JPH11170548A - Manufacture of print head for ink jet printer - Google Patents
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液室の一部をなす
振動板が変形する事により液室内に内部圧力を発生さ
せ、インク滴をノズル穴より吐出して被記録媒体に印字
を行うオンデマンド型インクジェットプリンターの印字
ヘッドの製造方法であって、特にノズル板と液室隔壁と
振動板とを一体的に形成することに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention performs printing on a recording medium by generating an internal pressure in a liquid chamber by deforming a diaphragm constituting a part of the liquid chamber and discharging ink droplets from nozzle holes. The present invention relates to a method of manufacturing a print head of an on-demand type ink jet printer, and more particularly to a method of integrally forming a nozzle plate, a liquid chamber partition, and a vibration plate.
【0002】ここで振動板を変形させる方法としては圧
電体、誘電体、磁性体、形状記憶合金等、電気信号に応
答して何らかの変位量を生ずるものを駆動素子とするこ
とが考えられ、オンデマンド型とはその電気信号の入力
があった時にのみ応答してインクを吐出する記録方法で
ある。Here, as a method of deforming the diaphragm, it is conceivable to use, as a drive element, a material that generates some amount of displacement in response to an electric signal, such as a piezoelectric material, a dielectric material, a magnetic material, or a shape memory alloy. The demand type is a recording method in which ink is ejected in response only when an electric signal is input.
【0003】また、ここで言うプリンターとは紙、布、
木、ガラス、金属、等の被記録媒体に対して印字を行う
記録装置のことで、今日ではコンピューターの周辺機器
に留まらず、FAX、ワードプロセッサ、POS等、産
業用としても幅広く使われている。当然ながらそこにお
ける印字とは単なる文字や図形のみならず、バーコード
や木目などの他、特に意味のないパターン等も含まれ
る。[0003] Further, the printer mentioned here is paper, cloth,
It is a recording device that prints on a recording medium such as wood, glass, metal, and the like. Today, it is widely used not only for peripheral devices of computers but also for industrial applications such as FAX, word processor, and POS. Obviously, the printing there includes not only characters and figures but also barcodes, wood grain, and other patterns that have no particular meaning.
【0004】また、ここで言う一体的とは主に機能の異
なる各部品が一つのプロセスによって同時に形成される
こと、あるいは浸食や堆積の作用によって目的の形状ま
で加工され、接着などの工程を用いないこと等を意味す
る。[0004] In addition, the term "integral" here means that parts having different functions are formed simultaneously by a single process, or are processed to a target shape by the action of erosion or deposition, and steps such as bonding are used. It means that there is not.
【0005】[0005]
【従来の技術】プリンターに要求されるメンテナンスフ
リー、高速印字、高解像度印字、という性能を実現、向
上させるためには、長期信頼性のある印字ヘッドにおい
て、ノズル数を増やすこと、駆動周波数を高めること、
インクの着弾精度を良くすること、等が必要で、それに
関連して液室の形状とノズル穴の寸法精度、振動板の剛
性等の最適化、ノズル板の撥水処理、等が必要である
が、これまでは液室隔壁、振動板、ノズル板といった各
部品をそれぞれ独立して最適値に製造し、それらを高い
位置合わせ精度でもって接着剤で接合するという方法に
よって印字ヘッドを製造していた。2. Description of the Related Art In order to realize and improve the performance required of a printer such as maintenance-free, high-speed printing, and high-resolution printing, it is necessary to increase the number of nozzles and the driving frequency of a print head having long-term reliability. thing,
It is necessary to improve the ink landing accuracy, etc. In connection with this, it is necessary to optimize the shape of the liquid chamber and the dimensional accuracy of the nozzle holes, optimize the rigidity of the diaphragm, etc., and perform water repellent treatment of the nozzle plate, etc. However, up to now, print heads have been manufactured by manufacturing each component such as the liquid chamber partition, diaphragm and nozzle plate independently to the optimum value, and joining them with adhesive with high alignment accuracy. Was.
【0006】図22は従来の方法によって作られる、圧
電素子を駆動素子とした印字ヘッドの簡単な断面図であ
る。振動板の変形方向とインク滴の吐出方向の関係か
ら、図22(a)は端面吐出型と呼ばれ、図22(b)
は面吐出型と呼ばれる。FIG. 22 is a simple cross-sectional view of a print head using a piezoelectric element as a driving element, which is manufactured by a conventional method. From the relationship between the deformation direction of the diaphragm and the ink droplet ejection direction, FIG. 22A is called an end face ejection type, and FIG.
Is called a surface discharge type.
【0007】図22中におけるノズル板1は厚さ約10
0μmのステンレス鋼板を圧延加工したものや、プラス
チックを母型としたニッケルの電気鋳造法によって作ら
れる。ノズル板オモテ側には撥水性がテフロン共析メッ
キ等で付与される。ノズル穴9は約40μm程度の直径
を持ち、液室6に合わせて配列される。The nozzle plate 1 in FIG.
It is made by rolling a 0 μm stainless steel plate or by nickel electroforming using a plastic matrix. Water repellency is given to the nozzle plate front side by Teflon eutectoid plating or the like. The nozzle holes 9 have a diameter of about 40 μm and are arranged in accordance with the liquid chamber 6.
【0008】液室隔壁3はプリンター性能に合わせて機
械的な剛性等を考慮して製造されるが、多くはプラスチ
ック等の射出成形やレーザー加工を利用して製造され
る。射出成形の場合はエポキシ系の熱可塑性樹脂、レー
ザー加工の場合はポリサルフォンなどの光の吸収波長が
適したものを選択すると加工精度が良いとされる。The liquid chamber partition 3 is manufactured in consideration of mechanical rigidity and the like in accordance with the performance of the printer, but is often manufactured by injection molding or laser processing of plastic or the like. In the case of injection molding, an epoxy-based thermoplastic resin is used, and in the case of laser processing, a material having a suitable light absorption wavelength such as polysulfone is selected to obtain good processing accuracy.
【0009】振動板5は肉厚5μm程度にニッケルの電
気鋳造法によって製作され、各液室位置に合わせて突起
状の振動伝達棒21が設けられている。これは駆動素子
103の変形を効率よく振動板5に伝えることと、液室
6との位置合わせ精度の公差を緩め、振動板と駆動素子
との接着を容易にする役割をする。The vibrating plate 5 is manufactured by nickel electrocasting to a thickness of about 5 μm, and provided with a vibrating rod 21 having a projection shape corresponding to the position of each liquid chamber. This serves to transmit the deformation of the driving element 103 to the diaphragm 5 efficiently, loosen the tolerance of the alignment accuracy with the liquid chamber 6, and facilitate the adhesion between the diaphragm and the driving element.
【0010】駆動素子103はチタン酸ジルコン酸鉛か
らなり、グリーンシートと電極を交互に積層したものを
焼結して作られる。本例では焼成済みのものを直方体状
に切り出し、基台107に接合したのち、ワイヤーソー
によって液室ピッチに合わせて溝切り加工している。駆
動素子103は基台107から振動板5の方向に分極が
なされており、駆動素子内部に共通電極と駆動電極が交
互に積層されている。ワイヤーソーによって溝加工する
と内部電極も分離されるので、分極方向と平行に電圧を
かけることによってそれぞれの山を独立して駆動させる
ことができる。The driving element 103 is made of lead zirconate titanate, and is formed by sintering a laminate of green sheets and electrodes alternately. In this example, the fired material is cut into a rectangular parallelepiped, joined to the base 107, and then subjected to groove cutting with a wire saw in accordance with the liquid chamber pitch. The drive element 103 is polarized in the direction from the base 107 to the diaphragm 5, and a common electrode and a drive electrode are alternately stacked inside the drive element. When a groove is formed by a wire saw, the internal electrodes are also separated, so that by applying a voltage in parallel with the polarization direction, each peak can be driven independently.
【0011】こうした各部品を接着して出来たものに、
さらに駆動素子に電気信号を与えるための駆動回路や、
インクを供給するためのインクタンク、それらを一つに
まとめるためのホルダーを含めて印字ヘッドと呼び、こ
れに給紙機構とメンテナンス機構などを含めてインクジ
ェットプリンターと呼ぶが、本発明は印字ヘッドの中で
も特にノズル板、液室隔壁、振動板の形成方法に関する
ものなので、これら3点のみが組合わさったものも便宜
的に印字ヘッドと呼ぶ。[0011] To what was made by bonding these parts,
Further, a driving circuit for giving an electric signal to the driving element,
An ink tank for supplying ink and a print head including a holder for combining them are called a print head, and an ink jet printer including a paper feed mechanism and a maintenance mechanism. Above all, since it relates to a method of forming a nozzle plate, a liquid chamber partition wall, and a diaphragm, a combination of only these three points is also referred to as a print head for convenience.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】これらの印字ヘッドを
構成する部品の多くは互いに高い精度で位置決めをし
て、熱硬化性樹脂をスクリーン印刷法などで塗布して接
合するが、熱硬化性の接着剤では部品にも温度がかかる
ために熱膨張が起こり、その熱膨張係数の差によって接
合面に位置ズレが起こりやすい。また接着剤はそれ自身
の粘性によってスクリーン印刷時に接着剤の途切れ、あ
るいは逆に多量の付着による接着剤のはみ出し、などが
起こりやすく、接着剤が不足すると強度不足による部品
の剥離、インクの浸みだし、等が起こり、また接着剤の
はみ出しは固有振動数の変化や液室内での気泡付着の原
因となって、ヘッド間の特性バラツキを引き起こす。Most of the components constituting these print heads are positioned with high precision, and a thermosetting resin is applied by a screen printing method or the like and joined. In the case of the adhesive, a temperature is applied to the component, so that thermal expansion occurs. Due to a difference in the coefficient of thermal expansion, a positional shift is likely to occur on the joint surface. In addition, the adhesive tends to break off during screen printing due to its own viscosity, or conversely, overflow of the adhesive due to a large amount of adhesion.If the adhesive is insufficient, the parts will peel due to insufficient strength, and ink will seep out. , Etc., and the protrusion of the adhesive causes a change in the natural frequency and the attachment of air bubbles in the liquid chamber, causing variations in characteristics between heads.
【0013】つまり、高特性の印字ヘッドを製造する場
合には接着技術の善し悪しがヘッドの性能を左右する大
きな要因となっており、またそのために要する特殊な装
置類が製造コストを押し上げる結果となっている。最近
では印字性能の向上に対する要求により、ノズル間隔の
縮小とそれに合わせたノズル数の増大がおこっており、
仮に解像度180dpi(ノズル間隔が141μmピッ
チ)でヘッドを設計すると、液室6の幅は90μm、壁
の厚さは50μm程度と見込まれ、スクリーン印刷法を
用いた接着方法の限界に近づいている。また部品同士の
位置合わせ精度に関しても、各部品の加工精度を幾ら高
めたとしても、個別に製造した部品同士を重ね合わせる
方法では数十μmのバラツキは避けられず、ノズルを高
密度化すると駆動素子のエネルギーを効率よくインクの
吐出に向けることが出来なくなり、本来の性能が十分に
発揮できなくなる。In other words, in the case of manufacturing a print head having high characteristics, the quality of the bonding technique is a major factor influencing the performance of the head, and the special devices required for that purpose increase the manufacturing cost. ing. Recently, due to the demand for improved printing performance, the nozzle spacing has been reduced and the number of nozzles has been increased accordingly.
If the head is designed with a resolution of 180 dpi (nozzle interval of 141 μm pitch), the width of the liquid chamber 6 is expected to be about 90 μm and the thickness of the wall is about 50 μm, which is approaching the limit of the bonding method using the screen printing method. Regarding the positioning accuracy of the parts, even if the processing accuracy of each part is improved, the method of superimposing the individually manufactured parts inevitably has a variation of several tens of μm. The energy of the element cannot be efficiently directed to ink ejection, and the original performance cannot be sufficiently exhibited.
【0014】これらの問題を解決するために、液室隔壁
と振動板やノズル板を一体的に形成し接着工程を省略す
る方法が幾つか開示されている。例えば特開平9−85
949号公報においてはシリコンの異方性エッチングを
利用した液室形成において、振動板と駆動素子をあらか
じめシリコンウエハー上に形成した後、異方性エッチン
グを行うことにより、事実上振動板と液室の接着工程を
回避している(図23)。この発明においては駆動素子
の一体化も行えるという利点がある一方で、液室ピッチ
が細かくなると駆動素子の形成が困難となること。また
ノズル板の接着という問題も残ることから、狭いピッチ
での一体化には充分な方法ではない。In order to solve these problems, several methods have been disclosed in which a liquid chamber partition and a vibration plate or a nozzle plate are integrally formed to omit a bonding step. For example, JP-A-9-85
No. 949 discloses that in forming a liquid chamber using anisotropic etching of silicon, a diaphragm and a driving element are formed on a silicon wafer in advance, and then anisotropic etching is performed. (FIG. 23). In the present invention, there is an advantage that the drive elements can be integrated, but when the pitch of the liquid chambers is small, it becomes difficult to form the drive elements. In addition, since the problem of adhesion of the nozzle plate remains, it is not a sufficient method for integration at a narrow pitch.
【0015】また特開平9−70964号公報において
は射出成形を利用することによってノズル板と液室の接
着工程を回避している(図24)。射出成形は形状の自
由度も高く加工コストをかなり下げられるので一体化の
手法として有利であるが、これも液室が狭いピッチにな
ると金型との離型性から深い溝を作ることが難しくな
り、熱可塑性樹脂では液室隔壁が薄くなってくるとしだ
いに強度不足になる。さらに振動板の接着という工程も
避けることが出来ず、課題の解決方法としては充分では
ない。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-70964, the step of bonding the nozzle plate and the liquid chamber is avoided by using injection molding (FIG. 24). Injection molding is advantageous as an integration method because it has a high degree of freedom in shape and can significantly reduce processing costs, but it is also difficult to form deep grooves due to mold release properties when the liquid chamber has a narrow pitch. In the case of a thermoplastic resin, the liquid chamber partition wall becomes thinner, and the strength becomes gradually insufficient. Furthermore, the process of bonding the diaphragm cannot be avoided, and is not a sufficient solution to the problem.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】そこで上記のような課題
を解決するため、本発明では、以下に示す構成を採用す
る。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs the following configuration.
【0017】すなわち、本発明のインクジェットプリン
ターの印字ヘッドの製造方法は、ノズル板と液室隔壁と
振動板とにより囲まれた液室を持ち、前記振動板の変形
が前記液室内に充填されたインクに内部圧力を発生さ
せ、前記ノズル板に形成されたノズル穴からインク滴を
吐出させて被記録媒体に対する印字を可能にするインク
ジェットプリンターの印字ヘッドであって、単結晶シリ
コンウエハーの片方の表面を表面Aとすると、(1)単
結晶シリコンウエハーの表面Aの全面に少なくとも一層
以上からなる第1の金属膜を形成する工程と、(2)前
記単結晶シリコンウエハーの表面Aの反対面である表面
Bの全面に少なくとも一層以上からなる第2の金属膜を
形成する工程と、(3)前記単結晶シリコンウエハーの
表面Bにフォトリソグラフィー法を用いてパターン化し
た第1の感光性レジストを形成し、前記第1の感光性レ
ジストを第1のマスクにしてエッチング法により前記第
2の金属膜にノズル穴および複数個からなる開口部を形
成した後、前記第1の感光性レジストを剥離する工程
と、(4)前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある
前記第1の金属膜の全面に前記振動板として必要な所定
の膜厚を有する振動板膜を形成する工程と、(5)前記
液室隔壁の一部として前記単結晶シリコンウエハーの表
面Bにある前記第2の金属膜を第2のマスクとして、前
記単結晶シリコンウエハーの異方性エッチングを行う工
程と、(6)前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにあ
る前記振動板膜上に、フォトリソグラフィー法を用いて
パターン化した第2の感光性レジストを形成する工程
と、(7)前記単結晶シリコンウエハーの両面の全面に
少なくとも一層以上からなる第3の金属膜を形成し、前
記第2の感光性レジストを剥離する工程とを有すること
を特徴とする。That is, a method of manufacturing a print head of an ink jet printer according to the present invention has a liquid chamber surrounded by a nozzle plate, a liquid chamber partition, and a vibration plate, and the deformation of the vibration plate is filled in the liquid chamber. A print head of an ink jet printer that generates internal pressure in ink and discharges ink droplets from nozzle holes formed in the nozzle plate to enable printing on a recording medium, wherein one surface of a single crystal silicon wafer is provided. Is a surface A, (1) a step of forming a first metal film composed of at least one layer over the entire surface A of the single crystal silicon wafer, and (2) a step of forming a first metal film on the surface opposite to the surface A of the single crystal silicon wafer. Forming a second metal film of at least one layer on the entire surface of a certain surface B; and (3) photolithography on the surface B of the single crystal silicon wafer. Forming a first photosensitive resist patterned by a luffy method, and using the first photosensitive resist as a first mask, forming a nozzle hole and a plurality of openings in the second metal film by an etching method; Removing the first photosensitive resist after forming the portion, and (4) a predetermined film required as the diaphragm over the entire surface of the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer Forming a diaphragm film having a thickness; and (5) using the second metal film on the surface B of the single crystal silicon wafer as a part of the liquid chamber partition as a second mask, (6) a step of performing anisotropic etching of the wafer; and (6) applying a second photosensitive resist patterned by photolithography on the diaphragm film on the surface A of the single crystal silicon wafer. And (7) a step of forming a third metal film composed of at least one layer on the entire surface of both surfaces of the single-crystal silicon wafer, and stripping the second photosensitive resist. I do.
【0018】もしくはノズル板と液室隔壁と振動板とに
より囲まれた液室を持ち、前記振動板の変形が前記液室
内に充填されたインクに内部圧力を発生させ、前記ノズ
ル板に形成されたノズル穴からインク滴を吐出させて被
記録媒体に対する印字を可能にするインクジェットプリ
ンターの印字ヘッドであって、単結晶シリコンウエハー
の片方の表面を表面Aとすると、(1)単結晶シリコン
ウエハーの表面Aの全面に少なくとも一層以上からなる
第1の金属膜を形成する工程と、(2)前記単結晶シリ
コンウエハーの表面Aの反対面である表面Bにフォトリ
ソグラフィー法を用いてパターン化した第1の感光性レ
ジストを形成し、前記表面Bの全面に少なくとも一層以
上からなる第2の金属膜を形成する工程と、(3)前記
パターン化した第1の感光性レジストを剥離し、表面B
にある第2の金属膜にノズル穴および複数個からなる開
口部を形成する工程と、(4)前記単結晶シリコンウエ
ハーの表面Aにある前記第1の金属膜の全面に前記振動
板として必要な所定の膜厚を有する振動板膜を形成する
工程と、(5)前記液室隔壁の一部として前記単結晶シ
リコンウエハーの表面Bにある前記第2の金属膜をマス
クとして前記単結晶シリコンウエハーの異方性エッチン
グを行う工程と、(6)前記単結晶シリコンウエハーの
表面Aにある前記振動板膜上に、フォトリソグラフィー
法を用いてパターン化した第2の感光性レジストを形成
する工程と、(7)前記単結晶シリコンウエハーの両面
の全面に少なくとも一層以上からなる第3の金属膜を形
成し、前記第2の感光性レジストを剥離する工程とを有
することを特徴とする。Alternatively, there is provided a liquid chamber surrounded by a nozzle plate, a liquid chamber partition wall, and a vibration plate, and the deformation of the vibration plate generates an internal pressure in the ink filled in the liquid chamber, and is formed on the nozzle plate. A print head of an ink jet printer that enables printing on a recording medium by ejecting ink droplets from a nozzle hole, wherein one surface of a single crystal silicon wafer is defined as a surface A. Forming a first metal film of at least one layer over the entire surface of the surface A; and (2) forming a first metal film patterned by photolithography on the surface B opposite to the surface A of the single crystal silicon wafer. (1) forming a photosensitive resist, and forming a second metal film composed of at least one layer on the entire surface of the surface B; Peeling the photosensitive resist, the surface B
Forming a nozzle hole and a plurality of openings in the second metal film, and (4) forming the vibration plate over the entire surface of the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer. Forming a diaphragm film having a predetermined thickness; and (5) using the second metal film on the surface B of the single crystal silicon wafer as a mask as a part of the liquid chamber partition wall as a mask. A step of performing anisotropic etching of the wafer; and (6) a step of forming a second photosensitive resist patterned by photolithography on the diaphragm film on the surface A of the single crystal silicon wafer. And (7) a step of forming at least one third metal film on the entire surface of both surfaces of the single-crystal silicon wafer, and stripping the second photosensitive resist. That.
【0019】もしくはノズル板と液室隔壁と振動板とに
より囲まれた液室を持ち、前記振動板の変形が前記液室
内に充填されたインクに内部圧力を発生させ、前記ノズ
ル板に形成されたノズル穴からインク滴を吐出させて被
記録媒体に対する印字を可能にするインクジェットプリ
ンターの印字ヘッドであって、単結晶シリコンウエハー
の片方の表面を表面Aとすると、(1)単結晶シリコン
ウエハーの表面Aの全面に少なくとも一層以上からなる
第1の金属膜を形成する工程と、(2)単結晶シリコン
ウエハーの表面Aの反対面である表面Bの全面にシリコ
ンの窒化物或いは酸化物或いは炭化物の少なくとも一つ
を含む絶縁膜を形成する工程と、(3)単結晶シリコン
ウエハーの表面Bの全面に少なくとも一層以上からなる
第2の金属膜を形成する工程と、(4)前記単結晶シリ
コンウエハーの表面Bにフォトリソグラフィー法を用い
てパターン化した第1の感光性レジストを形成し、前記
第1の感光性レジストを第1のマスクにしてエッチング
法により前記第2の金属膜にノズル穴および複数個から
なる開口部を形成した後、前記第1の感光性レジストを
剥離する工程と、(5)前記単結晶シリコンウエハーの
表面Bにフォトリソグラフィー法を用いてパターン化し
た第3の感光性レジストを形成し、前記第3の感光性レ
ジストを第3のマスクにしてエッチング法により前記絶
縁膜にノズル穴および複数個からなる開口部を形成した
後、前記第3の感光性レジストを剥離する工程と、
(6)前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記
第1の金属膜の全面に前記振動板として必要な所定の膜
厚を有する振動板膜を形成する工程と、(7)前記液室
隔壁の一部として前記単結晶シリコンウエハーの表面B
にある前記絶縁膜を第2のマスクとして、前記単結晶シ
リコンウエハーの異方性エッチングを行う工程と、
(8)前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記
振動板膜上に、フォトリソグラフィー法を用いてパター
ン化した第2の感光性レジストを形成する工程と、
(9)前記単結晶シリコンウエハーの両面の全面に少な
くとも一層以上からなる第3の金属膜を形成し、前記第
2の感光性レジストを剥離する工程とを有することを特
徴とする。Alternatively, there is provided a liquid chamber surrounded by a nozzle plate, a liquid chamber partition wall, and a vibration plate, and the deformation of the vibration plate generates an internal pressure in the ink filled in the liquid chamber, and is formed on the nozzle plate. A print head of an ink jet printer that enables printing on a recording medium by ejecting ink droplets from a nozzle hole, wherein one surface of a single crystal silicon wafer is defined as a surface A. Forming a first metal film of at least one layer on the entire surface of the surface A; and (2) silicon nitride, oxide or carbide of silicon on the entire surface of the surface B opposite to the surface A of the single crystal silicon wafer. (3) forming a second metal film of at least one layer over the entire surface B of the single crystal silicon wafer. And (4) forming a patterned first photosensitive resist on the surface B of the single crystal silicon wafer by photolithography, and etching using the first photosensitive resist as a first mask. Forming a nozzle hole and a plurality of openings in the second metal film by a method, and removing the first photosensitive resist; and (5) photolithography on the surface B of the single crystal silicon wafer. A third photosensitive resist patterned by using a method is formed, and a nozzle hole and a plurality of openings are formed in the insulating film by etching using the third photosensitive resist as a third mask. Thereafter, a step of removing the third photosensitive resist,
(6) a step of forming a diaphragm film having a predetermined thickness required as the diaphragm on the entire surface of the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer; and (7) the liquid chamber partition wall. Surface B of the single crystal silicon wafer as part of
Performing anisotropic etching of the single-crystal silicon wafer using the insulating film as a second mask,
(8) forming a second photosensitive resist patterned by photolithography on the diaphragm film on the surface A of the single-crystal silicon wafer;
(9) forming a third metal film composed of at least one layer on both surfaces of the single crystal silicon wafer, and removing the second photosensitive resist.
【0020】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記単結晶シリコンウエハーの表面Aの全面に少
なくとも一層以上からなる第一の金属膜を形成する工程
の前に(0)前記単結晶シリコンウエハーの表面Aの全
面にシリコンの窒化物、酸化物または炭化物の少なくと
も一つを含む絶縁膜を形成する工程を有することを特徴
とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, before the step of forming a first metal film comprising at least one layer on the entire surface A of the single crystal silicon wafer, (0) A step of forming an insulating film containing at least one of silicon nitride, oxide, and carbide on the entire surface of the surface A;
【0021】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記異方性エッチングにおいてエッチングの深さ
を前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記シリ
コンの窒化物、酸化物または炭化物の少なくとも一つを
含む絶縁膜に到達するまで行うことを特徴とする。Alternatively, in the above-described method of manufacturing a print head, the anisotropic etching may be performed by adjusting the etching depth to include at least one of the silicon nitride, oxide and carbide on the surface A of the single crystal silicon wafer. The process is performed until the insulating film is reached.
【0022】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記異方性エッチングにおいてエッチングの深さ
を前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記第1
の金属膜に到達するまで行うことを特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the depth of etching in the anisotropic etching is set to the first depth on the surface A of the single crystal silicon wafer.
Until the metal film is reached.
【0023】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記異方性エッチングにおいてエッチングの深さ
を前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記第1
の金属膜に到達するまで行ったあと、該第1の金属膜表
面を酸化処理することを特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the depth of etching in the anisotropic etching is set to the first depth on the surface A of the single crystal silicon wafer.
After arriving at the first metal film, the surface of the first metal film is oxidized.
【0024】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記異方性エッチングにおいてエッチングの深さ
を前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記第1
の金属膜に到達する前に止めることを特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the etching depth in the anisotropic etching is set to the first depth on the surface A of the single crystal silicon wafer.
Before reaching the metal film.
【0025】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記異方性エッチングにおいてエッチングの深さ
を前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記第1
の金属膜に到達する前に止めて前記第3の金属膜を形成
した後、再び異方性エッチングを前記第1の金属膜に到
達するまで行うことを特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the depth of etching in the anisotropic etching is set to the first depth on the surface A of the single crystal silicon wafer.
After stopping before reaching the first metal film and forming the third metal film, anisotropic etching is performed again until the first metal film is reached.
【0026】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記第2の金属膜に形成した複数個からなる開口
部はいくつかの幅、長さ、角度を組み合わせたスリット
状のパターンを前記液室隔壁の長手方向と同じ方向に平
行に配列したものによって構成されることを特徴とす
る。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the plurality of openings formed in the second metal film may be formed by forming a slit-shaped pattern having a combination of several widths, lengths, and angles into the liquid chamber partition wall. Are arranged in parallel in the same direction as the longitudinal direction.
【0027】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記スリット状のパターンの幅は前記単結晶シリ
コンウエハーの厚さの2倍以下に規制されることを特徴
とする。Alternatively, in the above-described method of manufacturing a print head, the width of the slit-shaped pattern is regulated to be twice or less the thickness of the single-crystal silicon wafer.
【0028】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記スリット状のパターンの配列間隔は隣り合う
前記開口部同士が前記異方性エッチングを行ったときに
生じるサイドエッチングによって互いに連通出来るだけ
の距離に設定されることを特徴とする。Alternatively, in the above-described method of manufacturing a print head, the arrangement interval of the slit-shaped patterns is set to a distance that allows adjacent openings to communicate with each other by side etching that occurs when the anisotropic etching is performed. It is characterized by being set.
【0029】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記振動板膜は電解メッキ法により形成されるこ
とを特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the diaphragm film is formed by an electrolytic plating method.
【0030】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記振動板膜はニッケルまたは金からなることを
特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the diaphragm film is made of nickel or gold.
【0031】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記第3の金属膜は電解メッキ法により形成され
ることを特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the third metal film is formed by an electrolytic plating method.
【0032】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記第3の金属膜はニッケルまたは金からなるこ
とを特徴とする。Alternatively, in the above-described method for manufacturing a print head, the third metal film is made of nickel or gold.
【0033】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記第3の金属膜は表面に撥水性が付与されてい
ることを特徴とする。Alternatively, in the above-described method of manufacturing a print head, the third metal film is provided with a water-repellent surface.
【0034】もしくは上述の印字ヘッドの製造方法にお
いて、前記単結晶シリコンウエハーの結晶方位が(11
0)あるいは(100)であり、且つ表面AB共に鏡面
に研磨されていることを特徴とする。Alternatively, in the above-described method of manufacturing a print head, the single crystal silicon wafer has a crystal orientation of (11
0) or (100), and both surfaces AB are mirror-polished.
【0035】(作用)本発明を用いれば、インクジェッ
トプリンターの印字ヘッドの製造方法において、単結晶
シリコンウエハーの異方性エッチング技術とフォトリソ
グラフィー法を利用した電鋳技術の組み合わせにより、
液室隔壁、振動板、ノズル板が一体的に製造できるので
接合精度や印字特性を損なう接着工程を一度も経ること
なく印字ヘッドが製造でき、さらに光学的な寸法精度で
各部品の形成と液室加工ができるので、ノズル穴が高密
度になっても寸法誤差はほとんどなく、高特性を有する
インクジェットプリンターの印字ヘッドを製造すること
が可能となる。(Function) According to the present invention, in a method of manufacturing a print head of an ink jet printer, a combination of anisotropic etching technology of a single crystal silicon wafer and electroforming technology utilizing a photolithography method is used.
Since the liquid chamber partition, diaphragm, and nozzle plate can be manufactured integrally, a print head can be manufactured without having to go through a bonding process that impairs the joining accuracy and printing characteristics. Since room processing can be performed, there is almost no dimensional error even if the nozzle holes have a high density, and it is possible to manufacture a print head of an ink jet printer having high characteristics.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】以下本発明を実施例により詳細に
説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
【0037】[0037]
【実施例】(実施例1)図1、図2に本発明によって作
られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。(a)〜
(l)は工程の順番を表す。工程図は図21(a)にお
ける線分X−X’において印字ヘッドの液室部分を切断
した断面図で表す。単結晶シリコンウエハーは振動板を
形成する側を表面A、複数個からなる開口部を形成する
側を表面Bとする。図中では下方を表面A、上方を表面
Bで表す。(Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 show a simple manufacturing process diagram of a print head made by the present invention. (A) ~
(L) represents the order of the steps. The process diagram is a cross-sectional view in which the liquid chamber portion of the print head is cut along the line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is represented by surface A, and the upper side is represented by surface B.
【0038】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Aと表面Bの全面に真空蒸着によって表面Aに
は第1の金属膜、表面Bには第2の金属膜を形成する
(図1(a))。金属膜の構成は両方とも密着層として
厚さ約400オングストロームのクロム膜51と導電層
兼耐エッチャント層として厚さ約2000オングストロ
ームの金膜53である。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A first metal film is formed on the surface A and a second metal film is formed on the surface B by vacuum deposition on the entire surface A and surface B of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) (FIG. 1 (a)). Each of the metal films is composed of a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0039】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングや化学気相法(以下CVDと表
す)やメッキなどを利用してもよい。In this embodiment, the metal film is composed of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD), plating, or the like may be used.
【0040】次に第1の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う。同様に表面Aに対しても行ったものが図1
(b)である。Next, a positive photosensitive resist 55 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 2 μm by a spin coater, and prebaked using a hot plate or the like. Similarly, FIG.
(B).
【0041】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図1(c)の様
に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて現
像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光された部分
が溶失し、図1(d)の様に、石英マスクと同様のパタ
ーンがポジ型感光性レジスト55に形成される。Using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. 21A is drawn, the surface B is exposed to ultraviolet light as shown in FIG. When post-baking is performed after drying, the exposed portions are dissolved, and a pattern similar to a quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0042】ここで表面Aのポジ型感光性レジスト55
は次の工程におけるエッチャントから金膜53を守るた
めの保護膜として形成した。Here, the positive photosensitive resist 55 on the surface A is used.
Was formed as a protective film for protecting the gold film 53 from an etchant in the next step.
【0043】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第1のマスクとして金膜53を王水(硝酸と塩
酸の混合溶液、混合比1:1〜1:3)にてエッチング
する。さらにクロム膜51を硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸の混合水溶液(例えば純水1Lに対して硝酸
セリウムアンモニウムが20g、過塩素酸が20ml)
にてエッチングすることにより、金膜53とクロム膜5
1をポジ型感光性レジスト55と同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
(図21(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)
におけるB)が図1(e)の様に表面B上に形成され
る。クロム膜と金膜をパターニングした後は次工程のた
めにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除去さ
れ、図1(f)の様な形になる。Next, using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a first mask, the gold film 53 is etched with aqua regia (mixed solution of nitric acid and hydrochloric acid, mixing ratio of 1: 1 to 1: 3). . Further, the chromium film 51 is coated with a mixed aqueous solution of cerium ammonium nitrate and perchloric acid (for example, 20 g of cerium ammonium nitrate and 20 ml of perchloric acid per 1 L of pure water).
The gold film 53 and the chromium film 5
1 is patterned into the same shape as the positive photosensitive resist 55, and a plurality of openings (A in FIG. 21 (a)) and nozzle holes (FIG. 21 (a)) for forming liquid chamber partitions are formed.
B) is formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the chromium film and the gold film, the positive photosensitive resist 55 is removed with a dedicated stripper for the next step, and the shape becomes as shown in FIG.
【0044】ここでは湿式エッチングによって第2の金
属膜に複数個からなる開口部を形成しているが、スパッ
タエッチングや反応性イオンエッチングを用いても構わ
ない。Here, a plurality of openings are formed in the second metal film by wet etching, but sputter etching or reactive ion etching may be used.
【0045】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル59
を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この段
階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニッ
ケルが成長するので、その結果、図1(g)の様にな
る。In order to form a diaphragm film, the gold film 53, which is a part of the first metal film on the surface A, is sufficiently ashed by oxygen plasma or the like, and then this is used as an electrode to form a nickel 59
Is grown to a thickness of about 5 μm by electrolytic plating. This stage is a plating step for forming a diaphragm, and nickel is simultaneously grown on the surface B, as a result, as shown in FIG. 1 (g).
【0046】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル59はほとんどが
金膜53上に成長し、シリコンウエハー7上には成長し
ないのでパターニングされた金膜の寸法精度に影響を及
ぼすことはない。Since silicon and gold have significantly different specific resistance values, nickel 59 mostly grows on the gold film 53 and does not grow on the silicon wafer 7 during the electrolytic plating step, so that the dimensional accuracy of the patterned gold film is reduced. Does not affect
【0047】この時、表面Bは感光性レジスト等で保護
してニッケルが成長しないように施しても良いが、第2
の金属膜はこの時、膜厚が約2400オングストローム
とかなり薄いため、次工程でこの第2の金属膜を第2の
マスクとしてシリコンウエハー7の異方性エッチングを
行う時に、発生する水素ガスなどによって第2の金属膜
の一部が破れたり、応力によって変形してしまうことも
考えられる。第2の金属膜は本発明においてノズル板を
形成するために重要な役割を持つので本実施例のように
振動板を形成するのと同時に第2の金属膜にもニッケル
59を成長させることで強度を補い、寸法精度を高める
ことが出来る。At this time, the surface B may be protected with a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow.
At this time, since the thickness of the metal film is very thin, about 2400 angstroms, hydrogen gas or the like generated when performing anisotropic etching of the silicon wafer 7 using the second metal film as a second mask in the next step. It is also conceivable that a part of the second metal film is torn or deformed by stress. Since the second metal film has an important role in forming the nozzle plate in the present invention, it is possible to form nickel 59 on the second metal film at the same time as forming the diaphragm as in this embodiment. Strength can be supplemented and dimensional accuracy can be increased.
【0048】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, nickel is used as the diaphragm by electrolytic plating. However, the material may be gold, platinum, etc. as long as the diaphragm has rigidity and resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0049】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図1(h))。
この時、複数個からなる開口部は図21(a)に見られ
るように幅約30μmのスリット状パターンを複数平行
に配列した構成になっており、これらの開口部からサイ
ドエッチが進行する過程の中で互いに空間が連通し、最
終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振動板と液室が得
られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous solution of potassium hydroxide at about 70 ° C., silicon starts to be etched anisotropically from the nozzle hole and the plurality of openings (FIG. 1 (h)).
At this time, as shown in FIG. 21 (a), the plurality of openings have a structure in which a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and a process in which side etching proceeds from these openings. The spaces are communicated with each other, and a liquid chamber partition wall, a vibration plate, and a liquid chamber of the print head finally obtained are obtained.
【0050】このとき、ニッケル59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since nickel 59 has strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0051】ここで異方性エッチングがクロム膜51ま
で到達したときの様子を図1(i)に示す。スリット状
の複数個からなる開口部から異方性エッチングが進行
し、シリコンウエハーを貫通すると、液室6側から見た
振動板の表面は先に膜付けしたクロム膜51が現れる格
好になる。同様に表面B側に残った第2の金属膜の一部
である橋梁状構造物が液室6に面している側もクロム膜
51を持つ。これらのクロム膜51を大気中に紫外線を
照射してオゾンを発生させた雰囲気中において表面処理
すると表面にクロムの酸化物層が得られる。FIG. 1 (i) shows the state when the anisotropic etching reaches the chromium film 51. When the anisotropic etching proceeds from the plurality of slit-shaped openings and penetrates the silicon wafer, the surface of the diaphragm seen from the liquid chamber 6 side looks like a chromium film 51 previously applied. Similarly, the side where the bridge-like structure, which is a part of the second metal film remaining on the surface B side, faces the liquid chamber 6, also has the chromium film 51. When the chromium film 51 is subjected to surface treatment in an atmosphere in which ozone is generated by irradiating ultraviolet rays to the atmosphere, a chromium oxide layer is obtained on the surface.
【0052】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面にクロム膜51が開放されている
と、ここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。If the chromium film 51 is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. It plays a role to avoid.
【0053】ここではクロムの酸化物層を得るのに紫外
線照射型のオゾン洗浄機を用いているが他にも酸素雰囲
気中で加熱処理をするとか、あるいは低圧下での酸素プ
ラズマ処理をするなどの方法が考えられる。In this case, an ultraviolet irradiation type ozone washing machine is used to obtain a chromium oxide layer. However, heat treatment in an oxygen atmosphere or oxygen plasma treatment under a low pressure may be used. The method is conceivable.
【0054】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図2(j))。Next, a positive photosensitive resist 55 as a second photosensitive resist is applied to a thickness of about 5 μm as a second photosensitive resist by a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 2 (j)).
【0055】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0056】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。Since the electrolytic plating has a feature of growing in all directions from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0057】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴は、このノズル板形成メッキ工程において
は閉塞しない。開口部が閉塞し、その後に振動伝達棒と
なるニッケル膜59も適切な大きさにまで成長した状態
を図2(k)に示す。Further, the nozzle hole which is expected to have a larger opening area than the opening does not close in this nozzle plate forming plating step. FIG. 2 (k) shows a state in which the opening is closed and the nickel film 59, which becomes a vibration transmission rod, has grown to an appropriate size thereafter.
【0058】この後ポジ型感光性レジスト55を除去し
て洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、液室隔壁
3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となった印字ヘ
ッドが得られる(図2(l))。Thereafter, the positive photosensitive resist 55 is removed, and after cleaning and surface treatment, a print head is obtained in which the desired nozzle plate 1, liquid chamber partition 3, vibration plate 5 and vibration transmission rod 21 are integrated. (FIG. 2 (l)).
【0059】この時、振動板の膜の構成は液室側から見
てクロム膜、金膜、ニッケル膜となる。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a chromium film, a gold film, and a nickel film as viewed from the liquid chamber side.
【0060】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but may be formed separately. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0061】本実施例を用いて実際に形成したサンプル
のSEM像を図27、図28、図29、図30に示す。
これらのSEM像のサンプルはマスクパターンが複数個
からなる開口部(図21(a)におけるA)のみで構成
されている場合で、液室側からノズル板となるニッケル
電解メッキ層を写したものである。撮影のために振動板
は取り除いているが製造後は一体的に形成されている。FIGS. 27, 28, 29, and 30 show SEM images of samples actually formed by using this embodiment.
The samples of these SEM images are those in which the mask pattern is composed of only a plurality of openings (A in FIG. 21A), in which a nickel electrolytic plating layer serving as a nozzle plate is copied from the liquid chamber side. It is. Although the diaphragm is removed for photographing, it is integrally formed after manufacturing.
【0062】図27はニッケルメッキ層によって複数個
からなる開口部が完全に埋まった状態を示す。図28は
図27を部分的に拡大したもの。図29はニッケルメッ
キがまだ途中で複数個からなる開口部がまだ完全には埋
まっていない状態。図30は図29を部分的に拡大した
ものである。FIG. 27 shows a state where a plurality of openings are completely filled with a nickel plating layer. FIG. 28 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 29 shows a state in which a plurality of openings are not yet completely filled in the middle of nickel plating. FIG. 30 is a partially enlarged view of FIG.
【0063】以上は本発明における実施例の一つである
が、実施例1においては第3の金属膜を形成する際に、
振動板にも同じ素材の金属膜が形成されるのを抑制する
手段としてクロム膜を酸化する工程を持つが、同様の課
題に対処するための方法として他にもいくつか考えられ
る。次の実施例においては酸化工程を用いないで目的の
印字ヘッドを得るための製造方法を示す。The above is one of the embodiments of the present invention. In the first embodiment, when forming the third metal film,
The diaphragm has a step of oxidizing the chromium film as a means for suppressing the formation of a metal film of the same material on the diaphragm. However, there are some other methods for dealing with the same problem. The following example shows a manufacturing method for obtaining a target print head without using an oxidation step.
【0064】(実施例2)図3、図4に本発明によって
作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。(a)
〜(l)は工程の順番を表す。工程図は図21(a)に
おける線分X−X’において印字ヘッドの液室部分を切
断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハーは振動板
を形成する側を表面A、複数個からなる開口部を形成す
る側を表面Bとする。図中では下方を表面A、上方を表
面Bで表す。(Embodiment 2) FIGS. 3 and 4 show a simple manufacturing process diagram of a print head made by the present invention. (A)
-(L) represents the order of the steps. The process diagram is a cross-sectional view in which the liquid chamber portion of the print head is cut along the line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is represented by surface A, and the upper side is represented by surface B.
