JP3067354B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法Info
- Publication number
- JP3067354B2 JP3067354B2 JP32599991A JP32599991A JP3067354B2 JP 3067354 B2 JP3067354 B2 JP 3067354B2 JP 32599991 A JP32599991 A JP 32599991A JP 32599991 A JP32599991 A JP 32599991A JP 3067354 B2 JP3067354 B2 JP 3067354B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- mask pattern
- etching
- hole
- cavity
- 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
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Weting (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコンを用いたインク
ジェットヘッドの製造方法に関する。◆
ジェットヘッドの製造方法に関する。◆
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェハーを用いて、フォトリソ
グラフィや薄膜形成技術あるいはエッチング技術などの
半導体製造技術を駆使し、ミクロンオーダーの精密機械
部品あるいはマイクロセンサー等を製造するマイクロマ
シニング技術が注目を浴びている。
グラフィや薄膜形成技術あるいはエッチング技術などの
半導体製造技術を駆使し、ミクロンオーダーの精密機械
部品あるいはマイクロセンサー等を製造するマイクロマ
シニング技術が注目を浴びている。
【０００３】その理由として、その原料となるシリコン
ウェハーは機械的強度が強く、半導体製造プロセスを応
用する事により、ミクロンオーダーの精度の機械部品を
大量に製造できるからである。
ウェハーは機械的強度が強く、半導体製造プロセスを応
用する事により、ミクロンオーダーの精度の機械部品を
大量に製造できるからである。
【０００４】その中でも水酸化カリウム水溶液等をシリ
コンのエッチング液として用いる湿式結晶異方性エッチ
ングは単結晶シリコンの特性を生かした技術であり、ま
たＣＶＤ法などの薄膜形成法にくらべ設備が簡素で、量
産性に優れているため、この技術を応用した半導体セン
サーやシリコンを用いたインクジェットプリンター用記
録印字ヘッド等の研究が特に活発に進められている。
コンのエッチング液として用いる湿式結晶異方性エッチ
ングは単結晶シリコンの特性を生かした技術であり、ま
たＣＶＤ法などの薄膜形成法にくらべ設備が簡素で、量
産性に優れているため、この技術を応用した半導体セン
サーやシリコンを用いたインクジェットプリンター用記
録印字ヘッド等の研究が特に活発に進められている。
【０００５】特に、近年、インクジェットプリンター用
記録印字ヘッド等は高精細印字の要求により、さらに高
い寸法精度と複雑な所望形状が要求されるようになり、
このシリコンの湿式結晶異方性エッチングを応用した製
造技術開発が急速に進められている。
記録印字ヘッド等は高精細印字の要求により、さらに高
い寸法精度と複雑な所望形状が要求されるようになり、
このシリコンの湿式結晶異方性エッチングを応用した製
造技術開発が急速に進められている。
【０００６】また、加速度センサー及びマイクロ流量セ
ンサー等のセンサーについても、高感度化及び高密度集
積化が進められ、センサーの所望形状も複雑化、高精度
化が要求されるようになってきている。
ンサー等のセンサーについても、高感度化及び高密度集
積化が進められ、センサーの所望形状も複雑化、高精度
化が要求されるようになってきている。
【０００７】従って、フォトリソと湿式結晶異方性エッ
チングを繰り返す事により、複雑な所望形状をシリコン
ウェハー上で実現する必要がでている。
チングを繰り返す事により、複雑な所望形状をシリコン
ウェハー上で実現する必要がでている。
【０００８】しかし、湿式結晶異方性エッチングによっ
てシリコンウェハー上に所望形状を形成する場合、どう
してもシリコン結晶の影響を受けるために、その影響を
考慮したマスクパターンが必要になる。現在、このよう
な結晶の影響を考慮した補正マスクパターンが多数開発
されている。例えば、特公 昭４５ー１７９８８、特公
平２−３４９７３等がそうである。
てシリコンウェハー上に所望形状を形成する場合、どう
してもシリコン結晶の影響を受けるために、その影響を
考慮したマスクパターンが必要になる。現在、このよう
な結晶の影響を考慮した補正マスクパターンが多数開発
されている。例えば、特公 昭４５ー１７９８８、特公
平２−３４９７３等がそうである。
【０００９】しかし、前述の従来技術では、このような
補正マスクパターンはシリコンウェハー上の縦と横方向
のパターン形状について考慮されたものであり、段差部
形状等の高さ方向を含んだ３次元方向のパターン形状の
補正については全く考慮されていない。
補正マスクパターンはシリコンウェハー上の縦と横方向
のパターン形状について考慮されたものであり、段差部
形状等の高さ方向を含んだ３次元方向のパターン形状の
補正については全く考慮されていない。
【００１０】従って、シリコンウェハーの深さ方向に対
するパターン形状、例えば、段差を持った形状の補正が
できず単純なパターン形状しかシリコンウェハー上で実
現できなかった。
するパターン形状、例えば、段差を持った形状の補正が
できず単純なパターン形状しかシリコンウェハー上で実
現できなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
シリコンウェハーの深さ方向に対するパターン形状、例
えば、段差を持った形状の補正ができず単純なパターン
形状しかシリコンウェハー上で実現できない。 例えば、（１００）面方位のシリコンウェハーを用い
て、図２のようなインクジェットプリンター用記録ヘッ
ドを作成するために、インクノズル孔２１とその孔に通
ずる溝２２を形成しようとすると、図１０（ａ）のよう
にインクノズル孔２１と溝２２の間の段差部は湿式結晶
異方性エッチングにより面形状変形が起こる。即ち、イ
ンクノズル孔のＳｉ（１１１）面２３と溝２２のＳｉ
（１００）面とによって形成しようとした段差部は、Ｓ
ｉ（１００）面よりエッチング速度の速い面２５が出現
し、面形状変形が起こる。
シリコンウェハーの深さ方向に対するパターン形状、例
えば、段差を持った形状の補正ができず単純なパターン
形状しかシリコンウェハー上で実現できない。 例えば、（１００）面方位のシリコンウェハーを用い
て、図２のようなインクジェットプリンター用記録ヘッ
ドを作成するために、インクノズル孔２１とその孔に通
ずる溝２２を形成しようとすると、図１０（ａ）のよう
にインクノズル孔２１と溝２２の間の段差部は湿式結晶
異方性エッチングにより面形状変形が起こる。即ち、イ
ンクノズル孔のＳｉ（１１１）面２３と溝２２のＳｉ
（１００）面とによって形成しようとした段差部は、Ｓ
ｉ（１００）面よりエッチング速度の速い面２５が出現
し、面形状変形が起こる。
【００１２】さらに、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ
−Ｙ線で切断した時の断面図であるが、その浅い溝の所
望エッチング深さが深ければ深いほど形状変形が大きく
なり、最終的には面２５は、シリコンウェハーの裏面に
達し、インクノズル孔２１の孔形状を図１０（ｃ）の様
に大きく変形させ、孔径寸法を必要以上に大きくし孔径
寸法の管理が極めて困難になり、インクの吐出ができな
くなるので、このような孔と溝等の段差部を持った複雑
な形状を１枚のシリコンウェハー上に作る事は出来ない
という問題点を有する。
−Ｙ線で切断した時の断面図であるが、その浅い溝の所
望エッチング深さが深ければ深いほど形状変形が大きく
なり、最終的には面２５は、シリコンウェハーの裏面に
達し、インクノズル孔２１の孔形状を図１０（ｃ）の様
に大きく変形させ、孔径寸法を必要以上に大きくし孔径
寸法の管理が極めて困難になり、インクの吐出ができな
くなるので、このような孔と溝等の段差部を持った複雑
な形状を１枚のシリコンウェハー上に作る事は出来ない
という問題点を有する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明はインクを吐出するためのインクノズル孔と
前記インクノズル孔に連通するキャビティがシリコン基
板に形成されてなるインクジェットヘッドの製造方法で
あって、異方性エッチングにより、前記シリコン基板に
未貫通孔を形成する第１の工程と、前記未貫通孔が形成
された前記シリコン基板に、前記キャビティを形成する
ためのマスクパターンを形成する第2の工程と、前記マ
スクパターンが形成されたシリコン基板に、異方性エッ
チングにより、所定の深さを有するキャビティと、前記
未貫通孔を貫通させたインクノズル孔を形成するととも
に、前記キャビティと前記インクノズル孔とを連通させ
る第３の工程と、を含むことを特徴とする。
に、本発明はインクを吐出するためのインクノズル孔と
前記インクノズル孔に連通するキャビティがシリコン基
板に形成されてなるインクジェットヘッドの製造方法で
あって、異方性エッチングにより、前記シリコン基板に
未貫通孔を形成する第１の工程と、前記未貫通孔が形成
された前記シリコン基板に、前記キャビティを形成する
ためのマスクパターンを形成する第2の工程と、前記マ
スクパターンが形成されたシリコン基板に、異方性エッ
チングにより、所定の深さを有するキャビティと、前記
未貫通孔を貫通させたインクノズル孔を形成するととも
に、前記キャビティと前記インクノズル孔とを連通させ
る第３の工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の作用について以下に説明する。図３
（ａ）は、本発明の構成を示すパターンの１例の斜視図
である。この中でインクノズル孔を形成するための未貫
通孔１５と浅い溝を形成するためのマスクパターン２６
の間が接続されておらず、本発明のマスクパターン３３
が存在する。図３（ｂ）は図３（ａ）においてＹ−Ｚ線
上で切断した断面図を示す図である。
（ａ）は、本発明の構成を示すパターンの１例の斜視図
である。この中でインクノズル孔を形成するための未貫
通孔１５と浅い溝を形成するためのマスクパターン２６
の間が接続されておらず、本発明のマスクパターン３３
が存在する。図３（ｂ）は図３（ａ）においてＹ−Ｚ線
上で切断した断面図を示す図である。
【００１５】このマスクパターンの寸法はパターン形状
によって異なり、Ｓｉの湿式結晶異方性エッチングの途
中で、図４（ａ）に示すようなアンダーカット４１によ
り本発明のマスクパターン３３は消失する。この後も引
き続き湿式結晶異方性エッチングは行われているのでマ
スクパターン３３が消滅した後、図４（ｂ）に示す様に
面２５が出現し、マスクパターン３３によって形成され
たパターン１４がエッチングされ消滅して行く。浅い溝
となるべきパターン２２が所望深さに達した時、未貫通
孔１５は貫通穴２１となり、そして図４（ｃ）の様に所
望形状の段差部３４が形成される。
によって異なり、Ｓｉの湿式結晶異方性エッチングの途
中で、図４（ａ）に示すようなアンダーカット４１によ
り本発明のマスクパターン３３は消失する。この後も引
き続き湿式結晶異方性エッチングは行われているのでマ
スクパターン３３が消滅した後、図４（ｂ）に示す様に
面２５が出現し、マスクパターン３３によって形成され
たパターン１４がエッチングされ消滅して行く。浅い溝
となるべきパターン２２が所望深さに達した時、未貫通
孔１５は貫通穴２１となり、そして図４（ｃ）の様に所
望形状の段差部３４が形成される。
【００１６】
【実施例】以下、本発明について、実施例に基づき詳細
を説明する。
を説明する。
【００１７】（実施例１）図１は本発明の実施例をイン
クジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程を例にし
て工程順に示している。図１の工程により製造されるイ
ンクジェットプリンター用印字ヘッドのシリコン基板の
形状は図２のようになる。すなわち、インクだまり２８
に浸入したインクは、毛細管現象により、インク供給口
１６を通り、キャビティ２２に入る。キャビティ２２の
上には図には記載されていないがガラス振動板が貼り付
けてあり、その振動板は圧電素子によって振動する。こ
の振動板の振動により、キャビティ２２のインクはイン
クノズル孔２１より吐出し記録用紙に付着し印刷される
仕組みになっている。
クジェットプリンター用印字ヘッドの製造工程を例にし
て工程順に示している。図１の工程により製造されるイ
ンクジェットプリンター用印字ヘッドのシリコン基板の
形状は図２のようになる。すなわち、インクだまり２８
に浸入したインクは、毛細管現象により、インク供給口
１６を通り、キャビティ２２に入る。キャビティ２２の
上には図には記載されていないがガラス振動板が貼り付
けてあり、その振動板は圧電素子によって振動する。こ
の振動板の振動により、キャビティ２２のインクはイン
クノズル孔２１より吐出し記録用紙に付着し印刷される
仕組みになっている。
【００１８】さて、図１の工程図に従って本発明の実施
例を説明する。
例を説明する。
【００１９】まず、図１（ａ）の様に、厚さが２８０ミ
クロンであり、面方位が（１００）面方位のシリコンウ
ェハー１０の上に耐Ｓｉエッチング膜となる酸化シリコ
ン膜１１を熱酸化法により膜の厚さを１ミクロンだけ形
成した。
クロンであり、面方位が（１００）面方位のシリコンウ
ェハー１０の上に耐Ｓｉエッチング膜となる酸化シリコ
ン膜１１を熱酸化法により膜の厚さを１ミクロンだけ形
成した。
【００２０】もちろん、酸化シリコン膜だけでなく、窒
化シリコン膜または金属膜等、Ｓｉエッチング液に対し
て耐食性を示す膜であれば何でも良い。
化シリコン膜または金属膜等、Ｓｉエッチング液に対し
て耐食性を示す膜であれば何でも良い。
【００２１】次に、酸化シリコン膜の付与されたシリコ
ンウェハー上にレジストをスピンコート法によって塗布
し、フォトリソグラフィ技術を用いてインクノズル孔を
形成するためのレジストパターンを形成する。この後、
緩衝ふっ酸溶液を用いてレジストパターンを酸化シリコ
ン膜に転写し、不要になったレジストを剥離液として硫
酸と過酸化水素水溶液の混合溶液により剥離し、図１
（ｂ）の様なインクノズル孔を形成するための酸化シリ
コン膜のマスクパターン１２を形成した。
ンウェハー上にレジストをスピンコート法によって塗布
し、フォトリソグラフィ技術を用いてインクノズル孔を
形成するためのレジストパターンを形成する。この後、
緩衝ふっ酸溶液を用いてレジストパターンを酸化シリコ
ン膜に転写し、不要になったレジストを剥離液として硫
酸と過酸化水素水溶液の混合溶液により剥離し、図１
（ｂ）の様なインクノズル孔を形成するための酸化シリ
コン膜のマスクパターン１２を形成した。
【００２２】さらに、前記シリコンウェハーを、摂氏８
０度に加熱した１２重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳｉ
湿式結晶異方性エッチングを行い、インクノズル孔とな
るべきパターンを１８０ミクロンエッチングし図１
（ｃ）に示すような未貫通孔１５を形成した。
０度に加熱した１２重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳｉ
湿式結晶異方性エッチングを行い、インクノズル孔とな
るべきパターンを１８０ミクロンエッチングし図１
（ｃ）に示すような未貫通孔１５を形成した。
【００２３】この次に、前記シリコンウェハー上に再び
レジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程及び緩衝ふ
っ酸による酸化シリコン膜エッチング工程によって本発
明のパターン、インク流路及びキャビティを形成するた
めの浅い溝のレジストパターンを形成する。そして、本
発明のパターン、インク流路及びキャビティを形成する
ための浅い溝のレジストパターンを形成したシリコンウ
ェハーは、緩衝ふっ酸溶液でシリコン酸化膜をエッチン
グし、本発明のマスクパターン、インク流路、インクだ
まり及びキャビティとなるべき浅い溝のマスクパターン
３３，１９，２７，２６を形成し、図１（ｄ）の様にな
る。
レジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程及び緩衝ふ
っ酸による酸化シリコン膜エッチング工程によって本発
明のパターン、インク流路及びキャビティを形成するた
めの浅い溝のレジストパターンを形成する。そして、本
発明のパターン、インク流路及びキャビティを形成する
ための浅い溝のレジストパターンを形成したシリコンウ
ェハーは、緩衝ふっ酸溶液でシリコン酸化膜をエッチン
グし、本発明のマスクパターン、インク流路、インクだ
まり及びキャビティとなるべき浅い溝のマスクパターン
３３，１９，２７，２６を形成し、図１（ｄ）の様にな
る。
【００２４】このマスクパターンの斜視図及び断面図を
それぞれ、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す。この図
４では、インクノズル孔になるべき未貫通孔１５とキャ
ビティになるべき浅い溝のマスクパターン２２の間がＸ
ミクロンだけマスクパターンにより離れている。このＸ
の値は、次式により求める事ができる。
それぞれ、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す。この図
４では、インクノズル孔になるべき未貫通孔１５とキャ
ビティになるべき浅い溝のマスクパターン２２の間がＸ
ミクロンだけマスクパターンにより離れている。このＸ
の値は、次式により求める事ができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】ここで、Ａは、Ｓｉ（１１１）面に対する
Ｓｉ（１００）面のエッチング速度の比であり、摂氏８
０度のＫＯＨ水溶液をエッチング液に用いた場合、ＫＯ
Ｈ濃度にかかわらず一定の５０の値を取る。またＨは浅
い溝の所望エッチング深さを示す。この式を用いて、Ｈ
を１００ミクロンとしてＸの値を計算すると、ほぼ２ミ
クロンになる。
Ｓｉ（１００）面のエッチング速度の比であり、摂氏８
０度のＫＯＨ水溶液をエッチング液に用いた場合、ＫＯ
Ｈ濃度にかかわらず一定の５０の値を取る。またＨは浅
い溝の所望エッチング深さを示す。この式を用いて、Ｈ
を１００ミクロンとしてＸの値を計算すると、ほぼ２ミ
クロンになる。
【００２７】そして、３０重量％ＫＯＨ水溶液を用いて
１００ミクロンエッチングすると、未貫通孔１５はイン
クノズル孔となり図１（ｅ）に示すような段差形状３４
が得られた。
１００ミクロンエッチングすると、未貫通孔１５はイン
クノズル孔となり図１（ｅ）に示すような段差形状３４
が得られた。
【００２８】さて、図１（ｅ）の様にインクジェットプ
リンター用印字ヘッドのパターンを形成したＳｉウェハ
ーは緩衝ふっ酸溶液により、シリコン酸化膜を全て除去
し、ガラスとの接合を行いやすくする。そして、後に振
動板となる厚さ０．１ミリのパイレックスガラス１７を
陽極接合法によって、図１（ｆ）の様に前記シリコンウ
ェハー１０に接合する。さらに、このシリコンウェハー
１０をダイシングして余分な部分を切りとり、印字ヘッ
ドを駆動させるための圧電素子１００を貼り付け配線を
行い、インクをヘッドに供給するためのチューブ１８を
接続してやる事により図１（ｇ）の様に完成する。
リンター用印字ヘッドのパターンを形成したＳｉウェハ
ーは緩衝ふっ酸溶液により、シリコン酸化膜を全て除去
し、ガラスとの接合を行いやすくする。そして、後に振
動板となる厚さ０．１ミリのパイレックスガラス１７を
陽極接合法によって、図１（ｆ）の様に前記シリコンウ
ェハー１０に接合する。さらに、このシリコンウェハー
１０をダイシングして余分な部分を切りとり、印字ヘッ
ドを駆動させるための圧電素子１００を貼り付け配線を
行い、インクをヘッドに供給するためのチューブ１８を
接続してやる事により図１（ｇ）の様に完成する。
【００２９】光学顕微鏡で、インクノズル孔２１を観察
すると、Ｓｉ＜１１０＞方向で構成された正方形になっ
ており、そのノズル孔は１個の印字ヘッドに図１（ｇ）
の様なパターンが合計４８個形成されているが、そのノ
ズル孔の寸法のばらつきはレンジで０．３ミクロンとな
り、非常に寸法精度の高いインクノズル孔を形成する事
が出来た。
すると、Ｓｉ＜１１０＞方向で構成された正方形になっ
ており、そのノズル孔は１個の印字ヘッドに図１（ｇ）
の様なパターンが合計４８個形成されているが、そのノ
ズル孔の寸法のばらつきはレンジで０．３ミクロンとな
り、非常に寸法精度の高いインクノズル孔を形成する事
が出来た。
