JP2014069420A - Method of producing ink discharging head - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing an ink discharging head which can prevent dissolution of a sacrifice layer even when a nozzle layer is formed by applying a resin dissolved in a solvent.SOLUTION: A method of producing an ink discharging head comprises a step S2 of forming a sacrifice layer 204 composed of a negative resist on a substrate 201, a step S3 of forming a glass layer 203 on the sacrifice layer 204, a step S4 of applying a resin dissolved in a solvent onto the glass layer 203 to form a nozzle layer 207 and forming nozzle holes 110 in the nozzle layer 207, a step S5 of forming an ink supply port 120 in the substrate 201, a step S6 of removing the sacrifice layer 204 from the side of the formed ink supply port 120 by ashing and a step S7 of removing the glass layer 203 located under the nozzle holes 110 to communicate the nozzle holes 110 with an ink passage CH.

Description

本発明は、インク吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an ink discharge head.

従来より、インク吐出ヘッドの製造方法が、種々提案されている。たとえば、特許文献1に記載の製造方法においては、シリコン基板上にインク流路となる型材料を形成し、この型材料周面に被覆感光性樹脂を塗布し、露光及び現像を行ってノズル孔を形成する。この製造方法では、インク流路を形成する際に、シリコン基板上に型材料となるポジ型レジストを塗布し、露光及び現像を行っている。また、被覆感光性樹脂には、ネガ型レジストを用いている。   Conventionally, various methods for manufacturing an ink discharge head have been proposed. For example, in the manufacturing method described in Patent Document 1, a mold material that becomes an ink flow path is formed on a silicon substrate, a coating photosensitive resin is applied to the peripheral surface of the mold material, exposure and development are performed, and nozzle holes are formed. Form. In this manufacturing method, when an ink flow path is formed, a positive resist serving as a mold material is applied onto a silicon substrate, and exposure and development are performed. Further, a negative resist is used as the coating photosensitive resin.

特開2009−178906号公報JP 2009-178906 A

しかしながら、従来、ポジ型レジストにより形成された型材料の周面に溶剤に溶けた被覆感光性樹脂を塗布すると、この溶剤によって、型材料が溶けてしまう問題があった。   However, conventionally, when a coated photosensitive resin dissolved in a solvent is applied to the peripheral surface of a mold material formed of a positive resist, there is a problem that the mold material is dissolved by the solvent.

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、溶剤に溶けた樹脂を塗布してノズル層を形成しても、犠牲層が溶けることを防止できるインク吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ink ejection head capable of preventing the sacrificial layer from melting even when a nozzle layer is formed by applying a resin dissolved in a solvent. It is in providing the manufacturing method of.

この目的を達成するために、請求項1記載のインク吐出ヘッドの製造方法は、基板に設けられ、インクを吐出させる熱エネルギーを発生するヒータと、ヒータ上に設けられたインク流路と、インク流路に連通するノズル孔とを有するインク吐出ヘッドの製造方法において、ネガ型レジストにより構成される犠牲層を前記基板上に形成する工程と、前記犠牲層上に無機膜を形成する工程と、前記無機膜上に溶剤に溶けた樹脂を塗布してノズル層を形成する工程と、前記ノズル層にノズル孔を形成する工程と、前記基板にインク供給口を形成する工程と、前記インク供給口が形成された側から前記犠牲層をアッシングにより除去する工程と、前記ノズル孔の下に位置する前記無機膜を除去してノズル孔とインク流路とを連通させる工程とを含む。   In order to achieve this object, a method of manufacturing an ink discharge head according to claim 1 includes a heater provided on a substrate for generating thermal energy for discharging ink, an ink flow path provided on the heater, and an ink. In a method of manufacturing an ink ejection head having a nozzle hole communicating with a flow path, a step of forming a sacrificial layer made of a negative resist on the substrate, a step of forming an inorganic film on the sacrificial layer, Applying a resin dissolved in a solvent on the inorganic film to form a nozzle layer; forming a nozzle hole in the nozzle layer; forming an ink supply port in the substrate; and the ink supply port Removing the sacrificial layer by ashing from the side on which the nozzle hole is formed, and removing the inorganic film located below the nozzle hole to allow the nozzle hole and the ink flow path to communicate with each other.

請求項1記載のインク吐出ヘッドの製造方法によれば、溶剤に溶けた樹脂を塗布してノズル層を形成しても、犠牲層の上に無機膜が形成されているため、犠牲層が溶けることを防止できる。   According to the method for manufacturing an ink ejection head according to claim 1, even if the nozzle layer is formed by applying a resin dissolved in a solvent, the sacrificial layer is melted because the inorganic film is formed on the sacrificial layer. Can be prevented.

また、請求項2記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、前記無機膜を形成する工程は、前記犠牲層上にガラス層を形成する。   3. The method of manufacturing an ink ejection head according to claim 2, wherein the step of forming the inorganic film forms a glass layer on the sacrificial layer.

請求項2記載のインク吐出ヘッドの製造方法によれば、無機膜を形成する工程により犠牲層上にガラス層が形成されるため、耐熱性があり、ノズル層の形成、及び、ノズル孔の形成による無機膜の変形をより抑制できる。   According to the method for manufacturing an ink discharge head according to claim 2, since the glass layer is formed on the sacrificial layer in the step of forming the inorganic film, the glass layer is heat resistant, and the nozzle layer and the nozzle hole are formed. The deformation of the inorganic film due to can be further suppressed.

また、請求項3記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、前記無機膜を形成する工程は、P−TEOSにより前記ガラス層を形成する。   4. The method of manufacturing an ink ejection head according to claim 3, wherein in the step of forming the inorganic film, the glass layer is formed by P-TEOS.

請求項3記載のインク吐出ヘッドの製造方法によれば、P−TEOSによりガラス層が形成されるので、ガラス層にピンホールのない膜を形成できる。   According to the method for manufacturing the ink discharge head of the third aspect, since the glass layer is formed by P-TEOS, a film without a pinhole can be formed in the glass layer.

また、請求項4記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズル孔を形成する工程は、フッ化水素を用いてドライエッチングすることにより、前記ノズル層にノズル孔を形成する。   5. The method of manufacturing an ink ejection head according to claim 4, wherein in the step of forming the nozzle hole, the nozzle hole is formed in the nozzle layer by dry etching using hydrogen fluoride.

請求項4記載のインク吐出ヘッドの製造方法によれば、ノズル孔の形成時にフッ化水素を用いてドライエッチングするので、ヒータにフッ化水素が付着してもヒータに与えるダメージを軽減できる。   According to the method for manufacturing an ink discharge head of the fourth aspect, since dry etching is performed using hydrogen fluoride when forming the nozzle hole, damage to the heater can be reduced even if hydrogen fluoride adheres to the heater.

本発明によれば、溶剤に溶けた樹脂を塗布してノズル層を形成しても、犠牲層の上に無機膜が形成されているため、犠牲層が溶けることを防止できる。この結果、ノズル孔を設計通りの形状に形成できる。   According to the present invention, even if a nozzle layer is formed by applying a resin dissolved in a solvent, the sacrificial layer can be prevented from melting because the inorganic film is formed on the sacrificial layer. As a result, the nozzle hole can be formed in the shape as designed.

本発明の実施形態にかかるインク吐出ヘッドの一例を示す模式的斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating an example of an ink discharge head according to an embodiment of the present invention. 本実施形態にかかるインク吐出ヘッドの各製造工程を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing each manufacturing process of the ink discharge head concerning this embodiment. 図2(a)に示すヒータ形成工程S1における模式的断面図を詳細に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the typical sectional drawing in heater formation process S1 shown to Fig.2 (a) in detail.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるインク吐出ヘッドの製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of an ink discharge head manufacturing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施形態)
(インク吐出ヘッドの構成)
図1を用いて、本発明の実施形態にかかるインク吐出ヘッドの構成について説明する。図1は、本発明の実施形態にかかるインク吐出ヘッドの一例を示す模式的斜視図である。図1において、インク吐出ヘッド100においては、複数のノズル孔110が整列した状態でノズル層207に形成される。複数のノズル孔110は、図2(g)で後述する個別に設けられた複数のインク流路CHにそれぞれ連通する。図2(g)は、図1に示すA−A線に従うインク吐出ヘッドの模式的断面図である。図2(g)に示すインク吐出ヘッドは、インク吐出ヘッドの製造工程を終えた完成状態にある。図2(a)〜(g)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドの製造方法の各工程を示す模式的断面図である。インク吐出ヘッドの製造方法は、図2(a)〜(g)に示す7つの工程を順番に実行することにより、実行される。A−A線に従う断面は、図示上側鉛直方向からの断面であって、矢印Aの方向から見た断面であり、複数のノズル孔110のうち、2つのノズル孔110を切断する断面の一例を示す。
(Embodiment)
(Configuration of ink ejection head)
The configuration of the ink ejection head according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an ink discharge head according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, in the ink discharge head 100, a plurality of nozzle holes 110 are formed in the nozzle layer 207 in an aligned state. The plurality of nozzle holes 110 communicate with a plurality of individually provided ink channels CH, which will be described later with reference to FIG. FIG. 2G is a schematic cross-sectional view of the ink ejection head taken along line AA shown in FIG. The ink discharge head shown in FIG. 2G is in a completed state after the manufacturing process of the ink discharge head has been completed. 2A to 2G are schematic cross-sectional views showing the respective steps of the method of manufacturing the ink ejection head according to the present embodiment. The manufacturing method of the ink discharge head is executed by sequentially executing the seven steps shown in FIGS. The cross section along the line AA is a cross section from the upper vertical direction in the figure, and is a cross section seen from the direction of the arrow A, and an example of a cross section that cuts two nozzle holes 110 among the plurality of nozzle holes 110. Show.