【0065】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Aと表面Bの全面に真空蒸着によって表面Aに
は第1の金属膜、表面Bには第2の金属膜を形成する
(図3(a))。金属膜の構成は両方とも密着層として
厚さ約400オングストロームのクロム膜51と導電層
兼耐エッチャント層として厚さ約2000オングストロ
ームの金膜53である。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A first metal film is formed on the surface A and a second metal film is formed on the surface B by vacuum deposition on the entire surface A and surface B of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) (FIG. 3 (a)). Each of the metal films is composed of a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0066】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。In this embodiment, the metal film is composed of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used.
【0067】次に第1の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う。同様に表面Aに対しても行ったものが図3
(b)である。Next, a positive photosensitive resist 55 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 2 μm by a spin coater, and prebaked using a hot plate or the like. Similarly, for the surface A, FIG.
(B).
【0068】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図3(c)の様
に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて現
像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光された部分
が溶失し、図3(d)の様に、石英マスクと同様のパタ
ーンがポジ型感光性レジスト55に形成される。The surface B is exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 3C using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. When post-baking is performed after drying, the exposed portions are dissolved, and a pattern similar to a quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0069】ここで表面Aのポジ型感光性レジスト55
は次の工程におけるエッチャントから金膜53を守るた
めの保護膜として形成した。Here, the positive photosensitive resist 55 on the surface A is used.
Was formed as a protective film for protecting the gold film 53 from an etchant in the next step.
【0070】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第1のマスクとして金膜53を王水(硝酸と塩
酸の混合溶液、混合比1:1〜1:3)にてエッチング
する。さらにクロム膜51を硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸の混合水溶液(例えば純水1Lに対して硝酸
セリウムアンモニウムが20g、過塩素酸が20ml)
にてエッチングすることにより、金膜53とクロム膜5
1をポジ型感光性レジスト55と同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
(図21(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)
におけるB)が図3(e)の様に表面B上に形成され
る。クロム膜と金膜をパターニングした後は次工程のた
めにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除去さ
れ、図3(f)の様な形になる。Next, using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a first mask, the gold film 53 is etched with aqua regia (mixed solution of nitric acid and hydrochloric acid, mixing ratio of 1: 1 to 1: 3). . Further, the chromium film 51 is coated with a mixed aqueous solution of cerium ammonium nitrate and perchloric acid (for example, 20 g of cerium ammonium nitrate and 20 ml of perchloric acid per 1 L of pure water).
The gold film 53 and the chromium film 5
1 is patterned into the same shape as the positive photosensitive resist 55, and a plurality of openings (A in FIG. 21 (a)) and nozzle holes (FIG. 21 (a)) for forming liquid chamber partitions are formed.
B) is formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the chromium film and the gold film, the positive photosensitive resist 55 is removed by a dedicated stripping solution for the next step, and the shape becomes as shown in FIG.
【0071】ここでは湿式エッチングによって第2の金
属膜に複数個からなる開口部を形成しているが、スパッ
タエッチングや反応性イオンエッチングを用いても構わ
ない。Here, a plurality of openings are formed in the second metal film by wet etching, but sputter etching or reactive ion etching may be used.
【0072】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図3(g)の様にな
る。After a gold film 53 which is a part of the first metal film on the surface A is ashed sufficiently with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This step is referred to as a diaphragm forming plating step, and nickel is simultaneously grown on the surface B. As a result, the result is as shown in FIG.
【0073】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59はほとんど
が金膜53上に成長し、シリコンウエハー7上には成長
しないのでパターニングされた金膜の寸法精度に影響を
及ぼすことはない。Since the specific resistance values of silicon and gold are greatly different, the nickel film 59 grows mostly on the gold film 53 and does not grow on the silicon wafer 7 during the electrolytic plating step. It does not affect accuracy.
【0074】この時、表面Bは感光性レジスト等で保護
してニッケルが成長しないように施しても良いが、第2
の金属膜はこの時、膜厚が約2400オングストローム
とかなり薄いため、次工程でこの第2の金属膜を第2の
マスクとしてシリコンウエハー7の異方性エッチングを
行う時に、発生する水素ガスなどによって第2の金属膜
の一部が破れたり、応力によって変形してしまうことも
考えられる。第2の金属膜は本発明においてノズル板を
形成するために重要な役割を持つので本実施例のように
振動板を形成するのと同時に第2の金属膜にもニッケル
膜59を成長させることで強度を補い、寸法精度を高め
ることが出来る。At this time, the surface B may be protected with a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow.
At this time, since the thickness of the metal film is very thin, about 2400 angstroms, hydrogen gas or the like generated when performing anisotropic etching of the silicon wafer 7 using the second metal film as a second mask in the next step. It is also conceivable that a part of the second metal film is torn or deformed by stress. Since the second metal film plays an important role in forming the nozzle plate in the present invention, it is necessary to grow the nickel film 59 on the second metal film at the same time as forming the diaphragm as in this embodiment. Can supplement the strength and improve the dimensional accuracy.
【0075】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, nickel is used as the diaphragm by electrolytic plating. However, the material may be gold, platinum or the like, as long as the diaphragm has rigidity and resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0076】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図3(h))。
このとき、複数個からなる開口部は図21(a)に見ら
れるように幅約30μmのスリット状パターンを複数平
行に配列した構成になっており、これらの開口部からサ
イドエッチが進行する過程の中で互いに空間が連通し、
最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振動板と液室が
得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous solution of potassium hydroxide at about 70 ° C., silicon starts to be etched anisotropically from the nozzle hole and the plurality of openings (FIG. 3 (h)).
At this time, as shown in FIG. 21A, the plurality of openings have a structure in which a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and a process in which side etching proceeds from these openings. Spaces communicate with each other in
Finally, the desired liquid chamber partition wall, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0077】このときニッケル膜59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since the nickel film 59 has a strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0078】ここで本実施例では一度、異方性エッチン
グを中断し、シリコンを振動板から見て数μm残す。こ
こまでの様子を図3(i)に示す。Here, in this embodiment, the anisotropic etching is interrupted once, and silicon is left several μm as viewed from the diaphragm. The state up to this point is shown in FIG.
【0079】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面に第1の金属膜が開放されている
とここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。This is because if the first metal film is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. The role is to avoid.
【0080】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図4(j))。Next, a positive photosensitive resist 55 is applied as a second photosensitive resist on the surface of the vibration plate to a thickness of about 5 μm with a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 4 (j)).
【0081】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0082】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。Since the electrolytic plating has a feature of growing in all directions from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0083】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴はこのノズル板形成メッキ工程においては
閉塞しない。開口部が閉塞し、ニッケル膜59も適切な
大きさにまで成長した状態を図4(k)に示す。The nozzle hole whose opening area is expected to be larger than the opening does not close in the plating process for forming the nozzle plate. FIG. 4K shows a state where the opening is closed and the nickel film 59 has grown to an appropriate size.
【0084】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去した後、洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、
液室隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となっ
た印字ヘッドが得られる(図4(l))。Thereafter, after the positive photosensitive resist 55 is removed, washing and surface treatment are performed to obtain the desired nozzle plate 1,
A print head in which the liquid chamber partition 3, the vibration plate 5, and the vibration transmission rod 21 are integrated is obtained (FIG. 4 (l)).
【0085】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見てシリコン、クロム膜、金膜、ニッケル膜となる。シ
リコン部分が振動板として適切な厚さでないときは、ポ
ジ型感光性レジスト55を除去した後、再び先の水酸化
カリウム水溶液にてシリコンウエハーの異方性エッチン
グを行う。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a silicon, chromium film, gold film, and nickel film when viewed from the liquid chamber side. If the silicon portion does not have an appropriate thickness as a diaphragm, the positive photosensitive resist 55 is removed, and then the silicon wafer is again subjected to anisotropic etching with a potassium hydroxide aqueous solution.
【0086】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmitting rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but they may be formed separately as a matter of course. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0087】以下は実施例2に引き続き、酸化工程を用
いないで目的の印字ヘッドを得るための製造方法であ
る。The following is a manufacturing method for obtaining a target print head without using an oxidation step, following Example 2.
【0088】(実施例3)図5、図6に本発明によって
作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。(a)
〜(m)は工程の順番を表す。工程図は図21(a)に
おける線分X−X’において印字ヘッドの液室部分を切
断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハーは振動板
を形成する側を表面A、複数個からなる開口部を形成す
る側を表面Bとする。図中では下方を表面A、上方を表
面Bで表す。(Embodiment 3) FIGS. 5 and 6 show a simple manufacturing process diagram of a print head manufactured by the present invention. (A)
-(M) represents the order of the steps. The process diagram is a cross-sectional view in which the liquid chamber portion of the print head is cut along the line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is represented by surface A, and the upper side is represented by surface B.
【0089】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Aの全面にCVD法などにより厚さ1000オ
ングストロームの窒化シリコン膜63を形成する(図5
(a))。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A silicon nitride film 63 having a thickness of 1000 angstroms is formed on the entire surface A of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) by CVD or the like (FIG. 5).
(A)).
【0090】その上にさらに真空蒸着によって表面Aに
は第1の金属膜、表面Bには第2の金属膜を形成する
(図5(b))。金属膜の構成は両方とも密着層として
厚さ約400オングストロームのクロム膜51と導電層
兼耐エッチャント層として厚さ約2000オングストロ
ームの金膜53である。Further, a first metal film is formed on the surface A and a second metal film is formed on the surface B by vacuum evaporation (FIG. 5B). Each of the metal films is composed of a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0091】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。また窒化シリコンの部分には他に炭化シリコ
ンや熱酸化法によって形成した酸化シリコンなども利用
できる。In this embodiment, the metal film is composed of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, even if titanium is used instead of chromium and nickel or platinum is used instead of gold, the present invention is applicable. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used. In addition, silicon carbide, silicon oxide formed by a thermal oxidation method, or the like can be used for the silicon nitride portion.
【0092】次に第1の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う。同様に表面Aの全面に行ったものが図5(c)
である。Next, a positive photosensitive resist 55 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 2 μm by a spin coater, and prebaked using a hot plate or the like. FIG. 5 (c) shows the result obtained in the same manner on the entire surface A.
It is.
【0093】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図5(d)の様
に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて現
像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光された部分
が溶失し、図5(e)の様に石英マスクと同様のパター
ンがポジ型感光性レジスト55に形成される。The surface B was exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 5D using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. 21A was drawn, and developed with a dedicated developer. When post-baking is performed after drying, the exposed portion is dissolved and a pattern similar to that of the quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0094】ここで表面Aのポジ型感光性レジスト55
は次の工程におけるエッチャントから金膜53を守るた
めの保護膜として形成した。Here, the positive photosensitive resist 55 on the surface A is used.
Was formed as a protective film for protecting the gold film 53 from an etchant in the next step.
【0095】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第1のマスクとして金膜53を王水(硝酸と塩
酸の混合溶液、混合比1:1〜1:3)にてエッチング
する。さらにクロム膜51を硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸の混合水溶液(例えば純水1Lに対して硝酸
セリウムアンモニウムが20g、過塩素酸が20ml)
にてエッチングすることにより、金膜53とクロム膜5
1をポジ型感光性レジスト55と同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数からなる開口部
(図21(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)
におけるB)が図5(f)の様に表面B上に形成され
る。クロム膜と金膜をパターニングした後は次工程のた
めにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除去さ
れ、図5(g)の様な形になる。Next, using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a first mask, the gold film 53 is etched with aqua regia (mixed solution of nitric acid and hydrochloric acid, mixing ratio of 1: 1 to 1: 3). . Further, the chromium film 51 is coated with a mixed aqueous solution of cerium ammonium nitrate and perchloric acid (for example, 20 g of cerium ammonium nitrate and 20 ml of perchloric acid per 1 L of pure water).
The gold film 53 and the chromium film 5
1 is patterned into the same shape as the positive photosensitive resist 55, and a plurality of openings (A in FIG. 21A) and nozzle holes (FIG. 21A) for forming liquid chamber partitions are formed.
B) is formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the chromium film and the gold film, the positive photosensitive resist 55 is removed by a dedicated stripping solution for the next step, and the shape becomes as shown in FIG.
【0096】ここでは湿式エッチングによって第2の金
属膜に複数個からなる開口部を形成しているが、スパッ
タエッチングや反応性イオンエッチングを用いても構わ
ない。Here, a plurality of openings are formed in the second metal film by wet etching, but sputter etching or reactive ion etching may be used.
【0097】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図5(h)の様にな
る。After a gold film 53 which is a part of the first metal film on the surface A is ashed sufficiently with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This step is referred to as a diaphragm forming plating step, and nickel is simultaneously grown on the surface B. As a result, the result is as shown in FIG.
【0098】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59はほとんど
が金膜53上に成長し、シリコンウエハー7上には成長
しないのでパターニングされた金膜の寸法精度に影響を
及ぼすことはない。Since the specific resistance values of silicon and gold are significantly different, the nickel film 59 almost grows on the gold film 53 and does not grow on the silicon wafer 7 during the electrolytic plating step. It does not affect accuracy.
【0099】このとき、表面Bは感光性レジスト等で保
護してニッケルが成長しないように施しても良いが、第
2の金属膜はこのとき、膜厚が約2400オングストロ
ームとかなり薄いため、次工程でこの第2の金属膜を第
2のマスクとしてシリコンウエハー7の異方性エッチン
グを行う時に、発生する水素ガスなどによって第2の金
属膜の一部が破れたり、応力によって変形してしまうこ
とも考えられる。第2の金属膜は本発明においてノズル
板を形成するために重要な役割を持つので本実施例のよ
うに振動板を形成するのと同時に第2の金属膜にもニッ
ケル膜59を成長させることで強度を補い、寸法精度を
高めることが出来る。At this time, the surface B may be protected by a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow. However, since the second metal film has a very small thickness of about 2400 angstroms, When performing anisotropic etching of the silicon wafer 7 using the second metal film as a second mask in the process, a part of the second metal film is broken by a generated hydrogen gas or the like, or is deformed by stress. It is also possible. Since the second metal film plays an important role in forming the nozzle plate in the present invention, it is necessary to grow the nickel film 59 on the second metal film at the same time as forming the diaphragm as in this embodiment. Can supplement the strength and improve the dimensional accuracy.
【0100】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, the diaphragm is made of nickel by electrolytic plating, but the diaphragm may be made of any material such as gold or platinum as long as the diaphragm has rigidity and resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0101】また本実施例の場合、窒化シリコン膜が存
在するので振動板としての剛性を考慮してニッケルの膜
厚を調整する。この場合は窒化シリコンの膜厚は100
0オングストロームであるが、これが1μm程度の時は
ニッケルが特に必要でない場合もあり得る。このとき、
振動板形成メッキ工程は第2の金属膜上にニッケルを形
成するための工程となる。In this embodiment, since the silicon nitride film is present, the thickness of nickel is adjusted in consideration of the rigidity of the diaphragm. In this case, the thickness of the silicon nitride is 100
Although it is 0 Å, nickel may not be particularly necessary when the thickness is about 1 μm. At this time,
The vibration plate forming plating step is a step for forming nickel on the second metal film.
【0102】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図5(i))。
このとき、複数個からなる開口部は図21(a)に見ら
れるように幅約30μmのスリット状パターンを複数平
行に配列した構成になっており、これらの開口部からサ
イドエッチが進行する過程の中で互いに空間が連通し、
最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振動板と液室が
得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous solution of potassium hydroxide at about 70 ° C., silicon starts to be etched anisotropically from the nozzle hole and the opening formed of a plurality (FIG. 5 (i)).
At this time, the plurality of openings have a configuration in which a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel as shown in FIG. 21A, and the process in which the side etching proceeds from these openings. Spaces communicate with each other in
Finally, the desired liquid chamber partition wall, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0103】このときニッケル膜59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since the nickel film 59 has strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0104】ここで異方性エッチングが窒化シリコン膜
63まで到達したときの様子を図6(j)に示す。スリ
ット状の複数個からなる開口部から異方性エッチングが
進行し、シリコンウエハーを貫通すると、液室6側から
見た振動板の表面は先に膜付けした窒化シリコン膜63
が現れる格好になる。FIG. 6 (j) shows a state where the anisotropic etching reaches the silicon nitride film 63. When the anisotropic etching proceeds from the plurality of slit-shaped openings and penetrates the silicon wafer, the surface of the diaphragm seen from the liquid chamber 6 side becomes the silicon nitride film 63 previously formed.
Appears.
【0105】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面に第1の金属膜が開放されている
とここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。This is because if the first metal film is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. The role is to avoid.
【0106】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図6(k))。Next, a positive photosensitive resist 55 is applied as a second photosensitive resist on the surface of the vibration plate to a thickness of about 5 μm with a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 6 (k)).
【0107】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0108】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。Since the electrolytic plating has a feature of growing in all directions from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0109】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴は、このノズル板形成メッキ工程において
は閉塞しない。開口部が閉塞し、振動伝達棒21も適切
な大きさにまで成長した状態を図6(l)に示す。Further, the nozzle hole whose opening area is expected to be larger than the opening does not close in the plating process for forming the nozzle plate. FIG. 6 (l) shows a state in which the opening is closed and the vibration transmission rod 21 has grown to an appropriate size.
【0110】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去して洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、液室
隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となった印
字ヘッドが得られる(図6(m))。Thereafter, the positive photosensitive resist 55 is removed, and after cleaning and surface treatment, a print head in which the desired nozzle plate 1, liquid chamber partition 3, vibration plate 5 and vibration transmission rod 21 are integrated is obtained. (FIG. 6 (m)).
【0111】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見て窒化シリコン膜、クロム膜、金膜、ニッケル膜とな
る。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a silicon nitride film, a chromium film, a gold film, and a nickel film when viewed from the liquid chamber side.
【0112】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but they may be formed separately as a matter of course. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0113】次に複数個からなる開口部により液室形状
の構造物が得られるまでの過程とマスク設計上考慮した
点を図19、図20を用いて説明する。Next, a process until a structure having a liquid chamber shape is obtained by a plurality of openings and points considered in designing a mask will be described with reference to FIGS. 19 and 20.
【0114】表面に(110)面を持つ単結晶シリコン
ウエハーにおいて、これを異方性エッチングをすると、
他の面に比べて(111)面ではエッチング速度が著し
く遅くなる。その(111)面は方向としては結晶内に
計3面存在し、シリコンウエハー表面に対して垂直に2
面と表面から35.3゜傾いたところに<110>軸に
平行に1面ある。丸や四角のように内側に閉じたエッチ
ング開口部ではその対称性から基本的に6つの(11
1)面によって囲まれる様にエッチングされる。図19
(a)はそれら(111)面の位置関係を表した上面図
であり、図中矢印X,Yが紙面に垂直な(111)面に
平行な2つの方向を表す。図19(b)は(a)の斜視
図である。図中矢印XまたはYに平行に設計された液室
は紙面に垂直な2つの(111)面に挟まれるので狭い
液室幅にあっても深い溝形状を得ることが出来るのが特
徴である。When a single crystal silicon wafer having a (110) plane on its surface is anisotropically etched,
The etching rate is significantly slower on the (111) plane than on the other planes. There are three (111) planes in the crystal in total, and two (111) planes are perpendicular to the silicon wafer surface.
There is one plane parallel to the <110> axis at an angle of 35.3 ° from the plane and the surface. In an etching opening closed inside like a circle or a square, basically six (11)
1) Etching is performed so as to be surrounded by the surface. FIG.
(A) is a top view showing the positional relationship between the (111) planes, and arrows X and Y in the figure represent two directions parallel to the (111) plane perpendicular to the paper surface. FIG. 19B is a perspective view of FIG. In the drawing, the liquid chamber designed parallel to the arrow X or Y is sandwiched between two (111) planes perpendicular to the paper surface, so that a deep groove shape can be obtained even in a narrow liquid chamber width. .
【0115】この様な法則性を持つなかで、例えば図2
0(a)のように、矢印Xに平行に幅W、矢印Xに垂直
に長さHの長方形状の開口部PQRSを用いて異方性エ
ッチングを行うと、線分PQ、RSは矢印Xに平行であ
るので寸法形状に変化はなく、このまま紙面に垂直に
(111)面が形成されていく。ところが、点P,Rか
らは矢印Yに平行にエッチングが進行し、矢印Yに平行
な(111)面を形成していく。また点Q,Sからは、
表面から35.3゜傾いたところに<110>軸に平行
に存在する(111)面を形成する様な形でエッチング
が進行していく。これらの働きにより点P,Sから進行
したエッチングは交点Tで交わり、また点Q,Rから進
行したエッチングは交点Uで交わった時点で終了し、深
さ方向以外にはそれ以上進行しない。こうして開口部は
長方形PQRSに対し、六角形PQURSTを形成する
ことになる。With such a rule, for example, FIG.
When anisotropic etching is performed using a rectangular opening PQRS having a width W parallel to the arrow X and a length H perpendicular to the arrow X as shown in FIG. , The dimensions and shape remain unchanged, and the (111) plane is formed perpendicular to the plane of the paper. However, the etching proceeds from the points P and R in parallel with the arrow Y to form a (111) plane parallel to the arrow Y. From points Q and S,
Etching proceeds in such a manner that a (111) plane existing parallel to the <110> axis is formed at a position inclined by 35.3 ° from the surface. Due to these actions, the etching proceeding from the points P and S intersects at the intersection T, and the etching proceeding from the points Q and R ends at the intersection U, and does not proceed any more than in the depth direction. Thus, the opening forms a hexagonal PQUARST with respect to the rectangular PQRS.
