JPH1110895A - インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリント装置 - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリント装置Info
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- JPH1110895A JPH1110895A JP9164198A JP16419897A JPH1110895A JP H1110895 A JPH1110895 A JP H1110895A JP 9164198 A JP9164198 A JP 9164198A JP 16419897 A JP16419897 A JP 16419897A JP H1110895 A JPH1110895 A JP H1110895A
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェットヘッド基板を貫通して設けら
れるインク供給口を耐エッチングマスク材料を用いて形
成する場合において、信頼性の高いインクジェットヘッ
ドを得ることのできる製造方法を提供する。 【解決手段】 異方性エッチングにより基板１にインク
供給口５を形成するときに用いた耐エッチングマスクパ
ターンである酸化シリコン層４の除去を行うとき、上記
異方性エッチングに伴うサイドエッチングにより生じた
ひさし状酸化シリコン８が除去するのに十分な除去を行
い、かつ完全には除去しないようにする。これにより、
インク供給口５に連なるエッチング停止層２をエッチン
グによって除去する際、このエッチングにより基板１の
裏面（シリコン層４に覆われた面）が侵食されずに済
み、侵食によるこの裏面の他の部分との間に段差を生じ
ないようにでき、上記ひさし８の除去に併せて以後のヘ
ッド製造工程におけるゴミの発生を防止できる。
れるインク供給口を耐エッチングマスク材料を用いて形
成する場合において、信頼性の高いインクジェットヘッ
ドを得ることのできる製造方法を提供する。 【解決手段】 異方性エッチングにより基板１にインク
供給口５を形成するときに用いた耐エッチングマスクパ
ターンである酸化シリコン層４の除去を行うとき、上記
異方性エッチングに伴うサイドエッチングにより生じた
ひさし状酸化シリコン８が除去するのに十分な除去を行
い、かつ完全には除去しないようにする。これにより、
インク供給口５に連なるエッチング停止層２をエッチン
グによって除去する際、このエッチングにより基板１の
裏面（シリコン層４に覆われた面）が侵食されずに済
み、侵食によるこの裏面の他の部分との間に段差を生じ
ないようにでき、上記ひさし８の除去に併せて以後のヘ
ッド製造工程におけるゴミの発生を防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴射（以下、
「インクジェット」という）プリント方式に用いるプリ
ント液（以下、インクという）の小滴を吐出するための
インクジェットヘッドの製造方法および該方法により得
られるインクジェットヘッドに関する。
「インクジェット」という）プリント方式に用いるプリ
ント液（以下、インクという）の小滴を吐出するための
インクジェットヘッドの製造方法および該方法により得
られるインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリント方式は、プリン
ト時における騒音の発生が無視し得る程度に小さく、ま
た、高速記録が可能であり、しかも所謂普通紙にプリン
トが可能で、特別な処理を必要とせずにプリントが行え
るという点で、近年急速に普及しつつあるプリント方式
である。
ト時における騒音の発生が無視し得る程度に小さく、ま
た、高速記録が可能であり、しかも所謂普通紙にプリン
トが可能で、特別な処理を必要とせずにプリントが行え
るという点で、近年急速に普及しつつあるプリント方式
である。
【０００３】ところで、この方式で用いられるインクジ
ェットヘッドの中で、インク吐出に利用されるエネルギ
ーを発生するためのエネルギー発生素子が形成された基
体に対し、垂直方向にインク液滴が吐出される、いわゆ
るサイドシュータ型のインクジェットヘッドが知られて
いる。このサイドシュータ型ヘッドの一構造例では、エ
ネルギー発生素子が設けられた各インク流路にインクを
供給するためのインク供給口を、エネルギー発生素子が
設けられた基板を貫通して形成することが一般的であ
る。このインク供給口の形成方法としてはドリル等の機
械的手段、レーザー等の光エネルギーの使用、あるいは
また化学的なエッチングによる方法などが知られてい
る。
ェットヘッドの中で、インク吐出に利用されるエネルギ
ーを発生するためのエネルギー発生素子が形成された基
体に対し、垂直方向にインク液滴が吐出される、いわゆ
るサイドシュータ型のインクジェットヘッドが知られて
いる。このサイドシュータ型ヘッドの一構造例では、エ
ネルギー発生素子が設けられた各インク流路にインクを
供給するためのインク供給口を、エネルギー発生素子が
設けられた基板を貫通して形成することが一般的であ
る。このインク供給口の形成方法としてはドリル等の機
械的手段、レーザー等の光エネルギーの使用、あるいは
また化学的なエッチングによる方法などが知られてい
る。
【０００４】この中で、化学的なエッチングによる方法
として異方性エッチングによるものが知られている。す
なわち、＜１００＞、＜１１０＞面の結晶方位を持つシ
リコン基板（ウエハー）に対して、アルカリ系の化学的
エッチングを行う場合、結晶方位に応じてエッチングの
進行に選択性を生じ、エッチングの深さ（掘り込み）方
向と幅（広がり）方向との間で異方性が得られる。例え
ば＜１００＞面の結晶方位を持つシリコン基板を用いた
場合、エッチングする幅により、深さ方向が幾何学的に
決定されることから、エッチングを開始する開口幅によ
ってインク供給口幅を制御することが可能となる。具体
的には、図２（ｄ）または（ｅ）に示すように、エッチ
ング開始面から深さ方向に５４．７°の傾斜で狭くなる
底面が得られる。従って、基板１の厚さとエッチングす
る幅を考慮することで、基板の（エッチング開始面と）
反対面の開口幅、すなわちインク供給口幅の制御が容易
に行えることになる。なお、図２（ａ）〜（ｅ）におい
て、１は基板、２はエッチング停止膜、３はインク流路
形成用部材をそれぞれ示す。また、４は耐エッチングマ
スク材、５はインク供給口である。
として異方性エッチングによるものが知られている。す
なわち、＜１００＞、＜１１０＞面の結晶方位を持つシ
リコン基板（ウエハー）に対して、アルカリ系の化学的
エッチングを行う場合、結晶方位に応じてエッチングの
進行に選択性を生じ、エッチングの深さ（掘り込み）方
向と幅（広がり）方向との間で異方性が得られる。例え
ば＜１００＞面の結晶方位を持つシリコン基板を用いた
場合、エッチングする幅により、深さ方向が幾何学的に
決定されることから、エッチングを開始する開口幅によ
ってインク供給口幅を制御することが可能となる。具体
的には、図２（ｄ）または（ｅ）に示すように、エッチ
ング開始面から深さ方向に５４．７°の傾斜で狭くなる
底面が得られる。従って、基板１の厚さとエッチングす
る幅を考慮することで、基板の（エッチング開始面と）
反対面の開口幅、すなわちインク供給口幅の制御が容易
に行えることになる。なお、図２（ａ）〜（ｅ）におい
て、１は基板、２はエッチング停止膜、３はインク流路
形成用部材をそれぞれ示す。また、４は耐エッチングマ
スク材、５はインク供給口である。
【０００５】このようなアルカリ系の化学的エッチング
は、概略、強アルカリで比較的長時間行うものであり、
さらに加熱処理を行うため、従来、耐エッチングマスク
材４として、酸化シリコン等の誘電体膜を用いている。
は、概略、強アルカリで比較的長時間行うものであり、
さらに加熱処理を行うため、従来、耐エッチングマスク
材４として、酸化シリコン等の誘電体膜を用いている。
【０００６】なお、このマスク材に対するマスクパター
ンの形成は、酸化シリコン等の誘電体膜のパターニング
方法として従来から行われている手法で行うことができ
る。例えば、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合
液によるウエットエッチングによる方法、あるいは反応
ガスによるドライエッチング等が知られている。
ンの形成は、酸化シリコン等の誘電体膜のパターニング
方法として従来から行われている手法で行うことができ
る。例えば、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合
液によるウエットエッチングによる方法、あるいは反応
ガスによるドライエッチング等が知られている。
【０００７】また、異方性エッチング中はエッチング開
始面と反対側の面（表面）にエッチング液が触れること
は問題となるので、保護として、Ｏ−リングを用いた治
具、あるいは耐エッチング性のあるゴムレジスト等を用
いて、エッチング液が触れないような手段を講じれば良
い。
始面と反対側の面（表面）にエッチング液が触れること
は問題となるので、保護として、Ｏ−リングを用いた治
具、あるいは耐エッチング性のあるゴムレジスト等を用
いて、エッチング液が触れないような手段を講じれば良
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、異方性エッ
チングにおいては、エッチングの進行方向が、深さ（掘
り込み）方向のみならず、幅（広がり）方向にも進行す
るため（以下、サイドエッチングという）、耐エッチン
グマスクである酸化シリコンはひさし状に浮いた状態で
残存することがある（図２（ｃ）または図２（ｃ′）の
符号８を参照）。このようにインク供給口を形成する際
にサイドエッチングにより発生したひさし８は、インク
供給口２を形成したあとの工程である実装、組み立てな
どの記録ヘッド製造工程中において、あるいはインクジ
ェット記録ヘッドとして使用している間などに折れて、
ゴミの発生原因となるおそれがある。
チングにおいては、エッチングの進行方向が、深さ（掘
り込み）方向のみならず、幅（広がり）方向にも進行す
るため（以下、サイドエッチングという）、耐エッチン
グマスクである酸化シリコンはひさし状に浮いた状態で
残存することがある（図２（ｃ）または図２（ｃ′）の
符号８を参照）。このようにインク供給口を形成する際
にサイドエッチングにより発生したひさし８は、インク
供給口２を形成したあとの工程である実装、組み立てな
どの記録ヘッド製造工程中において、あるいはインクジ
ェット記録ヘッドとして使用している間などに折れて、
ゴミの発生原因となるおそれがある。
【０００９】このため、インク供給口形成後にこの「ひ
さし」状の酸化シリコン膜８を除去することが考慮され
る。この場合、ひさし状酸化シリコン膜８の除去は、酸
化シリコン膜の他の除去とともに前述のパターニングに
用いた手法と同様の手法によって行うことができる。こ
の場合、この手法に用いるフッ化水素酸とフッ化アンモ
ニウムの混合液が、異方性エッチング開始面と反対側の
面（基板表面）に対して問題となることがある。この場
合は保護として、治具等を用いて前記液やガスが触れな
いような手段を講じるが、この手段は、インク供給口を
形成するための異方性エッチング中に用いる保護手段と
共通に用いれば良い。しかしながら前記手段は、基板裏
面へのエッチング液のしみ込みを防止するため、ウエハ
ーのエッジ部、さらにはエッチング開始面側周囲部にま
で保護を覆う必要がある。このため、異方性エッチング
開始面上の上記保護部材６が覆っている部分の酸化シリ
コン膜は、前記の混合液や反応ガスを用いた除去工程に
おいても除去されずに残ってしまい、この残留部分が後
の工程によって段差を生じさせてしまうことがある。
さし」状の酸化シリコン膜８を除去することが考慮され
る。この場合、ひさし状酸化シリコン膜８の除去は、酸
化シリコン膜の他の除去とともに前述のパターニングに
用いた手法と同様の手法によって行うことができる。こ
の場合、この手法に用いるフッ化水素酸とフッ化アンモ
ニウムの混合液が、異方性エッチング開始面と反対側の
面（基板表面）に対して問題となることがある。この場
合は保護として、治具等を用いて前記液やガスが触れな
いような手段を講じるが、この手段は、インク供給口を
形成するための異方性エッチング中に用いる保護手段と
共通に用いれば良い。しかしながら前記手段は、基板裏
面へのエッチング液のしみ込みを防止するため、ウエハ
ーのエッジ部、さらにはエッチング開始面側周囲部にま
で保護を覆う必要がある。このため、異方性エッチング
開始面上の上記保護部材６が覆っている部分の酸化シリ
コン膜は、前記の混合液や反応ガスを用いた除去工程に
おいても除去されずに残ってしまい、この残留部分が後
の工程によって段差を生じさせてしまうことがある。
【００１０】この段差の発生は、詳細には図２を参照し
て次のように説明することができる。
て次のように説明することができる。
【００１１】異方性エッチングにてインクジェットヘッ
ドを作成する場合、エッチングを開始する側の面と反対
側の面である基板表面側には、インク吐出のためのエネ
ルギー発生素子やオリフィスプレート用部材などが形成
されているため、前述の通りエッチング液が触れること
は問題となる。そこでこのエッチング終了面である基板
１の表面側に少なくとも窒化シリコンを含む膜（メンブ
レン）２を成膜しておき、このメンブレン２で異方性エ
ッチングを停止させる。そして、インク供給口５のエッ
チングによる加工終了後（図２（ｄ）参照）に図２
（ｅ）に示すように、このメンブレン２を基板裏面側か
らＣＦ4 ガスなどの反応ガスを用いたプラズマドライエ
ッチングにより除去する。
ドを作成する場合、エッチングを開始する側の面と反対
側の面である基板表面側には、インク吐出のためのエネ
ルギー発生素子やオリフィスプレート用部材などが形成
されているため、前述の通りエッチング液が触れること
は問題となる。そこでこのエッチング終了面である基板
１の表面側に少なくとも窒化シリコンを含む膜（メンブ
レン）２を成膜しておき、このメンブレン２で異方性エ
ッチングを停止させる。そして、インク供給口５のエッ
チングによる加工終了後（図２（ｄ）参照）に図２
（ｅ）に示すように、このメンブレン２を基板裏面側か
らＣＦ4 ガスなどの反応ガスを用いたプラズマドライエ
ッチングにより除去する。
【００１２】しかしながら、図２（ｅ′）に示すよう
に、このメンブレン２の除去工程時に、基板裏面の酸化
シリコン膜が残っていない大部分のシリコン面１Ａは、
前述のＣＦ4 ガスによってエッチングされ、このエッチ
ングされた面１Ａは、前述の酸化シリコン４が残留しエ
ッチングされない面との間に段差７を生じることにな
る。
に、このメンブレン２の除去工程時に、基板裏面の酸化
シリコン膜が残っていない大部分のシリコン面１Ａは、
前述のＣＦ4 ガスによってエッチングされ、このエッチ
ングされた面１Ａは、前述の酸化シリコン４が残留しエ
ッチングされない面との間に段差７を生じることにな
る。
【００１３】この場合、その後のインクジェットヘッド
の製造工程では、基板の截断、分離工程があるが、この
截断の際に、前述した段差から切削水がまわり込み、ゴ
ミの発生原因となることがある。
の製造工程では、基板の截断、分離工程があるが、この
截断の際に、前述した段差から切削水がまわり込み、ゴ
ミの発生原因となることがある。
【００１４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、インク供給口を形成
する際の耐エッチングマスクである酸化シリコンの除去
を不完全に行うことで、信頼性の高いインクジェットヘ
ッドの製造方法、インクジェットヘッドおよびインクジ
ェットプリント装置を提供することにある。
であり、その目的とするところは、インク供給口を形成
する際の耐エッチングマスクである酸化シリコンの除去
を不完全に行うことで、信頼性の高いインクジェットヘ
ッドの製造方法、インクジェットヘッドおよびインクジ
ェットプリント装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
インクを吐出するためのインクジェットヘッドの製造方
法であって、インクジェットヘッドを構成する基板を用
意し、該基板の面に、異方性エッチングにより形成する
穴に対応したパターンの耐エッチング材マスク層を形成
し、異方性エッチングにより前記穴を形成し、前記耐エ
ッチング材マスク層を、当該厚さ方向について所定の厚
さで残すように除去する、各ステップを有したことを特
徴とする。
インクを吐出するためのインクジェットヘッドの製造方
法であって、インクジェットヘッドを構成する基板を用
意し、該基板の面に、異方性エッチングにより形成する
穴に対応したパターンの耐エッチング材マスク層を形成
し、異方性エッチングにより前記穴を形成し、前記耐エ
ッチング材マスク層を、当該厚さ方向について所定の厚
さで残すように除去する、各ステップを有したことを特
徴とする。
【００１６】好ましくは、前記インクジェットヘッドの
製造方法は、前記基板の前記マスク層が形成される面の
反対側の面には前記異方性エッチングの停止層が形成さ
れ、前記耐エッチングマスク層を除去するステップの後
に前記停止層を除去するためのエッチングを行うステッ
プをさらに有したことを特徴とする。
製造方法は、前記基板の前記マスク層が形成される面の
反対側の面には前記異方性エッチングの停止層が形成さ
れ、前記耐エッチングマスク層を除去するステップの後
に前記停止層を除去するためのエッチングを行うステッ
プをさらに有したことを特徴とする。
【００１７】さらに好ましくは、前記耐エッチング材マ
スク層を除去するステップにおいて残す当該マスク層の
所定の厚さは、前記異方性エッチングに伴うサイドエッ
チングで生じたひさし状の前記耐エッチング材マスク層
の一部を除去した後に残る前記耐エッチング材マスク層
の厚さであることを特徴とする。
スク層を除去するステップにおいて残す当該マスク層の
所定の厚さは、前記異方性エッチングに伴うサイドエッ
チングで生じたひさし状の前記耐エッチング材マスク層
の一部を除去した後に残る前記耐エッチング材マスク層
の厚さであることを特徴とする。
【００１８】また、インクを吐出するためのインクジェ
ットヘッドであって、インクジェットヘッドを構成する
基板を用意し、該基板の面に、異方性エッチングにより
形成する穴に対応したパターンの耐エッチング材マスク
層を形成し、異方性エッチングにより前記穴を形成し、
前記耐エッチング材マスク層を、当該厚さ方向について
所定の厚さで残すように除去する、各ステップを有した
製造方法によって製造されたことを特徴とする。
ットヘッドであって、インクジェットヘッドを構成する
基板を用意し、該基板の面に、異方性エッチングにより
形成する穴に対応したパターンの耐エッチング材マスク
層を形成し、異方性エッチングにより前記穴を形成し、
前記耐エッチング材マスク層を、当該厚さ方向について
所定の厚さで残すように除去する、各ステップを有した
製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１９】好ましくは、前記インクジェットヘッドの
製造方法は、前記基板の前記マスク層が形成される面の
反対側の面には前記異方性エッチングの停止層が形成さ
れ、前記耐エッチングマスク層を除去するステップの後
に前記停止層を除去するためのエッチングを行うステッ
プをさらに有したことを特徴とする。
製造方法は、前記基板の前記マスク層が形成される面の
反対側の面には前記異方性エッチングの停止層が形成さ
れ、前記耐エッチングマスク層を除去するステップの後
に前記停止層を除去するためのエッチングを行うステッ
プをさらに有したことを特徴とする。
【００２０】さらに好ましくは、前記耐エッチング材マ
スク層を除去するステップにおいて残す当該マスク層の
所定の厚さは、前記異方性エッチングに伴うサイドエッ
チングで生じたひさし状の前記耐エッチング材マスク層
の一部を除去した後に残る前記耐エッチング材マスク層
の厚さであることを特徴とする。
スク層を除去するステップにおいて残す当該マスク層の
所定の厚さは、前記異方性エッチングに伴うサイドエッ
チングで生じたひさし状の前記耐エッチング材マスク層
の一部を除去した後に残る前記耐エッチング材マスク層
の厚さであることを特徴とする。
【００２１】以上の構成によれば、異方性エッチングに
より、基板に、例えばインク供給口等の穴を形成すると
きに用いた耐異方性エッチング材マスク層を、所定の厚
さを残すように除去するので、上記マスク層の除去工程
の後に、異方性エッチング停止層を除去するためのエッ
チングを行っても、そのエッチングにより上記残ったマ
スク層によって基板裏面に侵食を生じないようにするこ
とができる。この結果、さらに後のヘッド製造工程で上
記ひさし状部材の破損した物や上記侵食によって生じ得
る基板裏面の段差を原因とするゴミがヘッド内を汚染す
ることを防止することが可能となる。
より、基板に、例えばインク供給口等の穴を形成すると
きに用いた耐異方性エッチング材マスク層を、所定の厚
さを残すように除去するので、上記マスク層の除去工程
の後に、異方性エッチング停止層を除去するためのエッ
チングを行っても、そのエッチングにより上記残ったマ
スク層によって基板裏面に侵食を生じないようにするこ
とができる。この結果、さらに後のヘッド製造工程で上
記ひさし状部材の破損した物や上記侵食によって生じ得
る基板裏面の段差を原因とするゴミがヘッド内を汚染す
ることを防止することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００２３】図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施形
態に係るインクジェットヘッドの製造工程を示す模式図
であり、同図（ｃ′）および（ｄ′）はその工程の一部
の詳細を示す模式図である。
態に係るインクジェットヘッドの製造工程を示す模式図
であり、同図（ｃ′）および（ｄ′）はその工程の一部
の詳細を示す模式図である。
【００２４】まず基板１の表面に、異方性エッチングの
停止層として、少なくとも窒化シリコンを含む膜２を形
成し、さらにこの膜２上にインク吐出のために利用され
る熱エネルギーを発生する発熱素子（不図示）、および
インク流路およびオリフィス（吐出口）を形成するため
の部材３を形成する（図１（ａ））。
停止層として、少なくとも窒化シリコンを含む膜２を形
成し、さらにこの膜２上にインク吐出のために利用され
る熱エネルギーを発生する発熱素子（不図示）、および
インク流路およびオリフィス（吐出口）を形成するため
の部材３を形成する（図１（ａ））。
【００２５】続いて図１（ｂ）に示すように、異方性エ
ッチングの耐エッチングマスクとして酸化シリコン膜４
を基板裏面に形成した後、この酸化シリコン膜４を、イ
ンク供給口５のパターンにエッチングする。このエッチ
ング手段としては、公知の手段であるフッ化水素酸とフ
ッ化アンモニウムの混合液による方法や、反応ガスを用
いたドライエッチング方法が一般的である。この場合に
おいて、エッチング手段として上記混合液を用いる場合
には、基板表面にその混合液が触れないよう、さらに、
裏面への混合液のしみ込みを防止するために、ウエハー
のエッジ部および異方性エッチング開始面側周囲部に対
し、耐エッチング性のあるゴムレジストからなる保護膜
で保護する（不図示）。
ッチングの耐エッチングマスクとして酸化シリコン膜４
を基板裏面に形成した後、この酸化シリコン膜４を、イ
ンク供給口５のパターンにエッチングする。このエッチ
ング手段としては、公知の手段であるフッ化水素酸とフ
ッ化アンモニウムの混合液による方法や、反応ガスを用
いたドライエッチング方法が一般的である。この場合に
おいて、エッチング手段として上記混合液を用いる場合
には、基板表面にその混合液が触れないよう、さらに、
裏面への混合液のしみ込みを防止するために、ウエハー
のエッジ部および異方性エッチング開始面側周囲部に対
し、耐エッチング性のあるゴムレジストからなる保護膜
で保護する（不図示）。
【００２６】そして図１（ｃ）に示すように、インク供
給口５を形成するために、異方性エッチングを行う。異
方性エッチングの方法としては、アルカリ系のエッチン
グ液であるＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭＡＨ等の溶液を用
い、その濃度、処理温度を適切に定めることにより、こ
れに関連してエッチング速度およびエッチング面の平滑
性を適切に定めることができる。
給口５を形成するために、異方性エッチングを行う。異
方性エッチングの方法としては、アルカリ系のエッチン
グ液であるＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭＡＨ等の溶液を用
い、その濃度、処理温度を適切に定めることにより、こ
れに関連してエッチング速度およびエッチング面の平滑
性を適切に定めることができる。
【００２７】一実施形態では、結晶方位が＜１００＞面
であるシリコン基板１に対して、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％を
８０℃の処理温度でエッチングを行った。この場合のエ
ッチング速度は約３０〜４０μｍ／ｈでエッチングを行
った。このときも、基板裏面にエッチング液が触れない
よう保護が必要であるが、前述の酸化シリコン膜エッチ
ング時の保護膜（ゴムレジスト）を共用する。
であるシリコン基板１に対して、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％を
８０℃の処理温度でエッチングを行った。この場合のエ
ッチング速度は約３０〜４０μｍ／ｈでエッチングを行
った。このときも、基板裏面にエッチング液が触れない
よう保護が必要であるが、前述の酸化シリコン膜エッチ
ング時の保護膜（ゴムレジスト）を共用する。
【００２８】この異方性エッチングを行うと、エッチン
グの進行方向が、深さ（掘り込み）方向のみならず、幅
（広がり）方向にも進行する、サイドエッチングを生ず
るため、耐エッチングマスクである酸化シリコン４は、
図１（ｃ′）のように、ひさし状に浮いた状態で残存す
ることがある。
グの進行方向が、深さ（掘り込み）方向のみならず、幅
（広がり）方向にも進行する、サイドエッチングを生ず
るため、耐エッチングマスクである酸化シリコン４は、
図１（ｃ′）のように、ひさし状に浮いた状態で残存す
ることがある。
【００２９】上記実施形態においても、サイドエッチン
グが発生し、その量は、片側で約５０〜６０μｍであっ
た。この時、耐エッチングマスクである酸化シリコン４
は５０〜６０μｍの長さで「ひさし」状に残る。
グが発生し、その量は、片側で約５０〜６０μｍであっ
た。この時、耐エッチングマスクである酸化シリコン４
は５０〜６０μｍの長さで「ひさし」状に残る。
【００３０】次に、ゴミ発生防止のため、このひさし８
の除去を伴う酸化シリコン膜４の除去を行う。除去方法
としては、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液
によるウエットエッチングにて行う。ここで「ひさし」
をウエットエッチングにて除去する場合には、通常のエ
ッチングと異なり、エッチング液がひさしの表裏両面か
らアタックできるため、通常のエッチング時間の約半分
の時間で除去することができる。
の除去を伴う酸化シリコン膜４の除去を行う。除去方法
としては、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液
によるウエットエッチングにて行う。ここで「ひさし」
をウエットエッチングにて除去する場合には、通常のエ
ッチングと異なり、エッチング液がひさしの表裏両面か
らアタックできるため、通常のエッチング時間の約半分
の時間で除去することができる。
【００３１】上記実施形態では、７０００Åの酸化シリ
コン膜４の除去を、フッ酸／フッ化アンモニウム＝１／
１０の混合液を用いて、常温にて行った。通常、上記の
条件では、シリコン膜４は１２分で完全に除去される
が、「ひさし」部は約半分の６分で除去することができ
る（図１（ｄ）および（ｄ′））。すなわち、本実施形
態では、耐エッチングマスクである酸化シリコン４のひ
さし８の除去に十分な６分間のみ除去処理を行い、ひさ
し８以外の酸化シリコン膜４は厚さ３５００Å残すよう
にした。
コン膜４の除去を、フッ酸／フッ化アンモニウム＝１／
１０の混合液を用いて、常温にて行った。通常、上記の
条件では、シリコン膜４は１２分で完全に除去される
が、「ひさし」部は約半分の６分で除去することができ
る（図１（ｄ）および（ｄ′））。すなわち、本実施形
態では、耐エッチングマスクである酸化シリコン４のひ
さし８の除去に十分な６分間のみ除去処理を行い、ひさ
し８以外の酸化シリコン膜４は厚さ３５００Å残すよう
にした。
【００３２】そして、上記の状態にて、異方性エッチン
グの停止層である窒化シリコンからなるメンブレン２を
プラズマドライエッチングにより除去した（図１
（ｅ））。条件は出力０．８ｋＷ、圧力０．２Ｔｏｒ
ｒ、ガス流量はＣＦ4 ：３００ｓｃｃｍ、Ｏ2 ：１５０
ｓｃｃｍ、Ｎ2 ：５０ｓｃｃｍであり、４０分間のエッ
チングを行った。この時の基板１の裏面は、酸化シリコ
ン膜４が存在することにより全くエッチングされなかっ
た。この結果、その後、表面保護のゴムレジストを剥離
し、ウエハーを切断、分離した際にも、切削水がインク
流路内などにまわり込むことはなかった。
グの停止層である窒化シリコンからなるメンブレン２を
プラズマドライエッチングにより除去した（図１
（ｅ））。条件は出力０．８ｋＷ、圧力０．２Ｔｏｒ
ｒ、ガス流量はＣＦ4 ：３００ｓｃｃｍ、Ｏ2 ：１５０
ｓｃｃｍ、Ｎ2 ：５０ｓｃｃｍであり、４０分間のエッ
チングを行った。この時の基板１の裏面は、酸化シリコ
ン膜４が存在することにより全くエッチングされなかっ
た。この結果、その後、表面保護のゴムレジストを剥離
し、ウエハーを切断、分離した際にも、切削水がインク
流路内などにまわり込むことはなかった。
【００３３】一方、従来の製造方法を示す図２の例で
は、基板１の裏面の酸化シリコン４の除去を上記実施形
態と同様の条件にて１２分間行い（図２（ｄ））、さら
にメンブレン２の除去を同条件にて行ったところ（図２
（ｄ））、さらにメンブレン２の除去を同条件にて行っ
たところ（図２（ｅ））、シリコン基板１がエッチング
され、ウエハーの周囲部のゴムレジスト６で保護された
部分とそれ以外の部分とで、約６μｍの段差を生じた
（図２（ｅ′））。そして、このウエハーを切断、分離
したところ、ダイシングテープと基板との間から切削水
がまわり込み、インク流路内などにゴミが入り込んだこ
とが検出された。
は、基板１の裏面の酸化シリコン４の除去を上記実施形
態と同様の条件にて１２分間行い（図２（ｄ））、さら
にメンブレン２の除去を同条件にて行ったところ（図２
（ｄ））、さらにメンブレン２の除去を同条件にて行っ
たところ（図２（ｅ））、シリコン基板１がエッチング
され、ウエハーの周囲部のゴムレジスト６で保護された
部分とそれ以外の部分とで、約６μｍの段差を生じた
（図２（ｅ′））。そして、このウエハーを切断、分離
したところ、ダイシングテープと基板との間から切削水
がまわり込み、インク流路内などにゴミが入り込んだこ
とが検出された。
【００３４】また、本実施形態により作製したインクジ
ェットヘッドにより、純水／ジエチレングリコール／イ
ソプロピルアルコール／尿素／黒色染料フードブラック
２＝７４．５／１５／５／３／２．５からなるインク液
を用いて、プリントを行ったところ、高品位なプリント
結果を得ることができた。
ェットヘッドにより、純水／ジエチレングリコール／イ
ソプロピルアルコール／尿素／黒色染料フードブラック
２＝７４．５／１５／５／３／２．５からなるインク液
を用いて、プリントを行ったところ、高品位なプリント
結果を得ることができた。
【００３５】なお、前記インクは、インク吐出口部のイ
ンク固着を防止する目的で、保湿材として尿素を添加し
ているが、この尿素は経時的に分解し、インクは弱アル
カリ性を呈する。しかし、上記のように得られたインク
ジェットヘッドのインク供給口の壁面はその異方性によ
りエッチングされにくい面が残っており、また、基板裏
面は酸化シリコン膜が残留していることから、弱アルカ
リインク中へのシリコンの溶出はほとんど認められず、
従って溶出シリコンによるコゲも防止することができ
た。さらにゴミの発生は、ほとんど認められなかった。
ンク固着を防止する目的で、保湿材として尿素を添加し
ているが、この尿素は経時的に分解し、インクは弱アル
カリ性を呈する。しかし、上記のように得られたインク
ジェットヘッドのインク供給口の壁面はその異方性によ
りエッチングされにくい面が残っており、また、基板裏
面は酸化シリコン膜が残留していることから、弱アルカ
リインク中へのシリコンの溶出はほとんど認められず、
従って溶出シリコンによるコゲも防止することができ
た。さらにゴミの発生は、ほとんど認められなかった。
【００３６】なお、上記図１に示す工程の後、部材３に
レーザー等を用いてオリフィスを形成する工程など、イ
ンクジェットヘッドが完成するまでの工程は公知のもの
であり、従ってその図示および説明は省略する。
レーザー等を用いてオリフィスを形成する工程など、イ
ンクジェットヘッドが完成するまでの工程は公知のもの
であり、従ってその図示および説明は省略する。
【００３７】図３は、上述した製造方法によって製造さ
れたインクジェットヘッドを用いたインクジェットプリ
ント装置の一例を示す概略斜視図である。
れたインクジェットヘッドを用いたインクジェットプリ
ント装置の一例を示す概略斜視図である。
【００３８】インクジェットプリント装置１００におい
て、キャリッジ１０１は、互いに平行に延在する２本の
ガイド軸１０４および１０５と摺動可能に係合する。こ
れにより、キャリッジ１０１は、駆動用モータおよびそ
の駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構（いずれ
も不図示）により、ガイド軸１０４および１０５に沿っ
て移動することができる。キャリッジ１０１には、上述
のようにして得られたインクジェットヘッドと、このヘ
ッドで用いられるインクを収納するインク容器としての
インクタンクとを有するインクジェットユニット１０３
が搭載される。
て、キャリッジ１０１は、互いに平行に延在する２本の
ガイド軸１０４および１０５と摺動可能に係合する。こ
れにより、キャリッジ１０１は、駆動用モータおよびそ
の駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構（いずれ
も不図示）により、ガイド軸１０４および１０５に沿っ
て移動することができる。キャリッジ１０１には、上述
のようにして得られたインクジェットヘッドと、このヘ
ッドで用いられるインクを収納するインク容器としての
インクタンクとを有するインクジェットユニット１０３
が搭載される。
【００３９】インクジェットユニット１０３は、インク
を吐出するためのヘッドおよびこれに供給されるインク
を収納する容器としてのタンクからなる。すなわち、ブ
ラック（Ｂｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）および
イエロー（Ｙ）の４色の各インクをそれぞれ吐出する４
個のヘッドおよびこれらのそれぞれに対応して設けられ
るタンクがインクジェットユニット１０３としてキャリ
ッジ１０１上に搭載される。各ヘッドとタンクとは相互
に着脱可能なものであり、タンク内のインクが無くなっ
た場合等、必要に応じて個々のインク色等毎にタンクの
みを交換できるよう設けられている。また、ヘッドのみ
を必要に応じて交換できることは勿論である。なお、ヘ
ッドおよびタンクの着脱の構成は、上記の例に限られ
ず、ヘッドとタンクが一体に成形された構成としてもよ
いことは勿論である。
を吐出するためのヘッドおよびこれに供給されるインク
を収納する容器としてのタンクからなる。すなわち、ブ
ラック（Ｂｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）および
イエロー（Ｙ）の４色の各インクをそれぞれ吐出する４
個のヘッドおよびこれらのそれぞれに対応して設けられ
るタンクがインクジェットユニット１０３としてキャリ
ッジ１０１上に搭載される。各ヘッドとタンクとは相互
に着脱可能なものであり、タンク内のインクが無くなっ
た場合等、必要に応じて個々のインク色等毎にタンクの
みを交換できるよう設けられている。また、ヘッドのみ
を必要に応じて交換できることは勿論である。なお、ヘ
ッドおよびタンクの着脱の構成は、上記の例に限られ
ず、ヘッドとタンクが一体に成形された構成としてもよ
いことは勿論である。
【００４０】プリント媒体としての用紙１０６は、装置
の前端部に設けられる挿入口１１１から挿入され、最終
的にその搬送方向が反転され、送りローラ１０９によっ
て上記キャリッジ１０１の移動領域の下部に搬送され
る。これにより、キャリッジ１０１に搭載されたヘッド
からその移動に伴ってプラテン１０８によって支持され
た用紙１０６上のプリント領域にプリントがなされる。
の前端部に設けられる挿入口１１１から挿入され、最終
的にその搬送方向が反転され、送りローラ１０９によっ
て上記キャリッジ１０１の移動領域の下部に搬送され
る。これにより、キャリッジ１０１に搭載されたヘッド
からその移動に伴ってプラテン１０８によって支持され
た用紙１０６上のプリント領域にプリントがなされる。
【００４１】以上のようにして、キャリッジ１０１の移
動に伴うヘッドの吐出口配列の幅に対応した幅のプリン
トと用紙１０６の送りとを交互に繰り返しながら、用紙
１０６全体にプリントがなされ、用紙１０６は装置前方
に排出される。
動に伴うヘッドの吐出口配列の幅に対応した幅のプリン
トと用紙１０６の送りとを交互に繰り返しながら、用紙
１０６全体にプリントがなされ、用紙１０６は装置前方
に排出される。
【００４２】キャリッジ１０１の移動可能な領域の左端
には、キャリッジ１０１上の各ヘッドとそれらの下部に
おいて対向可能な回復系ユニット１１０が設けられ、こ
れにより被記録時等に各ヘッドの吐出口をキャップする
動作や各ヘッドの吐出口からインクを吸引する等の動作
を行うことができる。また、この左端部の所定位置はヘ
ッドのホームポジションとして設定される。
には、キャリッジ１０１上の各ヘッドとそれらの下部に
おいて対向可能な回復系ユニット１１０が設けられ、こ
れにより被記録時等に各ヘッドの吐出口をキャップする
動作や各ヘッドの吐出口からインクを吸引する等の動作
を行うことができる。また、この左端部の所定位置はヘ
ッドのホームポジションとして設定される。
【００４３】一方、装置の右端部には、スイッチや表示
素子を備えた操作部１０７が設けられる。ここにおける
スイッチは装置電源のオン／オフや各種プリントモード
の設定時等に使用され、表示素子は装置の各種状態を表
示する役割をする。
素子を備えた操作部１０７が設けられる。ここにおける
スイッチは装置電源のオン／オフや各種プリントモード
の設定時等に使用され、表示素子は装置の各種状態を表
示する役割をする。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異方性エッチングにより、基板に、例えばインク供給口
等の穴を形成するときに用いた耐エッチング材マスク層
を、所定の厚さを残すように除去するので、上記マスク
層の除去工程の後に、エッチング停止層を除去するため
のエッチングを行っても、そのエッチングにより上記残
ったマスク層によって基板裏面に侵食を生じないように
することができる。この結果、さらに後のヘッド製造工
程で上記ひさし状部材の破損した物や上記侵食によって
生じ得る基板裏面の段差を原因とするゴミがヘッド内を
汚染することを防止することが可能となる。
異方性エッチングにより、基板に、例えばインク供給口
等の穴を形成するときに用いた耐エッチング材マスク層
を、所定の厚さを残すように除去するので、上記マスク
層の除去工程の後に、エッチング停止層を除去するため
のエッチングを行っても、そのエッチングにより上記残
ったマスク層によって基板裏面に侵食を生じないように
することができる。この結果、さらに後のヘッド製造工
程で上記ひさし状部材の破損した物や上記侵食によって
生じ得る基板裏面の段差を原因とするゴミがヘッド内を
汚染することを防止することが可能となる。
【００４５】また別の効果として、インク液として弱ア
ルカリ性を呈するものを使用した場合にも、残存する酸
化シリコン膜により、弱アルカリインク中へのシリコン
の溶出が抑えられ、溶出シリコンによるコゲの発生を防
止することができる。
ルカリ性を呈するものを使用した場合にも、残存する酸
化シリコン膜により、弱アルカリインク中へのシリコン
の溶出が抑えられ、溶出シリコンによるコゲの発生を防
止することができる。
【００４６】さらには、シリコン基板を切断、分離した
後インクジェット記録ヘッドとして組み立てる際に、イ
ンク供給部材との接着を酸化シリコン面と安定的に行う
ことができる。
後インクジェット記録ヘッドとして組み立てる際に、イ
ンク供給部材との接着を酸化シリコン面と安定的に行う
ことができる。
【００４７】この結果、信頼性が高く、耐久性のある、
高品位なプリントが可能なインクジェットヘッドを得る
ことができた。
高品位なプリントが可能なインクジェットヘッドを得る
ことができた。
【図１】（ａ）〜（ｅ），（ｃ′）および（ｄ′）は本
発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工
程を示す模式図である。
発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工
程を示す模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ），（ｃ′）および（ｄ′）はイ
ンクジェットヘッドの製造方法の一従来例を示す模式図
である。
ンクジェットヘッドの製造方法の一従来例を示す模式図
である。
【図３】図１に示す実施形態によって製造されたインク
ジェットヘッドを用いることができるインクジェットプ
リント装置を示す概略斜視図である。
ジェットヘッドを用いることができるインクジェットプ
リント装置を示す概略斜視図である。
１ シリコン基板 ２ 異方性エッチング停止層（メンブレン） ３ インク流路等形成部材 ４ 耐異方性エッチングマスク（酸化シリコン） ５ インク供給口
Claims (25)
- 【請求項１】 インクを吐出するためのインクジェット
ヘッドの製造方法であって、 インクジェットヘッドを構成する基板を用意し、 該基板の面に、異方性エッチングにより形成する穴に対
応したパターンの耐エッチング材マスク層を形成し、 異方性エッチングにより前記穴を形成し、 前記耐エッチング材マスク層を、当該厚さ方向について
所定の厚さで残すように除去する、 各ステップを有した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】 前記インクジェットヘッドの製造方法
は、前記基板の前記マスク層が形成される面の反対側の
面には前記異方性エッチングの停止層が形成され、前記
耐エッチングマスク層を除去するステップの後に前記停
止層を除去するためのエッチングを行うステップをさら
に有したことを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ットヘッドの製造方法。 - 【請求項３】 前記耐エッチング材マスク層を除去する
ステップにおいて残す当該マスク層の所定の厚さは、前
記異方性エッチングに伴うサイドエッチングで生じたひ
さし状の前記耐エッチング材マスク層の一部を除去した
後に残る前記耐エッチング材マスク層の厚さであること
を特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット
ヘッドの製造方法。 - 【請求項４】 前記耐エッチング材マスク層を除去する
ステップにおいて残す当該マスク層の所定の厚さは、当
該耐エッチング材マスク層の厚さの３０％以上であるこ
とを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド
の製造方法。 - 【請求項５】 前記基板には、インクを吐出するために
利用される熱エネルギーを発生する発熱素子が形成され
たことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項６】 前記インクジェットヘッドは、前記基板
に対して垂直な方向にインクを吐出する構造であること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項７】 前記耐エッチング材マスク層は酸化シリ
コンを用いて形成されることを特徴とする請求項１ない
し６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項８】 前記耐エッチング材マスク層を除去する
ステップでは、当該除去を、フッ化水素酸とフッ化アン
モニウムの混合液によるウエットエッチングにより行う
ことを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッ
ドの製造方法。 - 【請求項９】 前記基板はシリコンからなり、該シリコ
ンの結晶面方位が＜１００＞面あるいは＜１１０＞面で
あることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記
載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項１０】 インクを吐出するためのインクジェッ
トヘッドであって、 インクジェットヘッドを構成する基板を用意し、 該基板の面に、異方性エッチングにより形成する穴に対
応したパターンの耐エッチング材マスク層を形成し、 異方性エッチングにより前記穴を形成し、 前記耐エッチング材マスク層を、当該厚さ方向について
所定の厚さで残すように除去する、 各ステップを有した製造方法によって製造されたことを
特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項１１】 前記インクジェットヘッドの製造方法
は、前記基板の前記マスク層が形成される面の反対側の
面には前記異方性エッチングの停止層が形成され、前記
耐エッチングマスク層を除去するステップの後に前記停
止層を除去するためのエッチングを行うステップをさら
に有したことを特徴とする請求項１０に記載のインクジ
ェットヘッド。 - 【請求項１２】 前記耐エッチング材マスク層を除去す
るステップにおいて残す当該マスク層の所定の厚さは、
前記異方性エッチングに伴うサイドエッチングで生じた
ひさし状の前記耐エッチング材マスク層の一部を除去し
た後に残る前記耐エッチング材マスク層の厚さであるこ
とを特徴とする請求項１０または１１に記載のインクジ
ェットヘッド。 - 【請求項１３】 前記耐エッチング材マスク層を除去す
るステップにおいて残す当該マスク層の所定の厚さは、
当該耐エッチング材マスク層の厚さの３０％以上である
ことを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項１４】 前記基板には、インクを吐出するため
に利用される熱エネルギーを発生する発熱素子が形成さ
れたことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか
に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１５】 前記インクジェットヘッドは、前記基
板に対して垂直な方向にインクを吐出する構造であるこ
とを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれかに記載
のインクジェットヘッド。 - 【請求項１６】 前記耐エッチング材マスク層は酸化シ
リコンを用いて形成されることを特徴とする請求項１０
ないし１５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１７】 前記耐エッチング材マスク層を除去す
るステップでは、当該除去を、フッ化水素酸とフッ化ア
ンモニウムの混合液によるウエットエッチングにより行
うことを特徴とする請求項１６に記載のインクジェット
ヘッド。 - 【請求項１８】 前記基板はシリコンからなり、該シリ
コンの結晶面方位が＜１００＞面あるいは＜１１０＞面
であることを特徴とする請求項１０ないし１７のいずれ
かに記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１９】 インクを吐出するためのインクジェッ
トヘッドであって、該インクジェットヘッドを構成する
基板の一方の面に耐エッチング材マスク層が形成されて
いることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２０】 前記基板には、インクを吐出するため
に利用される熱エネルギーを発生する発熱素子が形成さ
れたことを特徴とする請求項１９に記載のインクジェッ
トヘッド。 - 【請求項２１】 前記インクジェットヘッドは、前記基
板に対して垂直な方向にインクを吐出する構造であるこ
とを特徴とする請求項１９ないし２０のいずれかに記載
のインクジェットヘッド。 - 【請求項２２】 前記耐エッチング材マスク層は酸化シ
リコンを用いて形成されることを特徴とする請求項１９
ないし２１のいずれかに記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項２３】 前記基板はシリコンからなり、該シリ
コンの結晶面方位が＜１００＞面あるいは＜１１０＞面
であることを特徴とする請求項１９ないし２２のいずれ
かに記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項２４】 プリント媒体にインクを吐出してプリ
ントを行うインクジェットプリント装置であって、 インクを吐出するためのインクジェットヘッドであっ
て、 インクジェットヘッドを構成する基板を用意し、 該基板の面に、異方性エッチングにより形成する穴に対
応したパターンの耐エッチング材マスク層を形成し、 異方性エッチングにより前記穴を形成し、 前記耐エッチング材マスク層を、当該厚さ方向について
所定の厚さで残すように除去する、 各ステップを有した製造方法によって製造されたインク
ジェットヘッドを用いたことを特徴とするインクジェッ
トプリント装置。 - 【請求項２５】 プリント媒体にインクを吐出してプリ
ントを行うインクジェットプリント装置であって、 インクを吐出するためのインクジェットヘッドであっ
て、 該インクジェットヘッドを構成する基板の一方の面に耐
エッチング材マスク層が形成されているインクジェット
ヘッドを用いたことを特徴とするインクジェットプリン
ト装置。
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|---|---|---|---|
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