図2(g)において、インク流路CHは、基板201上に形成された複数の層の上に形成されたガラス層203及びノズル層207などによって区画形成される。インク流路CH内には、インクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体202がそれぞれ設けられる。インク供給口120が、インク吐出ヘッド100の下面からインク流路CHへとつながる。インク供給口120にインクを供給する図示しないインクタンクからインク流路CHへとインクが供給される。インク流路CHに供給されたインクの一部は、発熱抵抗体202の加熱により気泡となる。この気泡によって押し出されたインク流路CH内のインクは、ノズル孔110から吐出する。   In FIG. 2G, the ink channel CH is defined by a glass layer 203 and a nozzle layer 207 formed on a plurality of layers formed on the substrate 201. A heating resistor 202 that generates thermal energy for ejecting ink is provided in each ink channel CH. The ink supply port 120 is connected from the lower surface of the ink discharge head 100 to the ink flow channel CH. Ink is supplied from an ink tank (not shown) that supplies ink to the ink supply port 120 to the ink channel CH. A part of the ink supplied to the ink flow channel CH becomes bubbles due to the heating of the heating resistor 202. The ink in the ink channel CH pushed out by the bubbles is ejected from the nozzle hole 110.

(インク吐出ヘッドの製造方法)
図2(a)〜(g)を用いて、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドの製造方法について説明する。図2(a)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドのヒータ形成工程S1を示す模式的断面図である。図3は、図2(a)に示すヒータ形成工程S1における模式的断面図を詳細に示す断面図である。図2(a)は、基板201にインクを吐出させるための周知のヒータを形成した図3の概略図である。図2(b)〜(g)は、図2(a)と同様に、各工程における各層の概略構成を示す模式的断面図である。
(Ink discharge head manufacturing method)
A method for manufacturing the ink ejection head according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing the heater forming step S1 of the ink discharge head according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail a schematic cross-sectional view in the heater forming step S1 shown in FIG. FIG. 2A is a schematic diagram of FIG. 3 in which a known heater for discharging ink to the substrate 201 is formed. 2B to 2G are schematic cross-sectional views illustrating the schematic configuration of each layer in each step, as in FIG. 2A.

図3に示すように、ヒータ形成工程S1では、周知の形成方法によりヒータが形成される。シリコン製の基板201上に、蓄熱層302が10000Å程度の膜厚で形成され、形成された蓄熱層302の上に発熱抵抗体202と電極層303とが形成される。基板201の下面には、SiO2またはSiNなどの酸化物絶縁膜301が1000Åから10000Å程度の膜厚で形成される。発熱抵抗体202は、たとえば、TaNまたはTaAlなどを、200Åから1000Åまでの範囲内の厚みになるように、スパッタリング法によって発熱抵抗体202の形成位置に製膜することで形成される。   As shown in FIG. 3, in the heater forming step S1, a heater is formed by a known forming method. A heat storage layer 302 is formed with a film thickness of about 10,000 mm on a silicon substrate 201, and a heating resistor 202 and an electrode layer 303 are formed on the formed heat storage layer 302. An oxide insulating film 301 such as SiO 2 or SiN is formed on the lower surface of the substrate 201 with a film thickness of about 1000 to 10,000 mm. The heating resistor 202 is formed, for example, by forming a film of TaN or TaAl or the like at a position where the heating resistor 202 is formed by a sputtering method so as to have a thickness within a range of 200 to 1000 mm.

電極層303は、AlまたはAl合金を含み構成され、たとえば、500nm程度の厚さとなるように発熱抵抗体202上に形成される。周知の構成である電極パッド304が、電極層303に連結されて形成される。ドライバIC部306が、電極305に連結した状態で基板201内に埋設される。また、電極層303の上には、電極層303をインクから保護するための保護膜307が形成される。保護膜307の上には、インクを吐出する位置に、キャビテーションダメージから保護するための耐キャビテーション膜308が形成される。図示しない制御部から電気信号が、電極パッド304を介して、ドライバIC部306に伝わり、ドライバIC部306が駆動される。図示しない電源部から、電圧が電極層303を介して発熱抵抗体202に印加される。ドライバIC部306を駆動することにより、ノズル孔110下の発熱抵抗体202に電流が流れて、発熱抵抗体202が発熱する。この発熱により、インクの気泡が発生する。この気泡によりインクが押し出されることにより、ノズル孔110からインクの吐出が行われる。本実施形態における発熱抵抗体202及び電極層303は、本発明におけるヒータの一例に相当する。   The electrode layer 303 includes Al or an Al alloy, and is formed on the heating resistor 202 so as to have a thickness of about 500 nm, for example. An electrode pad 304 having a known configuration is formed connected to the electrode layer 303. A driver IC unit 306 is embedded in the substrate 201 in a state of being connected to the electrode 305. A protective film 307 for protecting the electrode layer 303 from ink is formed on the electrode layer 303. On the protective film 307, an anti-cavitation film 308 for protecting from cavitation damage is formed at a position where ink is ejected. An electric signal is transmitted from the control unit (not shown) to the driver IC unit 306 via the electrode pad 304, and the driver IC unit 306 is driven. A voltage is applied to the heating resistor 202 via the electrode layer 303 from a power supply unit (not shown). By driving the driver IC unit 306, a current flows through the heating resistor 202 under the nozzle hole 110, and the heating resistor 202 generates heat. Due to this heat generation, ink bubbles are generated. The ink is ejected from the nozzle hole 110 by pushing out the ink by the bubbles. The heating resistor 202 and the electrode layer 303 in the present embodiment correspond to an example of a heater in the present invention.

図2(b)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドの犠牲層形成工程S2を示す模式的断面図である。犠牲層形成工程S2では、保護膜307の上に、ネガ型レジストがスピンコーターにより塗布され、塗布されたネガ型レジストは、フォトリソグラフィー法により露光され、その後、現像される。これらの処理によりインク流路CHがネガ型レジストにパターニングされ、犠牲層204が形成される。犠牲層204の厚さは、10μmから20μm程度である。犠牲層204として用いたネガ型レジストは、エポキシ樹脂などを含み構成される。その他には、ポリイミド樹脂などが使われる。ネガ型レジストは光が当てられた部分が溶剤によって溶解されなくなるので、ポジ型レジストよりも固く硬化させることができる。そのため、ポジ型レジストで犠牲層204を形成するよりも、熱又は薬品に対して安定する。また、ネガ型レジストは感光剤として一般的なアンチモンを含まない感光剤を用いているので、アンチモンの化合物である金属アンチモンを含む残渣が残りにくく、残渣が酸化物絶縁膜301又は耐キャビテーション膜308に固着して、残渣が剥がれにくくなることがないため、残渣の影響がより少ないインク流路CHを形成することができる。   FIG. 2B is a schematic cross-sectional view showing a sacrificial layer forming step S2 of the ink ejection head according to the present embodiment. In the sacrificial layer forming step S2, a negative resist is applied on the protective film 307 by a spin coater, and the applied negative resist is exposed by a photolithography method and then developed. By these processes, the ink flow channel CH is patterned into a negative resist, and the sacrificial layer 204 is formed. The thickness of the sacrificial layer 204 is about 10 μm to 20 μm. The negative resist used as the sacrificial layer 204 includes an epoxy resin or the like. In addition, polyimide resin or the like is used. The negative resist can be hardened more than the positive resist because the portion exposed to light is not dissolved by the solvent. Therefore, it is more stable against heat or chemicals than the sacrificial layer 204 is formed with a positive resist. In addition, since the negative resist uses a general photosensitizer that does not contain antimony as a photosensitizer, a residue containing metal antimony that is a compound of antimony hardly remains, and the residue is the oxide insulating film 301 or the anti-cavitation film 308. Therefore, it is possible to form an ink channel CH that is less affected by the residue.

図2(c)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドの無機膜形成工程S3を示す模式的断面図である。無機膜形成工程S3では、インク流路CHがパターニングされた犠牲層204の上からガラス層203がP−TEOSにより形成される。P−TEOSとは、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)をソースとしてプラズマCVD法でシリコン酸化膜を形成する方法である。P−TEOSは、カバレッジ(被覆性)の良い製膜方法であり、犠牲層204の側面部分に対しても犠牲層204の上面部分と同じ程度の厚さで均一にガラス層203を製膜できる。また、P−TEOSは、150℃から300℃までの低温でも製膜が可能であるため、高温で変形する樹脂で形成された犠牲層204の上に製膜できる。ガラス層203の膜厚は0.3μmから1μm程度である。犠牲層204がネガ型レジストであるため、P−TEOSによりガラス層203を形成する際の温度である150℃から300℃前後に加熱されても、犠牲層204は変形せずに済む。犠牲層204がポジ型レジストである場合、ガラス層203を形成する際の温度によって犠牲層204が歪んでしまい、良好なインク流路CHの形状が得られない。ガラス層203は、後述する酸素プラズマによるアッシングに耐性がある。   FIG. 2C is a schematic cross-sectional view showing the inorganic film forming step S3 of the ink ejection head according to the present embodiment. In the inorganic film forming step S3, the glass layer 203 is formed by P-TEOS from the sacrificial layer 204 on which the ink flow channel CH is patterned. P-TEOS is a method of forming a silicon oxide film by plasma CVD using tetraethyl orthosilicate (TEOS) as a source. P-TEOS is a film forming method with good coverage (coverability), and the glass layer 203 can be uniformly formed on the side surface portion of the sacrificial layer 204 with the same thickness as the upper surface portion of the sacrificial layer 204. . P-TEOS can be formed even at a low temperature from 150 ° C. to 300 ° C., and can therefore be formed on the sacrificial layer 204 formed of a resin that deforms at a high temperature. The film thickness of the glass layer 203 is about 0.3 μm to 1 μm. Since the sacrificial layer 204 is a negative resist, even if the sacrificial layer 204 is heated from 150 ° C. to about 300 ° C., which is the temperature at which the glass layer 203 is formed by P-TEOS, the sacrificial layer 204 does not need to be deformed. When the sacrificial layer 204 is a positive resist, the sacrificial layer 204 is distorted by the temperature at which the glass layer 203 is formed, and a good ink channel CH shape cannot be obtained. The glass layer 203 is resistant to ashing by oxygen plasma described later.

図2(d)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドのノズル層形成工程S4を示す模式的断面図である。ノズル層形成工程S4では、PGMA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート)又はエチルセロソルブ(2−エトキシエタノール)などを主成分とする溶剤に溶けたネガ型レジストがガラス層203の上にスピンコーターにより塗布される。塗布されたネガ型レジストは、フォトリソグラフィー法により露光される。その後、露光後のベークと、現像とが順次行われ、ネガ型レジストにノズル孔110(図2(e)参照)が形成される。ベークは、90℃の温度で、10分間行われる。現像では、ノズル孔部207aが除去されて、ノズル層207にノズル孔110が形成される。具体的には、たとえば、ノズル層207をキシレン、PGMA、又は、エチルセロソルブなどの現像液に浸すことにより、露光で紫外線が照射されず、硬化していないノズル孔部207aが除去される。換言すれば、現像は、現像液に対して不溶である紫外線熱硬化性樹脂から構成されるノズル層207のうち硬化した部位を残して、現像液に可溶であり硬化していない部位であるノズル孔部207a除去する工程である。ノズル層207として用いたネガ型レジストは、例えば、エポキシ樹脂、又は、ポリイミド樹脂などを含み構成される。   FIG. 2D is a schematic cross-sectional view showing the nozzle layer forming step S4 of the ink ejection head according to the present embodiment. In the nozzle layer forming step S4, a negative resist dissolved in a solvent mainly composed of PGMA (propylene glycol monomethyl ether acetate) or ethyl cellosolve (2-ethoxyethanol) is applied on the glass layer 203 by a spin coater. The The applied negative resist is exposed by a photolithography method. Thereafter, baking after exposure and development are sequentially performed to form nozzle holes 110 (see FIG. 2E) in the negative resist. The baking is performed at a temperature of 90 ° C. for 10 minutes. In the development, the nozzle hole portion 207 a is removed, and the nozzle hole 110 is formed in the nozzle layer 207. Specifically, for example, by immersing the nozzle layer 207 in a developing solution such as xylene, PGMA, or ethyl cellosolve, the ultraviolet ray is not irradiated by exposure, and the uncured nozzle hole 207a is removed. In other words, development is a portion that is soluble in the developer and not cured, leaving a cured portion of the nozzle layer 207 made of an ultraviolet thermosetting resin that is insoluble in the developer. This is a step of removing the nozzle hole portion 207a. The negative resist used as the nozzle layer 207 includes, for example, an epoxy resin or a polyimide resin.

図2(e)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドのインク供給口形成工程S5を示す模式的断面図である。インク供給口形成工程S5では、ウェットエッチングによって基板201の一部が除去されることで、基板201の下側から犠牲層204側へ向けてインク供給口120が形成される。本実施形態では、たとえば、ウェットエッチングは、水酸化カリウム(KOH)水溶液、または、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて行われる。具体的には、たとえば、基板201の下側の酸化物絶縁膜301上にフォトレジストが塗布され、その後にフォトリソグラフィー法によりインク供給口120に相当する位置のフォトレジストが除去される。次にインク供給口120に相当する酸化物絶縁膜301にウェットエッチングが行われる。その後、剥離液などによってフォトレジストが除去された後、インク供給口120に相当する位置以外に残存した酸化物絶縁膜301をエッチングマスクとして機能させることで、基板201が溶解されて除去される。   FIG. 2E is a schematic cross-sectional view showing the ink supply port forming step S5 of the ink ejection head according to the present embodiment. In the ink supply port forming step S5, the ink supply port 120 is formed from the lower side of the substrate 201 toward the sacrificial layer 204 side by removing a part of the substrate 201 by wet etching. In this embodiment, for example, wet etching is performed using a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution. Specifically, for example, a photoresist is applied on the oxide insulating film 301 on the lower side of the substrate 201, and then the photoresist corresponding to the ink supply port 120 is removed by a photolithography method. Next, wet etching is performed on the oxide insulating film 301 corresponding to the ink supply port 120. Thereafter, after the photoresist is removed by a stripping solution or the like, the substrate 201 is dissolved and removed by using the remaining oxide insulating film 301 other than the position corresponding to the ink supply port 120 as an etching mask.

図2(f)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドの犠牲層除去工程S6を示す模式的断面図である。犠牲層除去工程S6では、インク供給口120の側から、犠牲層204がアッシングにより除去される。アッシングとは、ドライエッチングを用いたレジストの除去を言い、酸素プラズマによるラジカル反応を利用した等方性エッチングのことを言う。犠牲層204は樹脂で構成されるため、その樹脂の主成分である炭素、水素、窒素、硫黄などは酸素プラズマガスを用いたアッシングにより酸化し、インク供給口120からガスとなり放出される。また、犠牲層204には、残渣として残る金属不純物などの成分がわずかに含まれているが、アッシングの処理後に有機溶剤、酸、又は、アルカリ性の洗浄液などにより容易に除去することができる。ガラス層203がない状態でアッシングを行うと、ノズル層207までアッシングによって除去され、インクの吐出に影響が出てしまう。   FIG. 2F is a schematic cross-sectional view showing a sacrificial layer removing step S6 of the ink ejection head according to the present embodiment. In the sacrificial layer removal step S6, the sacrificial layer 204 is removed by ashing from the ink supply port 120 side. Ashing refers to removal of a resist using dry etching, and isotropic etching using a radical reaction by oxygen plasma. Since the sacrificial layer 204 is made of a resin, carbon, hydrogen, nitrogen, sulfur, and the like, which are main components of the resin, are oxidized by ashing using an oxygen plasma gas, and are discharged from the ink supply port 120 as a gas. In addition, the sacrificial layer 204 contains a slight amount of components such as metal impurities remaining as a residue, but can be easily removed with an organic solvent, an acid, an alkaline cleaning solution, or the like after the ashing process. When ashing is performed in the absence of the glass layer 203, the nozzle layer 207 is removed by ashing, which affects ink ejection.

図2(g)は、本実施形態にかかるインク吐出ヘッドのガラス層203の孔形成工程S7を示す模式的断面図である。ガラス層203の孔形成工程S7では、ノズル層207のノズル孔110が形成された位置のガラス層203に、フッ化水素を用いたエッチングにより孔が形成される。ガラス層203の孔形成工程S7により、ガラス層203に孔が形成され、ノズル孔110とインク流路CHとが連通する。   FIG. 2G is a schematic cross-sectional view showing the hole forming step S7 of the glass layer 203 of the ink ejection head according to the present embodiment. In the hole forming step S7 of the glass layer 203, holes are formed in the glass layer 203 at the position where the nozzle holes 110 of the nozzle layer 207 are formed by etching using hydrogen fluoride. Through the hole forming step S7 of the glass layer 203, a hole is formed in the glass layer 203, and the nozzle hole 110 and the ink flow channel CH communicate with each other.

なお、本発明における各工程と、本実施形態の各工程とを関連付けて説明すると、図2(b)に示した犠牲層形成工程S2によって、本発明の犠牲層を形成する工程の処理が実行される。図2(c)に示した無機膜形成工程S3によって、本発明の無機膜を形成する工程の処理が実行される。図2(d)に示したノズル層形成工程S4によって、本発明のノズル層を形成する工程、及び、ノズル孔を形成する工程の処理が実行される。図2(e)に示したインク供給口形成工程S5によって、本発明のインク供給口を形成する工程の処理が実行される。図2(f)に示した犠牲層除去工程S6によって、本発明の犠牲層をアッシングにより除去する工程の処理が実行される。図2(g)に示したガラス層203の孔形成工程S7によって、本発明のノズル孔とインク流路とを連通させる工程の処理が実行される。   In addition, if each process in this invention is demonstrated and linked | related with each process of this embodiment, the process of the process of forming the sacrificial layer of this invention will be performed by sacrificial layer formation process S2 shown in FIG.2 (b). Is done. By the inorganic film forming step S3 shown in FIG. 2C, the process of the step of forming the inorganic film of the present invention is performed. By the nozzle layer forming step S4 shown in FIG. 2D, the process of forming the nozzle layer of the present invention and the process of forming the nozzle holes are executed. In the ink supply port forming step S5 shown in FIG. 2E, the process of the step of forming the ink supply port of the present invention is executed. In the sacrificial layer removal step S6 shown in FIG. 2F, the process of the step of removing the sacrificial layer of the present invention by ashing is performed. By the hole forming step S7 of the glass layer 203 shown in FIG. 2G, the process of the step of communicating the nozzle hole and the ink flow path of the present invention is executed.

以上説明したように、本実施形態によれば、溶剤に溶けたネガ型レジストを塗布してノズル層207を形成しても、犠牲層204の上にガラス層203が形成されているため、犠牲層204が溶けることを防止できる。また、従来より、犠牲層204が溶ける問題を解決するために、ノズル層207をよく溶解し、かつ、犠牲層204を溶解しない性質の溶剤を使うなどの手法が用いられてきたが、この場合、犠牲層204とノズル層207との界面が互いに相溶し、反応し合ってしまうことで残渣が残り、インクの吐出に影響を与えていた。本実施形態によれば、犠牲層204とノズル層207とが接していないため、互いの界面が相溶することはなく、残渣が解消できない問題が発生しない。そのため、残渣による影響を受けずにインクを良好に吐出することができる。   As described above, according to this embodiment, even if the negative resist dissolved in the solvent is applied to form the nozzle layer 207, the glass layer 203 is formed on the sacrificial layer 204. It is possible to prevent the layer 204 from melting. Conventionally, in order to solve the problem that the sacrificial layer 204 is melted, a method has been used such as using a solvent that dissolves the nozzle layer 207 well and does not dissolve the sacrificial layer 204. The interface between the sacrificial layer 204 and the nozzle layer 207 is compatible with each other and reacts with each other, so that a residue remains and affects ink ejection. According to this embodiment, since the sacrificial layer 204 and the nozzle layer 207 are not in contact with each other, the mutual interface does not dissolve, and the problem that the residue cannot be solved does not occur. Therefore, it is possible to discharge ink favorably without being affected by the residue.

(変形例)
本発明の上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば、次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and the drawings, and for example, the following various aspects are also included in the technical scope of the present invention.

本実施形態では、無機膜形成工程S3で、ガラス層203がP−TEOSにより形成されたが、金属膜がスパッタリング法により形成されてもよい。また金属だけでなく、SiO2、SiNなどの無機ターゲットからスパッタリング法により0.1μmから1.5μm程度の膜厚で犠牲層204の上に製膜してもよい。この場合、室温で製膜することができるため、犠牲層204へのダメージをより軽減できる。   In the present embodiment, the glass layer 203 is formed by P-TEOS in the inorganic film forming step S3, but a metal film may be formed by a sputtering method. Further, not only a metal but also an inorganic target such as SiO 2 or SiN may be formed on the sacrifice layer 204 with a film thickness of about 0.1 μm to 1.5 μm by sputtering. In this case, since the film can be formed at room temperature, damage to the sacrificial layer 204 can be further reduced.

また、その他に、無機膜形成工程S3において、ガラス液をスピンコーターにより塗布して形成してもよい。このガラス液は、ポリシラザン溶液を含んで構成される。この場合、例えば、ペルヒドロポリシラザン(AZエレクトロニックマテリアルズの商品名アクアミカ(登録商標)NP−110AZ)を用いて犠牲層204に塗布し、その後、70℃から100℃程度の低温で加熱させてガラス化させる。この製膜方法は、P−TEOSの製膜温度よりも低温であるため、犠牲層204へのダメージを軽減でき、ガラス液が液体であることからカバレッジもよい。   In addition, in the inorganic film forming step S3, a glass liquid may be applied by a spin coater. This glass liquid includes a polysilazane solution. In this case, for example, it is applied to the sacrificial layer 204 using perhydropolysilazane (trade name Aquamica (registered trademark) NP-110AZ of AZ Electronic Materials), and then heated at a low temperature of about 70 ° C. to 100 ° C. Make it. Since this film forming method has a temperature lower than the film forming temperature of P-TEOS, damage to the sacrificial layer 204 can be reduced, and coverage is good because the glass liquid is liquid.

本実施形態では、ノズル孔110の形成をノズル層形成工程S4で行ったが、本発明はこれに限らず、ノズル孔110の形成をインク供給口形成工程S5の後に行ってもよい。また、その他にもノズル孔110の形成を犠牲層除去工程S6の後に行ってもよい。   In this embodiment, the nozzle hole 110 is formed in the nozzle layer forming step S4. However, the present invention is not limited to this, and the nozzle hole 110 may be formed after the ink supply port forming step S5. In addition, the nozzle hole 110 may be formed after the sacrificial layer removal step S6.

また、上述した説明では、実施形態及び一部の変形例について別々の例として説明したが、これに限ることはない。すなわち、それぞれを組み合わせた構成として、実施形態及び一部の変形例を適宜組み合わせて利用してもよい。   In the above description, the embodiment and some modified examples have been described as separate examples, but the present invention is not limited to this. That is, as a configuration in which the components are combined, the embodiment and some of the modifications may be combined as appropriate.

100 インク吐出ヘッド
110 ノズル孔
120 インク供給口
CH インク流路
201 基板
202 発熱抵抗体
203 ガラス層
204 犠牲層
207 ノズル層
207a ノズル孔部
302 蓄熱層
307 保護膜
S1 ヒータ形成工程
S2 犠牲層形成工程
S3 無機膜形成工程
S4 ノズル層形成工程
S5 インク供給口形成工程
S6 犠牲層除去工程
S7 孔形成工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Ink discharge head 110 Nozzle hole 120 Ink supply port CH Ink flow path 201 Substrate 202 Heating resistor 203 Glass layer 204 Sacrificial layer 207 Nozzle layer 207a Nozzle hole part 302 Thermal storage layer 307 Protective film S1 Heater formation process S2 Sacrificial layer formation process S3 Inorganic film forming step S4 Nozzle layer forming step S5 Ink supply port forming step S6 Sacrificial layer removing step S7 Hole forming step

Claims (4)

基板に設けられ、インクを吐出させる熱エネルギーを発生するヒータと、ヒータ上に設けられたインク流路と、インク流路に連通するノズル孔とを有するインク吐出ヘッドの製造方法において、
ネガ型レジストにより構成される犠牲層を前記基板上に形成する工程と、
前記犠牲層上に無機膜を形成する工程と、
前記無機膜上に溶剤に溶けた樹脂を塗布してノズル層を形成する工程と、
前記ノズル層にノズル孔を形成する工程と、
前記基板にインク供給口を形成する工程と、
前記インク供給口が形成された側から前記犠牲層をアッシングにより除去する工程と、
前記ノズル孔の下に位置する前記無機膜を除去してノズル孔とインク流路とを連通させる工程とを含むことを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法。
In a method for manufacturing an ink discharge head, which is provided on a substrate and has a heater that generates thermal energy for discharging ink, an ink flow path provided on the heater, and a nozzle hole that communicates with the ink flow path.
Forming a sacrificial layer composed of a negative resist on the substrate;
Forming an inorganic film on the sacrificial layer;
Forming a nozzle layer by applying a resin dissolved in a solvent on the inorganic film;
Forming nozzle holes in the nozzle layer;
Forming an ink supply port in the substrate;
Removing the sacrificial layer from the side where the ink supply port is formed by ashing;
Removing the inorganic film located below the nozzle hole to allow the nozzle hole and the ink flow path to communicate with each other.
請求項1に記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、
前記無機膜を形成する工程は、前記犠牲層上にガラス層を形成することを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法。
In the manufacturing method of the ink discharge head according to claim 1,
The method of forming an inorganic film comprises forming a glass layer on the sacrificial layer.
請求項2に記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、
前記無機膜を形成する工程は、P−TEOSにより前記ガラス層を形成することを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法。
In the manufacturing method of the ink discharge head according to claim 2,
The method of forming an inorganic film includes forming the glass layer by P-TEOS.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、
前記ノズル孔を形成する工程は、フッ化水素を用いてドライエッチングすることにより、前記ノズル層にノズル孔を形成することを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法。
In the manufacturing method of the ink discharge head according to any one of claims 1 to 3,
The step of forming the nozzle hole includes forming the nozzle hole in the nozzle layer by dry etching using hydrogen fluoride.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110240112B (en) * 2018-03-09 2022-08-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Thin film driving structure, method for manufacturing thin film driving structure, and ink jet apparatus

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