【0116】この様な開口部を例えば図20(b)に示
すように矢印Xに沿って平行に2つ並べると、2つの長
方形間の距離Dが充分に長ければ、エッチング終了時に
は2つの六角形PQURSTとP’Q’U’R’S’
T’が形成された状態になるが、このDが0.354×
Hより短くなると、長方形PQRSより生じるサイドエ
ッチ部分の三角形QRUと、長方形P’Q’R’S’よ
り生じるサイドエッチ部分の三角形P’S’T’の一部
が重なる状態が起こる(図20(c))。このとき、線
分QUと線分P’T’の交点をV、線分RUと線分S’
T’の交点をWとすると、角QVP’と角RWS’は空
間に対して凸形状になるため、(111)面同士の交点
であるV,Wにおいてはその形状が維持されず(31
3)面など(111)面以外のエッチング面が出現し、
角QVP’や角RWS’は次第にエッチングされ、最終
的には図20(d)のように消失して一つの六角形P
Q’U’R’STが形成される。When two such openings are arranged in parallel along arrow X as shown in FIG. 20B, for example, if the distance D between the two rectangles is sufficiently long, two hexagons are formed at the end of etching. Square PQUARST and P'Q'U'R'S '
T ′ is formed, but this D is 0.354 ×
When the length is shorter than H, a state occurs in which the triangle QRU of the side-etched portion generated by the rectangle PQRS and the triangle P'S'T 'of the side-etched portion generated by the rectangle P'Q'R'S' overlap (FIG. 20). (C)). At this time, the intersection of the line segment QU and the line segment P'T 'is V, and the line segment RU and the line segment S'
Assuming that the intersection of T ′ is W, the angles QVP ′ and RWS ′ have a convex shape with respect to the space, and therefore the shapes are not maintained at the intersections V and W of the (111) planes (31).
3) An etched surface other than the (111) surface such as a surface appears,
The angle QVP 'and the angle RWS' are gradually etched, and finally disappear as shown in FIG.
Q'U'R'ST is formed.
【0117】このように両隣のサイドエッチを重ね合わ
せる事により、実質上小さな開口部でもって、より大き
な面積のエッチングを行うことが出来る。それと同時に
六角形PQ’U’R’STの上に橋梁状の構造物QR
S’P’を作ることも出来る。これを図21(a)に見
られるように液室長手方向に大量に並べると大きな面積
の液室形状が小さな開口部でもってエッチング出来ると
同時に、その液室上には多数の橋梁状構造物を残すこと
が出来る。この橋梁状構造物をベースに電気メッキ層を
成長させることにより、液室上にノズル板を形成すると
同時に広い中空の構造物を得ることが出来る。By overlapping the side etches on both sides in this way, a larger area can be etched with a substantially smaller opening. At the same time, the bridge-like structure QR is placed on the hexagon PQ'U'R'ST.
You can also make S'P '. By arranging these in a large amount in the longitudinal direction of the liquid chamber as shown in FIG. 21 (a), a liquid chamber having a large area can be etched with a small opening, and at the same time, a number of bridge-like structures are formed on the liquid chamber. Can be left. By growing an electroplating layer on the basis of this bridge-like structure, a wide hollow structure can be obtained at the same time as forming the nozzle plate on the liquid chamber.
【0118】開口部の大きさは理論上、メッキ層が振動
板に到達する前に閉塞すればよいからシリコンウエハー
の厚さ(本実施例では300μm)の2倍以内までは可
能である。つまり開口部の幅が2倍以内(この場合は6
00μm)の設計であればこの様なスリット状のマスク
を利用しなくても本発明の構成により中空構造を得るこ
とは出来る。しかし、それではノズル穴を形成すること
が難しくなり、また利用できる空間の体積も著しく減少
するので都合が悪い。本発明のような構成においては図
21(a)に示すようなスリット状のパターンを利用し
た方がメッキの終了点が明確で液室の体積も広く利用で
きる。また副次的な効果としてメッキ終了時にノズル板
表面に開口部のウエルドラインが残るので図21(b)
に示す様にノズル板メンテナンス時のインクの流れを考
慮したラインを形成するようなことも出来る。The size of the opening can theoretically be up to twice the thickness of the silicon wafer (300 μm in this embodiment) because the plating layer may be closed before the plating layer reaches the diaphragm. That is, the width of the opening is within twice (in this case, 6
With a design of (00 μm), a hollow structure can be obtained by the configuration of the present invention without using such a slit-shaped mask. However, this makes it difficult to form a nozzle hole, and the volume of available space is significantly reduced, which is not convenient. In a configuration like the present invention, the use of a slit-like pattern as shown in FIG. As a secondary effect, a weld line at the opening remains on the nozzle plate surface at the end of plating.
As shown in (1), it is also possible to form a line considering the flow of ink during maintenance of the nozzle plate.
【0119】以上の実施例においては複数個からなる開
口部を第2の金属膜に形成するときにエッチング法を用
いていたが、以下の実施例では開口部の寸法精度をさら
に高めるためにリフトオフ法を用いた場合の実施例を示
す。In the above embodiment, the etching method is used when forming a plurality of openings in the second metal film. However, in the following embodiments, lift-off is performed to further improve the dimensional accuracy of the openings. An example in which the method is used will be described.
【0120】(実施例4)図7、図8に本発明によって
作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。(a)
〜(l)は工程の順番を表す。工程図は図21(a)に
おける線分X−X’において印字ヘッドの液室部分を切
断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハーは振動板
を形成する側を表面A、複数個からなる開口部を形成す
る側を表面Bとする。図中では下方を表面A、上方を表
面Bで表す。(Embodiment 4) FIGS. 7 and 8 show a simple manufacturing process diagram of a print head made by the present invention. (A)
-(L) represents the order of the steps. The process diagram is a cross-sectional view in which the liquid chamber portion of the print head is cut along the line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is represented by surface A, and the upper side is represented by surface B.
【0121】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Aの全面に真空蒸着によって第1の金属膜を形
成する(図7(a))。金属膜の構成は密着層として厚
さ約400オングストロームのクロム膜51と導電層兼
耐エッチャント層として厚さ約2000オングストロー
ムの金膜53である。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A first metal film is formed on the entire surface A of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) by vacuum evaporation (FIG. 7A). The structure of the metal film is a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2,000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0122】次に第1の感光性レジストとしてネガ型感
光性レジスト61をスピンコーターにて厚さ約4μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う(図7(b))。Next, a negative photosensitive resist 61 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 4 μm by a spin coater and prebaked with a hot plate or the like (FIG. 7 (b)). .
【0123】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図7(c)の様
に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて現
像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光されなかっ
た部分が溶失し、図7(d)の様に、石英マスクを反転
したパターンがネガ型感光性レジスト61に形成され
る。The surface B was exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 7C using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. 21A was drawn, and developed with a dedicated developer. When post-baking is performed after drying, the unexposed portions are lost and a pattern obtained by inverting the quartz mask is formed on the negative photosensitive resist 61 as shown in FIG.
【0124】次にシリコンウエハー7の表面Bを酸素プ
ラズマ等にて充分アッシングを行い、真空蒸着によって
第2の金属膜を形成する。金属膜の構成は第1の金属膜
と同様に、密着層として厚さ約400オングストローム
のクロム膜51と導電層兼耐エッチャント層として厚さ
約2000オングストロームの金膜53である。Next, the surface B of the silicon wafer 7 is sufficiently ashed by oxygen plasma or the like, and a second metal film is formed by vacuum evaporation. Similar to the first metal film, the metal film includes a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0125】第2の金属膜はネガ型感光性レジスト61
の膜厚が充分に厚いため、ネガ型感光性レジスト61の
表面に付着した第2の金属膜とシリコンウエハー7の表
面に付着した第2の金属膜とに分離される(図7
(e))。これをネガ型感光性レジスト61の専用剥離
液に浸漬してネガ型感光性レジスト61を溶解させると
シリコンウエハー7上には石英マスク57と同じ、液室
隔壁を形成するための複数個からなる開口部(図21
(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)における
B)を持った第2の金属膜が形成され、ネガ型感光性レ
ジスト61上のクロム膜51と金膜53はネガ型感光性
レジスト61と一緒に剥離される(図7(f))。The second metal film is a negative photosensitive resist 61
Is thick enough to be separated into a second metal film attached to the surface of the negative photosensitive resist 61 and a second metal film attached to the surface of the silicon wafer 7 (FIG. 7).
(E)). When this is immersed in a dedicated stripping solution for the negative photosensitive resist 61 to dissolve the negative photosensitive resist 61, the silicon wafer 7 is formed on the silicon wafer 7 in the same manner as the quartz mask 57 to form a plurality of liquid chamber partition walls. Opening (FIG. 21)
21A, a second metal film having a nozzle hole (B in FIG. 21A) is formed, and the chromium film 51 and the gold film 53 on the negative photosensitive resist 61 are formed of a negative photosensitive film. It is peeled off together with the resist 61 (FIG. 7F).
【0126】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。In this embodiment, the structure of the metal film is made of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used.
【0127】ここでは第1の金属膜を表面Aに形成した
後に第1の感光性レジストを形成して、そののち、第2
の金属膜の形成と第1の感光性レジストの剥離を行って
いるが、工程の順番としては先に第1の感光性レジスト
を形成したのち、連続して第1の金属膜と第2の金属膜
を形成しても構造的には変わらない。しかし実際には第
1の感光性レジストを形成する工程において最も汚れが
単結晶シリコンウエハーに付着するので、後者の工程を
選択することは歩留まりを低下させる原因となり通常は
選択しない。Here, after forming a first metal film on the surface A, a first photosensitive resist is formed, and then a second photosensitive resist is formed.
The formation of the metal film and the removal of the first photosensitive resist are performed. The first photosensitive resist is formed first, and then the first metal film and the second photosensitive resist are successively formed. Even if a metal film is formed, the structure does not change. However, in practice, in the step of forming the first photosensitive resist, the most dirt adheres to the single crystal silicon wafer. Therefore, selecting the latter step causes a reduction in yield and is not usually selected.
【0128】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図7(g)の様にな
る。After a gold film 53 which is a part of the first metal film on the surface A is ashed sufficiently with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This step is referred to as a diaphragm forming plating step, and nickel is simultaneously grown on the surface B. As a result, the result is as shown in FIG.
【0129】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59はほとんど
が金膜53上に成長し、シリコンウエハー7上には成長
しないのでパターニングされた金膜53の寸法精度に影
響を及ぼすことはない。Since the specific resistance of silicon differs greatly from that of gold, most of the nickel film 59 grows on the gold film 53 and does not grow on the silicon wafer 7 during the electrolytic plating step. It does not affect dimensional accuracy.
【0130】このとき、表面Bは感光性レジスト等で保
護してニッケルが成長しないように施しても良いが、第
2の金属膜はこのとき、膜厚が約2400オングストロ
ームとかなり薄いため、次工程でこの第2の金属膜を第
2のマスクとしてシリコンウエハー7の異方性エッチン
グを行う時に、発生する水素ガスなどによって第2の金
属膜の一部が破れたり、応力によって変形してしまうこ
とも考えられる。第2の金属膜は本発明においてノズル
板を形成するために重要な役割を持つので本実施例のよ
うに振動板を形成するのと同時に第2の金属膜にもニッ
ケル膜59を成長させることで強度を補い、寸法精度を
高めることが出来る。At this time, the surface B may be protected by a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow. However, the second metal film has a very small thickness of about 2400 angstroms at this time. When performing anisotropic etching of the silicon wafer 7 using the second metal film as a second mask in the process, a part of the second metal film is broken by a generated hydrogen gas or the like, or is deformed by stress. It is also possible. Since the second metal film plays an important role in forming the nozzle plate in the present invention, it is necessary to grow the nickel film 59 on the second metal film at the same time as forming the diaphragm as in this embodiment. Can supplement the strength and improve the dimensional accuracy.
【0131】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, nickel is used as the diaphragm by electrolytic plating, but the material may be gold, platinum, etc. as long as the diaphragm has rigidity and resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0132】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図7(h))。
このとき、複数個からなる開口部は図21(a)に見ら
れるように幅約30μmのスリット状パターンを複数平
行に配列した構成になっており、これらの開口部からサ
イドエッチが進行する過程の中で互いに空間が連通し、
最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振動板と液室が
得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous solution of potassium hydroxide at about 70 ° C., silicon starts to be etched anisotropically from the nozzle hole and the plurality of openings (FIG. 7 (h)).
At this time, as shown in FIG. 21A, the plurality of openings have a structure in which a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and a process in which side etching proceeds from these openings. Spaces communicate with each other in
Finally, the desired liquid chamber partition wall, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0133】このとき、ニッケル膜59は水酸化カリウ
ム水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食
されない。At this time, since the nickel film 59 has a strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0134】ここで異方性エッチングがクロム膜51ま
で到達したときの様子を図7(i)に示す。スリット状
の複数個からなる開口部から異方性エッチングが進行
し、シリコンウエハーを貫通すると、液室6側から見た
振動板の表面は先に膜付けしたクロム膜51が現れる格
好になる。同様に表面B側に残った第2の金属膜の一部
である橋梁状構造物が液室6に面している側もクロム膜
51を持つ。これらのクロム膜51を大気中に紫外線を
照射してオゾンを発生させた雰囲気中において表面処理
すると表面にクロムの酸化物層が得られる。FIG. 7 (i) shows the state when the anisotropic etching reaches the chromium film 51. When the anisotropic etching proceeds from the plurality of slit-shaped openings and penetrates the silicon wafer, the surface of the diaphragm seen from the liquid chamber 6 side looks like a chromium film 51 previously applied. Similarly, the side where the bridge-like structure, which is a part of the second metal film remaining on the surface B side, faces the liquid chamber 6, also has the chromium film 51. When the chromium film 51 is subjected to surface treatment in an atmosphere in which ozone is generated by irradiating ultraviolet rays to the atmosphere, a chromium oxide layer is obtained on the surface.
【0135】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面にクロム膜51が開放されている
と、ここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。If the chromium film 51 is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. It plays a role to avoid.
【0136】ここではクロムの酸化物層を得るのに紫外
線照射型のオゾン洗浄機を用いているが他にも酸素雰囲
気中で加熱処理をするとか、あるいは低圧下での酸素プ
ラズマ処理をするなどの方法が考えられる。Here, an ultraviolet irradiation type ozone washing machine is used to obtain a chromium oxide layer, but other methods such as heat treatment in an oxygen atmosphere or oxygen plasma treatment under a low pressure are used. The method is conceivable.
【0137】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図8(j))。Next, a positive photosensitive resist 55 is applied as a second photosensitive resist to a thickness of about 5 μm as a second photosensitive resist on a surface of the vibration plate by a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 8 (j)).
【0138】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0139】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。Since the electroplating has a feature of growing in all directions from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0140】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴はこのノズル板形成メッキ工程においては
閉塞しない。開口部が閉塞し、振動伝達棒21も適切な
大きさにまで成長した状態を図8(k)に示す。Further, the nozzle hole which is expected to have a larger opening area than the opening is not closed in the plating process for forming the nozzle plate. FIG. 8 (k) shows a state in which the opening is closed and the vibration transmission rod 21 has grown to an appropriate size.
【0141】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去して洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、液室
隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となった印
字ヘッドが得られる(図8(l))。Thereafter, the positive photosensitive resist 55 is removed, and after cleaning and surface treatment, a print head in which the desired nozzle plate 1, liquid chamber partition 3, vibration plate 5, and vibration transmission rod 21 are integrated is obtained. (FIG. 8 (l)).
【0142】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見てクロム膜、金膜、ニッケル膜となる。At this time, the structure of the diaphragm film is a chromium film, a gold film, and a nickel film when viewed from the liquid chamber side.
【0143】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but they may be formed separately as a matter of course. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0144】(実施例5)図9、図10に本発明によっ
て作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。
(a)〜(l)は工程の順番を表す。工程図は図21
(a)における線分X−X’において印字ヘッドの液室
部分を切断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハー
は振動板を形成する側を表面A、複数個からなる開口部
を形成する側を表面Bとする。図中では下方を表面A、
上方を表面Bで表す。(Embodiment 5) FIGS. 9 and 10 show a simple manufacturing process diagram of a print head made by the present invention.
(A) to (l) indicate the order of the steps. The process diagram is shown in FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view of the print head taken along a line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is surface A,
The upper side is represented by surface B.
【0145】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Aの全面に真空蒸着によって第1の金属膜を形
成する(図9(a))。金属膜の構成は密着層として厚
さ約400オングストロームのクロム膜51と導電層兼
耐エッチャント層として厚さ約2000オングストロー
ムの金膜53である。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A first metal film is formed on the entire surface A of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) by vacuum evaporation (FIG. 9A). The structure of the metal film is a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2,000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0146】次に第1の感光性レジストとしてネガ型感
光性レジスト61をスピンコーターにて厚さ約4μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う(図9(b))。Next, a negative photosensitive resist 61 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 4 μm by a spin coater, and prebaked with a hot plate or the like (FIG. 9B). .
【0147】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図9(c)の様
に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて現
像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光されなかっ
た部分が溶失し、図9(d)の様に、石英マスクを反転
したパターンがネガ型感光性レジスト61に形成され
る。The surface B was exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 9C using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. 21A was drawn, and developed with a dedicated developer. When post-baking is performed after drying, the unexposed portions are dissolved away, and a pattern obtained by inverting the quartz mask is formed on the negative photosensitive resist 61 as shown in FIG.
【0148】次にシリコンウエハー7の表面Bを酸素プ
ラズマ等にて充分アッシングを行い、真空蒸着によって
第2の金属膜を形成する。金属膜の構成は第1の金属膜
と同様に、密着層として厚さ約400オングストローム
のクロム膜51と導電層兼耐エッチャント層として厚さ
約2000オングストロームの金膜53である。Next, the surface B of the silicon wafer 7 is sufficiently ashed by oxygen plasma or the like, and a second metal film is formed by vacuum evaporation. Similar to the first metal film, the metal film includes a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0149】第2の金属膜はネガ型感光性レジスト61
の膜厚が充分に厚いため、ネガ型感光性レジスト61の
表面に付着した第2の金属膜とシリコンウエハー7の表
面に付着した第2の金属膜とに分離される(図9
(e))。これをネガ型感光性レジスト61の専用剥離
液に浸漬してネガ型感光性レジスト61を溶解させると
シリコンウエハー7上には石英マスク57と同じ、液室
隔壁を形成するための複数個からなる開口部(図21
(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)における
B)を持った第2の金属膜が形成され、ネガ型感光性レ
ジスト61上のクロム膜51と金膜53はネガ型感光性
レジスト61と一緒に剥離される(図9(f))。The second metal film is a negative photosensitive resist 61
9 is separated into a second metal film attached to the surface of the negative photosensitive resist 61 and a second metal film attached to the surface of the silicon wafer 7 (FIG. 9).
(E)). When this is immersed in a dedicated stripping solution for the negative photosensitive resist 61 to dissolve the negative photosensitive resist 61, the silicon wafer 7 is formed on the silicon wafer 7 in the same manner as the quartz mask 57 to form a plurality of liquid chamber partition walls. Opening (FIG. 21)
21A, a second metal film having a nozzle hole (B in FIG. 21A) is formed, and the chromium film 51 and the gold film 53 on the negative photosensitive resist 61 are formed of a negative photosensitive film. It is peeled off together with the resist 61 (FIG. 9F).
【0150】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。In this embodiment, the structure of the metal film is made of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used.
【0151】ここでは第1の金属膜を表面Aに形成した
後に第1の感光性レジストを形成して、そののち、第2
の金属膜の形成と第1の感光性レジストの剥離を行って
いるが、工程の順番としては先に第1の感光性レジスト
を形成したのち、連続して第1の金属膜と第2の金属膜
を形成しても構造的には変わらない。しかし実際には第
1の感光性レジストを形成する工程において最も汚れが
単結晶シリコンウエハーに付着するので、後者の工程を
選択することは歩留まりを低下させる原因となり通常は
選択しない。Here, after forming the first metal film on the surface A, the first photosensitive resist is formed, and then the second photosensitive resist is formed.
The formation of the metal film and the removal of the first photosensitive resist are performed. The first photosensitive resist is formed first, and then the first metal film and the second photosensitive resist are successively formed. Even if a metal film is formed, the structure does not change. However, in practice, in the step of forming the first photosensitive resist, the most dirt adheres to the single crystal silicon wafer. Therefore, selecting the latter step causes a reduction in yield and is not usually selected.
【0152】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図9(g)の様にな
る。After the gold film 53, which is a part of the first metal film on the surface A, is sufficiently ashed with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This step is a plating step for forming a diaphragm, and nickel also grows on the surface B at the same time. As a result, the result is as shown in FIG.
【0153】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59はほとんど
が金膜53上に成長し、シリコンウエハー7上には成長
しないのでパターニングされた金膜53の寸法精度に影
響を及ぼすことはない。Since the specific resistance values of silicon and gold are greatly different, the nickel film 59 mostly grows on the gold film 53 during the electrolytic plating step, and does not grow on the silicon wafer 7. It does not affect dimensional accuracy.
【0154】このとき、表面Bは感光性レジスト等で保
護してニッケルが成長しないように施しても良いが、第
2の金属膜はこのとき、膜厚が約2400オングストロ
ームとかなり薄いため、次工程でこの第2の金属膜を第
2のマスクとしてシリコンウエハー7の異方性エッチン
グを行う時に、発生する水素ガスなどによって第2の金
属膜の一部が破れたり、応力によって変形してしまうこ
とも考えられる。第2の金属膜は本発明においてノズル
板を形成するために重要な役割を持つので本実施例のよ
うに振動板を形成するのと同時に第2の金属膜にもニッ
ケル膜59を成長させることで強度を補い、寸法精度を
高めることが出来る。At this time, the surface B may be protected by a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow. However, since the second metal film has a very small thickness of about 2400 angstroms, When performing anisotropic etching of the silicon wafer 7 using the second metal film as a second mask in the process, a part of the second metal film is broken by a generated hydrogen gas or the like, or is deformed by stress. It is also possible. Since the second metal film plays an important role in forming the nozzle plate in the present invention, it is necessary to grow the nickel film 59 on the second metal film at the same time as forming the diaphragm as in this embodiment. Can supplement the strength and improve the dimensional accuracy.
【0155】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, nickel is used as the diaphragm by electrolytic plating. However, the material may be gold, platinum or the like, as long as the diaphragm has rigidity and resistance to anisotropic etching etchant. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0156】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図9(h))。
このとき、複数個からなる開口部は図21(a)に見ら
れるように幅約30μmのスリット状パターンを複数平
行に配列した構成になっており、これらの開口部からサ
イドエッチが進行する過程の中で互いに空間が連通し、
最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振動板と液室が
得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous solution of potassium hydroxide at about 70 ° C., silicon starts to be etched anisotropically from the nozzle hole and the plurality of openings (FIG. 9H).
At this time, as shown in FIG. 21A, the plurality of openings have a structure in which a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and a process in which side etching proceeds from these openings. Spaces communicate with each other in
Finally, the desired liquid chamber partition wall, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0157】このときニッケル膜59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since the nickel film 59 has a strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0158】ここで本実施例では一度、異方性エッチン
グを中断し、シリコンを振動板から見て数μm残す。こ
こまでの様子を図9(i)に示す。Here, in this embodiment, once the anisotropic etching is interrupted, silicon is left several μm as viewed from the diaphragm. The state so far is shown in FIG.
【0159】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面に第1の金属膜が開放されている
とここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。This is because if the first metal film is opened on the surface of the diaphragm seen from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. The role is to avoid.
【0160】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図10(j))。Next, a positive photosensitive resist 55 as a second photosensitive resist is applied to the surface of the diaphragm to a thickness of about 5 μm with a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmitting rod ( FIG. 10 (j)).
【0161】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0162】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。Since the electroplating has a feature of growing in all directions with respect to the space from the electrode, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0163】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴はこのノズル板形成メッキ工程においては
閉塞しない。開口部が閉塞し、振動伝達棒21も適切な
大きさにまで成長した状態を図10(k)に示す。Further, the nozzle hole which is expected to have a larger opening area than the opening does not close in this nozzle plate forming plating step. FIG. 10 (k) shows a state where the opening is closed and the vibration transmission rod 21 has grown to an appropriate size.
【0164】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去した後、洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、
液室隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となっ
た印字ヘッドが得られる(図10(l))。Thereafter, after removing the positive photosensitive resist 55, washing and surface treatment are performed to obtain the desired nozzle plate 1,
A print head in which the liquid chamber partition 3, the vibration plate 5, and the vibration transmission rod 21 are integrated is obtained (FIG. 10 (l)).
【0165】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見てシリコン、クロム膜、金膜、ニッケル膜となる。シ
リコン部分が振動板として適切な厚さでないときは、ポ
ジ型感光性レジスト55を除去した後、再び先の水酸化
カリウム水溶液にてシリコンウエハーの異方性エッチン
グを行う。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a silicon, chromium film, gold film and nickel film when viewed from the liquid chamber side. If the silicon portion does not have an appropriate thickness as a diaphragm, the positive photosensitive resist 55 is removed, and then the silicon wafer is again subjected to anisotropic etching with a potassium hydroxide aqueous solution.
【0166】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but may be formed separately. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0167】(実施例6)図11、図12に本発明によ
って作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。
(a)〜(l)は工程の順番を表す。工程図は図21
(a)における線分X−X’において印字ヘッドの液室
部分を切断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハー
は振動板を形成する側を表面A、複数個からなる開口部
を形成する側を表面Bとする。図中では下方を表面A、
上方を表面Bで表す。(Embodiment 6) FIGS. 11 and 12 show a simple manufacturing process diagram of a print head made by the present invention.
(A) to (l) indicate the order of the steps. The process diagram is shown in FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view of the print head taken along a line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is surface A,
The upper side is represented by surface B.
【0168】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Aの全面にCVD法などにより厚さ1000オ
ングストロームの窒化シリコン膜63を形成する(図1
1(a))。その上にさらに真空蒸着によって第1の金
属膜を形成する。金属膜の構成は密着層として厚さ約4
00オングストロームのクロム膜51と導電層兼耐エッ
チャント層として厚さ約2000オングストロームの金
膜53である。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A silicon nitride film 63 having a thickness of 1000 angstroms is formed on the entire surface A of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) by a CVD method or the like (FIG. 1).
1 (a)). A first metal film is further formed thereon by vacuum evaporation. The structure of the metal film is about 4
A chromium film 51 having a thickness of 00 Å and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0169】次に第1の感光性レジストとしてネガ型感
光性レジスト61をスピンコーターにて厚さ約4μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う(図11(b))。Next, a negative photosensitive resist 61 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 4 μm by a spin coater, and prebaked with a hot plate or the like (FIG. 11B). .
【0170】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図11(c)の
様に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて
現像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光されなか
った部分が溶失し、図11(d)の様に、石英マスクを
反転したパターンがネガ型感光性レジスト61に形成さ
れる。The surface B is exposed to ultraviolet light using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. 21A is drawn as shown in FIG. When post-baking is performed after drying, the unexposed portions are lost and a pattern obtained by inverting the quartz mask is formed on the negative photosensitive resist 61 as shown in FIG.
【0171】次にシリコンウエハー7の表面Bを酸素プ
ラズマ等にて充分アッシングを行い、真空蒸着によって
第2の金属膜を形成する。金属膜の構成は第1の金属膜
と同様に、密着層として厚さ約400オングストローム
のクロム膜51と導電層兼耐エッチャント層として厚さ
約2000オングストロームの金膜53である。Next, the surface B of the silicon wafer 7 is sufficiently ashed by oxygen plasma or the like, and a second metal film is formed by vacuum evaporation. Similar to the first metal film, the metal film includes a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0172】第2の金属膜はネガ型感光性レジスト61
の膜厚が充分に厚いため、ネガ型感光性レジスト61の
表面に付着した第2の金属膜とシリコンウエハー7の表
面に付着した第2の金属膜とに分離される(図11
(e))。これをネガ型感光性レジスト61の専用剥離
液に浸漬してネガ型感光性レジスト61を溶解させると
シリコンウエハー7上には石英マスク57と同じ、液室
隔壁を形成するための複数個からなる開口部(図21
(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)における
B)を持った第2の金属膜が形成され、ネガ型感光性レ
ジスト61上のクロム膜51と金膜53はネガ型感光性
レジスト61と一緒に剥離される(図11(f))。The second metal film is a negative photosensitive resist 61
Is sufficiently thick, it is separated into a second metal film attached to the surface of the negative photosensitive resist 61 and a second metal film attached to the surface of the silicon wafer 7 (FIG. 11).
(E)). When this is immersed in a dedicated stripping solution for the negative photosensitive resist 61 to dissolve the negative photosensitive resist 61, the silicon wafer 7 is formed on the silicon wafer 7 in the same manner as the quartz mask 57 to form a plurality of liquid chamber partition walls. Opening (FIG. 21)
21A, a second metal film having a nozzle hole (B in FIG. 21A) is formed, and the chromium film 51 and the gold film 53 on the negative photosensitive resist 61 are formed of a negative photosensitive film. It is peeled off together with the resist 61 (FIG. 11F).
【0173】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。In this embodiment, the metal film is composed of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is also possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used.
【0174】ここでは第1の金属膜を表面Aに形成した
後に第1の感光性レジストを形成して、そののち、第2
の金属膜の形成と第1の感光性レジストの剥離を行って
いるが、工程の順番としては先に第1の感光性レジスト
を形成したのち、連続して第1の金属膜と第2の金属膜
を形成しても構造的には変わらない。しかし実際には第
1の感光性レジストを形成する工程において最も汚れが
単結晶シリコンウエハーに付着するので、後者の工程を
選択することは歩留まりを低下させる原因となり通常は
選択しない。Here, after forming a first metal film on the surface A, a first photosensitive resist is formed, and then a second photosensitive resist is formed.
The formation of the metal film and the removal of the first photosensitive resist are performed. The first photosensitive resist is formed first, and then the first metal film and the second photosensitive resist are successively formed. Even if a metal film is formed, the structure does not change. However, in practice, in the step of forming the first photosensitive resist, the most dirt adheres to the single crystal silicon wafer. Therefore, selecting the latter step causes a reduction in yield and is not usually selected.
【0175】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図11(g)の様に
なる。After a gold film 53, which is a part of the first metal film on the surface A, is sufficiently ashed with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This step is a diaphragm forming plating step, and nickel is simultaneously grown on the surface B. As a result, the result is as shown in FIG.
【0176】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59はほとんど
が金膜53上に成長し、シリコンウエハー7上には成長
しないのでパターニングされた金膜53の寸法精度に影
響を及ぼすことはない。Since the specific resistance values of silicon and gold are greatly different, the nickel film 59 mostly grows on the gold film 53 during the electrolytic plating step, and does not grow on the silicon wafer 7. It does not affect dimensional accuracy.
【0177】このとき、表面Bは感光性レジスト等で保
護してニッケルが成長しないように施しても良いが、第
2の金属膜はこのとき、膜厚が約2400オングストロ
ームとかなり薄いため、次工程でこの第2の金属膜を第
2のマスクとしてシリコンウエハー7の異方性エッチン
グを行う時に、発生する水素ガスなどによって第2の金
属膜の一部が破れたり、応力によって変形してしまうこ
とも考えられる。第2の金属膜は本発明においてノズル
板を形成するために重要な役割を持つので本実施例のよ
うに振動板を形成するのと同時に第2の金属膜にもニッ
ケル膜59を成長させることで強度を補い、寸法精度を
高めることが出来る。At this time, the surface B may be protected by a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow. However, the second metal film has a very small thickness of about 2400 angstroms at this time. When performing anisotropic etching of the silicon wafer 7 using the second metal film as a second mask in the process, a part of the second metal film is broken by a generated hydrogen gas or the like, or is deformed by stress. It is also possible. Since the second metal film plays an important role in forming the nozzle plate in the present invention, it is necessary to grow the nickel film 59 on the second metal film at the same time as forming the diaphragm as in this embodiment. Can supplement the strength and improve the dimensional accuracy.
【0178】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, the diaphragm is formed by electrolytic plating using nickel as the diaphragm, but other materials such as gold and platinum may be used as long as the diaphragm has rigidity and resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0179】また本実施例の場合、窒化シリコン膜が存
在するので振動板としての剛性を考慮してニッケルの膜
厚を調整する。この場合は窒化シリコンの膜厚は100
0オングストロームであるが、これが1μm程度の時は
ニケッルが特に必要でない場合もあり得る。このとき、
振動板形成メッキ工程は第2の金属膜上にニッケルを形
成するための工程となる。In this embodiment, since the silicon nitride film exists, the thickness of nickel is adjusted in consideration of the rigidity of the diaphragm. In this case, the thickness of the silicon nitride is 100
Although it is 0 angstroms, when this is about 1 μm, nickel may not be particularly necessary in some cases. At this time,
The vibration plate forming plating step is a step for forming nickel on the second metal film.
【0180】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図11
(h))。このとき、複数個からなる開口部は図21
(a)に見られるように幅約30μmのスリット状パタ
ーンを複数平行に配列した構成になっており、これらの
開口部からサイドエッチが進行する過程の中で互いに空
間が連通し、最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振
動板と液室が得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous potassium hydroxide solution at about 70 ° C., silicon starts to be etched anisotropically through the nozzle hole and the plurality of openings (FIG. 11).
(H)). At this time, a plurality of openings are formed as shown in FIG.
As shown in (a), a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and spaces are communicated with each other in the process of side etching from these openings, and finally, The required liquid chamber partition, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0181】このときニッケル膜59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since the nickel film 59 has a strong resistance to an aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0182】ここで異方性エッチングが窒化シリコン膜
63まで到達したときの様子を図11(i)に示す。ス
リット状の複数個からなる開口部から異方性エッチング
が進行しシリコンウエハーを貫通すると、液室6側から
見た振動板の表面は先に膜付けした窒化シリコン膜63
が現れる格好になる。FIG. 11I shows the state when the anisotropic etching reaches the silicon nitride film 63. When the anisotropic etching proceeds from the plurality of slit-shaped openings and penetrates the silicon wafer, the surface of the vibration plate viewed from the liquid chamber 6 side becomes the silicon nitride film 63 previously formed.
Appears.
【0183】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面に第1の金属膜が開放されている
と、ここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。If the first metal film is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. The role is to avoid this.
【0184】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図12(j))。Next, a positive photosensitive resist 55 as a second photosensitive resist is applied to the surface of the diaphragm to a thickness of about 5 μm with a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 12 (j).
【0185】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0186】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。[0186] Since electrolytic plating has a feature of growing in all directions from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0187】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴は、このノズル板形成メッキ工程において
は閉塞しない。開口部が閉塞し、振動伝達棒21も適切
な大きさにまで成長した状態を図12(k)に示す。The nozzle hole which is expected to have a larger opening area than the opening does not close in the nozzle plate forming plating step. FIG. 12 (k) shows a state in which the opening is closed and the vibration transmission rod 21 has grown to an appropriate size.
【0188】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去して洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、液室
隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となった印
字ヘッドが得られる(図12(l))。After that, the positive photosensitive resist 55 is removed, and after cleaning and surface treatment, a print head in which the desired nozzle plate 1, liquid chamber partition 3, vibration plate 5, and vibration transmission rod 21 are integrated is obtained. (FIG. 12 (l)).
【0189】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見て窒化シリコン膜、クロム膜、金膜、ニッケル膜とな
る。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a silicon nitride film, a chromium film, a gold film, and a nickel film when viewed from the liquid chamber side.
【0190】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but they may be formed separately as a matter of course. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0191】以上の実施例においては複数個からなる開
口部を第2の金属膜に形成するときにリフトオフ法を用
いていたが、以下の実施例では開口部の寸法精度をさら
に高めるために複数個からなる開口部を形成する表面B
に窒化シリコン膜を形成してシリコンとの密着性を高
め、これをドライエッチングで開口部を形成したときの
実施例を示す。このとき、表面Bには第2のマスクとし
ての窒化シリコン膜と、第3の金属膜を形成するための
電極として第2の金属膜が存在し、両者の開口部の大き
さを調整することでノズル穴の寸歩精度を飛躍的に高め
ることが出来る。In the above embodiments, the lift-off method is used when forming a plurality of openings in the second metal film. However, in the following embodiments, a plurality of openings are formed in order to further improve the dimensional accuracy of the openings. Surface B forming an opening composed of individual pieces
An example in which a silicon nitride film is formed to improve the adhesion to silicon and an opening is formed by dry etching. At this time, a silicon nitride film as a second mask and a second metal film as an electrode for forming a third metal film are present on the surface B, and the sizes of the openings of both are adjusted. Thus, the step accuracy of the nozzle hole can be dramatically improved.
【0192】(実施例7)図13、図14に本発明によ
って作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。
(a)〜(r)は工程の順番を表す。工程図は図21
(a)における線分X−X’において印字ヘッドの液室
部分を切断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハー
は振動板を形成する側を表面A、複数個からなる開口部
を形成する側を表面Bとする。図中では下方を表面A、
上方を表面Bで表す。(Embodiment 7) FIGS. 13 and 14 show simple manufacturing process diagrams of a print head made by the present invention.
(A) to (r) indicate the order of the steps. The process diagram is shown in FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view of the print head taken along a line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is surface A,
The upper side is represented by surface B.
【0193】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Bの全面にCVD法などにより厚さ1000オ
ングストロームの窒化シリコン膜63を形成する(図1
3(a))。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A silicon nitride film 63 having a thickness of 1000 angstroms is formed on the entire surface B of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) by CVD or the like (FIG. 1).
3 (a)).
【0194】その上にさらに真空蒸着によって表面Aに
は第1の金属膜、表面Bには第2の金属膜を形成する
(図13(b))。金属膜の構成は両方とも密着層とし
て厚さ約400オングストロームのクロム膜51と導電
層兼耐エッチャント層として厚さ約2000オングスト
ロームの金膜53である。Further, a first metal film is formed on the surface A and a second metal film is formed on the surface B by vacuum evaporation (FIG. 13B). Each of the metal films is composed of a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0195】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。In this embodiment, the structure of the metal film is made of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used.
【0196】次に第1の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う。同様に表面Aに対しても行ったものが図13
(c)である。Next, a positive photosensitive resist 55 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 2 μm by a spin coater, and prebaked using a hot plate or the like. Similarly, FIG.
(C).
【0197】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図13(d)の
様に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて
現像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光された部
分が溶失し、図13(e)の様に、石英マスクと同様の
パターンがポジ型感光性レジスト55に形成される。The surface B was exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 13D using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. 21A was drawn, and developed with a dedicated developer. When post-baking is performed after drying, the exposed portions are dissolved and a pattern similar to that of the quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0198】ここで表面Aのポジ型感光性レジスト55
は次の工程におけるエッチャントから金膜53を守るた
めの保護膜として形成した。Here, the positive photosensitive resist 55 on the surface A is used.
Was formed as a protective film for protecting the gold film 53 from an etchant in the next step.
【0199】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第1のマスクとして金膜53を王水(硝酸と塩
酸の混合溶液、混合比1:1〜1:3)にてエッチング
する。さらにクロム膜51を硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸の混合水溶液(例えば純水1Lに対して硝酸
セリウムアンモニウムが20g、過塩素酸が20ml)
にてエッチングすることにより、金膜53とクロム膜5
1をポジ型感光性レジスト55と同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
(図21(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)
におけるB)が図13(f)の様に表面B上に形成され
る。クロム膜と金膜をパターニングした後は次工程のた
めにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除去さ
れ、図13(g)の様な形になる。Next, using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a first mask, the gold film 53 is etched with aqua regia (mixed solution of nitric acid and hydrochloric acid, mixing ratio of 1: 1 to 1: 3). . Further, the chromium film 51 is coated with a mixed aqueous solution of cerium ammonium nitrate and perchloric acid (for example, 20 g of cerium ammonium nitrate and 20 ml of perchloric acid per 1 L of pure water).
The gold film 53 and the chromium film 5
1 is patterned into the same shape as the positive photosensitive resist 55, and a plurality of openings (A in FIG. 21 (a)) and nozzle holes (FIG. 21 (a)) for forming liquid chamber partitions are formed.
B) is formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the chromium film and the gold film, the positive photosensitive resist 55 is removed with a dedicated stripper for the next step, and the shape becomes as shown in FIG. 13 (g).
【0200】ここでは湿式エッチングによって第2の金
属膜に複数個からなる開口部を形成しているが、スパッ
タエッチングや反応性イオンエッチングを用いても構わ
ない。Here, a plurality of openings are formed in the second metal film by wet etching, but sputter etching or reactive ion etching may be used.
【0201】次に第3の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
再び表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベ
ークを行う(図13(h))。Next, as a third photosensitive resist, a positive photosensitive resist 55 is again applied to the entire surface B to a thickness of about 2 μm by a spin coater, and prebaked with a hot plate or the like (FIG. 13 (h)). ).
【0202】これを先ほどの石英マスク57に対し、ノ
ズル穴の径が若干小さく設計された石英マスクを用いて
同様に図13(i)の様に表面Bに対して紫外線露光を
行い、専用現像液にて現像、乾燥を経てポストベークを
行うと、露光された部分が溶失し、図14(j)の様
に、石英マスクと同様のパターンがポジ型感光性レジス
ト55に形成される。The surface B is similarly exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 13 (i) using the quartz mask 57 having the nozzle hole designed to have a slightly smaller diameter than the quartz mask 57 described above. When post-baking is performed after development and drying with a liquid, the exposed portions are dissolved and a pattern similar to a quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0203】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第3のマスクとして窒化シリコン膜63をドラ
イエッチング装置にてエッチングすることにより、窒化
シリコン膜63を第3のマスクと同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
とノズル穴が図14(k)の様に表面B上に形成され
る。窒化シリコン膜63をパターニングした後は次工程
のためにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除
去され、図14(l)の様な形になる。Next, the silicon nitride film 63 is etched with a dry etching apparatus using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a third mask, so that the silicon nitride film 63 has the same shape as the third mask. A plurality of openings and nozzle holes for patterning and forming a liquid chamber partition are formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the silicon nitride film 63, the positive photosensitive resist 55 is removed with a dedicated stripping solution for the next step, and the shape becomes as shown in FIG.
【0204】ここではドライエッチングによって窒化シ
リコン膜63に複数個からなる開口部を形成している
が、フッ酸と硝酸の混合水溶液などを用いて湿式エッチ
ングを行っても開口部を形成することは可能である。こ
の場合はドライエッチングの時よりは若干寸法精度が悪
くなる。Here, a plurality of openings are formed in the silicon nitride film 63 by dry etching. However, the openings cannot be formed by wet etching using a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid. It is possible. In this case, the dimensional accuracy is slightly lower than in the case of dry etching.
【0205】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図14(m)の様に
なる。After a gold film 53 which is a part of the first metal film on the surface A is ashed sufficiently with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This stage is a diaphragm forming plating process, and nickel is simultaneously grown on the surface B. As a result, the result is as shown in FIG.
【0206】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59は、ほとん
どが金膜53上に成長し、シリコンウエハー7や窒化シ
リコン膜63上には成長しないのでパターニングされた
金膜53の寸法精度に影響を及ぼすことはない。Since the specific resistance values of silicon and gold are greatly different from each other, during the electrolytic plating step, most of the nickel film 59 grows on the gold film 53 and does not grow on the silicon wafer 7 or the silicon nitride film 63. There is no influence on the dimensional accuracy of the gold film 53 thus obtained.
【0207】このとき、表面Bは感光性レジスト等で保
護してニッケルが成長しないように施しても良い。At this time, the surface B may be protected with a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow.
【0208】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, the diaphragm is formed by electrolytic plating using nickel as the diaphragm. However, other materials such as gold and platinum may be used as long as the diaphragm has rigidity and resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0209】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図14
(n))。このとき、複数個からなる開口部は図21
(a)に見られるように幅約30μmのスリット状パタ
ーンを複数平行に配列した構成になっており、これらの
開口部からサイドエッチが進行する過程の中で互いに空
間が連通し、最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振
動板と液室が得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous solution of potassium hydroxide at about 70 ° C., silicon starts to be etched anisotropically from the nozzle hole and the opening formed of a plurality (FIG. 14).
(N)). At this time, a plurality of openings are formed as shown in FIG.
As shown in (a), a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and spaces are communicated with each other in the process of side etching from these openings, and finally, The required liquid chamber partition, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0210】このときニッケル膜59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since the nickel film 59 has a strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0211】ここで異方性エッチングがクロム膜51ま
で到達したときの様子を図14(o)に示す。スリット
状の複数個からなる開口部から異方性エッチングが進行
し、シリコンウエハーを貫通すると、液室6側から見た
振動板の表面は先に膜付けしたクロム膜51が現れる格
好になる。同様に表面B側に残った第2の金属膜の一部
である橋梁状構造物が液室6に面している側もクロム膜
51を持つ。これらのクロム膜51を大気中に紫外線を
照射してオゾンを発生させた雰囲気中において表面処理
すると表面にクロムの酸化物層が得られる。FIG. 14 (o) shows a state when the anisotropic etching reaches the chromium film 51. When the anisotropic etching proceeds from the plurality of slit-shaped openings and penetrates the silicon wafer, the surface of the diaphragm seen from the liquid chamber 6 side looks like a chromium film 51 previously applied. Similarly, the side where the bridge-like structure, which is a part of the second metal film remaining on the surface B side, faces the liquid chamber 6, also has the chromium film 51. When the chromium film 51 is subjected to surface treatment in an atmosphere in which ozone is generated by irradiating ultraviolet rays to the atmosphere, a chromium oxide layer is obtained on the surface.
【0212】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面にクロム膜51が開放されている
とここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。This is because if the chromium film 51 is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there, and this is avoided. Play a role.
【0213】ここではクロムの酸化物層を得るのに紫外
線照射型のオゾン洗浄機を用いているが他にも酸素雰囲
気中で加熱処理をするとか、あるいは低圧下での酸素プ
ラズマ処理をするなどの方法が考えられる。Here, an ultraviolet irradiation type ozone washing machine is used to obtain a chromium oxide layer, but other methods such as heat treatment in an oxygen atmosphere or oxygen plasma treatment under a low pressure are used. The method is conceivable.
【0214】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図14(p))。Next, a positive photosensitive resist 55 is applied as a second photosensitive resist on the surface of the vibration plate to a thickness of about 5 μm with a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 14 (p)).
【0215】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0216】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。Since the electrolytic plating has a feature of growing in all directions from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0217】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴はこのノズル板形成メッキ工程においては
閉塞しない。さらに本実施例では第2の金属膜と窒化シ
リコン膜のノズル穴径が異なるのでノズル穴部分でのニ
ッケルメッキ層の回り込みを極めて少なくできる。即ち
窒化シリコン膜が絶縁性であるためこの上にはメッキ層
が形成されず、金膜からの成長のみに限定されるのでノ
ズル穴部分の寸法や形状をコントロールしやすくなる。
開口部が閉塞し、振動伝達棒21も適切な大きさにまで
成長した状態を図14(q)に示す。Further, the nozzle hole whose opening area is expected to be larger than the opening does not close in the nozzle plate forming plating step. Further, in the present embodiment, since the nozzle hole diameters of the second metal film and the silicon nitride film are different from each other, it is possible to minimize the wraparound of the nickel plating layer in the nozzle hole portion. That is, since the silicon nitride film is insulative, no plating layer is formed thereon, and only the growth from the gold film is performed, so that the size and shape of the nozzle hole can be easily controlled.
FIG. 14 (q) shows a state in which the opening is closed and the vibration transmission rod 21 has grown to an appropriate size.
【0218】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去して洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、液室
隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となった印
字ヘッドが得られる(図14(r))。Thereafter, the positive photosensitive resist 55 is removed, and after cleaning and surface treatment, a print head in which the desired nozzle plate 1, liquid chamber partition 3, vibration plate 5, and vibration transmission rod 21 are integrated is obtained. (FIG. 14 (r)).
【0219】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見てクロム膜、金膜、ニッケル膜となる。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a chromium film, a gold film, and a nickel film when viewed from the liquid chamber side.
【0220】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In the present embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but they may be formed separately as a matter of course. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0221】(実施例8)図15、図16に本発明によ
って作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。
(a)〜(r)は工程の順番を表す。工程図は図21
(a)における線分X−X’において印字ヘッドの液室
部分を切断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハー
は振動板を形成する側を表面A、複数個からなる開口部
を形成する側を表面Bとする。図中では下方を表面A、
上方を表面Bで表す。(Embodiment 8) FIGS. 15 and 16 show a simple manufacturing process diagram of a print head manufactured by the present invention.
(A) to (r) indicate the order of the steps. The process diagram is shown in FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view of the print head taken along a line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is surface A,
The upper side is represented by surface B.
【0222】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Bの全面にCVD法などにより厚さ1000オ
ングストロームの窒化シリコン膜63を形成する(図1
5(a))。First, both sides are polished to a thickness of about 300 μm.
A silicon nitride film 63 having a thickness of 1000 angstroms is formed on the entire surface B of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) by CVD or the like (FIG. 1).
5 (a)).
【0223】その上にさらに真空蒸着によって表面Aに
は第1の金属膜、表面Bには第2の金属膜を形成する
(図15(b))。金属膜の構成は両方とも密着層とし
て厚さ約400オングストロームのクロム膜51と導電
層兼耐エッチャント層として厚さ約2000オングスト
ロームの金膜53である。Further, a first metal film is formed on the surface A and a second metal film is formed on the surface B by vacuum evaporation (FIG. 15B). Each of the metal films is composed of a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0224】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。In this embodiment, the structure of the metal film is made of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used.
【0225】次に第1の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う。同様に表面Aに対しても行ったものが図15
(c)である。Next, a positive photosensitive resist 55 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface of the surface B to a thickness of about 2 μm by a spin coater, and prebaked by a hot plate or the like. FIG. 15 shows the results obtained for the surface A in the same manner.
(C).
【0226】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図15(d)の
様に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて
現像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光された部
分が溶失し、図15(e)の様に、石英マスクと同様の
パターンがポジ型感光性レジスト55に形成される。The surface B was exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 15D using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. 21A was drawn, and developed with a dedicated developer. When post-baking is performed after drying, the exposed portions are dissolved away, and a pattern similar to a quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0227】ここで表面Aのポジ型感光性レジスト55
は次の工程におけるエッチャントから金膜53を守るた
めの保護膜として形成した。Here, the positive photosensitive resist 55 on the surface A is used.
Was formed as a protective film for protecting the gold film 53 from an etchant in the next step.
【0228】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第1のマスクとして金膜53を王水(硝酸と塩
酸の混合溶液、混合比1:1〜1:3)にてエッチング
する。さらにクロム膜51を硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸の混合水溶液(例えば純水1Lに対して硝酸
セリウムアンモニウムが20g、過塩素酸が20ml)
にてエッチングすることにより、金膜53とクロム膜5
1をポジ型感光性レジスト55と同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
(図21(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)
におけるB)が図15(f)の様に表面B上に形成され
る。クロム膜と金膜をパターニングした後は次工程のた
めにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除去さ
れ、図15(g)の様な形になる。Next, using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a first mask, the gold film 53 is etched with aqua regia (mixed solution of nitric acid and hydrochloric acid, mixing ratio of 1: 1 to 1: 3). . Further, the chromium film 51 is coated with a mixed aqueous solution of cerium ammonium nitrate and perchloric acid (for example, 20 g of cerium ammonium nitrate and 20 ml of perchloric acid per 1 L of pure water).
The gold film 53 and the chromium film 5
1 is patterned into the same shape as the positive photosensitive resist 55, and a plurality of openings (A in FIG. 21 (a)) and nozzle holes (FIG. 21 (a)) for forming liquid chamber partitions are formed.
B) is formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the chromium film and the gold film, the positive photosensitive resist 55 is removed by a dedicated stripper for the next step, and the shape becomes as shown in FIG.
【0229】ここでは湿式エッチングによって第2の金
属膜に複数個からなる開口部を形成しているが、スパッ
タエッチングや反応性イオンエッチングを用いても構わ
ない。Here, a plurality of openings are formed in the second metal film by wet etching, but sputter etching or reactive ion etching may be used.
【0230】次に第3の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
再び表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベ
ークを行う(図15(h))。Next, a positive photosensitive resist 55 is applied as a third photosensitive resist to a thickness of about 2 μm again on the entire surface of the surface B by a spin coater, and prebaked with a hot plate or the like (FIG. 15 (h)). ).
【0231】これを先ほどの石英マスク57に対し、ノ
ズル穴の径が若干小さく設計された石英マスクを用いて
同様に図15(i)の様に表面Bに対して紫外線露光を
行い、専用現像液にて現像、乾燥を経てポストベークを
行うと、露光された部分が溶失し、図16(j)の様
に、石英マスクと同様のパターンがポジ型感光性レジス
ト55に形成される。The surface B was similarly exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 15 (i) using the quartz mask 57 having the nozzle hole designed to have a slightly smaller diameter than the quartz mask 57 described above. When post-baking is performed through development and drying with a liquid, the exposed portions are dissolved and a pattern similar to a quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0232】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第3のマスクとして窒化シリコン膜63をドラ
イエッチング装置にてエッチングすることにより、窒化
シリコン膜63を第3のマスクと同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
とノズル穴が図16(k)の様に表面B上に形成され
る。窒化シリコン膜63をパターニングした後は次工程
のためにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除
去され、図16(l)の様な形になる。Next, the silicon nitride film 63 is etched with a dry etching apparatus using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a third mask, so that the silicon nitride film 63 has the same shape as the third mask. A plurality of openings and nozzle holes for patterning and forming a liquid chamber partition are formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the silicon nitride film 63, the positive photosensitive resist 55 is removed by a dedicated stripping solution for the next step, and the shape becomes as shown in FIG.
【0233】ここではドライエッチングによって窒化シ
リコン膜63に複数個からなる開口部を形成している
が、フッ酸と硝酸の混合水溶液などを用いて湿式エッチ
ングを行っても開口部を形成することは可能である。こ
の場合はドライエッチングの時よりは若干寸法精度が悪
くなる。Here, a plurality of openings are formed in the silicon nitride film 63 by dry etching. However, the openings may not be formed by wet etching using a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid. It is possible. In this case, the dimensional accuracy is slightly lower than in the case of dry etching.
【0234】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図16(m)の様に
なる。After a gold film 53, which is a part of the first metal film on the surface A, is sufficiently ashed with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This step is a diaphragm forming plating step, and nickel is simultaneously grown on the surface B. As a result, the result is as shown in FIG.
【0235】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59はほとんど
が金膜53上に成長し、シリコンウエハー7や窒化シリ
コン膜63上には成長しないのでパターニングされた金
膜53の寸法精度に影響を及ぼすことはない。Since the specific resistance values of silicon and gold are significantly different, the nickel film 59 is mostly grown on the gold film 53 during the electrolytic plating step, but is not grown on the silicon wafer 7 or the silicon nitride film 63. The dimensional accuracy of the deposited gold film 53 is not affected.
【0236】このとき、表面Bは感光性レジスト等で保
護してニッケルが成長しないように施しても良い。At this time, the surface B may be protected with a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow.
【0237】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, the diaphragm is formed by electrolytic plating using nickel as the diaphragm. However, other materials such as gold and platinum may be used as long as the diaphragm has rigidity and resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0238】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図16
(n))。このとき、複数個からなる開口部は図21
(a)に見られるように幅約30μmのスリット状パタ
ーンを複数平行に配列した構成になっており、これらの
開口部からサイドエッチが進行する過程の中で互いに空
間が連通し、最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振
動板と液室が得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous potassium hydroxide solution at about 70 ° C., silicon begins to be anisotropically etched through the nozzle hole and the plurality of openings (FIG. 16).
(N)). At this time, a plurality of openings are formed as shown in FIG.
As shown in (a), a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and spaces are communicated with each other in the process of side etching from these openings, and finally, The required liquid chamber partition, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0239】このときニッケル膜59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since the nickel film 59 has a strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0240】ここで本実施例では一度異方性エッチング
を中断し、シリコンを振動板から見て数μm残す。ここ
までの様子を図16(o)に示す。Here, in this embodiment, the anisotropic etching is interrupted once, and silicon is left several μm as viewed from the diaphragm. The state so far is shown in FIG.
【0241】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面に第1の金属膜が開放されている
とここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。This is because if the first metal film is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. The role is to avoid.
【0242】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図16(p))。Next, a positive photosensitive resist 55 is applied as a second photosensitive resist on the surface of the diaphragm to a thickness of about 5 μm with a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 16 (p)).
【0243】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0244】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。[0244] Since electrolytic plating has the characteristic of growing in all directions from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0245】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴はこのノズル板形成メッキ工程においては
閉塞しない。さらに本実施例では第2の金属膜と窒化シ
リコン膜のノズル穴径が異なるのでノズル穴部分でのニ
ッケルメッキ層の回り込みを極めて少なくできる。即ち
窒化シリコン膜が絶縁性であるため、この上にはメッキ
層が形成されず、金膜からの成長のみに限定されるので
ノズル穴部分の寸法や形状をコントロールしやすくな
る。開口部が閉塞し、振動伝達棒21も適切な大きさに
まで成長した状態を図16(q)に示す。Further, the nozzle hole which is expected to have a larger opening area than the opening does not close in the nozzle plate forming plating step. Further, in the present embodiment, since the nozzle hole diameters of the second metal film and the silicon nitride film are different from each other, it is possible to minimize the wraparound of the nickel plating layer in the nozzle hole portion. That is, since the silicon nitride film is insulative, no plating layer is formed thereon, and the growth is limited only to the growth from the gold film, so that the size and shape of the nozzle hole can be easily controlled. FIG. 16 (q) shows a state where the opening is closed and the vibration transmission rod 21 has grown to an appropriate size.
【0246】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去して洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、液室
隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となった印
字ヘッドが得られる(図16(r))。Thereafter, the positive photosensitive resist 55 is removed, and after cleaning and surface treatment, a print head in which the desired nozzle plate 1, liquid chamber partition 3, vibration plate 5, and vibration transmission rod 21 are integrated is obtained. (FIG. 16 (r)).
【0247】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見てシリコン、クロム膜、金膜、ニッケル膜となる。シ
リコン部分が振動板として適切な厚さでないときは、ポ
ジ型感光性レジスト55を除去した後、再び先の水酸化
カリウム水溶液にてシリコンウエハーの異方性エッチン
グを行う。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a silicon, chromium film, gold film, and nickel film when viewed from the liquid chamber side. If the silicon portion does not have an appropriate thickness as a diaphragm, the positive photosensitive resist 55 is removed, and then the silicon wafer is again subjected to anisotropic etching with a potassium hydroxide aqueous solution.
【0248】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but they may be formed separately as a matter of course. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0249】(実施例9)図17、図18に本発明によ
って作られる印字ヘッドの簡単な製造工程図を示す。
(a)〜(r)は工程の順番を表す。工程図は図21
(a)における線分X−X’において印字ヘッドの液室
部分を切断した断面図で表す。単結晶シリコンウエハー
は振動板を形成する側を表面A、複数個からなる開口部
を形成する側を表面Bとする。図中では下方を表面A、
上方を表面Bで表す。(Embodiment 9) FIGS. 17 and 18 show a simple manufacturing process diagram of a print head manufactured according to the present invention.
(A) to (r) indicate the order of the steps. The process diagram is shown in FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view of the print head taken along a line XX ′ in FIG. In the single crystal silicon wafer, the side on which the diaphragm is formed is referred to as surface A, and the side on which a plurality of openings are formed is referred to as surface B. In the figure, the lower side is surface A,
The upper side is represented by surface B.
【0250】まず、両面研磨を行った厚さ約300μm
の結晶方位が(110)である単結晶シリコンウエハー
7の表面Aと表面Bの全面にCVD法などにより厚さ1
000オングストロームの窒化シリコン膜63を形成す
る(図17(a))。First, both sides were polished to a thickness of about 300 μm.
Is formed on the entire surface A and surface B of the single crystal silicon wafer 7 having a crystal orientation of (110) by the CVD method or the like.
A 2,000 Å silicon nitride film 63 is formed (FIG. 17A).
【0251】その上にさらに真空蒸着によって表面Aに
は第1の金属膜、表面Bには第2の金属膜を形成する
(図17(b))。金属膜の構成は両方とも密着層とし
て厚さ約400オングストロームのクロム膜51と導電
層兼耐エッチャント層として厚さ約2000オングスト
ロームの金膜53である。A first metal film is formed on the surface A and a second metal film is formed on the surface B by vacuum evaporation (FIG. 17B). Each of the metal films is composed of a chromium film 51 having a thickness of about 400 Å as an adhesion layer and a gold film 53 having a thickness of about 2000 Å as a conductive layer and an etchant-resistant layer.
【0252】本実施例では金属膜の構成を第1の金属膜
と第2の金属膜ともにクロムと金としているが、クロム
の代わりにチタン、金の代わりにニッケルや白金などを
用いても本発明においては全く問題はない。また金属膜
の形成方法も本実施例では真空蒸着にて行っているが、
代わりにスパッタリングやCVDやメッキなどを利用し
てもよい。In this embodiment, the structure of the metal film is made of chromium and gold for both the first metal film and the second metal film. However, it is also possible to use titanium or platinum instead of chromium and nickel or platinum instead of gold. There is no problem in the invention. In addition, although the method of forming the metal film is also performed by vacuum deposition in this embodiment,
Instead, sputtering, CVD, plating, or the like may be used.
【0253】次に第1の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベーク
を行う。同様に表面Aに対しても行ったものが図17
(c)である。Next, a positive photosensitive resist 55 as a first photosensitive resist is applied to the entire surface B to a thickness of about 2 μm by a spin coater, and prebaked by a hot plate or the like. Similarly, FIG.
(C).
【0254】これを図21(a)に見られるようなパタ
ーンを描画した石英マスク57を用いて図17(d)の
様に表面Bに対して紫外線露光を行い、専用現像液にて
現像、乾燥を経てポストベークを行うと、露光された部
分が溶失し、図17(e)の様に、石英マスクと同様の
パターンがポジ型感光性レジスト55に形成される。The surface B is exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 17D using a quartz mask 57 on which a pattern as shown in FIG. When post-baking is performed after drying, the exposed portions are dissolved and a pattern similar to the quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0255】ここで表面Aのポジ型感光性レジスト55
は次の工程におけるエッチャントから金膜53を守るた
めの保護膜として形成した。Here, the positive photosensitive resist 55 on the surface A is used.
Was formed as a protective film for protecting the gold film 53 from an etchant in the next step.
【0256】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第1のマスクとして金膜53を王水(硝酸と塩
酸の混合溶液、混合比1:1〜1:3)にてエッチング
する。さらにクロム膜51を硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸の混合水溶液(例えば純水1Lに対して硝酸
セリウムアンモニウムが20g、過塩素酸が20ml)
にてエッチングすることにより、金膜53とクロム膜5
1をポジ型感光性レジスト55と同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
(図21(a)におけるA)とノズル穴(図21(a)
におけるB)が図17(f)の様に表面B上に形成され
る。クロム膜と金膜をパターニングした後は次工程のた
めにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除去さ
れ、図17(g)の様な形になる。Next, using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a first mask, the gold film 53 is etched with aqua regia (mixed solution of nitric acid and hydrochloric acid, mixing ratio of 1: 1 to 1: 3). . Further, the chromium film 51 is coated with a mixed aqueous solution of cerium ammonium nitrate and perchloric acid (for example, 20 g of cerium ammonium nitrate and 20 ml of perchloric acid per 1 L of pure water).
The gold film 53 and the chromium film 5
1 is patterned into the same shape as the positive photosensitive resist 55, and a plurality of openings (A in FIG. 21 (a)) and nozzle holes (FIG. 21 (a)) for forming liquid chamber partitions are formed.
B) is formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the chromium film and the gold film, the positive photosensitive resist 55 is removed with a dedicated stripper for the next step, and the shape becomes as shown in FIG. 17 (g).
【0257】ここでは湿式エッチングによって第2の金
属膜に複数個からなる開口部を形成しているが、スパッ
タエッチングや反応性イオンエッチングを用いても構わ
ない。Although a plurality of openings are formed in the second metal film by wet etching here, sputter etching or reactive ion etching may be used.
【0258】次に第3の感光性レジストとしてポジ型感
光性レジスト55をスピンコーターにて厚さ約2μmに
再び表面Bの全面に塗布し、ホットプレート等でプリベ
ークを行う(図17(h))。Next, a positive photosensitive resist 55 is applied as a third photosensitive resist to a thickness of about 2 μm again on the entire surface of the surface B by a spin coater, and prebaked with a hot plate or the like (FIG. 17 (h)). ).
【0259】これを先ほどの石英マスク57に対し、ノ
ズル穴の径が若干小さく設計された石英マスクを用いて
同様に図17(i)の様に表面Bに対して紫外線露光を
行い、専用現像液にて現像、乾燥を経てポストベークを
行うと、露光された部分が溶失し、図18(j)の様
に、石英マスクと同様のパターンがポジ型感光性レジス
ト55に形成される。The surface B is similarly exposed to ultraviolet light as shown in FIG. 17 (i) using the quartz mask 57 having a nozzle hole designed to have a slightly smaller diameter than that of the quartz mask 57 described above. When post-baking is performed through development and drying with a liquid, the exposed portions are dissolved and a pattern similar to a quartz mask is formed on the positive photosensitive resist 55 as shown in FIG.
【0260】次に露光・現像されたポジ型感光性レジス
ト55を第3のマスクとして窒化シリコン膜63をドラ
イエッチング装置にてエッチングすることにより、窒化
シリコン膜63を第3のマスクと同じ形状にパターニン
グし、液室隔壁を形成するための複数個からなる開口部
とノズル穴が図18(k)の様に表面B上に形成され
る。窒化シリコン膜63をパターニングした後は次工程
のためにポジ型感光性レジスト55は専用剥離液にて除
去され、図18(l)の様な形になる。Next, the silicon nitride film 63 is etched with a dry etching apparatus using the exposed and developed positive photosensitive resist 55 as a third mask, so that the silicon nitride film 63 has the same shape as the third mask. A plurality of openings and nozzle holes for patterning and forming the liquid chamber partition are formed on the surface B as shown in FIG. After the patterning of the silicon nitride film 63, the positive photosensitive resist 55 is removed with a dedicated stripping solution for the next step, and the shape becomes as shown in FIG.
【0261】ここではドライエッチングによって窒化シ
リコン膜63に複数個からなる開口部を形成している
が、フッ酸と硝酸の混合水溶液などを用いて湿式エッチ
ングを行っても開口部を形成することは可能である。こ
の場合はドライエッチングの時よりは若干寸法精度が悪
くなる。Here, a plurality of openings are formed in the silicon nitride film 63 by dry etching. However, the openings may not be formed by wet etching using a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid. It is possible. In this case, the dimensional accuracy is slightly lower than in the case of dry etching.
【0262】振動板膜を形成するために表面Aにある第
1の金属膜の一部である金膜53を酸素プラズマなどで
充分アッシングした後、これを電極としてニッケル膜5
9を電解メッキにて厚さ約5μmほど成長させる。この
段階を振動板形成メッキ工程とし、表面Bにも同時にニ
ッケルが成長するので、その結果、図18(m)の様に
なる。After a gold film 53 which is a part of the first metal film on the surface A is ashed sufficiently with oxygen plasma or the like to form a diaphragm film, the nickel film 5 is used as an electrode.
9 is grown by electrolytic plating to a thickness of about 5 μm. This stage is a plating step for forming a diaphragm, and nickel is simultaneously grown on the surface B, as a result, as shown in FIG.
【0263】シリコンと金では比抵抗値が大きく異なる
ため、電解メッキ工程中ではニッケル膜59はほとんど
が金膜53上に成長し、シリコンウエハー7や窒化シリ
コン膜63上には成長しないのでパターニングされた金
膜53の寸法精度に影響を及ぼすことはない。Since the specific resistance values of silicon and gold are significantly different, the nickel film 59 is mostly grown on the gold film 53 during the electrolytic plating step, but is not grown on the silicon wafer 7 or the silicon nitride film 63. The dimensional accuracy of the deposited gold film 53 is not affected.
【0264】このとき、表面Bは感光性レジスト等で保
護してニッケルが成長しないように施しても良い。At this time, the surface B may be protected with a photosensitive resist or the like so that nickel does not grow.
【0265】本実施例ではニッケルを振動板として電解
メッキにて形成しているが、材質としては振動板の剛性
と異方性エッチングのエッチャントに対する耐性があれ
ば良いので他には金や白金等も利用できる。また形成方
法も電解メッキ法だけでなく、スパッタリングやCVD
なども利用できる。In this embodiment, nickel is used as the diaphragm by electrolytic plating. However, any material may be used as long as the diaphragm has the rigidity and the resistance to the etchant of anisotropic etching. Also available. Also, the forming method is not limited to the electrolytic plating method, but also includes sputtering and CVD.
Also available.
【0266】以上の工程を経たシリコンウエハー7が3
0wt%の水酸化カリウム水溶液中に約70℃で浸漬さ
れると、ノズル穴および複数個からなる開口部からシリ
コンが異方性にエッチングされ始める(図18
(n))。このとき、複数個からなる開口部は図21
(a)に見られるように幅約30μmのスリット状パタ
ーンを複数平行に配列した構成になっており、これらの
開口部からサイドエッチが進行する過程の中で互いに空
間が連通し、最終的に求める印字ヘッドの液室隔壁と振
動板と液室が得られる。The silicon wafer 7 having undergone the above steps is 3
When immersed in a 0 wt% aqueous solution of potassium hydroxide at about 70 ° C., silicon starts to be anisotropically etched from the nozzle hole and the opening formed of plural pieces (FIG. 18).
(N)). At this time, a plurality of openings are formed as shown in FIG.
As shown in (a), a plurality of slit-like patterns each having a width of about 30 μm are arranged in parallel, and spaces are communicated with each other in the process of side etching from these openings, and finally, The required liquid chamber partition, diaphragm and liquid chamber of the print head are obtained.
【0267】このときニッケル膜59は水酸化カリウム
水溶液に強い耐性を持つので特別保護しなくても浸食さ
れない。At this time, since the nickel film 59 has a strong resistance to the aqueous solution of potassium hydroxide, it does not erode without special protection.
【0268】ここで異方性エッチングが窒化シリコン膜
63まで到達したときの様子を図18(o)に示す。ス
リット状の複数個からなる開口部から異方性エッチング
が進行し、シリコンウエハーを貫通すると、液室6側か
ら見た振動板の表面は先に膜付けした窒化シリコン膜6
3が現れる格好になる。FIG. 18 (o) shows the state when the anisotropic etching reaches the silicon nitride film 63. When the anisotropic etching proceeds from the plurality of slit-shaped openings and penetrates the silicon wafer, the surface of the vibration plate viewed from the liquid chamber 6 side becomes the silicon nitride film 6 previously formed.
3 appears.
【0269】これは次の工程の電解メッキ時に液室6側
から見た振動板の表面に第1の金属膜が開放されている
とここにニッケルメッキが成長してしまう可能性があ
り、これを避ける役割をするものである。This is because if the first metal film is opened on the surface of the diaphragm viewed from the liquid chamber 6 at the time of electrolytic plating in the next step, nickel plating may grow there. The role is to avoid.
【0270】次に振動板の表面に第2の感光性レジスト
としてポジ型感光性レジスト55をバーコーターなどで
厚さ約5μmに塗布し、露光・現像して振動伝達棒のパ
ターンを形成する(図18(p))。Next, a positive photosensitive resist 55 as a second photosensitive resist is applied to the surface of the diaphragm to a thickness of about 5 μm with a bar coater or the like, and is exposed and developed to form a pattern of a vibration transmission rod ( FIG. 18 (p)).
【0271】こののち、振動板膜を形成した際に第2の
金属膜の表面に付着したニッケル膜59を電極として、
さらに第3の金属膜としてニッケルの電解メッキを、今
度は複数個からなる開口部が閉塞するまで行う。この段
階をノズル板形成メッキ工程とする。Thereafter, the nickel film 59 adhered to the surface of the second metal film when the diaphragm film was formed was used as an electrode.
Further, nickel electroplating is performed as a third metal film until the plurality of openings are closed. This step is referred to as a nozzle plate forming plating step.
【0272】電解メッキは電極から空間に対して全方位
に成長する特徴を持つので、橋梁状構造物上の電極から
シリコンウエハー面内方向にもメッキ層は成長して複数
個からなる開口部を閉塞させる事が出来る。本実施例の
場合はスリット状の開口部の幅を30μmと設定してあ
るので第3の金属膜であるニッケルメッキ層は膜厚を1
5μm以上成長させればよい。Since electrolytic plating has a feature of growing omnidirectionally from the electrode to the space, the plating layer grows from the electrode on the bridge-like structure also in the in-plane direction of the silicon wafer to form a plurality of openings. Can be blocked. In the case of this embodiment, the width of the slit-shaped opening is set to 30 μm, so that the nickel plating layer as the third metal film has a thickness of 1 μm.
What is necessary is just to grow 5 micrometers or more.
【0273】また開口部より開口面積を大きく見込んで
あるノズル穴は、このノズル板形成メッキ工程において
は閉塞しない。さらに本実施例では第2の金属膜と窒化
シリコン膜のノズル穴径が異なるのでノズル穴部分での
ニッケルメッキ層の回り込みを極めて少なくできる。即
ち窒化シリコン膜が絶縁性であるため、この上にはメッ
キ層が形成されず、金膜からの成長のみに限定されるの
でノズル穴部分の寸法や形状をコントロールしやすくな
る。開口部が閉塞し、振動伝達棒21も適切な大きさに
まで成長した状態を図18(q)に示す。The nozzle hole which is expected to have a larger opening area than the opening is not closed in the plating process for forming the nozzle plate. Further, in the present embodiment, since the nozzle hole diameters of the second metal film and the silicon nitride film are different from each other, it is possible to minimize the wraparound of the nickel plating layer in the nozzle hole portion. That is, since the silicon nitride film is insulative, no plating layer is formed thereon, and the growth is limited only to the growth from the gold film, so that the size and shape of the nozzle hole can be easily controlled. FIG. 18 (q) shows a state where the opening is closed and the vibration transmission rod 21 has grown to an appropriate size.
【0274】こののち、ポジ型感光性レジスト55を除
去して洗浄、表面処理を経て、求めるノズル板1、液室
隔壁3、振動板5及び振動伝達棒21が一体となった印
字ヘッドが得られる(図18(r))。Thereafter, the positive photosensitive resist 55 is removed, and after cleaning and surface treatment, a print head in which the required nozzle plate 1, liquid chamber partition 3, vibration plate 5, and vibration transmission rod 21 are integrated is obtained. (FIG. 18 (r)).
【0275】このとき、振動板の膜の構成は液室側から
見て窒化シリコン膜、クロム膜、金膜、ニッケル膜とな
る。At this time, the structure of the film of the diaphragm is a silicon nitride film, a chromium film, a gold film, and a nickel film when viewed from the liquid chamber side.
【0276】本実施例では振動伝達棒と第3の金属膜を
電解メッキによって同時に形成しているが、当然ながら
別々に形成しても構わない。その場合の一つの例として
は、振動板5を形成したのち、表面Bを感光性レジスト
で保護すると同時に表面Aに第2の感光性レジストを形
成し、電解メッキによって振動伝達棒を形成した後、感
光性レジストを除去して単結晶シリコンウエハーの異方
性エッチングを行えばよい。In this embodiment, the vibration transmission rod and the third metal film are formed simultaneously by electrolytic plating, but they may be formed separately as a matter of course. As one example of such a case, after forming the vibration plate 5, after protecting the surface B with a photosensitive resist, a second photosensitive resist is formed on the surface A, and a vibration transmission rod is formed by electrolytic plating. The anisotropic etching of the single crystal silicon wafer may be performed by removing the photosensitive resist.
【0277】(その他の実施例)以下は上述の各実施例
に対し、好ましく適用できる印字ヘッドの製造方法につ
いて述べる。(Other Embodiments) A method of manufacturing a print head which can be preferably applied to the above-described embodiments will be described below.
【0278】(振動板の形成)上述の各実施例において
は振動板5はニッケルを電解メッキによって膜付けした
が、振動板に関して必要な条件はシリコンウエハーとの
密着が良く、異方性エッチング時のアルカリに対して耐
食性があり、機能上充分な剛性があれば良いので、材料
としては他に銀、金、鉄、コバルト、チタン、タングス
テン、白金、タンタル、ステンレス、等の金属、および
その合金などが利用でき、またセラミックス系の材料と
しては窒化シリコンの他に酸化シリコン、炭化シリコ
ン、ジルコニア、アルミナ、チタニア、なども利用でき
る。膜付け方法としては実施例における電解メッキだけ
でなく、スパッタリングやCVD、熱酸化などが利用で
きる。(Formation of Vibration Plate) In each of the above-described embodiments, the vibration plate 5 is formed by plating nickel with a film by electrolytic plating. It is only required to have corrosion resistance to alkalis and to have sufficient rigidity in function, so other materials such as silver, gold, iron, cobalt, titanium, tungsten, platinum, tantalum, stainless steel, and alloys thereof In addition to silicon nitride, silicon oxide, silicon carbide, zirconia, alumina, titania, and the like can be used as the ceramic material. As a film forming method, not only electrolytic plating in the embodiment but also sputtering, CVD, thermal oxidation and the like can be used.
【0279】(振動伝達棒の形成)上述の各実施例にお
いて振動伝達棒21は印字ヘッドの液室間隔が駆動素子
に比べて充分大きければ無くても構わない。その場合、
シリコンウエハー7を異方性エッチングした後、感光性
レジスト55を振動板5の表面の全面にバーコーターな
どで塗布するか、ドライフィルムレジストを全面に貼り
付けした後、露光・現像せずにそのままポストベークす
る。そののち、ノズル板形成メッキ工程を行い、複数個
からなる開口部を閉塞させる。ノズル板形成メッキ工程
終了後、感光性レジスト55を除去して洗浄、表面処理
を経て、求めるノズル板1、液室隔壁3、振動板5が一
体となった印字ヘッドが得られる。図25は印字ヘッド
の液室を図21(a)における線分X−X’に対して垂
直に切断した断面図であり、図25(a)は振動伝達棒
21を形成して駆動素子103を振動板5に接着したと
ころであり、図25(b)は振動伝達棒21を形成せず
に駆動素子103を振動板5に接着した図である。(Formation of Vibration Transmission Rod) In each of the above-described embodiments, the vibration transmission rod 21 need not be provided if the space between the liquid chambers of the print head is sufficiently large as compared with the drive element. In that case,
After the silicon wafer 7 is anisotropically etched, a photosensitive resist 55 is applied to the entire surface of the vibration plate 5 with a bar coater or the like, or a dry film resist is attached to the entire surface, and is not exposed and developed as it is. Post bake. After that, a nozzle plate forming plating step is performed to close the plurality of openings. After the completion of the plating process for forming the nozzle plate, the photosensitive resist 55 is removed, and after washing and surface treatment, a print head in which the desired nozzle plate 1, liquid chamber partition wall 3, and vibration plate 5 are integrated is obtained. FIG. 25 is a cross-sectional view of the liquid chamber of the print head cut perpendicularly to the line XX ′ in FIG. 21 (a), and FIG. FIG. 25B is a diagram in which the drive element 103 is bonded to the diaphragm 5 without forming the vibration transmission rod 21.
【0280】(撥水膜の形成)上述の各実施例において
はノズル板形成メッキ工程に関してはニッケルの電解メ
ッキを用いたが、このとき、メッキ浴中にテフロン微粒
子を混合したテフロン共析メッキにてノズル板形成メッ
キ工程を行うと、最終的なノズル板表面にテフロン微粒
子が析出し、表面に撥水性を付与することが出来る。こ
れはノズル板形成メッキ工程全てである必要はなく、複
数の開口部が閉塞するまでは通常のニッケル電解メッキ
を行い、閉塞後、ノズル穴をノズル穴としての最適径に
する段階でニッケルメッキをテフロン共析ニッケルメッ
キに変更し、最表面から5μm程度に撥水膜層を形成す
る。(Formation of Water-Repellent Film) In each of the above-described embodiments, nickel plating was used for the plating process for forming the nozzle plate. At this time, the plating process was performed using Teflon eutectoid plating in which fine particles of Teflon were mixed in a plating bath. By performing the nozzle plate forming plating step, Teflon fine particles precipitate on the surface of the final nozzle plate, and water repellency can be imparted to the surface. This is not necessary for the entire plating process of forming the nozzle plate, and normal nickel electrolytic plating is performed until a plurality of openings are closed, and after the closing, nickel plating is performed at a stage where the nozzle hole is adjusted to an optimum diameter as a nozzle hole. Change to Teflon eutectoid nickel plating, and form a water-repellent film layer about 5 μm from the outermost surface.
【0281】(他の結晶面をもつシリコンウエハーへの
適用)上述の各実施例においては単結晶シリコンウエハ
ーの結晶面が(110)面からなるものに対するもので
あったが、本発明はその他の結晶面を持つシリコンウエ
ハーにも適用できる。例えば結晶面が(100)面から
なる場合は液室隔壁を形成する(111)面とサイドエ
ッチングが進行する方向を考慮したエッチングマスクを
形成することにより、ノズル板と液室隔壁と振動板とが
一体的に形成された印字ヘッドを製造することが出来
る。そのためのマスクパターンの例を図26に示す。(Application to Silicon Wafer Having Another Crystal Plane) In each of the above-described embodiments, the single crystal silicon wafer has a crystal plane consisting of (110) planes. The present invention can be applied to a silicon wafer having a crystal plane. For example, when the crystal plane is a (100) plane, a nozzle plate, a liquid chamber partition, and a vibration plate are formed by forming an etching mask in consideration of the (111) plane forming the liquid chamber partition and the direction in which side etching proceeds. Can be manufactured integrally with the print head. FIG. 26 shows an example of a mask pattern for that purpose.
【0282】[0282]
【発明の効果】上記のごとく本発明によれば接着工程が
不要になるため、高寸法精度の印字ヘッドを製造するこ
とが可能になる。また各部品の接合強度とシール性が向
上し、液室間の干渉振動が低減される。さらにエッチン
グマスクの複数個からなる開口部に沿ってノズル板表面
にウエルドラインが生じるため、ノズル板表面に付着し
たインクを取り除くためのワイピング作業時にインクの
切れを良くする効果もある。またそのことを考慮に入れ
たエッチングマスクの設計も可能である。As described above, according to the present invention, since the bonding step is not required, it is possible to manufacture a print head with high dimensional accuracy. In addition, the joining strength and sealing performance of each component are improved, and interference vibration between liquid chambers is reduced. Further, since a weld line is formed on the nozzle plate surface along the opening formed by the plurality of etching masks, there is also an effect that the ink is easily cut off during the wiping operation for removing the ink attached to the nozzle plate surface. It is also possible to design an etching mask in consideration of the above.
【図1】実施例1の簡単な工程図の前半(a)〜(i)FIG. 1 (a) to (i) of the first half of a simplified process drawing of Example 1.
【図2】実施例1の簡単な工程図の後半(j)〜(l)FIG. 2 shows the latter half (j) to (l) of a simple process chart of Example 1.
【図3】実施例2の簡単な工程図の前半(a)〜(i)FIG. 3 (a) to (i) of the first half of a simplified process drawing of Example 2.
【図4】実施例2の簡単な工程図の後半(j)〜(l)FIG. 4 is the latter half (j) to (l) of a simple process chart of Example 2.
【図5】実施例3の簡単な工程図の前半(a)〜(i)FIG. 5 (a) to (i) of the first half of a simplified process drawing of Example 3.
【図6】実施例3の簡単な工程図の後半(j)〜(m)FIG. 6 is the latter half (j) to (m) of a simple process chart of Example 3.
【図7】実施例4の簡単な工程図の前半(a)〜(i)FIG. 7 (a) to (i) of the first half of a simplified process drawing of Example 4.
【図8】実施例4の簡単な工程図の後半(j)〜(l)FIG. 8 is the latter half (j) to (l) of a simple process chart of Example 4.
【図9】実施例5の簡単な工程図の前半(a)〜(i)9 shows the first half (a) to (i) of a simple process chart of Example 5. FIG.
【図10】実施例5の簡単な工程図の後半(j)〜
(l)10 is the latter half (j) of a simple process chart of Example 5. FIG.
(L)
【図11】実施例6の簡単な工程図の前半(a)〜
(i)FIG. 11 (a) to (a) of the first half of a simplified process drawing of Example 6;
(I)
【図12】実施例6の簡単な工程図の後半(j)〜
(l)FIG. 12 is the latter half (j) of a simple process chart of Example 6.
(L)
【図13】実施例7の簡単な工程図の前半(a)〜
(i)FIG. 13 is a first half (a) to a simple process drawing of Example 7;
(I)
【図14】実施例7の簡単な工程図の後半(j)〜
(r)FIG. 14 is the latter half (j) of the simple process chart of Example 7;
(R)
【図15】実施例8の簡単な工程図の前半(a)〜
(i)FIG. 15 is the first half (a) of the simple process drawing of Example 8;
(I)
【図16】実施例8の簡単な工程図の後半(j)〜
(r)FIG. 16 is the latter half (j) of a simple process chart of Example 8.
(R)
【図17】実施例9の簡単な工程図の前半(a)〜
(i)FIG. 17 (a) to (a) in the first half of a simplified process drawing of Example 9;
(I)
【図18】実施例9の簡単な工程図の後半(j)〜
(r)FIG. 18 is the latter half (j) of the simple process chart of Example 9;
(R)
【図19】表面に(110)面を持つ単結晶シリコンウ
エハーにおける(111)面の関係を示す図FIG. 19 is a diagram showing a relation of a (111) plane in a single crystal silicon wafer having a (110) plane on the surface.
【図20】エッチングの基本的なルールとそれを基にし
たエッチングマスクの考え方を示す図FIG. 20 is a diagram showing a basic rule of etching and a concept of an etching mask based on the rule.
【図21】ノズル穴近傍のエッチングマスクパターン例
を示す図FIG. 21 is a diagram showing an example of an etching mask pattern near a nozzle hole;
【図22】従来の方法によって作られる印字ヘッドの簡
単な断面図FIG. 22 is a simplified cross-sectional view of a print head made by a conventional method.
【図23】従来の方法によって作られる印字ヘッドの簡
単な断面図(特開平9−85949号公報における実施
例)FIG. 23 is a simple cross-sectional view of a print head made by a conventional method (example in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-85949).
【図24】従来の方法によって作られる印字ヘッドの簡
単な断面図(特開平9−70964号公報における実施
例)FIG. 24 is a simple cross-sectional view of a print head produced by a conventional method (example in JP-A-9-70964).
【図25】振動伝達棒を形成した時としない時の駆動素
子と振動板の接着の様子を示す図FIG. 25 is a diagram showing a state of bonding between the driving element and the diaphragm when the vibration transmission rod is formed and not formed.
【図26】結晶面が(100)面からなる場合における
ノズル穴近傍のエッチングマスクパターン例を示す図FIG. 26 is a diagram showing an example of an etching mask pattern near a nozzle hole when a crystal plane is a (100) plane.
【図27】実施例1を利用した印字ヘッドのノズル板を
液室側からみたところを示すSEM像FIG. 27 is an SEM image showing the nozzle plate of the print head using Example 1 as viewed from the liquid chamber side.
【図28】図27を部分的に拡大したところを示すSE
M像FIG. 28 is an SE showing a partially enlarged view of FIG. 27;
M image
【図29】実施例1を利用した印字ヘッドで複数の開口
部が完全には閉塞していないところを示すSEM像FIG. 29 is an SEM image showing that a plurality of openings are not completely closed in a print head using Example 1.
【図30】図29を部分的に拡大したところを示すSE
M像FIG. 30 is an SE showing a partially enlarged view of FIG. 29;
M image
1 ノズル板 3 液室隔壁 5 振動板 6 液室 7 単結晶シリコンウエハー 9 ノズル穴 21 振動伝達棒 51 クロム層 53 金膜 55 ポジ型感光性レジスト 57 石英マスク 59 ニッケル膜 61 ネガ型感光性レジスト 63 窒化シリコン 103 駆動素子 105 インク注入口 107 基台 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 3 Liquid chamber partition 5 Vibration plate 6 Liquid chamber 7 Single crystal silicon wafer 9 Nozzle hole 21 Vibration transmission rod 51 Chromium layer 53 Gold film 55 Positive photosensitive resist 57 Quartz mask 59 Nickel film 61 Negative photosensitive resist 63 Silicon nitride 103 drive element 105 ink inlet 107 base
Claims (18)
まれた液室を持ち、前記振動板の変形が前記液室内に充
填されたインクに内部圧力を発生させ、前記ノズル板に
形成されたノズル穴からインク滴を吐出させて被記録媒
体に対する印字を可能にするインクジェットプリンター
の印字ヘッドであって、単結晶シリコンウエハーの片方
の表面を表面Aとすると、(1)単結晶シリコンウエハ
ーの表面Aの全面に少なくとも一層以上からなる第1の
金属膜を形成する工程と、(2)前記単結晶シリコンウ
エハーの表面Aの反対面である表面Bの全面に少なくと
も一層以上からなる第2の金属膜を形成する工程と、
(3)前記単結晶シリコンウエハーの表面Bにフォトリ
ソグラフィー法を用いてパターン化した第1の感光性レ
ジストを形成し、前記第1の感光性レジストを第1のマ
スクにしてエッチング法により前記第2の金属膜にノズ
ル穴および複数個からなる開口部を形成した後、前記第
1の感光性レジストを剥離する工程と、(4)前記単結
晶シリコンウエハーの表面Aにある前記第1の金属膜の
全面に前記振動板として必要な所定の膜厚を有する振動
板膜を形成する工程と、(5)前記液室隔壁の一部とし
て前記単結晶シリコンウエハーの表面Bにある前記第2
の金属膜を第2のマスクとして、前記単結晶シリコンウ
エハーの異方性エッチングを行う工程と、(6)前記単
結晶シリコンウエハーの表面Aにある前記振動板膜上
に、フォトリソグラフィー法を用いてパターン化した第
2の感光性レジストを形成する工程と、(7)前記単結
晶シリコンウエハーの両面の全面に少なくとも一層以上
からなる第3の金属膜を形成し、前記第2の感光性レジ
ストを剥離する工程とを有することを特徴とするインク
ジェットプリンターの印字ヘッドの製造方法。A liquid chamber surrounded by a nozzle plate, a liquid chamber partition wall, and a vibration plate, wherein deformation of the vibration plate generates internal pressure in ink filled in the liquid chamber and forms the internal pressure on the nozzle plate. A print head of an ink jet printer which enables printing on a recording medium by ejecting ink droplets from a nozzle hole formed, wherein one surface of a single crystal silicon wafer is designated as surface A, and (1) a single crystal silicon wafer Forming a first metal film composed of at least one layer on the entire surface of the surface A, and (2) forming a second metal layer composed of at least one layer on the entire surface of the surface B opposite to the surface A of the single crystal silicon wafer. Forming a metal film of
(3) A first photosensitive resist patterned by photolithography is formed on the surface B of the single-crystal silicon wafer, and the first photosensitive resist is used as a first mask to form the first photosensitive resist. Forming a nozzle hole and a plurality of openings in the second metal film, and then removing the first photosensitive resist; and (4) the first metal on the surface A of the single crystal silicon wafer. Forming a diaphragm film having a predetermined thickness required as the diaphragm on the entire surface of the film; and (5) forming the diaphragm on the surface B of the single crystal silicon wafer as a part of the liquid chamber partition wall.
Performing anisotropic etching of the single-crystal silicon wafer using the metal film as a second mask; and (6) using photolithography on the diaphragm film on the surface A of the single-crystal silicon wafer. Forming a patterned second photosensitive resist, and (7) forming a third metal film of at least one layer on the entire surface of both surfaces of the single-crystal silicon wafer, and forming the second photosensitive resist. And a step of peeling off the print head.
まれた液室を持ち、前記振動板の変形が前記液室内に充
填されたインクに内部圧力を発生させ、前記ノズル板に
形成されたノズル穴からインク滴を吐出させて被記録媒
体に対する印字を可能にするインクジェットプリンター
の印字ヘッドであって、単結晶シリコンウエハーの片方
の表面を表面Aとすると、(1)単結晶シリコンウエハ
ーの表面Aの全面に少なくとも一層以上からなる第1の
金属膜を形成する工程と、(2)前記単結晶シリコンウ
エハーの表面Aの反対面である表面Bにフォトリソグラ
フィー法を用いてパターン化した第1の感光性レジスト
を形成し、前記表面Bの全面に少なくとも一層以上から
なる第2の金属膜を形成する工程と、(3)前記パター
ン化した第1の感光性レジストを剥離し、表面Bにある
第2の金属膜にノズル穴および複数個からなる開口部を
形成する工程と、(4)前記単結晶シリコンウエハーの
表面Aにある前記第1の金属膜の全面に前記振動板とし
て必要な所定の膜厚を有する振動板膜を形成する工程
と、(5)前記液室隔壁の一部として前記単結晶シリコ
ンウエハーの表面Bにある前記第2の金属膜をマスクと
して前記単結晶シリコンウエハーの異方性エッチングを
行う工程と、(6)前記単結晶シリコンウエハーの表面
Aにある前記振動板膜上に、フォトリソグラフィー法を
用いてパターン化した第2の感光性レジストを形成する
工程と、(7)前記単結晶シリコンウエハーの両面の全
面に少なくとも一層以上からなる第3の金属膜を形成
し、前記第2の感光性レジストを剥離する工程とを有す
ることを特徴とするインクジェットプリンターの印字ヘ
ッドの製造方法。2. A liquid chamber having a liquid chamber surrounded by a nozzle plate, a liquid chamber partition wall, and a vibration plate, wherein the deformation of the vibration plate generates an internal pressure in ink filled in the liquid chamber and forms the ink plate on the nozzle plate. A print head of an ink jet printer which enables printing on a recording medium by ejecting ink droplets from a nozzle hole formed, wherein one surface of a single crystal silicon wafer is designated as surface A, and (1) a single crystal silicon wafer Forming a first metal film of at least one layer on the entire surface of the surface A, and (2) patterning the surface B, which is the opposite surface of the surface A of the single crystal silicon wafer, by using a photolithography method. Forming a first photosensitive resist and forming a second metal film composed of at least one layer on the entire surface of the surface B; and (3) forming the patterned first photosensitive resist. Forming a nozzle hole and a plurality of openings in the second metal film on the surface B by removing the conductive resist; and (4) the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer. Forming a diaphragm film having a required thickness as the diaphragm on the entire surface of the substrate; and (5) forming the second metal on the surface B of the single crystal silicon wafer as a part of the liquid chamber partition wall. (6) performing anisotropic etching of the single crystal silicon wafer using the film as a mask, and (6) forming a second pattern formed on the diaphragm film on the surface A of the single crystal silicon wafer by using a photolithography method. (7) forming a third metal film composed of at least one layer on the entire surface of both surfaces of the single-crystal silicon wafer, and removing the second photosensitive resist. Method for producing a printing head of an ink jet printer characterized by having a degree.
まれた液室を持ち、前記振動板の変形が前記液室内に充
填されたインクに内部圧力を発生させ、前記ノズル板に
形成されたノズル穴からインク滴を吐出させて被記録媒
体に対する印字を可能にするインクジェットプリンター
の印字ヘッドであって、単結晶シリコンウエハーの片方
の表面を表面Aとすると、(1)単結晶シリコンウエハ
ーの表面Aの全面に少なくとも一層以上からなる第1の
金属膜を形成する工程と、(2)単結晶シリコンウエハ
ーの表面Aの反対面である表面Bの全面にシリコンの窒
化物、酸化物または炭化物の少なくとも一つを含む絶縁
膜を形成する工程と、(3)単結晶シリコンウエハーの
表面Bの全面に少なくとも一層以上からなる第2の金属
膜を形成する工程と、(4)前記単結晶シリコンウエハ
ーの表面Bにフォトリソグラフィー法を用いてパターン
化した第1の感光性レジストを形成し、前記第1の感光
性レジストを第1のマスクにしてエッチング法により前
記第2の金属膜にノズル穴および複数個からなる開口部
を形成した後、前記第1の感光性レジストを剥離する工
程と、(5)前記単結晶シリコンウエハーの表面Bにフ
ォトリソグラフィー法を用いてパターン化した第3の感
光性レジストを形成し、前記第3の感光性レジストを第
3のマスクにしてエッチング法により前記絶縁膜にノズ
ル穴および複数個からなる開口部を形成した後、前記第
3の感光性レジストを剥離する工程と、(6)前記単結
晶シリコンウエハーの表面Aにある前記第1の金属膜の
全面に前記振動板として必要な所定の膜厚を有する振動
板膜を形成する工程と、(7)前記液室隔壁の一部とし
て前記単結晶シリコンウエハーの表面Bにある前記絶縁
膜を第2のマスクとして、前記単結晶シリコンウエハー
の異方性エッチングを行う工程と、(8)前記単結晶シ
リコンウエハーの表面Aにある前記振動板膜上に、フォ
トリソグラフィー法を用いてパターン化した第2の感光
性レジストを形成する工程と、(9)前記単結晶シリコ
ンウエハーの両面の全面に少なくとも一層以上からなる
第3の金属膜を形成し、前記第2の感光性レジストを剥
離する工程とを有することを特徴とするインクジェット
プリンターの印字ヘッドの製造方法。3. A liquid chamber surrounded by a nozzle plate, a liquid chamber partition, and a vibration plate, wherein deformation of the vibration plate generates internal pressure in ink filled in the liquid chamber and forms the ink plate on the nozzle plate. A print head of an ink jet printer which enables printing on a recording medium by ejecting ink droplets from a nozzle hole formed, wherein one surface of a single crystal silicon wafer is designated as surface A, and (1) a single crystal silicon wafer Forming a first metal film made of at least one layer on the entire surface of the surface A, and (2) silicon nitride, oxide or silicon on the entire surface of the surface B opposite to the surface A of the single crystal silicon wafer. A step of forming an insulating film containing at least one of carbides; and (3) a step of forming a second metal film of at least one layer over the entire surface B of the single crystal silicon wafer. (4) forming a patterned first photosensitive resist on the surface B of the single-crystal silicon wafer by photolithography, and etching the first photosensitive resist using the first photosensitive resist as a first mask; Forming a nozzle hole and a plurality of openings in the second metal film and then removing the first photosensitive resist; and (5) photolithography on the surface B of the single crystal silicon wafer. Forming a third photosensitive resist patterned by using the third photosensitive resist as a third mask, forming a nozzle hole and a plurality of openings in the insulating film by an etching method using the third photosensitive resist as a third mask; Stripping a third photosensitive resist; and (6) forming a predetermined diaphragm required as the diaphragm over the entire surface of the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer. Forming a diaphragm film having a thickness, and (7) using the insulating film on the surface B of the single crystal silicon wafer as a part of the liquid chamber partition as a second mask, (8) a step of performing anisotropic etching, and (8) a step of forming a second photosensitive resist patterned by photolithography on the diaphragm film on the surface A of the single crystal silicon wafer, 9) forming a third metal film composed of at least one layer on both surfaces of the single-crystal silicon wafer, and stripping the second photosensitive resist. Manufacturing method.
全面に少なくとも一層以上からなる第一の金属膜を形成
する工程の前に(0)前記単結晶シリコンウエハーの表
面Aの全面にシリコンの窒化物、酸化物または炭化物の
少なくとも一つを含む絶縁膜を形成する工程を有するこ
とを特徴とする請求項1,請求項2または請求項3に記
載のインクジェットプリンターの印字ヘッドの製造方
法。4. Prior to the step of forming at least one first metal film on the entire surface A of the single-crystal silicon wafer, (0) nitriding silicon on the entire surface A of the single-crystal silicon wafer 4. The method according to claim 1, further comprising a step of forming an insulating film containing at least one of a substance, an oxide, and a carbide.
グの深さを前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある
前記シリコンの窒化物、酸化物または炭化物の少なくと
も一つを含む絶縁膜に到達するまで行うことを特徴とす
る請求項4に記載のインクジェットプリンターの印字ヘ
ッドの製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the anisotropic etching is performed until the etching depth reaches an insulating film on the surface A of the single crystal silicon wafer containing at least one of a nitride, an oxide and a carbide of silicon. The method for manufacturing a print head of an ink jet printer according to claim 4, wherein:
グの深さを前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある
前記第1の金属膜に到達するまで行うことを特徴とする
請求項1,請求項2または請求項3に記載のインクジェ
ットプリンターの印字ヘッドの製造方法。6. The method according to claim 1, wherein the anisotropic etching is performed until the etching depth reaches the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer. A method for manufacturing a print head for an inkjet printer according to claim 3.
グの深さを前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある
前記第1の金属膜に到達するまで行ったあと、該第1の
金属膜表面を酸化処理することを特徴とする請求項1,
請求項2または請求項3に記載のインクジェットプリン
ターの印字ヘッドの製造方法。7. In the anisotropic etching, after the etching depth reaches the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer, the surface of the first metal film is oxidized. Claim 1, characterized in that
A method for manufacturing a print head for an ink jet printer according to claim 2.
グの深さを前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある
前記第1の金属膜に到達する前に止めることを特徴とす
る請求項1,請求項2または請求項3に記載のインクジ
ェットプリンターの印字ヘッドの製造方法。8. The anisotropic etching according to claim 1, wherein the etching depth is stopped before reaching the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer. A method for manufacturing a print head for an ink jet printer according to claim 3.
グの深さを前記単結晶シリコンウエハーの表面Aにある
前記第1の金属膜に到達する前に止めて前記第3の金属
膜を形成した後、再び異方性エッチングを前記第1の金
属膜に到達するまで行うことを特徴とする請求項1,請
求項2または請求項3に記載のインクジェットプリンタ
ーの印字ヘッドの製造方法。9. After forming the third metal film by stopping the etching depth in the anisotropic etching before reaching the first metal film on the surface A of the single crystal silicon wafer, 4. The method according to claim 1, wherein the anisotropic etching is performed again until the first metal film is reached.
らなる開口部はいくつかの幅、長さ、角度を組み合わせ
たスリット状のパターンを前記液室隔壁の長手方向と同
じ方向に平行に配列したものによって構成されることを
特徴とする請求項1,請求項2,請求項3または請求項
4に記載のインクジェットプリンターの印字ヘッドの製
造方法。10. A plurality of openings formed in the second metal film are formed by forming a slit-shaped pattern having a combination of several widths, lengths, and angles in the same direction as the longitudinal direction of the liquid chamber partition wall. 5. The method for manufacturing a print head for an ink-jet printer according to claim 1, wherein the print head is configured by the following.
単結晶シリコンウエハーの厚さの2倍以下に規制される
ことを特徴とする請求項1,請求項2,請求項3または
請求項4に記載のインクジェットプリンターの印字ヘッ
ドの製造方法。11. The method according to claim 1, wherein the width of the slit-shaped pattern is restricted to twice or less the thickness of the single crystal silicon wafer. The method for producing a print head of an inkjet printer according to the above.
が隣り合う前記開口部同士が前記異方性エッチングを行
ったときに生じるサイドエッチングによって互いに連通
することが出来る長さ以下であることを特徴とする請求
項1,請求項2,請求項3または請求項4に記載のイン
クジェットプリンターの印字ヘッドの製造方法。12. An arrangement interval of the slit-shaped patterns is equal to or less than a length that allows adjacent openings to communicate with each other by side etching generated when performing the anisotropic etching. 5. The method for manufacturing a print head of an ink jet printer according to claim 1, wherein
成されることを特徴とする請求項1,請求項2,請求項
3または請求項4に記載のインクジェットプリンターの
印字ヘッドの製造方法。13. The method according to claim 1, wherein the diaphragm film is formed by an electrolytic plating method.
なることを特徴とする請求項1,請求項2,請求項3,
請求項4または請求項13に記載のインクジェットプリ
ンターの印字ヘッドの製造方法。14. The vibration film according to claim 1, wherein the vibration film is made of nickel or gold.
A method for manufacturing a print head for an inkjet printer according to claim 4 or claim 13.
り形成されることを特徴とする請求項1,請求項2,請
求項3または請求項4に記載のインクジェットプリンタ
ーの印字ヘッドの製造方法。15. The method according to claim 1, wherein the third metal film is formed by an electrolytic plating method. .
からなることを特徴とする請求項1,請求項2,請求項
3,請求項4または請求項15に記載のインクジェット
プリンターの印字ヘッドの製造方法。16. The print head according to claim 1, wherein the third metal film is made of nickel or gold. Production method.
与されていることを特徴とする請求項1,請求項2,請
求項3,請求項4,請求項15または請求項16に記載
のインクジェットプリンターの印字ヘッドの製造方法。17. The method according to claim 1, wherein the third metal film has a water repellent surface. The method for producing a print head of an inkjet printer according to the above.
(110)または(100)であり、かつ、表面Aおよ
び表面Bともに鏡面に研磨されていることを特徴とする
請求項1,請求項2,請求項3または請求項4に記載の
インクジェットプリンターの印字ヘッドの製造方法。18. The single crystal silicon wafer according to claim 1, wherein the crystal orientation is (110) or (100), and both the surface A and the surface B are mirror-polished. A method for manufacturing a print head for an inkjet printer according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34118997A JPH11170548A (en) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Manufacture of print head for ink jet printer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34118997A JPH11170548A (en) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Manufacture of print head for ink jet printer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11170548A true JPH11170548A (en) | 1999-06-29 |
Family
ID=18344060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34118997A Pending JPH11170548A (en) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Manufacture of print head for ink jet printer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11170548A (en) |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP34118997A patent/JPH11170548A/en active Pending
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