JP2839964B2 - Printhead substrate and printhead manufacturing method - Google Patents
Printhead substrate and printhead manufacturing methodInfo
- Publication number
- JP2839964B2 JP2839964B2 JP11522891A JP11522891A JP2839964B2 JP 2839964 B2 JP2839964 B2 JP 2839964B2 JP 11522891 A JP11522891 A JP 11522891A JP 11522891 A JP11522891 A JP 11522891A JP 2839964 B2 JP2839964 B2 JP 2839964B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring electrode
- recording head
- substrate
- material layer
- manufacturing
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
-
- 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
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/13—Heads having an integrated circuit
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、記録ヘッド用基体の製
造方法および記録ヘッドの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a recording head substrate and a method for manufacturing a recording head.
【0002】[0002]
【背景技術の説明】近年、インクジェット記録装置は、
複写機,ファクシミリ,ワードプロセッサおよびホスト
コンピュータの出力用プリンタやビデオ出力プリンタな
どに使用され始めている。2. Description of the Background Art In recent years, ink jet recording apparatuses have
It has begun to be used for copying machines, facsimile machines, word processors, host printer output printers and video output printers.
【0003】図17は、インクジェット記録装置に用い
られるインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略構成
図である。FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an ink jet recording head used in an ink jet recording apparatus.
【0004】インクジェット記録ヘッド800 は、シリコ
ンなどからなる基板801 と、電気熱変換素子アレイを構
成する複数の電気熱変換素子802 と、電気熱変換素子80
2 と電気熱変換素子802 の駆動用機能素子(不図示)と
をそれぞれ接続する配線電極803 と、電気熱変換素子80
2 を隔絶する複数のノズル壁803 と、ノズル壁803 を介
して基板801 と互いに対向するよう設けられた天板804
とを有し、前記駆動用機能素子で配線電極803 を介して
電気熱変換素子802 に通電し電気熱変換素子802 上のイ
ンクを加熱することにより発生する発泡のエネルギーを
利用して、インク液滴を吐出口808 から吐出させるもの
である。なお、前記インクは供給管805およびコネクタ8
06 を介して不図示のインクタンクから共通液室807 に
供給され、毛管現象によりノズル(基板801 とノズル壁
803 と天板804 とで囲まれた各空間)に供給される。An ink jet recording head 800 includes a substrate 801 made of silicon or the like, a plurality of electrothermal transducers 802 forming an electrothermal transducer array, and an electrothermal transducer 80.
2 and a wiring electrode 803 for connecting the functional element for driving the electrothermal transducer 802 (not shown);
2 and a top plate 804 provided so as to face the substrate 801 via the nozzle wall 803.
The drive function element supplies electricity to the electrothermal conversion element 802 via the wiring electrode 803 and heats the ink on the electrothermal conversion element 802, thereby utilizing the energy of foaming generated by the ink liquid. The droplet is discharged from the discharge port 808. The ink is supplied to the supply pipe 805 and the connector 8.
The ink is supplied to the common liquid chamber 807 from an ink tank (not shown) through the nozzles 06 and the nozzles (substrate 801 and nozzle wall) by capillary action.
803 and the top plate 804).
【0005】しかし、このインクジェット記録ヘッド80
0 では、前記駆動用機能素子は基板801 の外部に配置さ
れ、電気熱変換素子802 と前記駆動用機能素子との接続
は、配線電極803 と前記駆動用機能素子とをフレキシブ
ルケーブルやワイヤードボンディングなどによって接続
することにより行われているため、インクジェット記録
ヘッドの構造の簡易化,製造工程で生ずる不良の低減
化,各素子の特性の均一化および再現性の向上について
若干問題がある。そこで、本出願人は、この問題を解決
するため、電気熱変換素子と駆動用機能素子とを同一基
板上に設けたインクジェット記録ヘッドを特開昭57ー
72867号公報において提案した。However, this ink jet recording head 80
0, the driving functional element is disposed outside the substrate 801, and the connection between the electrothermal conversion element 802 and the driving functional element is performed by connecting the wiring electrode 803 and the driving functional element with a flexible cable or wired bonding. Therefore, there are some problems with simplification of the structure of the ink jet recording head, reduction of defects occurring in the manufacturing process, uniformization of characteristics of each element, and improvement of reproducibility. In order to solve this problem, the present applicant has proposed an ink jet recording head in which an electrothermal transducer and a driving functional element are provided on the same substrate in Japanese Patent Laid-Open No. 57-72867.
【0006】図18は、特開昭57ー72867号公報
において提案した構成によるインクジェット記録ヘッド
用基体の一部分の縦構造を示す模式図である。FIG. 18 is a schematic view showing a vertical structure of a part of a substrate for an ink jet recording head having a configuration proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-72867.
【0007】このインクジェット記録ヘッド用基体900
は、電気熱変換素子である発熱部920 と駆動用機能素子
であるバイポーラトランジスタ930 とをP型シリコン基
板901 上に形成したものである。This ink jet recording head substrate 900
In this example, a heating section 920 as an electrothermal conversion element and a bipolar transistor 930 as a driving functional element are formed on a P-type silicon substrate 901.
【0008】ここで、バイポーラトランジスタ930 は、
N型コレクタ埋込領域902 およびN型コレクタ埋込領域
902 を介してP型シリコン基板901 上に形成された2つ
の高濃度N型コレクタ領域911 と、N型コレクタ埋込領
域902 およびP型ベース領域905 を介して高濃度N型コ
レクタ領域911 の内側に形成された2つの高濃度P型ベ
ース領域908 と、N型コレクタ埋込領域902 およびP型
ベース領域905 を介して高濃度P型ベース領域908 に挟
まれて形成された高濃度N型エミッタ領域910とにより
NPNトランジスタの構造を有するが、高濃度N型コレ
クタ領域911 と高濃度P型ベース領域908 とがコレクタ
・ベース共通電極912 により接続されることによりダイ
オードとして動作する。また、バイポーラトランジスタ
930 に隣接して、素子分離領域としてのP型アイソレー
ション埋込領域903 ,P型アイソレーション領域906 お
よび高濃度P型アイソレーション領域909 が順次形成さ
れている。また、発熱抵抗層923 が、N型エピタキシャ
ル領域904 ,蓄熱層921 および層間膜922 を介してP型
シリコン基板901 上に形成されており、発熱抵抗層923
上に形成された配線電極924 が切断されることにより、
発熱部920 が構成されている。なお、インクジェット記
録ヘッド用基体900 の上面は第1の保護膜925 で覆われ
ており、また、バイポーラトランジスタ930 の高濃度N
型エミッタ領域910 から発熱部920 側の第1の保護膜92
5 は、第2の保護膜926 で覆われている。このような構
造を有するインクジェット記録ヘッド用基体900 は、公
知のフォトリソグラフィによる半導体製造プロセスで製
造することができる。Here, the bipolar transistor 930 is
N type collector buried region 902 and N type collector buried region
Two high-concentration N-type collector regions 911 formed on the P-type silicon substrate 901 via the 902, and inside the high-concentration N-type collector region 911 via the N-type collector buried region 902 and the P-type base region 905. And a high-concentration N-type emitter formed between the high-concentration P-type base region 908 via the N-type collector buried region 902 and the P-type base region 905. The region 910 has the structure of an NPN transistor, but operates as a diode when the high-concentration N-type collector region 911 and the high-concentration P-type base region 908 are connected by the collector / base common electrode 912. Also, bipolar transistors
Adjacent to 930, a P-type isolation buried region 903, a P-type isolation region 906, and a high-concentration P-type isolation region 909 are sequentially formed as element isolation regions. In addition, a heating resistor layer 923 is formed on the P-type silicon substrate 901 via the N-type epitaxial region 904, the heat storage layer 921, and the interlayer film 922.
By cutting the wiring electrode 924 formed above,
A heating section 920 is configured. The upper surface of the ink jet recording head substrate 900 is covered with a first protective film 925, and the high concentration N of the bipolar transistor 930 is high.
Protective film 92 on the side of the heat generating portion 920 from the mold emitter region 910
5 is covered with a second protective film 926. The substrate 900 for an ink jet recording head having such a structure can be manufactured by a known semiconductor manufacturing process by photolithography.
【0009】図19(A)〜(E)はそれぞれ、フォト
リソグラフィにより発熱部920 における配線電極の材料
層824 のエッチングを行うときの過程を示す模式図であ
る。発熱抵抗層923 上全面に配線電極の材料層824 (た
とえば、アルミニウム)を堆積し、配線電極の材料層82
4 上全面にマスク用フォトレジスト1000を塗布し、マス
クを用いてマスク用フォトレジスト1000を露光したの
ち、マスク用フォトレジスト1000を現像することによ
り、配線電極の材料層824 をエッチングする部分のマス
ク用フォトレジスト1000を除去する(同図(A))。そ
の後、配線電極用エッチング液で配線電極の材料層824
をエッチングすることにより、マスク用フォトレジスト
1000が除去された部分の配線電極の材料層824 が徐々に
エッチングされて、配線電極の材料層824 が切断され
て、配線電極924 が形成される(同図(B)〜
(D))。配線電極924 が形成されたのち、残っている
マスク用フォトレジスト1000が除去される(同図
(E))。FIGS. 19 (A) to 19 (E) are schematic views showing the steps of etching the material layer 824 of the wiring electrode in the heating section 920 by photolithography. A wiring electrode material layer 824 (for example, aluminum) is deposited on the entire surface of the heating resistor layer 923, and the wiring electrode material layer 82 is deposited.
4 Apply a photoresist 1000 for the mask to the entire upper surface, expose the photoresist 1000 for the mask using the mask, and then develop the photoresist 1000 for the mask, thereby masking the portion of the wiring electrode material layer 824 to be etched. The photoresist 1000 is removed (FIG. 1A). Then, a wiring electrode material layer 824 is formed with a wiring electrode etching solution.
By etching the photoresist for the mask
The wiring electrode material layer 824 in the portion where 1000 is removed is gradually etched, and the wiring electrode material layer 824 is cut to form the wiring electrode 924 (FIG. 9B).
(D)). After the wiring electrodes 924 are formed, the remaining photoresist for mask 1000 is removed (FIG. 10E).
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たインクジェット記録ヘッド用基体900 は、発熱部920
において形成された配線電極924 のエッジ部9241が、図
19(E)に示すようにほとんど垂直に近い形状を有す
るため、以下に示すような問題が生じる。However, the above-described ink jet recording head substrate 900 has a heating section 920.
In the edge portion 924 1 of the wiring electrode 924 is formed, because it has almost nearly vertical shape, as shown in FIG. 19 (E), resulting the following problems.
【0011】(1)発熱部920 に熱エネルギーを発生さ
せるため、高濃度N型エミッタ領域910 から配線電極92
4 に電流を流すと、発熱部920 における配線電極924 か
ら発熱抵抗層923 への電流の流れは、図20に矢印で示
すように、エッジ部9241の下方に集中する。すなわち、
一実験結果によると、エッジ部9241の下方における電流
密度は8.2×107 A/cm2 に達し、配線電極924
内の電流密度1.7×106 A/cm2 および発熱部92
0 における発熱抵抗層923 の中央部における電流密度
1.03×107 A/cm2 に比較して異常に大きな値
となる。その結果、エッジ部9241の下方における電流密
度の集中が発熱抵抗層923 の一部切断を招きインクジェ
ット記録ヘッドの寿命を決定することが判明した。(1) In order to generate thermal energy in the heat generating portion 920, the high-concentration N-type emitter region 910 is connected to the wiring electrode 92.
When an electric current is applied to the 4, the flow of current from the wiring electrode 924 in the heat generating portion 920 to the heating resistor layer 923, as shown by the arrows in FIG. 20, to focus on the lower edge portion 924 1. That is,
According to an experimental result, the current density at the lower edge portion 924 1 reaches 8.2 × 10 7 A / cm 2 , the wiring electrode 924
The current density of 1.7 × 10 6 A / cm 2 and the heating section 92
At 0, the current density is abnormally large compared to the current density of 1.03 × 10 7 A / cm 2 at the center of the heating resistance layer 923. As a result, the concentration of the current density at the lower edge portion 924 1 determines the lifetime of the ink jet recording head leads to some cleavage of the heat generating resistor layer 923 was found.
【0012】(2)発熱部920 におけるステップカバレ
ージをよくするには、第1の保護膜925 の厚さをたとえ
ば1.0μm程度とする必要があるため、第1の保護膜
925が発熱部920 で発生した熱エネルギーがインクへ伝
わる際の熱抵抗として介在し、発熱抵抗層923 の駆動電
力を大きくしなければならず、かつ熱伝導遅延による周
波数特性の劣化を招いており、インクジェット記録ヘッ
ドの低消費電力化および高性能化を妨げる一因となって
いた。(2) In order to improve the step coverage in the heat generating portion 920, the thickness of the first protective film 925 needs to be, for example, about 1.0 μm.
925 is interposed as thermal resistance when the thermal energy generated in the heat generating portion 920 is transmitted to the ink, so that the driving power of the heat generating resistive layer 923 must be increased, and the frequency characteristic is deteriorated due to a delay in heat conduction. This has been one of the factors that hinder low power consumption and high performance of the ink jet recording head.
【0013】本発明の目的は、耐久性に優れかつ低消費
電力化および高性能化が図れる記録ヘッド用基体および
記録ヘッドの製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a recording head substrate and a method of manufacturing a recording head which are excellent in durability and can achieve low power consumption and high performance.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の記録ヘッド用基
体の製造方法は、フォトリソグラフィにより、複数の電
気熱変換素子と、該各電気熱変換素子をそれぞれ駆動す
る複数の駆動用機能素子と、該各駆動用機能素子と前記
各電気熱変換素子とをそれぞれ接続する複数の配線電極
とを基板に形成する記録ヘッド用基体の製造方法におい
て、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイ
ドを主成分とする、液温が30〜55℃のアルカリ性溶
液を用いて、前記配線電極の材料層のマスク用フォトレ
ジストをエッチング後退させながら前記配線電極の材料
層をエッチングして前記配線電極を形成する。According to a method of manufacturing a recording head substrate of the present invention, a plurality of electrothermal transducers and a plurality of drive functional elements for driving the respective electrothermal transducers are formed by photolithography. A method for manufacturing a substrate for a recording head in which a plurality of wiring electrodes respectively connecting the respective driving functional elements and the respective electrothermal converting elements are formed on a substrate, wherein tetramethylammonium hydroxide is used as a main component. Then, the material layer of the wiring electrode is etched by using an alkaline solution having a liquid temperature of 30 to 55 ° C. while the photoresist for a mask of the material layer of the wiring electrode is etched and set back to form the wiring electrode.
【0015】ここで、テトラ・メチル・アンモニウム・
ハイドロオキサイドを主成分とする、液温が30〜55
℃のアルカリ性溶液を用いて、マスク用フォトレジスト
の現像を行ってもよいし、配線電極の材料層がアルミニ
ウム層であってもよい。Here, tetramethylammonium.
The liquid temperature is 30 to 55, mainly containing hydroxide.
The development of the mask photoresist may be performed using an alkaline solution at a temperature of ° C., or the material layer of the wiring electrode may be an aluminum layer.
【0016】本発明の記録ヘッドの製造方法は、フォト
リソグラフィにより、複数の電気熱変換素子、該各電気
熱変換素子をそれぞれ駆動する複数の駆動用機能素子、
および該各駆動用機能素子と前記各電気熱変換素子とを
それぞれ接続する複数の配線電極を基板に形成して記録
ヘッド用基体を作成する基体作成工程と、インクを吐出
するための複数の吐出口を有するインク吐出部を前記記
録ヘッド用基体上に作成するインク吐出部作成工程とを
含む記録ヘッドの製造方法において、前記基体作成工程
が、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイ
ドを主成分とする、液温が30〜55℃のアルカリ性溶
液を用いて、前記配線電極の材料層のマスク用フォトレ
ジストをエッチング後退させながら前記配線電極の材料
層をエッチングして前記配線電極を形成する配線電極エ
ッチング工程を含む。ここで、基体作成工程が、テトラ
・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイドを主成分
とする、液温が30〜55℃のアルカリ性溶液を用い
て、マスク用フォトレジストの現像を行う現像工程を含
んでもよいし、配線電極の材料層がアルミニウム層であ
ってもよい。According to a method of manufacturing a recording head of the present invention, a plurality of electrothermal transducers, a plurality of driving functional elements for driving each of the electrothermal transducers by photolithography,
A substrate forming step of forming a plurality of wiring electrodes respectively connecting the respective driving functional elements and the respective electrothermal converting elements on the substrate to form a substrate for a recording head; and forming a plurality of discharge electrodes for discharging ink. An ink ejection portion forming step of forming an ink ejection portion having an outlet on the recording head base, wherein the base formation step includes tetramethylammonium hydroxide as a main component. And etching the wiring electrode material layer using an alkaline solution having a liquid temperature of 30 to 55 [deg.] C. while etching back the mask photoresist of the wiring electrode material layer to form the wiring electrode. Process. Here, the substrate forming step may include a developing step of developing a photoresist for a mask using an alkaline solution having a liquid temperature of 30 to 55 ° C. and having tetramethylammonium hydroxide as a main component. Alternatively, the material layer of the wiring electrode may be an aluminum layer.
【0017】[0017]
【作用】本発明の記録ヘッド用基体の製造方法は、テト
ラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイドを主成
分とする、液温が30〜55℃のアルカリ性溶液を用い
て、配線電極の材料層のマスク用フォトレジストをエッ
チング後退させながら配線電極の材料層をエッチングす
ることにより、マスク用フォトレジストが後退する領域
における配線電極の材料層のエッチング量をほぼ直線的
に変化させることができるため、形成された配線電極の
エッジ部の形状を直線状のテーパーとすることができ
る。According to the method of manufacturing a substrate for a recording head of the present invention, a mask for a material layer of a wiring electrode is formed by using an alkaline solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component and having a liquid temperature of 30 to 55 ° C. By etching the material layer of the wiring electrode while the photoresist for etching is recessed, the amount of etching of the material layer of the wiring electrode in the region where the photoresist for mask is recessed can be changed substantially linearly. The shape of the edge portion of the wiring electrode thus formed can be a linear taper.
【0018】また、本発明の記録ヘッドの製造方法は、
基体作成工程が、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイ
ドロオキサイドを主成分とする、液温が30〜55℃の
アルカリ性溶液を用いて、配線電極の材料層のマスク用
フォトレジストをエッチング後退させながら配線電極の
材料層をエッチングして配線電極を形成する配線電極エ
ッチング工程を含むことにより、耐久性に優れた記録ヘ
ッドを製造することができる。Further, a method of manufacturing a recording head according to the present invention comprises:
In the substrate forming step, a wiring electrode is formed by etching back a photoresist for a mask of a material layer of the wiring electrode by using an alkaline solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component and having a liquid temperature of 30 to 55 ° C. By including a wiring electrode etching step of forming a wiring electrode by etching a material layer of the above, a recording head having excellent durability can be manufactured.
【0019】[0019]
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明について詳
細に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定され
ることはなく、本発明の目的が達成され得るものであれ
ばよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, and may be any as long as the object of the present invention can be achieved.
【0020】図1(A)〜(E)はそれぞれ、本発明の
記録ヘッド用基体の製造方法の第1の実施例を説明する
ための配線電極の材料層34がエッチングされる過程を
示す模式図である。FIGS. 1A to 1E are schematic diagrams showing a process of etching a material layer 34 of a wiring electrode for describing a first embodiment of a method of manufacturing a recording head substrate according to the present invention. FIG.
【0021】発熱抵抗層23上全面にアルミニウムから
なる配線電極の材料層34を堆積し、配線電極の材料層
34上全面にマスク用フォトレジスト100 (ポジ型)を
厚さ1.2μmだけ塗布し、マスクを用いてマスク用フ
ォトレジスト100 を露光したのち、マスク用フォトレジ
スト100 を現像することにより、配線電極の材料層34
をエッチングする部分のマスク用フォトレジスト100 を
除去する(同図(A))。その後、配線電極の材料層3
4とマスク用フォトレジスト100 との密着性向上および
マスク用フォトレジスト100 中の溶媒などを除却するた
め、ベークを125℃で225秒行ったのち、配線電極
の材料層34のエッチング動作を開始する。ここで、ア
ルミニウムからなる配線電極の材料層34のエッチング
に用いる配線電極(アルミニウム)用エッチング液とし
ては、リン酸(H3PO4),硝酸(HNO3)および酢
酸(CH3COOH)の混合液が一般的に知られている
が、この混合液ではマスク用フォトレジスト100 をエッ
チングすることができない。そこで、アルミニウムは両
性金属でありアルカリ可溶であること、また、アルカリ
可溶性フェノール樹脂とナフトキノンジアジドとの混合
物で代表されるポジ型のマスク用フォトレジスト100 も
基本的には強いアルカリ水溶液に溶けることから、本実
施例では、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオ
キサイド(以下、「TMAH」と称する。)を主成分と
する、液温が34℃のアルカリ性溶液を使用して配線電
極の材料層34のエッチングを行う。前記アルカリ性溶
液を用いて配線電極の材料層34のエッチングを開始し
た時点では、配線電極の材料層34のみが主にエッチン
グされる(同図(B))が、時間が経過するにつれてマ
スク用フォトレジスト100 もエッチングされるため、マ
スク用フォトレジスト100がエッチング後退されながら
配線電極の材料層34がエッチングされる(同図
(C))。したがって、マスク用フォトレジスト100 が
後退した領域における配線電極の材料層34のエッチン
グ量はほぼ直線的に変化するため、配線電極の材料層3
4のエッチング動作が終了して配線電極24が形成され
たときには、同図(D)に示すように、配線電極24の
エッジ部241 の形状は直線状のテーパーとなる。以上
のようにして配線電極24の形成が終了すると、残って
いるマスク用フォトレジスト100 を除去する(同図
(E))。なお、液温が34℃でTMAH濃度が2.3
8%の前記アルカリ性溶液を用いて10分間配線電極の
材料層34のエッチングを行った一実験結果では、マス
ク用フォトレジスト100のエッチング後退量(パターン
寸法シフト量)は約1.3μmであり、図2(A)に示
す配線電極24のエッジ部241 のテーパーの角度(配
線電極24の表面の法線に対する角度)θは約60度で
あった。A wiring electrode material layer 34 made of aluminum is deposited on the entire surface of the heating resistor layer 23, and a photoresist 100 (positive type) for mask is applied to the entire surface of the wiring electrode material layer 34 to a thickness of 1.2 μm. After exposing the photoresist 100 for a mask using a mask, the photoresist 100 for a mask is developed, so that the material layer 34 of the wiring electrode is formed.
The portion of the photoresist 100 for the mask which is to be etched is removed (FIG. 3A). Then, the wiring electrode material layer 3
Baking is performed at 125 ° C. for 225 seconds in order to improve the adhesion between the substrate 4 and the photoresist 100 for the mask and to remove the solvent and the like in the photoresist 100 for the mask, and then the etching operation of the material layer 34 of the wiring electrode is started. . Here, the etching solution for the wiring electrode (aluminum) used for etching the wiring electrode material layer 34 made of aluminum is a mixture of phosphoric acid (H 3 PO 4 ), nitric acid (HNO 3 ) and acetic acid (CH 3 COOH). Although a liquid is generally known, the mask photoresist 100 cannot be etched with this mixed liquid. Therefore, aluminum is an amphoteric metal and is alkali-soluble.Also, a positive mask photoresist 100 represented by a mixture of an alkali-soluble phenol resin and naphthoquinonediazide is basically soluble in a strong alkaline aqueous solution. Therefore, in the present embodiment, the material layer 34 of the wiring electrode is formed using an alkaline solution containing tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as “TMAH”) as a main component and having a liquid temperature of 34 ° C. Perform etching. When the etching of the wiring electrode material layer 34 is started using the alkaline solution, only the wiring electrode material layer 34 is mainly etched (FIG. 2B), but as time passes, the mask photo Since the resist 100 is also etched, the material layer 34 of the wiring electrode is etched while the photoresist 100 for the mask is retreated (FIG. 10C). Therefore, the amount of etching of the wiring electrode material layer 34 in the region where the mask photoresist 100 has receded changes almost linearly.
When the etching operation of No. 4 is completed and the wiring electrode 24 is formed, the shape of the edge portion 241 of the wiring electrode 24 becomes a linear taper as shown in FIG. When the formation of the wiring electrode 24 is completed as described above, the remaining photoresist 100 for the mask is removed (FIG. 10E). The solution temperature was 34 ° C. and the TMAH concentration was 2.3.
According to one experimental result in which the material layer 34 of the wiring electrode was etched for 10 minutes using the 8% alkaline solution, the etching retreat amount (pattern size shift amount) of the mask photoresist 100 was about 1.3 μm. Figure 2 (angle relative to the normal of the surface of the wiring electrode 24) edge portions 24 1 of the angle of the taper of the wiring electrodes 24 shown in (a) theta is about 60 degrees.
【0022】また、図1に示すようにして配線電極の材
料層34をエッチングすると、形成された配線電極24
の両側面(紙面の手前および後方側の面)242 の形状
も、図2(B)に示すように、直線状のテーパーとな
る。When the material layer 34 of the wiring electrode is etched as shown in FIG.
Both sides (toward the front and the surface of the rear-side) 24 2 in the form of well, as shown in FIG. 2 (B), a linear taper.
【0023】図3は、図1に示した製造方法により製造
したインクジェット記録ヘッド用基体40の一部分の縦
構造を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing a vertical structure of a part of the substrate 40 for an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
【0024】このインクジェット記録ヘッド用基体40
が図18に示したインクジェット記録ヘッド用基体900
と異なる点は、配線電極24のエッジ部241 および両
側面242 の形状が直線状のテーパーとなっていること
と、コレクタ・ベース共通電極12,エミッタ電極13
およびアイソレーション電極14のエッジ部,両側面の
形状も、図4(A),(B)にそれぞれ示すように、直
線状のテーパーとなっていることである。This ink jet recording head substrate 40
Is the substrate 900 for an ink jet recording head shown in FIG.
Is different from, and that the shape of the edge portion 24 1 and the both side surfaces 24 and second wiring electrode 24 is a linear taper, the collector-base common electrode 12, the emitter electrode 13
Also, the shape of the edge portion and both side surfaces of the isolation electrode 14 is a linear taper as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B).
【0025】したがって、このインクジェット記録ヘッ
ド用基体40では、発熱部20における電流の流れは、
図5に示すように、配線電極24のエッジ部241 の下
方に集中することがない。たとえば、一実験結果による
と、配線電極24のエッジ部241 の下方における電流
密度をエッジ部241 の形状がほぼ垂直なときの8.2
×107 A/cm2 から2.6×107 A/cm2 にま
で低減することができる。その結果、発熱抵抗層23の
一部切断を防止することができるため、たとえばインク
ジェット記録ヘッド用基体40を用いてインクジェット
記録ヘッドを構成した一実験結果によると、インクジェ
ット記録ヘッドの耐久性を7×107 パルスから1×1
09 パルスにまで大幅に延ばすことができた。Therefore, in the ink jet recording head substrate 40, the current flow in the heat generating portion 20 is as follows.
As shown in FIG. 5, it is not concentrated to the lower edge portion 24 1 of the wiring electrode 24. For example, one experiment according to the results, when the current density at the lower edge portion 24 1 of the wiring electrode 24 is substantially vertical shape of the edge portion 24 1 8.2
It can be reduced from × 10 7 A / cm 2 to 2.6 × 10 7 A / cm 2 . As a result, it is possible to prevent the heating resistor layer 23 from being partially cut. Therefore, according to one experimental result in which the inkjet recording head is configured using the inkjet recording head base 40, for example, the durability of the inkjet recording head is 7 ×. 1 × 1 from 10 7 pulses
It was able to be extended significantly to 09 pulses.
【0026】また、第1の保護膜25(図3参照)にお
けるステップカバレージ性も極めて良好にすることがで
きるため、第1の保護膜25の厚さをエッジ部241 の
形状がほぼ垂直なときよりも薄く(たとえば、1.0μ
mから0.6μm)することができた。その結果、発熱
部20で発生した熱エネルギーを効率的にかつ高速にイ
ンクに伝達することができるとともに、第1の保護膜2
5を形成する装置のスループットを約2倍にすることが
できた。Further, since it is possible to step coverage property also very good in the first protective layer 25 (see FIG. 3), is substantially vertical thickness profile of the edge portion 24 1 of the first protective film 25 Thinner than usual (for example, 1.0μ
m to 0.6 μm). As a result, the thermal energy generated in the heat generating section 20 can be efficiently and quickly transmitted to the ink, and the first protective film 2
5, the throughput of the apparatus for forming 5 could be approximately doubled.
【0027】次に、図3に示したインクジェット記録ヘ
ッド用基体40の製造工程について説明する。Next, a process of manufacturing the ink jet recording head substrate 40 shown in FIG. 3 will be described.
【0028】図6に示すように、P型シリコン基板1
(不純物濃度1×1012〜1×1016cmー3程度)の表
面に、8000Å程度のシリコン酸化膜を形成したの
ち、各セル(各バイポーラトランジスタ30)のN型コ
レクタ埋込領域2を形成する部分のシリコン酸化膜をフ
ォトリソグラフィーにより除去した。シリコン酸化膜を
形成したのち、N型不純物(たとえば、P,Asなど)
をイオン注入し、熱拡散により不純物濃度1×1018c
mー3以上のN型コレクタ埋込領域2を厚さ2〜6μmほ
ど形成し、シート抵抗が30Ω/□以下の低抵抗となる
ようにした。続いて、P型アイソレーション埋込領域3
を形成する領域のシリコン酸化膜を除去し、1000Å
程度のシリコン酸化膜を形成したのち、P型不純物(た
とえば、Bなど)をイオン注入し、熱拡散により不純物
濃度1×1015〜1×1017cmー3以上のP型アイソレ
ーション埋込領域3を形成した。As shown in FIG. 6, a P-type silicon substrate 1
Formed (an impurity concentration 1 × 10 12 ~1 × 10 16 cm -3 or so) the surface of, after forming the silicon oxide film of about 8000 Å, the N-type collector buried region 2 of each cell (each of the bipolar transistor 30) The portion of the silicon oxide film to be removed was removed by photolithography. After forming a silicon oxide film, N-type impurities (for example, P, As, etc.)
Is implanted, and the impurity concentration is 1 × 10 18 c by thermal diffusion.
An n-type collector buried region 2 of m -3 or more is formed to a thickness of about 2 to 6 [mu] m so that the sheet resistance is as low as 30 Ω / □ or less. Subsequently, the P-type isolation buried region 3
The silicon oxide film in the region where the silicon oxide film is to be formed is
After the formation of a silicon oxide film of about the same size, a P-type impurity (for example, B) is ion-implanted, and a P-type isolation buried region having an impurity concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 17 cm −3 or more is formed by thermal diffusion. 3 was formed.
【0029】図7に示すように、全面のシリコン酸化膜
を除去したのち、N型エピタキシャル領域4(不純物濃
度1×1013〜1×1015cmー3程度)を厚さ5〜20
μmほどエピタキシャル成長させた。As shown in FIG. 7, after removing the silicon oxide film over the entire surface, the thickness of the N-type epitaxial region 4 (impurity concentration 1 × 10 13 ~1 × 10 approximately 15 cm -3) of 5-20
It was epitaxially grown by about μm.
【0030】図8に示すように、N型エピタキシャル領
域4の表面に1000Å程度のシリコン酸化膜を形成
し、レジストを塗布し、パターニングを行い、低濃度の
P型ベース領域5を形成する部分にのみP型不純物をイ
オン注入した。レジスト除去後、熱拡散によって低濃度
のP型ベース領域5(不純物濃度5×1014〜5×10
17cmー3程度)を厚さ5〜10μmほど形成した。その
後、再びシリコン酸化膜を全面除去し、8000Å程度
のシリコン酸化膜を形成したのち、P型アイソレーショ
ン領域6を形成する部分のシリコン酸化膜を除去し、B
SG膜を全面にCVD法を用いて堆積し、さらに、熱拡
散によって、P型アイソレーション埋込領域3に届くよ
うに、P型アイソレーション領域6(不純物濃度1×1
018〜1×1020cmー3程度)を厚さ10μmほど形成
した。このとき、BBr3 を拡散源として用いてP型ア
イソレーション領域6を形成することも可能である。As shown in FIG. 8, a silicon oxide film of about 1000 ° is formed on the surface of the N-type epitaxial region 4, a resist is applied, patterning is performed, and a portion where the low-concentration P-type base region 5 is formed is formed. Only a P-type impurity was ion-implanted. After the resist is removed, the low-concentration P-type base region 5 (impurity concentration 5 × 10 14 to 5 × 10
17 cm -3 ) in a thickness of about 5 to 10 [mu] m. Thereafter, the entire silicon oxide film is removed again to form a silicon oxide film of about 8000 °, and then the silicon oxide film in the portion where the P-type isolation region 6 is to be formed is removed.
An SG film is deposited on the entire surface by using the CVD method, and is further spread by thermal diffusion so as to reach the P-type isolation buried region 3 (impurity concentration 1 × 1).
0 18 to 1 × 10 20 cm −3 ) with a thickness of about 10 μm. At this time, it is also possible to form the P-type isolation region 6 using BBr 3 as a diffusion source.
【0031】図9に示すように、BSG膜を除去し、8
000Å程度のシリコン酸化膜を形成し、さらに、N型
コレクタ領域7を形成する部分のみシリコン酸化膜を除
去したのち、N型の固相拡散およびリンイオンを注入し
あるいは熱拡散によって、N型コレクタ埋込領域2に届
きかつシート抵抗が10Ω/□以下の低抵抗となるよう
にN型コレクタ領域7(不純物濃度1×1018〜1×1
020cmー3程度)を厚さ10μmほど形成した。続い
て、12500Å程度のシリコン酸化膜を形成し、蓄熱
層21(図10参照)を形成したのち、セル領域のシリ
コン酸化膜を選択的に除去し、2000Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成した。レジストパターニングを行い、高
濃度ベース領域8および高濃度アイソレーション領域9
を形成する部分にのみP型不純物の注入を行った。レジ
ストを除去したのち、高濃度N型エミッタ領域10およ
び高濃度N型コレク領域11を形成する部分のシリコン
酸化膜を除去し、熱酸化膜を全面に形成し、N型不純物
を注入して、熱拡散によって高濃度N型エミッタ領域1
0および高濃度N型コレク領域11を同時に形成した。
なお、高濃度N型エミッタ領域10および高濃度N型コ
レク領域11の厚さは1.0μm以下、不純物濃度は1
×1018〜1×1020cmー3程度とした。As shown in FIG. 9, the BSG film was removed and 8
After forming a silicon oxide film of about 2,000 ° and removing the silicon oxide film only in the portion where the N-type collector region 7 is to be formed, the N-type collector is implanted by implanting N-type solid phase diffusion and phosphorus ions or thermal diffusion. Collector region 7 (impurity concentration 1 × 10 18 to 1 × 1) so as to reach embedded region 2 and have a low sheet resistance of 10 Ω / □ or less.
(Approximately 0 20 cm −3 ) to a thickness of about 10 μm. Subsequently, after forming a silicon oxide film of about 12,500 ° and forming a heat storage layer 21 (see FIG. 10), the silicon oxide film in the cell region was selectively removed to form a silicon oxide film of about 2000 °. After performing resist patterning, the high concentration base region 8 and the high concentration isolation region 9 are formed.
P-type impurities were implanted only into the portions where After removing the resist, the silicon oxide film at the portion where the high-concentration N-type emitter region 10 and the high-concentration N-type collect region 11 are formed is removed, a thermal oxide film is formed on the entire surface, and N-type impurities are implanted. High concentration N-type emitter region 1 by thermal diffusion
Zero and high-concentration N-type collect regions 11 were simultaneously formed.
The high-concentration N-type emitter region 10 and the high-concentration N-type collect region 11 have a thickness of 1.0 μm or less and an impurity concentration of 1 μm.
It was set to about × 10 18 to 1 × 10 20 cm −3 .
【0032】次に、図10に示すように、一部電極の接
続箇所のシリコン酸化膜を除去したのち、Al(アルミ
ニウム)を全面堆積して、コレクタ・ベース共通電極1
2,エミッタ電極13およびアイソレーション電極14
の領域以外のAlを除去した。このとき、コレクタ・ベ
ース共通電極12,エミッタ電極13およびアイソレー
ション電極14のエッジ部,両側面の形状が垂直ではな
く、法線に対して30度〜75度の角度になるように、
図1に示したようにレジストをエッチング後退させなが
らAlをエッチングした。Next, as shown in FIG. 10, after removing the silicon oxide film at the connection part of the electrodes, Al (aluminum) is deposited on the entire surface to form a collector / base common electrode 1.
2, emitter electrode 13 and isolation electrode 14
Al other than the region was removed. At this time, the shapes of the edge portions and both side surfaces of the collector / base common electrode 12, the emitter electrode 13, and the isolation electrode 14 are not vertical, but are at an angle of 30 to 75 degrees with respect to the normal line.
As shown in FIG. 1, Al was etched while the resist was recessed.
【0033】続いて、図11に示すように、スパッタリ
ング法により蓄熱層としての機能も有する層間膜22と
なるSiO2 膜を全面に0.6〜1.0μmほど形成し
た。SiO2 膜はCVD法によるものであってもよい。
また、SiO2 膜に限らずSiO膜またはSiON膜で
あってもよい。その後、電気的接続をとるために、エミ
ッタ電極13およびコレクタ・ベース共通電極12の上
部にあたる層間膜22の一部をフォトリソグラフィによ
り開口し、スルーホールTHを形成した。Subsequently, as shown in FIG. 11, an SiO 2 film serving as an interlayer film 22 having a function as a heat storage layer was formed to a thickness of about 0.6 to 1.0 μm on the entire surface by a sputtering method. The SiO 2 film may be formed by a CVD method.
Further, the film is not limited to the SiO 2 film, and may be a SiO film or a SiON film. Thereafter, in order to make electrical connection, a part of the interlayer film 22 corresponding to the upper part of the emitter electrode 13 and the collector / base common electrode 12 was opened by photolithography to form a through hole TH.
【0034】次に、図12に示すように、エミッタ電極
13およびコレクタ・ベース共通電極12上と層間膜2
2(SiO2 膜)上とに、発熱抵抗層23としてをスル
ーホールTHを通してHfB2 を1000Åほど堆積し
た。発熱抵抗層23上に、電気熱変換素子の一対の配線
電極24(ダイオードのカソード配線電極に相当)およ
びダイオードのアノード配線電極15を形成するための
配線電極の材料層であるAl層を約5000Åほど堆積
したのち、配線電極24のエッジ部241 および両側面
の形状が垂直ではなく、法線に対して30度〜75度の
角度になるように、図1に示したようにマスク用フォト
レジストをエッチング後退させながらAlをエッチング
した。Next, as shown in FIG. 12, the interlayer film 2 is formed on the emitter electrode 13 and the collector / base common electrode 12.
HfB 2 was deposited at about 1000 ° on the second (SiO 2 film) through the through hole TH as the heat generating resistance layer 23. An Al layer, which is a material layer of a wiring electrode for forming a pair of wiring electrodes 24 (corresponding to a cathode wiring electrode of a diode) and an anode wiring electrode 15 of a diode, is formed on the heating resistance layer 23 by about 5000 Å. After depositing about, rather than the shape of the edge portion 24 1 and the both side surfaces of the wiring electrode 24 is vertical, so that an angle of 30 degrees to 75 degrees with respect to the normal, the photo mask as shown in FIG. 1 Al was etched while the resist was set back by etching.
【0035】その後、図13に示すように、スパッタリ
ング法またはCVD法により、電気熱変換素子の保護層
およびAl層間の絶縁層としての第1の保護膜25(S
iO2 膜)を約6000Åほど堆積したのち、耐キャビ
テーションのための第2の保護膜26としてTaを電気
熱変換体の発熱部20上部に約2000Åほど堆積し
た。このようにして作成された電気熱変換素子,Taお
よびSiO2 膜を部分的に除去し、ボンディング用のパ
ッドPを形成した。なお、第1の保護膜25はSiO2
以外にSiONまたはSiNでもよい。Thereafter, as shown in FIG. 13, a first protective film 25 (S) serving as a protective layer of the electrothermal transducer and an insulating layer between Al layers is formed by sputtering or CVD.
After depositing about 6000 ° of an iO 2 film, about 2000 ° of Ta was deposited on the heating section 20 of the electrothermal converter as a second protective film 26 for cavitation resistance. The electrothermal transducer, the Ta and the SiO 2 film thus formed were partially removed to form a bonding pad P. The first protective film 25 is made of SiO 2
Alternatively, SiON or SiN may be used.
【0036】次に、図3に示したインクジェット記録ヘ
ッド用基体40の駆動用機能素子であるバイポーラトラ
ンジスタ30の基本動作について、図14を用いて説明
する。Next, the basic operation of the bipolar transistor 30, which is a functional element for driving the ink jet recording head substrate 40 shown in FIG. 3, will be described with reference to FIG.
【0037】バイポーラトランジスタ30では、コレク
タ・ベース共通電極12がダイオードのアノード電極に
対応し、エミッタ電極13がダイオードのカソード電極
に対応している。すなわち、コレクタ・ベース共通電極
12に正電位のバイアスVH1を印加することにより、セ
ル内のNPNトランジスタがターンオンし、バイアス電
流がコレクタ電流およびベース電流としてエミッタ電極
13から流出する。また、ベースとコレクタとを短絡し
た構成にした結果、電気熱変換素子の熱の立上がりおよ
び立下がり特性が良好となり膜沸騰現象の生起、それに
伴う気泡の成長収縮の制御性がよくなり安定したインク
の吐出を行うことができる。これは、熱エネルギーを利
用するインクジェット記録ヘッドではトランジスタの特
性と膜沸騰の特性との結び付きが深く、トランジスタに
おける少数キャリアの蓄積が少ないためスイッチング特
性が速く立上がり特性がよくなることが予想以上に大き
く影響しているものと考えられる。また、比較的寄生効
果が少なく、素子間のバラツキがなく、安定した駆動電
流が得られるものでもある。さらに、アイソレーション
電極14を接地することにより、隣接する他のセルへの
電荷の流入を防ぐことができ、他の素子の誤動作という
問題を防ぐことができる。In the bipolar transistor 30, the collector / base common electrode 12 corresponds to the anode electrode of the diode, and the emitter electrode 13 corresponds to the cathode electrode of the diode. That is, by applying a positive potential bias V H1 to the collector / base common electrode 12, the NPN transistor in the cell is turned on, and the bias current flows out of the emitter electrode 13 as a collector current and a base current. In addition, as a result of the configuration in which the base and the collector are short-circuited, the rise and fall characteristics of the heat of the electrothermal conversion element are improved, the film boiling phenomenon occurs, and the controllability of the growth and shrinkage of the air bubbles is improved. Can be discharged. This is because, in an ink jet recording head that uses thermal energy, the characteristics of the transistor and the film boiling characteristics are deeply linked, and the switching characteristics are faster and the start-up characteristics are better because the accumulation of minority carriers in the transistors is smaller. It is thought that it is doing. In addition, there is relatively little parasitic effect, there is no variation between elements, and a stable driving current can be obtained. Further, by grounding the isolation electrode 14, it is possible to prevent charge from flowing into another adjacent cell, and to prevent a problem of malfunction of another element.
【0038】このような半導体装置においては、N型コ
レクタ埋込領域2の濃度を1×1018cmー3以上とする
こと、ベース領域5の濃度を5×1014〜5×1017c
mー3とすること、さらには、高濃度ベース領域8と電極
との接合面の面積をなるべく小さくすることが望まし
い。このようにすれば、NPNトランジスタからP型シ
リコン基板1およびアイソレーション領域を経てグラン
ドにおちる漏れ電流の発生を防止することができる。In such a semiconductor device, the concentration of the N-type collector buried region 2 is set to 1 × 10 18 cm −3 or more, and the concentration of the base region 5 is set to 5 × 10 14 to 5 × 10 17 c.
m −3, and furthermore, it is desirable to minimize the area of the joint surface between the high-concentration base region 8 and the electrode. In this way, it is possible to prevent the occurrence of a leakage current from the NPN transistor to the ground via the P-type silicon substrate 1 and the isolation region.
【0039】図14には、2つのダイオードセルSH
1,SH2が示されているだけであるが、実際には、こ
のような駆動用機能素子がたとえば128個の電気熱変
換素子に対応して同数等間隔に配置され、ブロック駆動
が可能なように電気的にマトリックス接続されている。
ここでは、説明の簡単のため、同一グループに2つのセ
グメントとしての電気熱変換素子RH1,RH2の駆動
について説明する。FIG. 14 shows two diode cells SH.
1 and SH2 are only shown, but in actuality, such drive functional elements are arranged at equal intervals corresponding to, for example, 128 electrothermal conversion elements, so that block drive is possible. Are electrically connected in a matrix.
Here, for the sake of simplicity, the driving of the electrothermal transducers RH1 and RH2 as two segments in the same group will be described.
【0040】電気熱変換素子RH1を駆動するために
は、まずスイッチング信号G1によりグループの選択が
なされるとともに、スイッチング信号S1により電気熱
変換素子RH1が選択される。すると、トランジスタ構
成のダイオードセルSH1は正バイアスされ、電流が供
給されて電気熱変換素子RH1は発熱する。この熱エネ
ルギーが液体(インク)に状態変化を生起させて気泡を
発生させ、吐出口より液体を吐出させる。同様に、電気
熱変換素子RH2を駆動する場合にも、スイッチング信
号G1およびスイッチング信号S2により電気熱変換素
子RH2を選択して、ダイオードセルSH2を駆動して
電気熱変換素子RH2に電流を供給する。このとき、P
型シリコン基板1はアイソレーション領域を介して接地
されている。このように各半導体素子(セル)のアイソ
レーション領域が接地されることにより各半導体素子間
の電気的な干渉による誤動作を防止している。In order to drive the electrothermal transducer RH1, a group is first selected by the switching signal G1, and the electrothermal transducer RH1 is selected by the switching signal S1. Then, the diode cell SH1 having the transistor configuration is positively biased, and a current is supplied, so that the electrothermal conversion element RH1 generates heat. This thermal energy causes a state change in the liquid (ink) to generate bubbles, and the liquid is discharged from the discharge port. Similarly, when the electrothermal transducer RH2 is driven, the electrothermal transducer RH2 is selected based on the switching signal G1 and the switching signal S2, and the diode cell SH2 is driven to supply a current to the electrothermal transducer RH2. . At this time, P
The silicon substrate 1 is grounded via an isolation region. Since the isolation region of each semiconductor element (cell) is grounded in this way, malfunction due to electrical interference between the semiconductor elements is prevented.
【0041】次に、本発明の記録ヘッドの製造方法の一
実施例について説明する。Next, an embodiment of the method of manufacturing a recording head according to the present invention will be described.
【0042】図3に示したインクジェット記録ヘッド用
基体40を有する、図17に示したような構造をもつイ
ンクジェット記録ヘッドを製造するためには、配線電極
の材料層34のマスク用フォトレジスト100をエッチ
ング後退させながら配線電極の材料層34をエッチング
して配線電極24を形成する図1に示した配線電極エッ
チング工程を有する、図6から図13に示した基体作成
工程に続いて、インクを吐出するための複数の吐出口を
有するインク吐出部をインクジェット記録ヘッド用基体
40上に作成するインク吐出部作成工程(図15に示す
ように、インクジェット記録ヘッド用基体40上に、吐
出口208 を形成するための複数のノズル壁(図17参
照)および天板204 を設ける工程)や、天板204 にコネ
クタ(図17参照)を設ける工程などを追加すればよ
い。In order to manufacture an ink jet recording head having the structure shown in FIG. 17 having the ink jet recording head substrate 40 shown in FIG. 3, the photoresist 100 for the mask of the material layer 34 of the wiring electrode is formed. Following the base electrode forming step shown in FIGS. 6 to 13 including the wiring electrode etching step shown in FIG. 1 for etching the wiring electrode material layer 34 to form the wiring electrode 24 while retreating, ink is ejected. For forming an ink discharge section having a plurality of discharge ports on the substrate 40 for ink jet recording head (as shown in FIG. 15, forming the discharge port 208 on the substrate 40 for ink jet recording head). A step of providing a plurality of nozzle walls (see FIG. 17) and a top plate 204) and a connector (see FIG. 17) on the top plate 204. That process or the like may be added to.
【0043】このようにして製造したインクジェット記
録ヘッドについて、電気熱変換素子をブロック駆動し、
記録,動作試験を行った。動作試験では、一つのセグメ
ントに8個の半導体ダイオードを接続し、各半導体ダイ
オードに300mA(計2.4A)の電流を流したが、
他の半導体ダイオードは誤動作せず、良好な吐出を行う
ことができた。また、上記インクジェット記録ヘッドは
熱伝達効率がよいため、駆動電力が従来の80%です
み、かつ高周波応答性に優れたものであった。さらに、
寿命,均一性に関しても優れた特性が得られた。With respect to the ink jet recording head manufactured as described above, the electrothermal transducer is driven by a block.
Recording and operation tests were performed. In the operation test, eight semiconductor diodes were connected to one segment, and a current of 300 mA (total 2.4 A) was applied to each semiconductor diode.
The other semiconductor diodes did not malfunction and could perform good ejection. Further, since the above-mentioned ink jet recording head has a good heat transfer efficiency, it requires only 80% of the conventional driving power and has excellent high-frequency response. further,
Excellent characteristics were also obtained in terms of life and uniformity.
【0044】表1に、配線電極24のエッジ部241 の
直線状のテーパーの角度θを変えてインクジェット記録
ヘッドの耐久試験を行ったときの評価結果の一例を示
す。[0044] Table 1 shows an example of the evaluation result when subjected to a durability test of the ink jet recording head by changing the angle θ of the straight tapered edge portions 24 1 of the wiring electrode 24.
【0045】[0045]
【表1】 この評価結果から、配線電極24のエッジ部241 の直
線状のテーパーの角度θを30度から75度の間にする
ことにより、インクジェット記録ヘッドの耐久性が向上
することがわかった。[Table 1] From the results of the evaluation, by the angle θ of the linear taper of the edge portions 24 1 of the wiring electrode 24 between 75 ° to 30 °, the durability of the ink jet recording head was improved.
【0046】また、表2に、TMAHを主成分とするア
ルカリ性溶液の液温と、配線電極24のエッジ部241
のテーパーの角度θとの関係を調べた一実験結果を示
す。Table 2 shows the temperature of the alkaline solution containing TMAH as a main component and the edge portion 24 1 of the wiring electrode 24.
Shows the results of an experiment for examining the relationship between the taper angle and the angle θ.
【0047】[0047]
【表2】 表2に示した実験結果より、TMAHを主成分とするア
ルカリ性溶液の液温を変えることにより、配線電極24
のエッジ部241 のテーパーの角度θを所望の角度に設
定することができるとともに、TMAHを主成分とする
アルカリ性溶液の液温を30〜55℃とすることによ
り、配線電極24のエッジ部241 のテーパーの角度θ
を30度から75度の間にすることができることがわか
った。[Table 2] From the experimental results shown in Table 2, by changing the temperature of the alkaline solution containing TMAH as the main component, the wiring electrode 24
Together with the edge portions 24 1 and the angle θ of the taper can be set to a desired angle by the liquid temperature of the alkaline solution mainly containing TMAH and 30 to 55 ° C., the wiring electrode 24 edge portion 24 1 taper angle θ
Has been found to be between 30 and 75 degrees.
【0048】次に、本発明の記録ヘッド用基体の製造方
法の第2の実施例について説明する。Next, a description will be given of a second embodiment of the method for manufacturing a recording head substrate according to the present invention.
【0049】本実施例の記録ヘッド用基体の製造方法
は、TMAHを主成分とするアルカリ性溶液がポジ型の
レジストの現像液としても使用できることに着目し、マ
スク用フォトレジスト100 を現像して、配線電極の材料
層34をエッチングする部分のマスク用フォトレジスト
100 を図1(A)に示すように除去する際に、TMAH
を主成分とする、液温が30〜55℃のアルカリ性溶液
を現像液として使用する点が、図1に示したものと異な
る。したがって、本実施例では、マスク用フォトレジス
ト100 の現像工程と配線電極エッチング工程とを連続し
て行うことができるため、基体作成工程の短縮化が進み
スループットが向上が図れる。The method of manufacturing a recording head substrate of this embodiment focuses on the fact that an alkaline solution containing TMAH as a main component can be used as a developer for a positive resist, and develops a photoresist 100 for a mask. Photoresist for a mask in a portion for etching the material layer 34 of the wiring electrode
When TMAH is removed as shown in FIG.
The difference from the one shown in FIG. 1 is that an alkaline solution having a temperature of 30 to 55 ° C. and containing as a main component is used as a developer. Therefore, in the present embodiment, the process of developing the mask photoresist 100 and the process of etching the wiring electrode can be performed continuously, so that the process of forming the base can be shortened and the throughput can be improved.
【0050】なお、TMAHを主成分とする、液温が4
0℃のアルカリ性溶液を使用して、マスク用フォトレジ
スト100 を現像したのち、連続してマスク用フォトレジ
スト100 をエッチング後退させながら配線電極の材料層
34をエッチングした一実験結果では、配線電極24の
エッジ部241 の直線状のテーパーの角度θを約75度
にすることができた。It should be noted that a liquid temperature of 4 containing TMAH as a main component
After developing the photoresist 100 for a mask using an alkaline solution at 0 ° C., the material layer 34 of the wiring electrode was etched while the photoresist 100 for the mask was continuously etched back. could be the angle of the straight tapered edge portions 24 1 theta at approximately 75 degrees.
【0051】次に、本発明の記録ヘッド用基体の製造方
法の第3の実施例について説明する。Next, a description will be given of a third embodiment of the method for manufacturing a recording head substrate according to the present invention.
【0052】図1に示した実施例では、配線電極24の
両側面242(図2(B)参照)の形状も直線状のテー
パーとしたが、発熱部20における電流密度の低減のみ
を達成するためには、配線電極24の両側面242 の形
状は、図16(B),(C)にそれぞれ示すようにほぼ
垂直のままであってもよい。In the embodiment shown in FIG. 1, the shape of both side surfaces 24 2 (see FIG. 2B) of the wiring electrode 24 is also a linear taper, but only the reduction of the current density in the heating part 20 is achieved. to the both side surfaces 24 and second shape of the wiring electrode 24, FIG. 16 (B), the may remain vertically substantially as shown respectively in (C).
【0053】この場合には、配線電極24を形成するた
めの配線電極の材料層34のエッチングと、配線電極2
4のエッジ部241 の形状を直線状のテーパーとするた
めの配線電極24のエッジ部241 のエッチングとを分
けて行えばよい。すなわち、まず、配線電極の材料層3
4全面上にレジストを塗布し、従来のウエットエッチン
グ法またはCl系のガスによるRIEなどによるドライ
エッチング法を用いて配線電極の材料層34をエッチン
グすることにより、配線電極24を形成する。このと
き、配線電極24の両側面の形状は従来と同様にほぼ垂
直となる。その後、図16(A)に示すように、マスク
用フォトレジスト50で発熱部20以外を覆ったのち、
図1に示した方法により配線電極24をエッチングし
て、同図(B),(C)に示すように、配線電極24の
エッジ部241 の形状のみを直線状のテーパーとするこ
とができる。In this case, the etching of the wiring electrode material layer 34 for forming the wiring electrode 24 and the wiring electrode 2
4 of the edge portion 24 1 of the shape may be performed separately and linear etching of the edge portion 24 1 of the wiring electrode 24 for a tapered. That is, first, the wiring electrode material layer 3
4 A resist is applied on the entire surface, and the wiring electrode 24 is formed by etching the material layer 34 of the wiring electrode using a conventional wet etching method or a dry etching method such as RIE using a Cl-based gas. At this time, the shape of both side surfaces of the wiring electrode 24 becomes substantially vertical as in the related art. Thereafter, as shown in FIG. 16A, after covering the portions other than the heat generating portion 20 with a photoresist 50 for a mask,
By etching the wiring electrodes 24 by the method shown in FIG. 1, FIG. (B), it is possible to linear taper only (C), the shape of the edge portion 24 1 of the wiring electrode 24 .
【0054】以上の説明においては、インクジェット記
録ヘッド用基体およびインクジェット記録ヘッドについ
て説明したが、本発明により製造される記録ヘッド用基
体および記録ヘッドは、たとえば、サーマルヘッド用基
体およびサーマルヘッドにも応用できるものである。ま
た、図3に示した発熱抵抗層23を構成する材料として
は、Ta,ZrB2,Ti−W,Ni −Cr,Ta−A
l,Ta−Si,Ta−Mo,Ta−W,Ta−Cu,
Ta−Ni,Ta−Ni−Al,Ta−Mo−Al,T
a−Mo−Ni,Ta−W−Ni,Ta−Si−Al,
Ta−W−Al−Niなどがある。In the above description, the substrate for an ink jet recording head and the ink jet recording head have been described. However, the substrate for a recording head and the recording head manufactured according to the present invention can be applied to, for example, a substrate for a thermal head and a thermal head. You can do it. In addition, as a material constituting the heating resistance layer 23 shown in FIG. 3, Ta, ZrB 2 , Ti—W, Ni—Cr, and Ta—A
1, Ta-Si, Ta-Mo, Ta-W, Ta-Cu,
Ta-Ni, Ta-Ni-Al, Ta-Mo-Al, T
a-Mo-Ni, Ta-W-Ni, Ta-Si-Al,
Ta-W-Al-Ni and the like.
【0055】図21は、本発明の記録ヘッドの製造方法
により製造したインクジェット記録ヘッド(以下、「記
録ヘッド」と称する。)510 が搭載されたインクジェッ
ト記録装置700 の一構成例を示す概略構成図である。FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an ink jet recording apparatus 700 equipped with an ink jet recording head (hereinafter, referred to as a “recording head”) 510 manufactured by the method of manufacturing a recording head according to the present invention. It is.
【0056】記録ヘッド510 は、駆動モータ701 の正逆
回転に連動して駆動力伝達ギア702,703 を介して回転
するリードスクリュー704 の螺旋溝721 に対して係合す
るキャリッジ720 上に搭載されており、駆動モータ701
の動力によってキャリッジ720 とともにガイド719 に沿
って矢印a,b方向に往復移動される。図示しない記録
媒体給送装置によってプラテン706 上に搬送される記録
用紙P用の紙押え板705 は、キャリッジ移動方向にわた
って記録用紙Pをプラテン706 に対して押圧する。The recording head 510 is mounted on a carriage 720 which engages with a spiral groove 721 of a lead screw 704 which rotates via driving force transmitting gears 702 and 703 in conjunction with forward and reverse rotation of a driving motor 701. Drive motor 701
Is reciprocated in the directions of arrows a and b along the guide 719 together with the carriage 720 by the power of. A paper holding plate 705 for the recording paper P conveyed onto the platen 706 by a recording medium feeding device (not shown) presses the recording paper P against the platen 706 in the carriage movement direction.
【0057】フォトカプラ707,708は、キャリッジ720
のレバー709 のこの域での存在を確認して駆動モータ70
1 の回転方向切換などを行うためのホームポジション検
知手段である。支持部材710 は、前述の記録ヘッド510
の全面をキャップするキャップ部材711 を支持する。ま
た、吸引手段712 は、キャップ部材711内を吸引し、キ
ャップ内開口713 を介して記録ヘッド510 の吸引回復を
行う。移動部材715 はクリーニングブレード714 を前後
方向に移動可能にするものである。移動部材715 および
クリーニングブレード714 は本体支持板716 により支持
されている。クリーニングブレード714 は、この形態で
なく周知のクリーニングブレードが本例に適用できるこ
とはいうまでもない。また、吸引回復の吸引を開始する
ためのレバー717 は、キャリッジ720 と係合するカム71
8 の移動に伴って移動し、駆動モータ701 からの駆動力
がクラッチ切換などの公知の伝達手段で移動制御され
る。記録ヘッド510 に設けられた発熱部に信号を付与し
たり、前述した各機構の駆動制御を司ったりする印字制
御部は、装置本体側に設けられている(不図示)。The photocouplers 707 and 708 are connected to a carriage 720
The presence of the lever 709 in this area is confirmed by the drive motor 70.
1 is a home position detecting means for performing the switching of the rotation direction. The support member 710 is provided with the recording head 510 described above.
A cap member 711 for capping the entire surface of the device is supported. The suction means 712 sucks the inside of the cap member 711 and recovers the suction of the recording head 510 via the opening 713 in the cap. The moving member 715 allows the cleaning blade 714 to move in the front-rear direction. The moving member 715 and the cleaning blade 714 are supported by a main body support plate 716. It goes without saying that the cleaning blade 714 is not limited to this form, and a known cleaning blade can be applied to the present embodiment. Further, the lever 717 for starting the suction for the suction recovery is provided with the cam 71 engaged with the carriage 720.
8, the driving force from the driving motor 701 is controlled by a known transmission means such as clutch switching. A print control unit for giving a signal to a heat generating unit provided in the recording head 510 and controlling the driving of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side (not shown).
【0058】上述のような構成のインクジェット記録装
置700 は、前記記録媒体給送装置によってプラテン706
上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド510 が記
録用紙Pの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う
ものであり、記録ヘッド510は、前述したような方法で
製造したものを用いているため、高精度で高速な記録が
可能である。In the ink jet recording apparatus 700 having the above-described structure, the platen 706 is provided by the recording medium feeding apparatus.
The recording head 510 performs recording on the recording paper P conveyed upward while reciprocating over the entire width of the recording paper P, and the recording head 510 manufactured by the method described above is used. Therefore, high-precision and high-speed recording is possible.
【0059】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキヤノン(株)の提唱する、熱エネルギーを利用し
てインクを吐出する方式のインクジェット記録ヘッド
(以下、「記録ヘッド」と称する。)およびインクジェ
ット記録装置(以下、「記録装置」と称する。)におい
て、優れた効果をもたらすものである。The present invention particularly relates to an ink jet recording head (hereinafter, referred to as a "recording head") of the type which ejects ink using thermal energy, which is proposed by Canon Inc. among the ink jet recording methods. This provides an excellent effect in an apparatus (hereinafter, referred to as a “recording apparatus”).
【0060】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4,723,129号明細書、同第4,740,796号明
細書に開示されている基本的な原理を用いて行なうもの
が好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コン
ティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、
オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持され
ているシートや液路に対応して配置されている電気熱変
換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な
温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加する
ことによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこ
の駆動信号に一対一対応し液体(インク)内の気泡を形
成出来るので有効である。この気泡の成長、収縮により
吐出用開口を介して液体(インク)を吐出させて、少な
くとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状
とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれるの
で、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成で
き、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第4,463,359号明細書、同第4,345,262号明
細書に記載されているようなものが適している。なお、
上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第4,
313,124号明細書に記載されている条件を採用すると、
さらに優れた記録を行なうことができる。Regarding the typical structure and principle, it is preferable to use the basic principle disclosed in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796. This method can be applied to both on-demand type and continuous type.
In the case of the on-demand type, a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling corresponding to the recorded information is applied to the electrothermal transducer disposed corresponding to the sheet holding the liquid (ink) or the liquid path. By applying at least one drive signal to the recording medium, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and the film is boiled on the heat acting surface of the recording head. As a result, the liquid (ink) This is effective because bubbles in the parentheses) can be formed. By discharging the liquid (ink) through the discharge opening by the growth and contraction of the bubble, at least one droplet is formed. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. In addition,
U.S. Pat.
By adopting the conditions described in the specification of 313,124,
Further excellent recording can be performed.
【0061】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の
他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第4,558,333号明細書、米国特許第4,45
9,600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるもので
ある。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通する
スリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する
特開昭59年第123670号公報や熱エネルギーの圧力波を吸
収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭
59年第138461号公報に基づいた構成としても本発明は有
効である。As the configuration of the recording head, in addition to the combination of a discharge port, a liquid path, and an electrothermal converter (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned specifications, U.S. Pat.No. 4,558,333 and U.S. Pat.
The configuration using the specification of Japanese Patent No. 9,600 is also included in the present invention. In addition, JP-A-59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and an opening for absorbing a pressure wave of thermal energy. Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) discloses a configuration corresponding to the discharge section
The present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Publication No. 138461/59.
【0062】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満
たす構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。Further, as a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the recording apparatus, a combination of a plurality of recording heads as disclosed in the above specification is used. Either a configuration that satisfies the length or a configuration as a single recording head that is integrally formed may be used, but the present invention can more effectively exert the above-described effects.
【0063】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。In addition, an exchangeable chip-type recording head, which is electrically mounted to the apparatus main body and can supply ink from the apparatus main body when attached to the apparatus main body, or integrated with the recording head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head provided in a fixed manner is used.
【0064】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段などを付加することは本発明の効果を一層安定化で
きるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれ
ば、記録ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリー
ニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体ある
いはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせ
による予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐
出モードを行なうことも安定した記録を行なうために有
効である。It is preferable to add recovery means for the printhead, preliminary auxiliary means, and the like provided as components of the printing apparatus of the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. . Specifically, for the recording head, a capping unit, a cleaning unit, a pressurizing or suctioning unit, a preheating unit using an electrothermal transducer or another heating element or a combination thereof, and a recording unit It is also effective to perform a preliminary ejection mode for performing another ejection in order to perform stable printing.
【0065】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラーまたは、混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, and may be a single recording head or a combination of plural recording heads. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of full colors by color mixture.
【0066】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化もしくは液体あるい
は、上述のインクジェットではインク自体を30℃以上
70℃以下の範囲内で温度調整を行なってインクの粘性
を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的
であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなす
ものであればよい。加えて、積極的に熱エネルギーによ
る昇温をインクの固形状態から液体状態への態変化のエ
ネルギーとして使用せしめることで防止するかまたは、
インクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するイン
クを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録
信号に応じた付与によってインクが液化してインク液状
として吐出するものや記録媒体に到達する時点ではすで
に固化し始めるものなどのような、熱エネルギーによっ
て初めて液化する性質のインク使用も本発明には適用可
能である。このような場合インクは、特開昭54-56847号
公報あるいは特開昭60-71260号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、上述し
た各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰
方式を実行するものである。In the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, the ink is a solidified ink at room temperature or lower, and is softened or liquid at room temperature. Generally, the temperature is controlled within a range of not less than 70 ° C. and not more than 70 ° C., and the temperature is controlled so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. Good. In addition, positively prevent the temperature rise due to thermal energy by allowing the ink to change its state from the solid state to the liquid state as energy, or
In order to prevent evaporation of the ink, ink that solidifies in a standing state is used, and in any case, the ink is liquefied by application of a heat energy according to the recording signal, and the ink is discharged as a liquid ink or reaches a recording medium. The use of inks that liquefy for the first time with thermal energy, such as those that already begin to solidify at that point, is also applicable to the present invention. In such a case, as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260, the ink is held as a liquid or solid in a porous sheet recess or through hole, It is good also as a form which opposes an electrothermal transducer. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.
【0067】[0067]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は次に示す
効果がある。As described above, the present invention has the following effects.
【0068】請求項1乃至請求項3に記載の発明は、配
線電極の材料層のマスク用フォトレジストをエッチング
後退させながら配線電極の材料層をエッチングして配線
電極を形成することにより、配線電極のエッジ部の形状
を直線状のテーパーにすることができるため、発熱部に
おける電流密度の集中を防止することができるととも
に、発熱部におけるステップカバレージを向上させるこ
とができる。According to the first to third aspects of the present invention, the wiring electrode is formed by etching the material layer of the wiring electrode while the photoresist for the mask of the material layer of the wiring electrode is etched back. Since the shape of the edge portion can be made to be a linear taper, it is possible to prevent the current density from being concentrated in the heat generating portion and to improve the step coverage in the heat generating portion.
【0069】請求項4乃至請求項6に記載の発明は、基
体作成工程が、配線電極の材料層のマスク用フォトレジ
ストをエッチング後退させながら配線電極の材料層をエ
ッチングして配線電極を形成する配線電極エッチング工
程を含むことにより、耐久性に優れかつ低消費電力化お
よび高性能化が図れる記録ヘッドを製造することができ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate forming step, the wiring electrode is formed by etching the wiring electrode material layer while etching away the mask photoresist of the wiring electrode material layer. By including the wiring electrode etching step, it is possible to manufacture a recording head which is excellent in durability, low in power consumption and high in performance.
【図1】本発明の記録ヘッド用基体の製造方法の第1の
実施例を説明するための配線電極の材料層がエッチング
される過程を示す模式図であり、(A)は配線電極の材
料層をエッチングする前の状態を示す図、(B)〜
(D)は配線電極の材料層をエッチングする途中の状態
を示す図、(E)は配線電極の材料層のエッチングが終
わったときの状態を示す図である。FIG. 1 is a schematic view showing a process of etching a material layer of a wiring electrode for explaining a first embodiment of a method of manufacturing a substrate for a recording head according to the present invention, and FIG. Diagrams showing the state before the layer is etched, (B)-
(D) is a diagram illustrating a state in which the material layer of the wiring electrode is being etched, and (E) is a diagram illustrating a state in which the etching of the material layer of the wiring electrode is completed.
【図2】形成された配線電極の形状を示す図であり、
(A)は(B)のAーA線に沿う断面図、(B)は平面
図である。FIG. 2 is a view showing a shape of a formed wiring electrode;
(A) is a sectional view taken along line AA of (B), and (B) is a plan view.
【図3】図1に示した製造方法により製造したインクジ
ェット記録ヘッド用基体の一部分の縦構造を示す模式図
である。FIG. 3 is a schematic view showing a vertical structure of a part of a substrate for an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
【図4】図3に示したコレクタ・ベース共通電極,エミ
ッタ電極およびアイソレーション電極のエッジ部,両側
面の形状を示す図であり、(A)は(B)のAーA線に
沿う断面図、(B)は平面図である。4A and 4B are diagrams showing the shapes of the edges and both side surfaces of the collector / base common electrode, the emitter electrode, and the isolation electrode shown in FIG. 3, and FIG. 4A is a cross section taken along line AA of FIG. FIG. 2B is a plan view.
【図5】図3に示した発熱部における電流の流れを示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a flow of current in a heat generating part shown in FIG. 3;
【図6】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基体
の製造工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the ink jet recording head substrate shown in FIG.
【図7】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基体
の製造工程を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a process of manufacturing the ink jet recording head base shown in FIG.
【図8】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基体
の製造工程を示す図である。FIG. 8 is a view showing a process of manufacturing the ink jet recording head base shown in FIG. 3;
【図9】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基体
の製造工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the inkjet recording head substrate shown in FIG.
【図10】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基
体の製造工程を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the inkjet recording head base shown in FIG.
【図11】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基
体の製造工程を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a process of manufacturing the ink jet recording head base shown in FIG.
【図12】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基
体の製造工程を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing process of the ink jet recording head base shown in FIG. 3;
【図13】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基
体の製造工程を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a process of manufacturing the ink jet recording head substrate illustrated in FIG. 3;
【図14】図3に示したインクジェット記録ヘッド用基
体の駆動用機能素子であるバイポーラトランジスタの基
本動作を説明するための図である。14 is a diagram for explaining a basic operation of a bipolar transistor which is a functional element for driving the inkjet recording head substrate shown in FIG. 3;
【図15】本発明による記録ヘッドの製造方法を説明す
る為の模式的断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing a recording head according to the present invention.
【図16】本発明の記録ヘッド用基体の製造方法の第3
の実施例を示す図であり、(A)は配線電極の材料層を
エッチングする前の状態を示す図、(B)は配線電極の
材料層をエッチングしたあとの状態を示す(C)のAー
A線に沿う断面図、(C)は配線電極の材料層をエッチ
ングしたあとの状態を示す平面図である。FIG. 16 shows a third example of the method for producing a recording head substrate of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an example of the present invention, in which FIG. 4A shows a state before the material layer of the wiring electrode is etched, and FIG. 4B shows a state after the material layer of the wiring electrode is etched; FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line A, and FIG. 2C is a plan view showing a state after the material layer of the wiring electrode is etched.
【図17】インクジェット記録装置に用いられるインク
ジェット記録ヘッドの構成を示す概略構成図である。FIG. 17 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an inkjet recording head used in an inkjet recording apparatus.
【図18】特開昭57ー72867号公報において提案
した構成によるインクジェット記録ヘッド用基体の一部
分の縦構造を示す模式図である。FIG. 18 is a schematic view showing a vertical structure of a part of a substrate for an ink jet recording head having a configuration proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-72867.
【図19】フォトリソグラフィにより発熱部における配
線電極の材料層のエッチングを行うときの過程を示す模
式図であり、(A)は配線電極の材料層をエッチングす
る前の状態を示す図、(B)〜(D)は配線電極の材料
層をエッチングする途中の状態を示す図、(E)は配線
電極の材料層のエッチングが終わったときの状態を示す
図である。FIGS. 19A and 19B are schematic diagrams illustrating a process of etching a material layer of a wiring electrode in a heat generating portion by photolithography, and FIG. 19A is a diagram illustrating a state before the material layer of the wiring electrode is etched; FIGS. 6A to 6D are views showing a state in which the material layer of the wiring electrode is being etched, and FIGS. 6E to 6D are views showing a state in which the etching of the material layer of the wiring electrode is completed.
【図20】図18に示したインクジェット記録ヘッド用
基体の問題点を説明するための図である。FIG. 20 is a view for explaining a problem of the ink jet recording head base shown in FIG. 18;
【図21】本発明の記録ヘッドの製造方法により製造し
たインクジェット記録ヘッドが搭載されたインクジェッ
ト記録装置の一構成例を示す概略構成図である。FIG. 21 is a schematic configuration diagram showing an example of a configuration of an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet recording head manufactured by the method for manufacturing a recording head of the present invention.
1 P型シリコン基板 2 N型コレクタ埋込領域 3 P型アイソレーション埋込領域 4 N型エピタキシャル領域 5 P型ベース領域 6 P型アイソレーション領域 7 N型コレクタ領域 8 高濃度P型ベース領域 9 高濃度P型アイソレーション領域 10 高濃度N型エミッタ領域 11 高濃度N型コレクタ領域 12 コレクタ・ベース共通電極 13 エミッタ電極 14 アイソレーション電極 15 アノード配線電極 20 発熱部 21 蓄熱層 22 層間膜 23 発熱抵抗層 24 配線電極 241 エッジ部 242 側面 25 第1の保護膜 26 第2の保護膜 30 バイポーラトランジスタ 34 配線電極の材料層 40 インクジェット記録ヘッド用基体 50,100 マスク用フォトレジスト 204 天板 208 吐出口 TH スルーホール P パッド RH1,RH2 電気熱変換素子 SH1,SH2 ダイオードセル S1,S2 スイッチ信号 G1 スイッチング信号 VH1 バイアスREFERENCE SIGNS LIST 1 P-type silicon substrate 2 N-type collector buried region 3 P-type isolation buried region 4 N-type epitaxial region 5 P-type base region 6 P-type isolation region 7 N-type collector region 8 High-concentration P-type base region 9 high Concentration P-type isolation region 10 High-concentration N-type emitter region 11 High-concentration N-type collector region 12 Collector / base common electrode 13 Emitter electrode 14 Isolation electrode 15 Anode wiring electrode 20 Heat generation part 21 Heat storage layer 22 Interlayer film 23 Heat generation resistance layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 24 Wiring electrode 24 1 edge part 24 2 side surface 25 1st protective film 26 2nd protective film 30 Bipolar transistor 34 Wiring electrode material layer 40 Ink jet recording head base 50, 100 Photoresist for mask 204 Top plate 208 Discharge port TH through hole P pad RH1 RH2 electrothermal transducer SH1, SH2 diode cells S1, S2 switch signals G1 switching signal V H1 bias
Claims (6)
熱変換素子と、該各電気熱変換素子をそれぞれ駆動する
複数の駆動用機能素子と、該各駆動用機能素子と前記各
電気熱変換素子とをそれぞれ接続する複数の配線電極と
を基板に形成する記録ヘッド用基体の製造方法におい
て、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイ
ドを主成分とする、液温が30〜55℃のアルカリ性溶
液を用いて、前記配線電極の材料層のマスク用フォトレ
ジストをエッチング後退させながら前記配線電極の材料
層をエッチングして前記配線電極を形成することを特徴
とする記録ヘッド用基体の製造方法。1. A plurality of electrothermal transducers, a plurality of drive functional elements for driving each of the electrothermal transducers, and each of the drive functional elements and each of the electrothermal transducers are formed by photolithography. In a method of manufacturing a substrate for a recording head in which a plurality of wiring electrodes to be connected to each other are formed on a substrate, an alkaline solution having a liquid temperature of 30 to 55 ° C. containing tetra-methyl-ammonium hydroxide as a main component, A method for manufacturing a substrate for a recording head, comprising: forming a wiring electrode by etching a material layer of the wiring electrode while etching back a photoresist for a mask of the material layer of the wiring electrode.
ロオキサイドを主成分とする、液温が30〜55℃のア
ルカリ性溶液を用いて、マスク用フォトレジストの現像
も行う請求項1記載の記録ヘッド用基体の製造方法。2. The recording head substrate according to claim 1, wherein the mask photoresist is also developed using an alkaline solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component and having a liquid temperature of 30 to 55 ° C. Manufacturing method.
る請求項1または請求項2記載の記録ヘッド用基体の製
造方法。3. The method according to claim 1, wherein the material layer of the wiring electrode is an aluminum layer.
熱変換素子、該各電気熱変換素子をそれぞれ駆動する複
数の駆動用機能素子、および該各駆動用機能素子と前記
各電気熱変換素子とをそれぞれ接続する複数の配線電極
を基板に形成して記録ヘッド用基体を作成する基体作成
工程と、インクを吐出するための複数の吐出口を有する
インク吐出部を前記記録ヘッド用基体上に作成するイン
ク吐出部作成工程とを含む記録ヘッドの製造方法におい
て、前記基体作成工程が、テトラ・メチル・アンモニウ
ム・ハイドロオキサイドを主成分とする、液温が30〜
55℃のアルカリ性溶液を用いて、前記配線電極の材料
層のマスク用フォトレジストをエッチング後退させなが
ら前記配線電極の材料層をエッチングして前記配線電極
を形成する配線電極エッチング工程を含むことを特徴と
する記録ヘッドの製造方法。4. A plurality of electrothermal transducers, a plurality of drive functional elements for driving each of the electrothermal transducers, and each of the drive functional elements and each of the electrothermal transducers by photolithography. A substrate forming step of forming a plurality of wiring electrodes to be connected on a substrate to form a substrate for a printhead, and an ink forming an ink discharge section having a plurality of discharge ports for discharging ink on the substrate for a printhead. In the method of manufacturing a recording head including the step of forming a discharge part, the step of forming a base mainly includes tetra-methyl-ammonium-hydroxide, and the liquid temperature is 30 to
A wiring electrode etching step of forming the wiring electrode by etching the material layer of the wiring electrode while etching back the mask photoresist of the material layer of the wiring electrode using an alkaline solution at 55 ° C. Manufacturing method of a recording head.
モニウム・ハイドロオキサイドを主成分とする、液温が
30〜55℃のアルカリ性溶液を用いて、マスク用フォ
トレジストの現像を行う現像工程を含む請求項4記載の
記録ヘッドの製造方法。5. The step of preparing a substrate includes a step of developing a photoresist for a mask using an alkaline solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component and having a liquid temperature of 30 to 55 ° C. A method for manufacturing a recording head according to claim 4.
る請求項4または請求項5記載の記録ヘッドの製造方
法。6. The method according to claim 4, wherein the material layer of the wiring electrode is an aluminum layer.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11522891A JP2839964B2 (en) | 1991-04-20 | 1991-04-20 | Printhead substrate and printhead manufacturing method |
EP99200646A EP0925933B1 (en) | 1991-04-20 | 1992-04-16 | Substrate for recording head, recording head and method for producing same |
DE69232872T DE69232872T2 (en) | 1991-04-20 | 1992-04-16 | Carrier layer for recording head, recording head and manufacturing method therefor |
DE69230196T DE69230196T2 (en) | 1991-04-20 | 1992-04-16 | Carrier layer for recording head, recording head and manufacturing method therefor |
EP92303449A EP0518467B1 (en) | 1991-04-20 | 1992-04-16 | Substrate for recording head, recording head and method for producing same |
US07/871,188 US5376231A (en) | 1991-04-20 | 1992-04-20 | Substrate for recording head, recording head and method for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11522891A JP2839964B2 (en) | 1991-04-20 | 1991-04-20 | Printhead substrate and printhead manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04320849A JPH04320849A (en) | 1992-11-11 |
JP2839964B2 true JP2839964B2 (en) | 1998-12-24 |
Family
ID=14657525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11522891A Expired - Fee Related JP2839964B2 (en) | 1991-04-20 | 1991-04-20 | Printhead substrate and printhead manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2839964B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6838351B2 (en) * | 2003-03-31 | 2005-01-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of circuit board, circuit board, and liquid discharging apparatus |
US10035346B2 (en) | 2015-01-27 | 2018-07-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Element substrate and liquid ejection head |
JP2021187121A (en) | 2020-06-03 | 2021-12-13 | キヤノン株式会社 | Element substrate, liquid discharge head, and recording device |
-
1991
- 1991-04-20 JP JP11522891A patent/JP2839964B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04320849A (en) | 1992-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0925933B1 (en) | Substrate for recording head, recording head and method for producing same | |
EP0498292B1 (en) | Integrally formed bubblejet print device | |
JP3619036B2 (en) | Method for manufacturing ink jet recording head | |
JP3388240B2 (en) | INK JET PRINT HEAD AND ITS MANUFACTURING METHOD | |
EP1177899A1 (en) | Ink jet head with anti-cavitation film preventing kogation and erosion | |
US7018017B2 (en) | Monolithic ink-jet printhead having a heater disposed between dual ink chambers and method for manufacturing the same | |
US6685846B2 (en) | Bubble-jet type ink-jet printhead, manufacturing method thereof, and ink ejection method | |
US6382775B1 (en) | Liquid ejecting printing head, production method thereof and production method for base body employed for liquid ejecting printing head | |
US6485132B1 (en) | Liquid discharge head, recording apparatus, and method for manufacturing liquid discharge heads | |
JP2013233795A (en) | Liquid ejecting head and method for producing the same | |
JP2839964B2 (en) | Printhead substrate and printhead manufacturing method | |
JP3046640B2 (en) | Method of manufacturing substrate for recording head and method of manufacturing recording head | |
JP2846501B2 (en) | Printhead substrate and printhead manufacturing method | |
EP0659564A2 (en) | Ink jet head cartridge and ink jet apparatus | |
JP3046641B2 (en) | Method of manufacturing substrate for ink jet recording head and method of manufacturing ink jet recording head | |
JP3241060B2 (en) | Substrate for inkjet recording head, inkjet recording head, and inkjet recording apparatus | |
JP3173811B2 (en) | Substrate for inkjet recording head and method for manufacturing inkjet recording head | |
JP3192757B2 (en) | Printhead substrate, inkjet printhead substrate, inkjet printhead, inkjet printing apparatus, and inkjet printhead substrate manufacturing method | |
JP2002011886A (en) | Substrate for ink jet recording head, ink jet recording head, and method of making the substrate | |
JPH08276597A (en) | Plate-shaped substrate for recording head, recording head using plate-shaped substrate and liquid jet recording apparatus loaded with recording head | |
JPH0911468A (en) | Substrate for ink-jet recording head, ink-jet recording head, ink-jet recording device and information processing system | |
JPH0596731A (en) | Base board for recording head and fabrication of recording head | |
JP2792706B2 (en) | Printhead, printhead substrate, and inkjet printing apparatus | |
JP2761081B2 (en) | Printhead, printhead substrate, and inkjet printing apparatus | |
JPH11188881A (en) | Ink jet head, manufacture thereof, and ink jet recorder equipped with ink jet head |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |