JP4721465B2 - Recording head and manufacturing method of recording head - Google Patents
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Description
本発明は、記録ヘッド及び記録ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a recording head and a manufacturing method of the recording head.
従来のインクジェット用の記録ヘッドは、インクを吐出させる吐出口を小さくすることにより、微細なインク滴を形成して吐出させることができる。この場合、インク供給量を確保するために液流路の断面積を吐出口の断面積より大きくする必要があり、インク中に混入したゴミがインクとともに吐出口近傍まで達することがある。ゴミが吐出口近傍に達すると、そのゴミが、インクの吐出方向を所定の方向から外れさせたり、吐出口を塞いでインクが突出されなくなるようにしたりする。 Conventional ink jet recording heads can form and discharge fine ink droplets by reducing the discharge port for discharging ink. In this case, in order to secure the ink supply amount, it is necessary to make the cross-sectional area of the liquid flow path larger than the cross-sectional area of the discharge port, and dust mixed in the ink may reach the vicinity of the discharge port together with the ink. When the dust reaches the vicinity of the ejection port, the dust causes the ink ejection direction to deviate from a predetermined direction, or the ejection port is blocked to prevent the ink from protruding.
そこで、インク供給量を確保しながらゴミが吐出口近傍に達しないようにするために、液流路にフィルタを設けることが提案されている。 Therefore, it has been proposed to provide a filter in the liquid flow path in order to prevent dust from reaching the vicinity of the ejection port while securing the ink supply amount.
特許文献1には、特許文献1の図3に示されるように、Si基板21におけるインク供給口13の上に、パターニングされたSiN膜4及び密着向上層7を含むメンブレンフィルタ構造16を設けることが記載されている。
In Patent Document 1, as shown in FIG. 3 of Patent Document 1, a membrane filter structure 16 including a patterned
特許文献2には、特許文献2の図1(F)に示されるように、半導体基板10におけるインク供給口11の下に、パターニングされたSiO2膜3とパターニングマスク層6とを含むフィルターを設けることが記載されている。
In Patent Document 2, as shown in FIG. 1F of Patent Document 2, a filter including a patterned SiO 2 film 3 and a
特許文献3には、特許文献3の図1(b)に示されるように、基板8A内に、液流路2とインク供給口3とを連通する複数の貫通孔5から構成された供給口フィルター1を設けることが記載されている。
特許文献1に記載された技術では、メンブレンフィルタ構造16がSi基板21の外部に形成されている。 In the technique described in Patent Document 1, the membrane filter structure 16 is formed outside the Si substrate 21.
特許文献2に記載された技術では、フィルターが半導体基板10の外部に形成されている。
In the technique described in Patent Document 2, the filter is formed outside the
特許文献3に記載された技術では、特許文献3の図2(b)に示すように、基板8Aの表面10からポジレジストのマスクを用いてRIEなどの異方性ドライエッチングを行って貫通孔5となる縦長の孔12を形成している。その後、特許文献3の図2(d)に示すように、溶解可能な樹脂13を孔12に埋め込んでいる。そして、特許文献3の図3(g)に示すように、基板8Aの裏面からエッチャントを用いた結晶異方性ウェットエッチングを行うことにより、孔12に埋め込まれた樹脂13がインク供給口3の内側に突出するように形成している。その後、樹脂13を溶解除去して、特許文献3の図1(b)に示された複数の貫通孔5から構成された供給口フィルター1が形成されている。
In the technique described in Patent Document 3, as shown in FIG. 2B of Patent Document 3, anisotropic dry etching such as RIE is performed from the
本発明の目的は、記録ヘッドにおいて、半導体基板内における表面近傍に、単純な製造工程で製造可能な構造を有したフィルタ部を設けることにある。 An object of the present invention is to provide a filter portion having a structure that can be manufactured by a simple manufacturing process in the vicinity of a surface in a semiconductor substrate in a recording head.
本発明の第1側面に係る記録ヘッドは、液体に熱エネルギーを作用させることにより、前記液体を吐出口から吐出させる記録ヘッドであって、前記液体を前記吐出口へ供給する第1の液体供給流路と、前記液体を前記第1の液体供給流路へ供給する第2の液体供給流路と、前記第2の液体供給流路と前記第1の液体供給流路との間に配されたフィルタ部とを含む半導体基板とを備え、前記フィルタ部は、前記第1の液体供給流路により供給された前記液体から異物を除去して、異物が除去された液体を前記第1の液体供給流路へ通過させるように配された複数のスルーホールを有し、前記半導体基板における前記フィルタ部の周辺より高い濃度で不純物を有する半導体で形成されていることを特徴とする。 The recording head according to the first aspect of the present invention is a recording head that discharges the liquid from the discharge port by applying thermal energy to the liquid, and the first liquid supply that supplies the liquid to the discharge port A flow path, a second liquid supply flow path for supplying the liquid to the first liquid supply flow path, and the second liquid supply flow path and the first liquid supply flow path. And a semiconductor substrate including the filter unit, wherein the filter unit removes foreign matter from the liquid supplied by the first liquid supply channel, and removes the liquid from which the foreign matter has been removed from the first liquid. It has a plurality of through holes arranged to pass through the supply flow path, and is formed of a semiconductor having impurities at a higher concentration than the periphery of the filter portion in the semiconductor substrate.
本発明の第2側面に係る記録ヘッドの製造方法は、液体に熱エネルギーを作用させることにより、前記液体を吐出口から吐出させる記録ヘッドの製造方法であって、半導体基板の表面側における前記吐出口の下方となるべき第1の領域に、メッシュ状のパターンで不純物を注入する第1の工程と、前記半導体基板の裏面の一部から前記第1の領域へ連続する第2の領域を、不純物の濃度に応じたエッチング選択比を有するエッチャントを用いて選択的にエッチングすることにより、第2の液体供給流路を形成するとともに、前記第1の領域における前記不純物が注入されていない領域を前記エッチャントを用いて選択的にエッチングすることにより、前記メッシュ状のパターンを有するフィルタ部を形成する第2の工程と、前記フィルタ部を通過した前記液体を前記吐出口へ供給する第1の液体供給流路を前記半導体基板の上方に形成する第3の工程とを備えたことを特徴とする。 A recording head manufacturing method according to a second aspect of the present invention is a recording head manufacturing method in which thermal energy is applied to a liquid to discharge the liquid from an ejection port, and the ejection on the surface side of a semiconductor substrate is performed. A first step of implanting impurities in a mesh pattern in a first region to be below the outlet, and a second region continuous from a part of the back surface of the semiconductor substrate to the first region, By selectively etching using an etchant having an etching selection ratio according to the concentration of impurities, a second liquid supply channel is formed, and a region in the first region where the impurity is not implanted is formed. A second step of forming a filter portion having the mesh pattern by selectively etching using the etchant; and The liquid spent, characterized in that the first liquid supply channel for supplying to the discharge port and a third step of forming above the semiconductor substrate.
本発明によれば、記録ヘッドにおいて、半導体基板内における表面近傍に、単純な製造工程で製造可能な構造を有したフィルタ部を設けることができる。 According to the present invention, in the recording head, a filter portion having a structure that can be manufactured by a simple manufacturing process can be provided in the vicinity of the surface in the semiconductor substrate.
本発明の第1実施形態に係る記録ヘッド100について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る記録ヘッド100の構成を示す図である。図1(a)は、記録ヘッド100の断面構成を示す図である。図1(b)は、記録ヘッド100のレイアウト構成を示す図である。
A
記録ヘッド100は、液体に熱エネルギーを作用させることにより、液体を吐出口30から吐出させる。液体は、例えば、インクである。記録ヘッド100は、例えば、DNAチップ、有機トランジスタ、カラーフィルタなどの作製に用いられる装置に適用できる。また、記録ヘッド100は、液滴を記録媒体(例えば、紙)上に付着させるインクジェット方式のプリンタに適用できる。
The
記録ヘッド100は、半導体基板10、及び第1の液体供給流路20を備える。半導体基板10には、液体を通過させる流路が設けられている。第1の液体供給流路20は、半導体基板10の上方に配されており、半導体基板10における流路を通過した液体を吐出口30へ供給する。
The
半導体基板10は、シリコンを主成分とする半導体で形成されている。半導体基板10は、第2の液体供給流路11、本体部12、フィルタ部13、及び電気熱変換素子14を含む。
The
第2の液体供給流路11は、下方から液体が供給され、その液体を第1の液体供給流路20へ供給する。第2の液体供給流路11は、上部の断面積CA1が下部の断面積CA2より小さい。第2の液体供給流路11の側面は、シリコンの<100>面または<110>面である。これにより、第2の液体供給流路11の下方から供給された液体は、第2の液体供給流路11の下部から第2の液体供給流路11の上部へ流れる際にその圧力が上昇する。
The second
第2の液体供給流路11は、後述するように、半導体基板10の下面に形成された酸化膜7のパターンをマスクとして、半導体基板10における第2の領域AR2に対して薬液を用いた結晶異方性エッチングを行うことにより形成されたものである。第2の領域AR2は、半導体基板10の裏面10bの一部から後述の第1の領域AR1へ連続するように延びた領域である。
As will be described later, the second
本体部12は、第2の液体供給流路11を囲む。本体部12は、後述のように、半導体基板10に対して薬液を用いた異方性エッチングを行った際にエッチングされなかった部分である。
The
フィルタ部13は、第1の液体供給流路20と第2の液体供給流路11との間において第2の液体供給流路11の上部に接するように配されている。フィルタ部13は、第2の液体供給流路11に供給された液体に含まれた異物を除去する。これにより、第2の液体供給流路の側面と第1の液体供給流路とを連通するようにフィルタにおける貫通孔が配される場合に比べて、フィルタ部の厚さを薄く抑えることができるので、フィルタ部13を通過する液体の圧力損失を低減できる。
The
フィルタ部13は、複数のスルーホール13a及びフレーム部13bを含む。
The
複数のスルーホール13aは、第2の液体供給流路11に供給された液体を通過させることにより異物を除去するように配されている。異物は、例えば、ゴミである。複数のスルーホール13aのそれぞれは、例えば、図1(b)に示すように、上面視において略矩形状であり、第1の領域AR1において2次元的に規則的な間隔で配列されている。第1の領域AR1は、半導体基板10の表面10a側におけるフィルタ部13となるべき領域である。
The plurality of through
ここで、複数のスルーホール13aのそれぞれの平均開口面積をOA1、吐出口30の開口面積をOA2、複数のスルーホール13aの総開口面積をSOAとするとき、
OA1≦OA2・・・数式1
かつ
OA2<SOA・・・数式2
が成り立つ。すなわち、数式1に示されるように、複数のスルーホール13aのそれぞれの平均開口面積をOA1を小さくすることでゴミのフィルタリング効果を向上させることができる。また、数式2に示されるように、複数のスルーホール13aの総開口面積をSOAを吐出口30の開口面積をOA2に対して十分に大きくするので、吐出口30へ十分な量の液体を供給することができる。
Here, when the average opening area of each of the plurality of through
OA1 ≦ OA2 (Formula 1)
And OA2 <SOA ... Formula 2
Holds. That is, as shown in Equation 1, the dust filtering effect can be improved by reducing the average opening area of each of the plurality of through
フレーム部13bは、複数のスルーホール13aを囲むように配され、本体部12より高い濃度で不純物を有する半導体で形成されている。すなわち、フィルタ部13は、半導体基板10におけるフィルタ部の周辺より高い濃度で不純物を有する半導体で形成されている。フレーム部13bが有する不純物は、例えば、ホウ素(ボロン)である。これにより、後述するように、フィルタ部13は、単純な製造工程で製造可能な構造を有している。
The
フレーム部13bは、メッシュ状のパターンを有している。すなわち、フィルタ部13は、半導体基板10の表面10aに沿って格子状に延びている(図1(b)参照)。これにより、フレーム部13bにより囲まれた複数のスルーホール13aの深さを容易に浅くすることができる。複数のスルーホール13aのそれぞれの深さは、例えば、5μm以下である。すなわち、フィルタ部13の厚さは、5μm以下である。これにより、フィルタ部13を通過する液体の圧力損失を低減できる。
The
ここで、仮に、複数のスルーホール13aのそれぞれの深さを5μmよりも深くすると、複数のスルーホール13aの内径を異物を除去可能な大きさにした場合に、複数のスルーホール13aが受ける圧力損失が顕著になる。
Here, if the depth of each of the plurality of through
なお、不純物は、リン、砒素、及びアンチモンのいずれかであってもよい。 The impurity may be any one of phosphorus, arsenic, and antimony.
また、複数のスルーホール13aのうち本体部12に接するスルーホール13a1は、上部の断面積が下部の断面積より小さくなっている。スルーホール13a1は、本体部12に接する側面がシリコンの<100>面または<110>面である。これにより、スルーホール13a1の下方から供給された液体は、スルーホール13a1の下部からスルーホール13a1の上部へ流れる際にその圧力が上昇する。
Further, among the plurality of through
電気熱変換素子14は、吐出口30に供給された液体に熱エネルギーを作用させるように、吐出口30の下方であってフィルタ部13に隣接する第3の領域AR3に複数配されている。これにより、吐出口30に供給された液体に対して、吐出口30から吐出されるのに十分な圧力を与えることができる。
A plurality of
第3のAR3領域は、例えば、第1の領域AR1の両側に配されている。複数の電気熱変換素子14は、例えば、図1(b)に示すように、上面視において略矩形状であり、2列に並んだ第3の領域AR3において一定のピッチで配列されている。第3の領域AR3は、半導体基板10の表面10a側において第1の領域AR1に隣接した領域である。
For example, the third AR3 region is arranged on both sides of the first region AR1. For example, as shown in FIG. 1B, the plurality of
第1の液体供給流路20は、複数のスルーホール13aと吐出口30とを連通しており、フィルタ部13を通過した液体を吐出口30へ供給する。第1の液体供給流路20は、流路4a、流路5a、及び流路6aを含む。
The first
流路4aは、半導体基板10の上に配された表面保護膜4における複数のスルーホール13aに沿った開口である。表面保護膜4は、例えば、シリコン窒化物又はシリコン酸化物で形成されている。流路4aは、フィルタ部13を通過した液体を流路5aへ供給する。
The
流路5aは、表面保護膜4の上に配された密着性向上層5における流路4aに沿った開口である。密着性向上層5は、例えば、HIMALで形成されている。流路5aは、流路4aを通過した液体を流路6aへ供給する。
The
流路6aは、密着性向上層5の上に配された被覆感光性樹脂6における半導体基板10の表面に沿って延びた開口である。流路6aは、流路5aを通過した液体を吐出口30へ供給する。吐出口30は、密着性向上層5の上に配された被覆感光性樹脂6における半導体基板10の表面に垂直に延びた開口である。
The
このように、本実施形態によれば、記録ヘッド100において、半導体基板10内における表面10a近傍に、単純な製造工程で製造可能な構造を有したフィルタ部13を設けることができる。また、本実施形態に係る記録ヘッド100では、半導体基板10内に形成されたフィルタ部13が、第1の液体供給流路20と第2の液体供給流路11との間において第2の液体供給流路11の上部に接するように配されている。これにより、第2の液体供給流路の側面と第1の液体供給流路とを連通するようにフィルタが配される場合に比べて、フィルタ部の厚さを薄く抑えることができるので、フィルタ部13を通過する液体の圧力損失を低減できる。すなわち、半導体基板の内部にフィルタ部を設けた場合でも、フィルタ部を通過する液体が受ける圧力損失を低減することができる。
Thus, according to the present embodiment, in the
次に、本発明の第1実施形態に係る記録ヘッド100の製造方法について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る記録ヘッド100の製造方法を示す工程断面図である。
Next, a method for manufacturing the
図2(a)に示す工程では、半導体基板10iを準備する。 In the step shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate 10i is prepared.
図2(b)に示す工程では、半導体基板10iにおける第1の領域AR1に、メッシュ状のパターンで不純物イオンを注入する。第1の領域AR1は、半導体基板10iの表面10ia側における吐出口30の下方となるべき領域であってフィルタ部13となるべき領域である。不純物イオンは、例えば、ボロンイオンである。第1の領域AR1に注入されるボロンイオンの深さ(第1の領域AR1の深さ)は、表面10iaから5μm以内であることが好ましい。
In the step shown in FIG. 2B, impurity ions are implanted into the first region AR1 in the semiconductor substrate 10i in a mesh pattern. The first area AR1 is an area that should be below the
なお、不純物イオンは、リンイオン、砒素イオン、及びアンチモンイオンのいずれかであってもよい。 The impurity ions may be any one of phosphorus ions, arsenic ions, and antimony ions.
第1の領域AR1に注入されるボロンイオンの濃度は、1019atm/cm3以上であることが望ましい。非特許文献1にも記載されている通り、この濃度以下ではエッチングレートが急激に低下するため、加工上望ましくない。 The concentration of boron ions implanted into the first region AR1 is desirably 10 19 atm / cm 3 or more. As described in Non-Patent Document 1, an etching rate rapidly decreases below this concentration, which is not desirable for processing.