【００３０】実際にインクをいれて、圧電素子１００を
１０ＫＨｚで駆動させて印刷試験を行った結果、非常に
細密な印字密度の印刷が出来た。
１０ＫＨｚで駆動させて印刷試験を行った結果、非常に
細密な印字密度の印刷が出来た。
【００３１】（実施例２）次に図５に示す様なシリコン
パターン形状をもったインクジェットプリンター用印字
ヘッドの製造を行った。
パターン形状をもったインクジェットプリンター用印字
ヘッドの製造を行った。
【００３２】図６にその工程を示す。まず、図６（ａ）
の様に、厚さが２８０ミクロンであり、面方位が（１０
０）面方位のシリコンウェハー１０の上に耐Ｓｉエッチ
ング膜となる酸化シリコン膜１１を熱酸化法により膜の
厚さを１ミクロンだけ形成した。
の様に、厚さが２８０ミクロンであり、面方位が（１０
０）面方位のシリコンウェハー１０の上に耐Ｓｉエッチ
ング膜となる酸化シリコン膜１１を熱酸化法により膜の
厚さを１ミクロンだけ形成した。
【００３３】次に、酸化シリコン膜の付与されたシリコ
ンウェハー上にレジストをスピンコート法によって塗布
し、フォトリソグラフィ技術を用いてインクノズル孔を
形成するためのレジストパターンを形成する。この後、
緩衝ふっ酸溶液を用いてレジストパターンを酸化シリコ
ン膜に転写し、不要になったレジストを剥離し、図６
（ｂ）に示すような酸化シリコン膜のマスクパターン１
２を形成した。さらに、前記シリコンウェハーを、摂氏
８０度に加熱した１２重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳ
ｉ湿式結晶異方性エッチングを行い、インクノズル孔を
形成するための未貫通孔パターンを１８０ミクロンエッ
チングし図６（ｃ）に示すような未貫通孔１５を形成し
た。
ンウェハー上にレジストをスピンコート法によって塗布
し、フォトリソグラフィ技術を用いてインクノズル孔を
形成するためのレジストパターンを形成する。この後、
緩衝ふっ酸溶液を用いてレジストパターンを酸化シリコ
ン膜に転写し、不要になったレジストを剥離し、図６
（ｂ）に示すような酸化シリコン膜のマスクパターン１
２を形成した。さらに、前記シリコンウェハーを、摂氏
８０度に加熱した１２重量％ＫＯＨ水溶液に浸漬してＳ
ｉ湿式結晶異方性エッチングを行い、インクノズル孔を
形成するための未貫通孔パターンを１８０ミクロンエッ
チングし図６（ｃ）に示すような未貫通孔１５を形成し
た。
【００３４】この次に、前記シリコンウェハー上に再び
レジストを塗布し、フォトリソグラフィによってインク
流路及びキャビティを形成するための浅い溝のレジスト
パターンを形成する。次に、本発明のマスクパターン、
インク流路、インクだまり及びキャビティを形成するた
めのレジストパターンを形成したシリコンウェハーは、
緩衝ふっ酸溶液でシリコン酸化膜をエッチングし、本発
明のマスクパターン、インク流路、インクだまり及びキ
ャビティを形成するためのマスクパターン３３，１９，
２７，２６を形成し、図６（ｄ）の様になる。
レジストを塗布し、フォトリソグラフィによってインク
流路及びキャビティを形成するための浅い溝のレジスト
パターンを形成する。次に、本発明のマスクパターン、
インク流路、インクだまり及びキャビティを形成するた
めのレジストパターンを形成したシリコンウェハーは、
緩衝ふっ酸溶液でシリコン酸化膜をエッチングし、本発
明のマスクパターン、インク流路、インクだまり及びキ
ャビティを形成するためのマスクパターン３３，１９，
２７，２６を形成し、図６（ｄ）の様になる。
【００３５】この本発明のマスクパターンを上から見た
図を図７に示す。この図では、インクノズル孔になるべ
き未貫通孔１５の周囲に本発明のマスクパターン３３が
形成されている。このパターンの寸法Ｓ，Ｔ，Ｖについ
て、次式により求める事ができる。
図を図７に示す。この図では、インクノズル孔になるべ
き未貫通孔１５の周囲に本発明のマスクパターン３３が
形成されている。このパターンの寸法Ｓ，Ｔ，Ｖについ
て、次式により求める事ができる。
【００３６】Ｓ＝ノズル穴開口部の寸法
【００３７】
【数３】
【００３８】Ｖ＝Ｔ＋４ＵＨ ここで、Ｈはキャビティの所望エッチング深さ、Ａは、
Ｓｉ（１１１）面に対するＳｉ（１００）面のエッチン
グ速度の比を示す。
Ｓｉ（１１１）面に対するＳｉ（１００）面のエッチン
グ速度の比を示す。
【００３９】Ｕはアンダーカット定数を示し、次のよう
な定義に基づいて決定される。
な定義に基づいて決定される。
【００４０】（１００）面方位のシリコンウェハーに四
辺が＜１１０＞方向に沿って形成された正方形の酸化シ
リコン膜のマスクパターンを形成し、その正方形マスク
パターンの周囲を湿式異方性エッチングによりエッチン
グすると図８の様に正方形の角の部分がアンダーカット
により削られて行く。この正方形のマスクパターンの角
の部分を上からみると図９のようになっている。ここで
図９のａの寸法を後退寸法とする。また、このパターン
のエッチング深さをｈとすると、後退寸法ａは ａ＝Ｕｈ （Ｕは比例常数） の比例関係が成り立つ、この比例常数Ｕはアンダーカッ
ト定数と呼び、エッチング液の組成及び使用条件によっ
て決定する固有の数値である。
辺が＜１１０＞方向に沿って形成された正方形の酸化シ
リコン膜のマスクパターンを形成し、その正方形マスク
パターンの周囲を湿式異方性エッチングによりエッチン
グすると図８の様に正方形の角の部分がアンダーカット
により削られて行く。この正方形のマスクパターンの角
の部分を上からみると図９のようになっている。ここで
図９のａの寸法を後退寸法とする。また、このパターン
のエッチング深さをｈとすると、後退寸法ａは ａ＝Ｕｈ （Ｕは比例常数） の比例関係が成り立つ、この比例常数Ｕはアンダーカッ
ト定数と呼び、エッチング液の組成及び使用条件によっ
て決定する固有の数値である。
【００４１】さて、３０重量％ＫＯＨ水溶液を用いて、
図６（ｄ）のシリコンウェハーを１００ミクロンエッチ
ングすると、未貫通孔１５は四方をＳｉ（１１１）面で
囲まれた逆ピラミッド型のインクノズル孔２１となり、
インクノズル孔２１とキャビティ２２の間は段差部３４
が形成され、図６（ｅ）に示すような所望段差形状が得
られた。
図６（ｄ）のシリコンウェハーを１００ミクロンエッチ
ングすると、未貫通孔１５は四方をＳｉ（１１１）面で
囲まれた逆ピラミッド型のインクノズル孔２１となり、
インクノズル孔２１とキャビティ２２の間は段差部３４
が形成され、図６（ｅ）に示すような所望段差形状が得
られた。
【００４２】次に、図６（ｅ）の様にインクジェットプ
リンター用印字ヘッドのパターンを形成したＳｉウェハ
ーは緩衝ふっ酸溶液により、シリコン酸化膜を全て除去
し、ガラス１７との接合を行いやすくする。そして、後
に振動板となる厚さ０．１ミリのパイレックスガラス１
７を陽極接合法によって、図６（ｆ）の様に前記シリコ
ンウェハーに接合する。さらに、このシリコンウェハー
をダイシングして余分な部分を切りとり、印字ヘッドを
駆動させるための圧電素子１００を貼り付け、配線を行
い、インクチューブ１８を接着してやる事により図６
（ｇ）の様に完成する。
リンター用印字ヘッドのパターンを形成したＳｉウェハ
ーは緩衝ふっ酸溶液により、シリコン酸化膜を全て除去
し、ガラス１７との接合を行いやすくする。そして、後
に振動板となる厚さ０．１ミリのパイレックスガラス１
７を陽極接合法によって、図６（ｆ）の様に前記シリコ
ンウェハーに接合する。さらに、このシリコンウェハー
をダイシングして余分な部分を切りとり、印字ヘッドを
駆動させるための圧電素子１００を貼り付け、配線を行
い、インクチューブ１８を接着してやる事により図６
（ｇ）の様に完成する。
【００４３】光学顕微鏡で、インクノズル孔２１である
ノズル孔２１を観察すると、きれいな正方形になってお
り、そのノズル孔は１個の印字ヘッドに図５のパターン
が１２８個形成されているが、その孔の寸法のばらつき
はレンジで０．２ミクロンとなり、かなり正確なノズル
孔を形成する事が出来た。
ノズル孔２１を観察すると、きれいな正方形になってお
り、そのノズル孔は１個の印字ヘッドに図５のパターン
が１２８個形成されているが、その孔の寸法のばらつき
はレンジで０．２ミクロンとなり、かなり正確なノズル
孔を形成する事が出来た。
【００４４】実際にインクをいれて、圧電素子１００を
１０ＫＨｚで駆動させて印刷試験を行った結果、非常に
細密な印字密度の印刷が出来た。
１０ＫＨｚで駆動させて印刷試験を行った結果、非常に
細密な印字密度の印刷が出来た。
【００４５】以上のように、本発明のマスクパターンの
実施例として、インクジェットプリンター用印字ヘッド
について説明してきたが、段差部を持った複雑な三次元
構造を有する形状をＳｉ（１００）面方位のシリコンウ
ェハーを用いて湿式結晶異方性エッチングにより製造す
るならば、全て適応できる。
実施例として、インクジェットプリンター用印字ヘッド
について説明してきたが、段差部を持った複雑な三次元
構造を有する形状をＳｉ（１００）面方位のシリコンウ
ェハーを用いて湿式結晶異方性エッチングにより製造す
るならば、全て適応できる。
【００４６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、段
差部分を本発明のマスクパターンにより、段差部のエッ
チング開始を局所的に遅らせることにより段差形状を補
正し、自らはアンダーカットにより消失することによ
り、適正な段差形状を形成する事が出来る。しかも、特
別な工程を付加する事がなく、フォトマスクの設計変更
のみ行えば良いために、大変容易に現状量産工程へ導入
する事ができる。
差部分を本発明のマスクパターンにより、段差部のエッ
チング開始を局所的に遅らせることにより段差形状を補
正し、自らはアンダーカットにより消失することによ
り、適正な段差形状を形成する事が出来る。しかも、特
別な工程を付加する事がなく、フォトマスクの設計変更
のみ行えば良いために、大変容易に現状量産工程へ導入
する事ができる。
【図１】 本発明の実施例を示すインクジェット記録ヘ
ッドの製造工程を示す図である。
ッドの製造工程を示す図である。
【図２】 本発明によって得られたインクジェット記録
ヘッド用Ｓｉパターン形状の１つを示す図である。
ヘッド用Ｓｉパターン形状の１つを示す図である。
【図３】 本発明のマスクパターンの１実施例を説明す
る図である。
る図である。
【図４】 本発明のマスクパターンの効果を説明する図
である。
である。
【図５】 本発明によって得られたインクジェットヘッ
ド用Ｓｉパターン形状の１つを示す図である。
ド用Ｓｉパターン形状の１つを示す図である。
【図６】 本発明の実施例を示すインクジェットヘッド
の製造工程を示す図である。
の製造工程を示す図である。
【図７】 本発明のマスクパターンの１実施例を説明す
る図である。
る図である。
【図８】 アンダーカットの説明図である。
【図９】 アンダーカット定数を定義するための説明図
である。
である。
【図１０】 従来技術によって得られるインクジェット
記録ヘッドのインクノズル孔付近のパターン形状を示す
図である。
記録ヘッドのインクノズル孔付近のパターン形状を示す
図である。
１０ シリコンウェハー １１ 酸化シリコン膜 １２ インクノズル孔マスクパターン １４ シリコンパターン １５ 未貫通孔 １６ インク供給口 １７ パイレックスガラス １８ インクチューブ １９ インク供給口マスクパターン ２１ インクノズル孔 ２２ キャビティ ２３ Ｓｉ（１１１）面 ２５ アンダーカット面 ２６ キャビティマスクパターン ２７ インクだめマスクパターン ２８ インクだめ ３３ 本発明のマスクパターン ３４ 段差部 ４１ アンダーカット部 １００ 圧電素子
Claims (3)
- 【請求項１】インクを吐出するためのインクノズル孔と
前記インクノズル孔に連通するキャビティがシリコン基
板に形成されてなるインクジェットヘッドの製造方法で
あって、 異方性エッチングにより、前記シリコン基板に未貫通孔
を形成する第１の工程と、 前記未貫通孔が形成された前記シリコン基板に、前記キ
ャビティを形成するためのマスクパターンを形成する第
2の工程と、 前記マスクパターンが形成されたシリコン基板に、異方
性エッチングにより、所定の深さを有するキャビティ
と、前記未貫通孔を貫通させたインクノズル孔を形成す
るとともに、前記キャビティと前記インクノズル孔とを
連通させる第３の工程と、 を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項２】Ｓｉ（１１１）面に対するＳｉ（１００）
面のエッチング速度の比をＡとし、前記キャビティの所
望エッチング深さをＨとしたとき、 前記マスクパターンの幅寸法Ｘは以下の数１の条件を満
足することを特徴とする請求項１記載のインクジェット
ヘッドの製造方法。 【数１】 - 【請求項３】前記シリコン基板のエッチングにおいて、
苛性アルカリ性水溶液を用いてエッチングを行うことを
特徴とする請求項１または請求項２記載のインクジェッ
トヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32599991A JP3067354B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32599991A JP3067354B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05155030A JPH05155030A (ja) | 1993-06-22 |
| JP3067354B2 true JP3067354B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=18182972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32599991A Expired - Fee Related JP3067354B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067354B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19538634C2 (de) * | 1995-10-17 | 1997-09-04 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Verfahren zum Vereinzeln von elektronischen Elementen aus einem Halbleiterwafer |
| US5956058A (en) * | 1993-11-05 | 1999-09-21 | Seiko Epson Corporation | Ink jet print head with improved spacer made from silicon single-crystal substrate |
| US5680702A (en) * | 1994-09-19 | 1997-10-28 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Method for manufacturing ink jet heads |
| JP3601239B2 (ja) * | 1996-04-05 | 2004-12-15 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド及びそれを用いたインクジェット式記録装置 |
| DE69710411T2 (de) | 1996-10-18 | 2002-11-07 | Seiko Epson Corp | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US7332034B2 (en) | 2003-11-21 | 2008-02-19 | Seiko Epson Corporation | Coating apparatus and coating method using the same |
| JP4968428B2 (ja) | 2005-10-05 | 2012-07-04 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドの製造方法 |
| JP4386088B2 (ja) | 2007-03-22 | 2009-12-16 | セイコーエプソン株式会社 | シリコンウェハの加工方法及び液体噴射ヘッドの製造方法 |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP32599991A patent/JP3067354B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05155030A (ja) | 1993-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100311880B1 (ko) | 관통구멍의제작방법,관통구멍을갖는실리콘기판,이기판을이용한디바이스,잉크제트헤드의제조방법및잉크제트헤드 | |
| EP0197723B1 (en) | Thermal ink jet printhead and process therefor | |
| USRE32572E (en) | Thermal ink jet printhead and process therefor | |
| JP2604065B2 (ja) | ウェーハ内に開口部を形成する方法 | |
| JP3067354B2 (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
| JP3168713B2 (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JP2006069152A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JPH09216368A (ja) | インクジェットノズルプレートおよびその製造方法 | |
| US5971527A (en) | Ink jet channel wafer for a thermal ink jet printhead | |
| MXPA01006374A (es) | Produccion de diafragmas. | |
| JPH09246234A (ja) | シリコンウェハーの加工方法及びそのシリコンウェハーを用いた電子機器 | |
| JPH05229128A (ja) | インクジェット印字ヘッドの製造方法 | |
| JPH0687217A (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
| JPH05309835A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JPH06206315A (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
| JP2006069151A (ja) | 圧電膜型アクチュエータの製造方法及び液体噴射ヘッド | |
| US8070265B2 (en) | Heater stack in a micro-fluid ejection device and method for forming floating electrical heater element in the heater stack | |
| JPH111000A (ja) | ノズルプレートの製造方法、インクジェットヘッド、ノズルプレート及びインクジェット記録装置 | |
| WO2022208701A1 (ja) | ノズルプレートの製造方法、ノズルプレート及び流体吐出ヘッド | |
| JP2001010047A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| JP2002321356A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 | |
| JP4552615B2 (ja) | 液体噴射ヘッドの製造方法 | |
| JP4003917B2 (ja) | 液滴吐出ヘッド及びその製造方法 | |
| JP2012200799A (ja) | シリコン構造体の製造方法 | |
| JP2005144571A (ja) | 薄膜を備えた構造体の製造方法。 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080519 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090519 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100519 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |