている。なお、必要に応じて、ノズル層９上に撥水層を設けることも可能である。
また、シリコン基板の異方性エッチングを行うため、耐アルカリ保護材（不図示）でノズル層９を含む基板表面側を被覆することができる。
基板１の第一の面と反対側の面である第二の面（裏面）の上には、エッチングマスク材料からなるエッチングマスク層１１が形成されている。このエッチングマスク層には、上記の回路や流路形成部材等を形成する工程中の基板の取り扱いにより、裏面キズ１４が発生することがある。エッチングマスク層１１は、後述の異方性エッチングに用いるエッチング液に対して耐性を有する材料から構成され、１層以上で形成されることが好ましい。本実施形態では、エッチングマスク層１１として、例えば、絶縁膜である熱酸化膜を使用できるが、その他にも金属膜や無機膜、有機膜でも形成可能である。
また、エッチングマスク層１１が配置された基板１には、裏面側から表面側に向けたレーザ加工により、未貫通の先導孔１２が形成されている。この時、先導孔１２は、例えば、犠牲層３の中心に対して左右対称に２列に形成する。先導孔１２の形成には、例えば、ＹＡＧレーザの３倍波（ＴＨＧ：波長３５５ｎｍ）のレーザ光を用いることができる。レーザ光のパワーおよび周波数は適宜適切な値を選択することができる。
次に、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基板１の裏面側にあるエッチングマスク層１１のうち供給口の開口部が形成される領域以外の領域に凹形状のラインパターン１５を形成する。ラインパターン１５は、複数の凹形状のラインから構成されることができ、該ラインは複数の供給口開口部の間に形成される。
ラインパターン１５の形成には、例えば、レーザ光を用いることができ、具体的にはＹＶＯ4レーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）のレーザ光を用いることができる。レーザ照射装置としては、例えばＥｘｃｅｌ社製Ｏｓｐｒｅｙ４．０が挙げられる。レーザのパワーおよび周波数は適宜適切な値を選択することができる。レーザによってエッチングマスク層１１の一部が削られ、凹形状に形成される。尚、本実施形態では、シリコン基板を直接加工することも可能である。
レーザ加工により凹形状を形成することにより、ラインパターン１５の視認性をより一層高めることが可能である。尚、本実施形態ではＹＶＯ4レーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）のレーザ光を用いてラインパターン１５を形成することが好ましいが、凹形状を形成できる波長であれば、レーザ光はこれに限られない。
また、ラインパターンの形状も図３に示す形状に限られるものではなく、ラインパターンは、例えば図７に示すような格子状に配置されたラインから構成されることができる。また、ラインパターン１５の加工工程の順序は、特に制限されるものではなく、品位に影響を及ぼす裏面キズに起因する未貫通の凹部を判別する工程の前であれば、どの工程位置で実施しても構わない。但し、シリコン基板を直接加工する場合には、異方性エッチング工程以降にラインパターンを形成することが必要である。
ラインパターンは、該エッチングマスク層を未貫通に形成されても、貫通して形成されても、どちらでもよいが、未貫通に形成されることが好ましい。
次に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＴＭＡＨやＫＯＨ等の強アルカリ溶液を異方性エッチング液として用い、基板１の裏面側（第二の面側）から異方性エッチングを行い、インク供給口１３を形成する。本実施形態において、インク供給口１３は、図４（Ａ）に示すような“＜＞”型形状に形成される。
なお、図では、３つのインク供給口１３が示されているが、インク供給口の数は制限されるものではない。
その後、シリコン酸化膜等から構成される絶縁層４をフッ酸液等のウェットエッチングによって除去した後、ドライエッチングでシリコン窒化膜等から構成される保護膜５をエッチングする。さらに、耐アルカリ保護材（不図示）を除去し、さらには溶解可能な樹脂からなる流路パターン８をインク吐出口１０およびインク供給口１３から溶出させ、インク流路を形成する。
以上の工程を経て、液体吐出ヘッド用基板が作製される。
その後、液体吐出ヘッド用基板の裏面側から金属顕微鏡等を用いて裏面キズについて観察する。そして、ラインパターン１５を介して、未貫通の凹部１４’を観察する。該未貫通の凹部は、裏面キズにエッチング液が浸潤して形成される。そして、品質に影響を及ぼす未貫通の凹部１４’を検出し、液体吐出用素子チップを選別する。本実施形態では、ラインパターン１５があることで、品質に影響を及ぼす未貫通の凹部１４’を容易に検出することが可能である。次いで、各部材を保持するホルダおよびインク供給のためのインクタンク等の液体供給部を選別した液体吐出用素子チップと接続することで、液体吐出ヘッドが作製される。なお、選別した良品の液体吐出用素子チップをアルミナなどからなる放熱用基板や支持部材に接続してから、液体供給部と接続することもできる。
図８は、液体吐出ヘッドの模式的断面図を示す図である。液体吐出ヘッドは、図８に示されるように、例えば、液体吐出用素子チップと支持部材１７とが、液体供給口１３と液体通路１８とが連通するように、接着剤１６を用いて接合されることができる。支持部材１７は液体供給部と接続される。
本実施形態で得られる液体吐出ヘッドは、図８に示されるように、品位に影響を及ぼす凹部がないため、混色の問題もなく良好な印字を得ることが可能となる。
また、他の実施形態として、基板１に直接ラインパターンを形成してもよい。つまり、本実施形態において、エッチングマスク層を除去した後、基板に直接ラインパターンを形成し、該ラインパターンと未貫通の凹部を対比して判別することができる。
また、ラインパターンは、エッチング開始面を形成するためにエッチングマスク層にエッチング開口部を設ける際に同時に形成することが好ましい。つまり、ラインパターン及びエッチング開口部は同じ工程で一括に形成されることが好ましい。
（実施例１）
以下、図を用いて本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下、図を用いて本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図２（Ａ）に示すように、結晶方位が＜１００＞面であるシリコン基板１を用意する。このシリコン基板１上に、熱酸化膜（不図示）および犠牲層としてのＡＬ層３が設け、それらの上部に絶縁層としてのシリコン酸化膜４を成膜した。さらにその上部に発熱抵抗体を形成して吐出エネルギー発生素子２を複数個配置した。
次に、シリコン基板１上の吐出エネルギー発生素子２及び電気信号回路の保護膜としてのシリコン窒化膜５を成膜し、フォトリソ技術を用いて所望のパターンに形成した。次に、吐出エネルギー発生素子２を含む前記シリコン基板１上に、溶解可能な樹脂を用いて流路パターン８を形成した。溶解可能な樹脂層８は、スピンコート等による塗布後、紫外線・ＤｅｅｐＵＶ光等による露光・現像を行ってパターン形成した。尚、本実施例では、溶解可能な樹脂として、ポリメチルイソプロペニルケトン（ＯＤＵＲ：東京応化製）を用い、流路パターン８の膜厚は１５μｍ程度とした。次に、流路パターン８上にネガ型感光性樹脂をスピンコートにより配置し、露光・現像を行ってノズル層９を形成した。また、ノズル層９の上に撥水層（不図示）を設けた。ノズル層９には、ｉ線による前記露光・現像をによってインク吐出口１０を形成した。尚、本実施例におけるネガ型感光性樹脂の膜厚は２０μｍ程度とした。次に、シリコンの異方性エッチングの際における保護のため、耐アルカリ保護材（不図示）でノズル層９表面を被覆して保護した。また、エッチングマスク層１１として、シリコンの熱酸化膜を用いた。
次に、シリコン基板１の裏面側から表面側に向けてレーザ加工を行うことにより未貫通の先導孔１２を形成した。この時、先導孔１２は犠牲層３の中心に対して左右対称に２列に形成した。先導孔１２の形成には、ＹＡＧレーザの３倍波（ＴＨＧ：波長３５５ｎｍ）のレーザ光を用い、パワーおよび周波数を適切な値に設定した。
次に、ＴＭＡＨやＫＯＨの強アルカリ溶液を異方性エッチング液として用い、シリコン基板１の裏面側から結晶異方性エッチングを行い、図５（Ａ）（Ｂ）に示すような“＜＞”型形状のインク供給口１３を形成した。その後、シリコン酸化膜４およびシリコン基板１の裏面側のエッチングマスク層１１をフッ酸液でウェットエッチングによって除去した。
なお、上述の工程中の基板取り扱いによりシリコン基板１のエッチングマスク層１１に裏面キズ１４が発生し、シリコン基板１の基体が露出する場合がある。この状態で異方性エッチングを行った場合、裏面キズ１４からアルカリ性液体が浸入し、シリコン基板の基体がエッチングされ、本来意図しない未貫通の凹部が形成される。
次に、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、シリコン基板１に直接所定幅のラインからなるラインパターン１５を形成した。ラインパターン１５の形成には、Ｅｘｃｅｌ社製Ｏｓｐｒｅｙ４．０のＹＶＯ４レーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）のレーザ光を用い、パワーおよび周波数を適切な値に設定し、シリコン基板１の裏面側を凹凸状に加工した。加工面の凹凸によりパターンの視認性がより一層高まった。
次いで、ドライエッチングでシリコン窒化膜５をエッチングした。さらに、耐アルカリ保護材（不図示）を除去し、さらに流路パターン８を、インク吐出口１０およびインク供給口１３から溶出させることにより、インク流路を形成した。以上のような工程を経て、液体吐出用ヘッド基板を作製した。
その後、シリコン基板１の裏面側から金属顕微鏡等で観察を行い、ラインパターン１５を介して、品質に影響を及ぼす所定幅以上の未貫通の凹部である裏面キズ１４を検出し、良品の液体吐出用素子チップのみを選別した。ラインパターン１５があることで、品質に影響を及ぼす裏面キズ１４に起因した未貫通の凹部を容易に検出することが可能であった。なお、良品の選別において、品質に影響を及ぼす未貫通の凹部の形状について、予め基準や規格を設けることができる。
さらに、選別した良品の液体吐出用素子チップを放熱用基板に接合した。次いで、各部材を保持するホルダおよびインク供給のためのインクタンクを結合することで、液体吐出ヘッドを作製した。
得られた液体吐出ヘッドを用いて印字をしたところ、品位に影響を及ぼす凹部がないため、混色の問題もなく良好な印字を得ることが可能であった。
（実施例２）
先導孔１２を設けるまでの工程は実施例１と同じように実施した。また、本実施例では、エッチングマスク層１１として、異方性エッチング液に耐性のある熱酸化膜を使用した。
先導孔１２を設けるまでの工程は実施例１と同じように実施した。また、本実施例では、エッチングマスク層１１として、異方性エッチング液に耐性のある熱酸化膜を使用した。
次に、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、シリコン基板１の裏面側にあるエッチングマスク層１１に所定幅のラインからなるラインパターン１５を形成した。ラインパターン１５の形成には、Ｅｘｃｅｌ社製Ｏｓｐｒｅｙ４．０のＹＶＯ4レーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）のレーザ光を用い、パワーおよび周波数を適切な値に設定し、図３に示すように、エッチングマスク層に凹形状を形成した。
本実施例では、レーザ加工により発生した加工屑など等が後工程の異方性エッチングの際に除去されるため、好ましい形態である。
次に、ＴＭＡＨやＫＯＨの強アルカリ溶液を異方性エッチング液として用い、シリコン基板１の裏面側から結晶異方性エッチングを行い、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような“＜＞”型形状のインク供給口１３を形成した。
その後、シリコン酸化膜４をフッ酸液を用いたウェットエッチングによって除去した。この時、シリコン基板１の裏面側のエッチングマスク層１１も裏面キズに起因して一部エッチングされた。次いで、ドライエッチングによってシリコン窒化膜５をエッチング除去した。さらに、耐アルカリ保護材（不図示）を除去し、さらには流路パターン８をインク吐出口１０およびインク供給口１３から溶出させることにより、インク流路を形成した。
以上のような工程を経て、液体吐出用ヘッド基板を作製した。
その後、シリコン基板１の裏面側から金属顕微鏡等で観察を行い、ラインパターン１５を介して、品質に影響を及ぼす未貫通の凹部１４’を検出し、良品の液体吐出用素子チップを選別した。ラインパターン１５があることで、品質に影響を及ぼす未貫通の凹部を容易に検出することが可能であった。
さらに、選別した良品の液体吐出用素子チップを放熱用基板に接合した。次いで、各部材を保持するホルダおよびインク供給のためのインクタンクを結合することで、液体吐出ヘッドを作製した。
得られた液体吐出ヘッドを用いて印字をしたところ、品位に影響を及ぼす凹部がないため、混色の問題もなく良好な印字を得ることが可能であった。
１ 基板（シリコン基板）
２ 吐出エネルギー発生素子
３ 犠牲層（ＡＬ層）
４ 絶縁層（シリコン酸化膜）
５ 保護膜（シリコン窒化膜）
８ 流路パターン
９ 流路形成部材（ノズル層）
１０ 液体吐出口（インク吐出口）
１１ エッチングマスク層
１２ 先導孔
１３ 液体供給口（インク供給口）
１４ 裏面キズ
１４’ 未貫通の凹部
１５ ラインパターン
１６ 接着剤
１７ 支持部材
１８ 液体通路
２ 吐出エネルギー発生素子
３ 犠牲層（ＡＬ層）
４ 絶縁層（シリコン酸化膜）
５ 保護膜（シリコン窒化膜）
８ 流路パターン
９ 流路形成部材（ノズル層）
１０ 液体吐出口（インク吐出口）
１１ エッチングマスク層
１２ 先導孔
１３ 液体供給口（インク供給口）
１４ 裏面キズ
１４’ 未貫通の凹部
１５ ラインパターン
１６ 接着剤
１７ 支持部材
１８ 液体通路
Claims (7)
- 吐出エネルギー発生素子及び供給口を有する液体吐出用素子チップと、前記供給口に液体を供給する液体供給部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板の前記第一の面と反対側の面である第二の面の上にエッチングマスク層を配置する工程と、
前記エッチングマスク層のうち前記供給口の開口部が形成される領域以外の領域に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク層にエッチング開口部を設ける工程と、
前記エッチング開口部が設けられたエッチングマスク層をマスクとして用いて前記第二の面側から異方性エッチングを行い、前記供給口を前記基板に形成する工程と、
前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して前記液体吐出用素子チップを選別する工程と、
前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記ラインパターン及び前記エッチング開口部を同じ工程で一括に形成する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ラインパターンは前記エッチングマスク層を未貫通に形成される請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記エッチングマスク層が熱酸化膜である請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 吐出エネルギー発生素子及び供給口を有する液体吐出用素子チップと、前記供給口に液体を供給する液体供給部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を第一の面に有する基板の前記第一の面と反対側の面側から異方性エッチングにて前記供給口を形成する工程と、
前記供給口が形成された前記基板の前記第二の面に凹形状からなるラインパターンを形成する工程と、
前記ラインパターンと、前記基板に発生した未貫通の凹部と、を対比して前記液体吐出用素子チップを選別する工程と、
前記選別した液体吐出用素子チップと前記液体供給部とを接続する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記ラインパターンをレーザを用いて形成する請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法
- 前記レーザがＹＶＯ4レーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）である請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012194005A JP2014046665A (ja) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
| US13/953,082 US8968584B2 (en) | 2012-09-04 | 2013-07-29 | Method for manufacturing liquid ejection head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012194005A JP2014046665A (ja) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014046665A true JP2014046665A (ja) | 2014-03-17 |
Family
ID=50185962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012194005A Pending JP2014046665A (ja) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8968584B2 (ja) |
| JP (1) | JP2014046665A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11666056B2 (en) | 2019-09-05 | 2023-06-06 | Greenlight Biosciences, Inc. | Methods and compositions for control of arthropod pests |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003340580A (ja) * | 2002-05-24 | 2003-12-02 | Konica Minolta Holdings Inc | レーザ加工方法 |
| KR100537522B1 (ko) * | 2004-02-27 | 2005-12-19 | 삼성전자주식회사 | 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드와 그 노즐 플레이트의제조 방법 |
| KR100590558B1 (ko) * | 2004-10-07 | 2006-06-19 | 삼성전자주식회사 | 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법 |
| JP5031492B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッド基板の製造方法 |
| JP5031493B2 (ja) | 2007-09-06 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | インクジェットヘッド用基板の製造方法 |
-
2012
- 2012-09-04 JP JP2012194005A patent/JP2014046665A/ja active Pending
-
2013
- 2013-07-29 US US13/953,082 patent/US8968584B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8968584B2 (en) | 2015-03-03 |
| US20140061152A1 (en) | 2014-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5031492B2 (ja) | インクジェットヘッド基板の製造方法 | |
| JP4834426B2 (ja) | インクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
| JP2007203623A (ja) | インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 | |
| JP4480182B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド用基板及びインクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
| JP5762200B2 (ja) | 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 | |
| JP2008087478A (ja) | インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 | |
| JP5693068B2 (ja) | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 | |
| US8709266B2 (en) | Method of manufacturing substrate for liquid discharge head | |
| JP5495623B2 (ja) | 基板の加工方法、液体吐出ヘッド用基板の製造方法および液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| JPH10157150A (ja) | 液体噴射記録ヘッドの製造方法および液体噴射記録ヘッドを製造するための基板 | |
| JP2006051771A (ja) | インクジェットヘッド用基板、該基板の製造方法および前記基板を用いるインクジェットヘッド | |
| US20110020966A1 (en) | Method for processing silicon substrate and method for producing substrate for liquid ejecting head | |
| JP5171002B2 (ja) | インクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
| JP2007160624A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 | |
| JP2014046665A (ja) | 液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP4274554B2 (ja) | 素子基板および液体吐出素子の形成方法 | |
| JP2008126481A (ja) | インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
| JP2010260233A (ja) | 液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP2006130766A (ja) | 液体吐出ヘッド用基板及びその製造方法 | |
| JP4671330B2 (ja) | インクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
| JP4241605B2 (ja) | 液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP2012121168A (ja) | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 | |
| JP2009255415A (ja) | インクジェット記録ヘッドの製造方法 | |
| JP2003089209A (ja) | 液体吐出ヘッドの製造方法、および液体吐出ヘッド | |
| JP2015202587A (ja) | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140430 |