なお、イオン注入法の代わりに固相拡散法を用いて、第1の領域AR1にメッシュ状のパターンで不純物を注入してもよい。 Note that impurities may be implanted into the first region AR1 in a mesh pattern by using a solid phase diffusion method instead of the ion implantation method.
次に、半導体基板10iの裏面10ibに酸化膜7iを形成する。 Next, an oxide film 7i is formed on the back surface 10ib of the semiconductor substrate 10i.
図2(c)に示す工程では、半導体基板10iにおける第3の領域AR3に、図1(b)に示すようなメッシュ状のパターン(具体的には、格子状のパターン)で所定の不純物イオンを注入することにより、電気熱変換素子14を形成する。第3の領域AR3は、半導体基板10iの表面10ia側(表面側)における第1の領域AR1に隣接した領域である。また、半導体基板10iの表面10ia側における第3の領域AR3に対して第1の領域AR1と反対側に隣接した領域に、電気熱変換素子14を駆動するドライバーIC(不図示)等を形成する。
In the step shown in FIG. 2C, predetermined impurity ions are formed in the third region AR3 in the semiconductor substrate 10i in a mesh pattern (specifically, a lattice pattern) as shown in FIG. Is injected to form the
次に、半導体基板10iの表面10iaを覆うように表面保護膜4iを形成する。表面保護膜4iは、液体から電気熱変換素子14やドライバIC等を保護する。表面保護膜4は、例えば、プラズマCVD法などを用いてシリコン窒化物又はシリコン酸化物で成膜する。
Next, a surface protective film 4i is formed so as to cover the surface 10ia of the semiconductor substrate 10i. The surface protective film 4i protects the
図2(d)で示す工程では、半導体基板10の表面10ia及び裏面10ibに樹脂を塗布してレジストによりパターニングして灰化処理を行うことにより、密着性向上層5及び密着性向上層5jを形成する。密着性向上層5及び密着性向上層5jは、例えば、東京応化製の樹脂ODURを用いて形成される。
In the step shown in FIG. 2D, the
次に、第1の液体供給流路20となるべき領域に、溶解可能な樹脂40で第1の液体供給流路20に対応した形状を形成する。
Next, a shape corresponding to the first liquid
さらに、密着性向上層5及び樹脂40の上に被覆性感光樹脂6を塗布することにより、ノズル構造すなわち第1の液体供給流路20及び吐出口30に対応した構造を成型する。
Furthermore, by applying the covering
図2(e)で示す工程では、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いて、密着性向上層5jのパターンをマクスとして酸化膜7iをエッチングすることにより、パターニングされた酸化膜7を形成する。
In the step shown in FIG. 2E, the patterned
図2(f)で示す工程では、半導体基板10iの裏面10ib側から薬液による結晶異方性エッチングを行うことにより、第2の液体供給流路11及び複数のスルーホール13aを形成する。
In the step shown in FIG. 2F, the second
具体的には、酸化膜7及び密着性向上層5jのパターンをマスクとして、第2の領域AR2をエッチャントを用いて選択的にエッチングすることにより、第2の液体供給流路11を形成する。第2の領域AR2は、半導体基板10iの裏面10ibの一部から第1の領域AR1へ連続するように延びた領域である。このエッチャントは、不純物の濃度に応じたエッチング選択比を有する。すなわち、このエッチャントは、半導体において不純物が注入された領域に対して不純物が注入されていない領域が高いエッチング選択比を有する。エッチャントは、例えば、TMAH(Tri-methyl Anmonium Hydrate)やKOHなどが望ましい。このとき、半導体基板10iは、例えば、シリコンの結晶方位に沿ってエッチングされていくので、第2の液体供給流路11の側面は、シリコンの<100>面または<110>面になる。
Specifically, the second
その後、上記のエッチャントを用いて第1の領域AR1を引き続きエッチングする。これにより、第1の領域AR1における不純物イオンが注入されていない領域を上記のエッチャントを用いて選択的にエッチングすることにより、複数のスルーホール13aが形成される。また、第1の領域AR1における不純物イオンが注入された領域がエッチングされずに残ることにより、フレーム部13bが形成される。すなわち、メッシュ状のパターン(具体的には、格子状のパターン)を有するフィルタ部13が形成される。
Thereafter, the first region AR1 is continuously etched using the above etchant. Thereby, a plurality of through
図2(g)に示す工程では、第1の液体供給流路20となるべき領域を満たす樹脂40を所定の溶媒で溶解することにより除去することにより、第1の液体供給流路20における流路5a及び流路6aを形成する。また、ドライエッチング法により、密着性向上層5jを除去するとともに、表面保護膜4におけるスルーホール13aにより露出された部分を選択的に除去することにより第1の液体供給流路20における流路4aを形成する。
In the step shown in FIG. 2G, the
そして、半導体基板10の裏面10b側すなわち酸化膜7の裏面7bにインク供給部材(不図示)を貼り付けることにより、記録ヘッドを完成する。
Then, an ink supply member (not shown) is attached to the
本実施形態によれば、半導体基板に第2の液体供給流路及び複数のスルーホールを同じ薬液を用いて連続的にエッチングすることにより、第2の液体供給流路及びフィルタ部を連続的に形成できる。これにより、第2の液体供給流路の側面と第1の液体供給流路とを連通する貫通孔を有するフィルタを形成する場合に比べて、第2の液体供給流路及びフィルタ部を形成するための工程数を減らすことができる。 According to this embodiment, the second liquid supply channel and the filter unit are continuously etched by etching the second liquid supply channel and the plurality of through holes in the semiconductor substrate using the same chemical solution. Can be formed. Accordingly, the second liquid supply channel and the filter unit are formed as compared with the case of forming a filter having a through hole that communicates the side surface of the second liquid supply channel and the first liquid supply channel. Therefore, the number of steps for reducing the number of steps can be reduced.
また、第2の液体供給流路及びフィルタ部を連続的に形成できるので、第2の液体供給流路及びフィルタ部が製造装置内における発塵の影響を受けにくい。これにより、記録ヘッドの製造歩留まりを向上できる。 In addition, since the second liquid supply channel and the filter unit can be formed continuously, the second liquid supply channel and the filter unit are not easily affected by dust generation in the manufacturing apparatus. Thereby, the manufacturing yield of the recording head can be improved.
さらに、フィルタ部を半導体基板の外部でなく内部に形成するので、フィルタ部が半導体基板の表面から剥がれることが無い。 Furthermore, since the filter portion is formed not inside the semiconductor substrate but inside, the filter portion is not peeled off from the surface of the semiconductor substrate.
本発明の第2実施形態に係る記録ヘッド200について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る記録ヘッド200の構成を示す図である。図3(a)は、記録ヘッド200の断面構成を示す図である。図3(b)は、記録ヘッド200のレイアウト構成を示す図である。以下では、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
A
本発明の第2実施形態に係る記録ヘッド200は、金属膜240をさらに備える。
The
金属膜240は、図3(a)に示すように、吐出口30と電気熱変換素子14との間であって密着性向上層5と表面保護膜204との間に配されている。金属膜240は、例えば、Taで形成されている。金属膜240は、図3(b)に示すように、半導体基板10の表面10aに垂直な方向から透視した場合に、第3の領域AR3における複数の電気熱変換素子14を完全に覆って連続して延びるように形成される。これにより、吐出口30から液体が吐出される際にキャビテーション(気泡)が表面保護膜204に及ぼす応力を緩和することができるので、表面保護膜204におけるクラックの発生を抑制することができる。この目的のためには、金属膜240がTaで形成されていることが有効である。この結果、表面保護膜204の厚さを薄くしても要求される耐久性を満たすことができる。表面保護膜204は、例えば、3000Åの厚さにすることができる。
As shown in FIG. 3A, the
また、記録ヘッド200の製造方法が、図4に示すように、次の点で第1実施形態と異なる。図4は、本発明の第2実施形態に係る記録ヘッド200の製造方法を示す工程断面図である。
Further, as shown in FIG. 4, the manufacturing method of the
図4(c1)に示す工程では、表面保護膜204iを形成した後に、スパッタリング法により、表面保護膜204iの上に金属膜240となるべき金属層を形成する。金属層は、例えば、Taで形成される。そして、金属層を図3(b)に示すパターンにパターニングすることにより、金属膜240を形成する。
In the step shown in FIG. 4C1, after the surface protective film 204i is formed, a metal layer to be the
100、200 記録ヘッド 100, 200 recording head
Claims (10)
前記液体を前記吐出口へ供給する第1の液体供給流路と、
前記液体を前記第1の液体供給流路へ供給する第2の液体供給流路と、前記第2の液体供給流路と前記第1の液体供給流路との間に配されたフィルタ部とを含む半導体基板と、
を備え、
前記フィルタ部は、
前記第1の液体供給流路により供給された前記液体から異物を除去して、異物が除去された液体を前記第1の液体供給流路へ通過させるように配された複数のスルーホールを有し、前記半導体基板における前記フィルタ部の周辺より高い濃度で不純物を有する半導体で形成されている
ことを特徴とする記録ヘッド。 A recording head that discharges the liquid from the discharge port by applying thermal energy to the liquid,
A first liquid supply channel for supplying the liquid to the discharge port;
A second liquid supply channel for supplying the liquid to the first liquid supply channel; a filter unit disposed between the second liquid supply channel and the first liquid supply channel; A semiconductor substrate comprising:
With
The filter unit is
There are a plurality of through holes arranged so as to remove foreign substances from the liquid supplied by the first liquid supply flow path and allow the liquid from which foreign substances have been removed to pass through the first liquid supply flow path. The recording head is formed of a semiconductor having impurities at a higher concentration than the periphery of the filter portion in the semiconductor substrate.
ことを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。 The recording head according to claim 1, wherein the filter portion extends in a lattice shape along the surface of the semiconductor substrate.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の記録ヘッド。 The recording head according to claim 1, wherein a thickness of the filter portion is 5 μm or less.
OA1≦OA2
かつ
OA2<SOA
が成り立つ
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の記録ヘッド。 When the average opening area of each of the plurality of through holes is OA1, the opening area of the discharge port is OA2, and the total opening area of the plurality of through holes is SOA,
OA1 ≦ OA2
And OA2 <SOA
The recording head according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の記録ヘッド。 5. The recording head according to claim 1, wherein the second liquid supply channel has an upper cross-sectional area smaller than a lower cross-sectional area. 6.
前記第2の液体供給流路の側面は、シリコンの<100>面または<110>面である
ことを特徴とする請求項5に記載の記録ヘッド。 The semiconductor substrate is made of a semiconductor mainly composed of silicon,
The recording head according to claim 5, wherein a side surface of the second liquid supply channel is a <100> surface or a <110> surface of silicon.
前記吐出口に供給された前記液体に熱エネルギーを作用させるように、前記吐出口の下方に配された電気熱変換素子をさらに含む
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の記録ヘッド。 The semiconductor substrate is
The electrothermal transducer according to claim 1, further comprising an electrothermal conversion element disposed below the discharge port so that thermal energy is applied to the liquid supplied to the discharge port. The recording head described.
ことを特徴とする請求項7に記載の記録ヘッド。 The recording head according to claim 7, further comprising a metal film between the discharge port and the electrothermal conversion element.
半導体基板の表面側における前記吐出口の下方となるべき第1の領域に、メッシュ状のパターンで不純物を注入する第1の工程と、
前記半導体基板の裏面の一部から前記第1の領域へ連続する第2の領域を、不純物の濃度に応じたエッチング選択比を有するエッチャントを用いて選択的にエッチングすることにより、第2の液体供給流路を形成するとともに、前記第1の領域における前記不純物が注入されていない領域を前記エッチャントを用いて選択的にエッチングすることにより、前記メッシュ状のパターンを有するフィルタ部を形成する第2の工程と、
前記フィルタ部を通過した前記液体を前記吐出口へ供給する第1の液体供給流路を前記半導体基板の上方に形成する第3の工程と、
を備えたことを特徴とする記録ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a recording head that discharges the liquid from a discharge port by applying thermal energy to the liquid,
A first step of implanting impurities in a mesh-like pattern into a first region on the surface side of the semiconductor substrate that should be below the discharge port;
A second region that continues from a part of the back surface of the semiconductor substrate to the first region is selectively etched using an etchant having an etching selectivity according to the concentration of impurities, thereby providing a second liquid. Forming a supply channel and selectively etching the region of the first region into which the impurities are not implanted with the etchant to form a filter portion having the mesh pattern; And the process of
A third step of forming a first liquid supply channel for supplying the liquid that has passed through the filter unit to the discharge port, above the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a recording head, comprising:
ことを特徴とする請求項9に記載の記録ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing a recording head according to claim 9, wherein in the first step, the impurity is implanted to a depth of 5 μm or less from the surface of the semiconductor substrate.
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