JP2007160624A

JP2007160624A - Inkjet recording head and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2007160624A
Application number: JP2005357911A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fujii; 謙児藤井; Shuji Koyama; 修司小山; Yoshinori Tagawa; 義則田川; Hiroyuki Murayama; 裕之村山; Masanori Osumi; 正紀大角; Yoshinobu Urayama; 好信浦山; Jun Yamamuro; 純山室
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording head capable of feeding accurately a uniform and definite amount of ink and having a high reliability, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: In the inkjet recording head equipped with a silicon substrate equipped with an ink delivering energy generating element, a protective film for the ink delivering energy generating element, and an ink feeding opening, a delivering opening formed on the substrate and for delivering the ink, and a flow path forming member, an end part coating layer different from the protective film is provided on an opening end part of the ink feeding opening. When the ink feeding opening part is formed, as the protective film is not formed at a predetermined site for forming the ink feeding opening, but it is covered with the end part coating layer, generation of cracks on the protective layer can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関し、具体的にはシリコン基板を備えたインクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an ink jet recording head and a method for manufacturing the same, and more specifically to an ink jet recording head including a silicon substrate and a method for manufacturing the same.

インクジェット記録ヘッドは、圧電素子や発熱抵抗体などのインク吐出エネルギー発生素子の機能を利用して、紙や樹脂シートなどの被記録媒体上にインクを吐出させて、文字、記号、図形などの表示を行うものである。インクジェット記録ヘッドは、基板にフォトリソグラフィーを用いた半導体成膜技術を使用して作製されており、小型化、高密度化の要請に対し、インク吐出エネルギー発生素子を駆動するための電気制御回路を内蔵したものが知られている。このようなインクジェット記録ヘッドの基板としてシリコン基板を用いる場合、基板を貫通して設けるインク供給口の形成において、シリコン異方性エッチング技術を適用できることが知られている（特開平９−１１４７９号公報（特許文献１））。ここで、インク供給口は精度よく均一に設けることが望ましい。このため、シリコン単結晶基板表面側のインク供給開口を形成する部分のメンブレン部に犠牲層を設け、個別インク室のインク供給開口を一定の大きさに形成する方法が報告されている（特開平１０−１８１０３２号公報（特許文献２））。このインクジェットヘッドを製造するには、図６に示すように、個別インク室のインク供給開口を形成するメンブレン部２１には、ポリシリコン樹脂膜の犠牲層２６を設け、その上部に低圧シリコン窒化膜２２、さらにその上部にシリコン窒化膜２４を設ける。この低圧シリコン窒化膜２２はシリコン基板に異方性エッチング技術を用いてインク供給孔を形成する際に用いる異方性エッチング液に対してエッチングの進行を停止させる耐エッチング層として設けられる。 Inkjet recording heads display characters, symbols, graphics, etc. by ejecting ink onto a recording medium such as paper or resin sheets by using the function of ink ejection energy generating elements such as piezoelectric elements and heating resistors. Is to do. The ink jet recording head is manufactured using a semiconductor film forming technique using photolithography on a substrate, and an electric control circuit for driving an ink ejection energy generating element is required in response to a demand for miniaturization and high density. The built-in one is known. In the case of using a silicon substrate as the substrate of such an ink jet recording head, it is known that a silicon anisotropic etching technique can be applied in forming an ink supply port provided through the substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 9-11479). (Patent Document 1)). Here, it is desirable to provide the ink supply ports uniformly with high accuracy. For this reason, a method has been reported in which a sacrificial layer is provided on the membrane portion of the silicon single crystal substrate surface side where the ink supply opening is formed, and the ink supply opening of the individual ink chamber is formed to a certain size (Japanese Patent Laid-Open 10-181032 gazette (patent document 2)). In order to manufacture this ink jet head, as shown in FIG. 6, a sacrificial layer 26 of a polysilicon resin film is provided on a membrane portion 21 that forms an ink supply opening of an individual ink chamber, and a low-pressure silicon nitride film is formed thereon. 22 and a silicon nitride film 24 is further provided thereon. The low-pressure silicon nitride film 22 is provided as an etching resistant layer for stopping the progress of etching with respect to the anisotropic etching solution used when forming the ink supply hole on the silicon substrate by using the anisotropic etching technique.

また、近年では、メンブレン部には、図７に示すように、アルミ膜の犠牲層２６を設け、その上部にシリコン酸化膜２３を設け、さらにその上部にシリコン窒化膜２４を設ける構成が知られている。これらのシリコン酸化膜２３やシリコン窒化膜２４は、インク吐出エネルギー発生素子２５およびインク吐出エネルギー発生素子を印加するための電気制御回路（図示せず）に対する絶縁膜や保護膜として同一工程で作成できる利点がある。このようなメンブレン部を有するシリコン基板に貫通孔を穿孔してインク供給孔を作製するには、メンブレン部に設けられるシリコン酸化膜２３をエッチング停止層として、シリコン基板の裏面からシリコン異方性エッチングを行う。その後、エッチング停止層としてのシリコン酸化膜２３をフッ酸液に浸漬させ除去した後、さらにその上部に設けたシリコン窒化膜２４については、ＣＦ₄とＯ₂の混合ガスを用いてドライエッチングにより除去している。 In recent years, as shown in FIG. 7, a structure in which an aluminum film sacrificial layer 26 is provided, a silicon oxide film 23 is provided thereon, and a silicon nitride film 24 is further provided thereon is shown in FIG. ing. The silicon oxide film 23 and the silicon nitride film 24 can be formed in the same process as an insulating film and a protective film for an electric control circuit (not shown) for applying the ink discharge energy generating element 25 and the ink discharge energy generating element. There are advantages. In order to produce an ink supply hole by drilling a through hole in a silicon substrate having such a membrane portion, silicon anisotropic etching is performed from the back surface of the silicon substrate using the silicon oxide film 23 provided in the membrane portion as an etching stop layer. I do. Thereafter, after removing the silicon oxide film 23 as an etching stop layer by immersing it in a hydrofluoric acid solution, the silicon nitride film 24 provided thereon is removed by dry etching using a mixed gas of CF ₄ and O _2. is doing.

しかしながら、基板の裏側からのシリコン異方性エッチングを行いインク供給孔を形成する際、シリコン基板表面上にはインク流路を形成する流路形成部材が積層されている。このため、流路形成部材の収縮方向に内部応力が発生し、異方性エッチングによる貫通孔の形成によって、シリコン基板の剛性が低下し、シリコン基板が大きく反る場合がある。このようなシリコン基板に生じた反りに伴い、メンブレン部のシリコン窒化膜２４にクラックが生じる。そのために、シリコン酸化膜をフッ酸液に浸漬して除去する際、フッ酸液が樹脂層とシリコン窒化膜間の間隙に入り込み、シリコン窒化膜に欠損を生じる場合がある。この場合、インク吐出エネルギー発生素子の保護膜としての充分な保護ができなくなるなどインクジェット記録ヘッドの信頼性に悪影響を与えることがある。
特開平９−１１４７９号公報特開平１０−１８１０３２号公報 However, when forming the ink supply hole by performing silicon anisotropic etching from the back side of the substrate, a flow path forming member for forming an ink flow path is laminated on the silicon substrate surface. For this reason, internal stress is generated in the contraction direction of the flow path forming member, and formation of the through hole by anisotropic etching may reduce the rigidity of the silicon substrate and cause the silicon substrate to greatly warp. Along with the warp generated in such a silicon substrate, a crack occurs in the silicon nitride film 24 in the membrane portion. Therefore, when the silicon oxide film is removed by immersing in a hydrofluoric acid solution, the hydrofluoric acid solution may enter the gap between the resin layer and the silicon nitride film, resulting in defects in the silicon nitride film. In this case, the reliability of the ink jet recording head may be adversely affected, such as failure to sufficiently protect the ink ejection energy generating element as a protective film.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-11479 Japanese Patent Laid-Open No. 10-181032

本発明の課題は、インクジェット記録ヘッドの製造時にインク吐出エネルギー発生素子の保護膜に生じるクラックを抑制し、精度よく均一な一定量のインクを供給することができる信頼性が高いインクジェット記録ヘッドやその製造方法を提供し、更に、工程数を増加させず、効率よく製造することができるインクジェット記録ヘッドや、その製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a highly reliable ink jet recording head capable of suppressing a crack generated in a protective film of an ink discharge energy generating element during manufacture of the ink jet recording head and supplying a uniform and constant amount of ink with high accuracy. An object of the present invention is to provide a manufacturing method, and further to provide an ink jet recording head that can be efficiently manufactured without increasing the number of steps, and a manufacturing method thereof.

上述の課題を解決するために、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク供給口開口端部に、前記保護膜とは異なる端部被覆層を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an ink jet recording head of the present invention includes an ink discharge energy generating element for discharging ink, a protective film for protecting the ink discharge energy generating element, and the ink discharge energy generating element. A silicon substrate having an ink supply port for supplying ink for discharge, a discharge port for discharging ink formed on the substrate, and a flow path for supplying ink to the discharge port An ink jet recording head including a flow path forming member having an ink supply port has an end covering layer different from the protective film at an opening end of the ink supply port.

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口端部となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、前記インク供給口開口端部となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を形成する工程と、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に前記端部被覆層によって囲まれるように設けられた前記保護膜を除去して前記インク供給口を形成する工程とを有することを特徴とする。 An ink jet recording head manufacturing method according to the present invention includes an ink discharge energy generating element for discharging ink, a protective film for protecting the ink discharge energy generating element, and ink discharged by the ink discharge energy generating element. A flow path forming member having a silicon substrate having an ink supply port for supplying, a discharge port for discharging ink formed on the substrate, and a flow channel for supplying ink to the discharge port A step of forming the ink discharge energy generating element on the silicon substrate; and an ink supply port opening end of the silicon substrate formed with the ink discharge energy generating element. Forming the protective film in a region excluding the part to be a part, and a part to be the ink supply port opening end part A step of laminating an end cover layer material having etching resistance against etching of a silicon substrate, which is different from the protective film, and the flow path forming member on the silicon substrate on which the end cover layer material is laminated. Forming the silicon substrate so as to be surrounded by the end covering layer at a position where the ink supply port is formed, and etching the silicon substrate using the protective film and the end covering layer as an etching stop layer. And removing the protective film formed to form the ink supply port.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、前記インク供給口開口となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を成形する工程と、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に形成された前記端部被覆層を除去して前記インク供給口を形成する工程とを有することを特徴とする。 In addition, an ink jet recording head manufacturing method according to the present invention includes an ink discharge energy generating element for discharging ink, a protective film for protecting the ink discharge energy generating element, and an ink discharging energy generating element for discharging the ink. A silicon substrate having an ink supply port for supplying ink, a discharge port formed on the substrate for discharging ink, and a flow channel for supplying ink to the discharge port A method of manufacturing an ink jet recording head comprising a forming member, the step of forming the ink discharge energy generating element on the silicon substrate, and the ink supply port of the silicon substrate formed with the ink discharge energy generating element Forming the protective film in a region excluding a portion to be an opening, and a portion to be the ink supply port opening; The step of laminating an end cover layer material having etching resistance to etching of a silicon substrate, which is different from the protective film, and the flow path forming member on the silicon substrate on which the end cover layer material is laminated. A step of forming, a step of etching the silicon substrate using the protective film and the end cover layer as an etching stop layer, and removing the end cover layer formed at a site where the ink supply port is formed. Forming the ink supply port.

本発明のインクジェット記録ヘッドや、その製造方法においては、インクジェット記録ヘッドの製造時にインク吐出エネルギー発生素子のシリコン窒化膜からなる保護膜に生じるクラックを抑制し、精度よく均一な一定量のインクを供給することができる信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを製造することができ、更に、工程数を増加させず、効率よくインクジェット記録ヘッドを製造することができる。 In the ink jet recording head of the present invention and the manufacturing method thereof, cracks generated in the protective film made of the silicon nitride film of the ink discharge energy generating element during the manufacture of the ink jet recording head are suppressed, and a uniform amount of ink is supplied accurately. In addition, it is possible to manufacture an ink jet recording head with high reliability, and it is possible to efficiently manufacture an ink jet recording head without increasing the number of steps.

本発明のインクシェット記録ヘッドは、インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板を有する。更に、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備え、前記インク供給口開口端部に、前記保護膜とは異なる端部被覆層を有することを特徴とする。 The ink-jet recording head of the present invention supplies an ink discharge energy generating element for discharging ink, a protective film for protecting the ink discharge energy generating element, and ink for discharging by the ink discharge energy generating element And a silicon substrate provided with an ink supply port. And a discharge port for discharging ink formed on the substrate and a flow path forming member having a flow path for supplying ink to the discharge port. And an end coating layer different from the protective film.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明のインクジェット記録ヘッドとしては、図１の模式的斜視図、図２の図１のＡＡにおける模式的断面図に示すものを、一例として挙げることができる。図１、２に示すインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１表面上に設けられたシリコン酸化膜からなる絶縁膜４とシリコン窒化膜からなる保護膜５との間に介装された複数のインク吐出エネルギー発生素子２とを備えている。そして、保護膜上に設けられた密着層６を介して設けられる流路形成部材９には、インク供給口１１からのインクを吐出口９ｃに供給するためのインクの流路１０が形成されている。さらに、保護膜のインク供給開口端部を被覆した端部被覆層７を有している。 Examples of the ink jet recording head of the present invention include those shown in the schematic perspective view of FIG. 1 and the schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The ink jet recording head shown in FIGS. 1 and 2 has a plurality of ink ejection energies interposed between an insulating film 4 made of a silicon oxide film and a protective film 5 made of a silicon nitride film provided on the surface of the silicon substrate 1. And a generating element 2. An ink flow path 10 for supplying ink from the ink supply port 11 to the discharge port 9c is formed in the flow path forming member 9 provided via the adhesion layer 6 provided on the protective film. Yes. Furthermore, it has the edge part coating layer 7 which coat | covered the ink supply opening edge part of a protective film.

シリコン基板１は、単結晶体であることが好ましく、基板の貫通孔の穿設を異方性エッチングにより行う場合は、結晶方位１００の単結晶体であることが好ましい。基板の貫通孔の穿設をドライエッチング、エキシマレーザーにより行う場合は、結晶方位１１０のシリコン単結晶体などであってもよい。シリコン基板の表裏は、それぞれ熱酸化膜１ａ、１ｂにより被覆されていてもよく、シリコン基板の表面に設けられる熱酸化膜１ａには、熱酸化膜が除去されたメンブレン部が設けられていてもよい。
シリコン基板１上に、インク吐出エネルギー発生素子２の絶縁膜４が設けられることが好ましい。絶縁膜４はシリコン酸化膜からなるものが好ましく、インク供給開口成形により除去された部分においては、シリコン基板の裏面からエッチングによりインク供給孔を穿設する際のエッチングストップ層としての機能を有する。
絶縁膜４上に設けられるインク吐出エネルギー発生素子２は、複数、例えば、所定のピッチで２列並列されて設けられていてもよい。インク吐出エネルギー発生素子としては、インクを微細液滴、例えば１ｐｌなどの液滴として吐出可能なエネルギーを発生することができるものであればよく、具体的には、圧電素子、発熱抵抗体素子などを挙げることができる。
このような吐出エネルギー発生素子２上には、インクによる腐食を抑制し、電気的絶縁のため、保護膜５が設けられる。保護膜５は、インク吐出エネルギー発生素子と電極パッド１７とを接続する図示しない配線を被覆するため、シリコン基板の上面の全体に亘って設けられていてもよい。保護膜の材質としてはシリコン窒化膜が好ましい。 The silicon substrate 1 is preferably a single crystal, and when the through hole of the substrate is formed by anisotropic etching, the silicon substrate 1 is preferably a single crystal having a crystal orientation of 100. In the case where the through hole of the substrate is formed by dry etching or excimer laser, a silicon single crystal having a crystal orientation 110 may be used. The front and back of the silicon substrate may be covered with thermal oxide films 1a and 1b, respectively, and the thermal oxide film 1a provided on the surface of the silicon substrate may be provided with a membrane portion from which the thermal oxide film has been removed. Good.
It is preferable that the insulating film 4 of the ink discharge energy generating element 2 is provided on the silicon substrate 1. The insulating film 4 is preferably made of a silicon oxide film, and has a function as an etching stop layer when an ink supply hole is formed by etching from the back surface of the silicon substrate in a portion removed by forming the ink supply opening.
A plurality of ink discharge energy generating elements 2 provided on the insulating film 4 may be provided in parallel, for example, two rows at a predetermined pitch. Any ink discharge energy generating element may be used as long as it can generate energy capable of discharging ink as fine droplets, for example, 1 pl, such as a piezoelectric element and a heating resistor element. Can be mentioned.
On such an ejection energy generating element 2, a protective film 5 is provided for suppressing corrosion caused by ink and for electrical insulation. The protective film 5 may be provided over the entire upper surface of the silicon substrate in order to cover a wiring (not shown) that connects the ink ejection energy generating element and the electrode pad 17. As a material of the protective film, a silicon nitride film is preferable.

かかる保護膜５上には、流路形成部材とシリコン基板との密着性を向上させるために密着層が設けられることが好ましく、流路形成部材が設けられる部分の保護膜上にパターニングされて設けられる。密着層６の材質は熱可塑性樹脂からなることが好ましく、具体的な材料としてはポリエーテルアミド樹脂を挙げることができる。 An adhesive layer is preferably provided on the protective film 5 in order to improve the adhesion between the flow path forming member and the silicon substrate, and is provided by patterning on the protective film in the portion where the flow path forming member is provided. It is done. The material of the adhesion layer 6 is preferably made of a thermoplastic resin, and specific examples thereof include a polyetheramide resin.

上記密着層６を介してインクを吐出するための吐出口９ｃと、吐出口へインクを供給するための流路９が設けられる流路形成部材９の材質としては、例えば、感光性樹脂と光カチオン重合開始剤を含有するものを挙げることができる。
本発明のインクジェット記録ヘッドにおいては、基板表面側（インク吐出エネルギー発生素子が設けられている側）のインク供給口１１の開口端部の周囲に端部被膜層１２が設けられる。端部被膜層７は保護膜５を構成するシリコン窒化膜の端部を被覆して設けられ、後述するインクジェット記録ヘッドの製造時において、メンブレンに生じるクラックを抑制し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることを可能とすることができる。 Examples of the material of the flow path forming member 9 in which the discharge port 9c for discharging ink through the adhesion layer 6 and the flow path 9 for supplying ink to the discharge port are provided include photosensitive resin and light. The thing containing a cationic polymerization initiator can be mentioned.
In the ink jet recording head of the present invention, the end coating layer 12 is provided around the opening end of the ink supply port 11 on the substrate surface side (side on which the ink ejection energy generating element is provided). The end coat layer 7 is provided so as to cover the end portion of the silicon nitride film constituting the protective film 5, and suppresses cracks generated in the membrane during the manufacture of the inkjet recording head described later, thereby providing a highly reliable inkjet recording head. Can be made possible.

また、保護膜５上には、インク吐出エネルギー発生素子２として発熱抵抗体を用いる場合、耐キャビテーション膜１３を設けてもよい。端部被覆層７は、密着層６または耐キャビテーション膜１３と同質の材料からなることが、製造工程を増加させることなく、インクジェット記録媒体を製造することができるため、好ましい。端部被覆層７の材質としては、密着層と同質の材料で成形される場合、上述のポリエーテルアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を挙げることができ、耐キャビテーション膜と同質の場合は、タンタルなどの無機材料を挙げることができる。 Further, when a heating resistor is used as the ink discharge energy generating element 2, an anti-cavitation film 13 may be provided on the protective film 5. The end cover layer 7 is preferably made of the same material as the adhesion layer 6 or the anti-cavitation film 13 because an ink jet recording medium can be manufactured without increasing the number of manufacturing steps. Examples of the material of the end cover layer 7 include a thermoplastic resin such as the above-mentioned polyetheramide resin when it is formed of the same material as the adhesion layer, and tantalum when it is the same as the anti-cavitation film. Inorganic materials can be mentioned.

シリコン基板１を貫通して設けられるインク供給口１１は、２列に設けられたインク吐出エネルギー発生素子２の列の間に開口して設けられる。 The ink supply ports 11 provided through the silicon substrate 1 are opened between the rows of the ink ejection energy generating elements 2 provided in two rows.

上記本発明のインクジェト記録ヘッドの製造方法は、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口端部となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程を有する。その後、前記インク供給口開口端部となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を形成する工程とを有する。その後、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に前記端部被覆層によって囲まれるように設けられた前記保護膜を除去して前記インク供給口を形成する工程とを有することを特徴とする。 The method of manufacturing an ink jet recording head according to the present invention includes the step of forming the ink discharge energy generating element on the silicon substrate, and the ink supply port opening end of the silicon substrate formed with the ink discharge energy generating element. Forming the protective film in a region excluding the portion to be formed. Thereafter, a step of laminating an end cover layer material having an etching resistance against etching of a silicon substrate, which is different from the protective film, on the portion serving as the ink supply port opening end, and the end cover layer material Forming the flow path forming member on a silicon substrate on which is laminated. Then, the step of etching the silicon substrate using the protective film and the end cover layer as an etching stop layer, and the portion where the ink supply port is formed are provided so as to be surrounded by the end cover layer And removing the protective film to form the ink supply port.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程を有する。その後、前記インク供給口開口となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を成形する工程とを有する。その後、前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、前記インク供給口が形成される部位に形成された前記端部被覆層を除去して前記インク供給口を形成する工程とを有することを特徴とする。 The method of manufacturing an ink jet recording head according to the present invention includes the step of forming the ink discharge energy generating element on the silicon substrate and the ink supply port opening of the silicon substrate on which the ink discharge energy generating element is formed. A step of forming the protective film in a region excluding the portion; Thereafter, a step of laminating an end cover layer material having etching resistance against etching of a silicon substrate, which is different from the protective film, in a portion to be the ink supply port opening, and laminating the end cover layer material Forming the flow path forming member on the silicon substrate. Thereafter, the silicon substrate is etched using the protective film and the end cover layer as an etching stop layer, and the end cover layer formed at a site where the ink supply port is formed is removed to remove the ink. And a step of forming a supply port.

以下、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を、順次工程に従って図１のＡＡ位置の断面における模式断面図を示す図３を参照して説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the ink jet recording head of the present invention will be described with reference to FIG. 3 showing a schematic cross-sectional view in the cross section at the position AA in FIG.

まず、シリコン基板上にインク吐出エネルギー発生素子を成形する工程に先立ち、シリコン酸化膜を形成することが好ましい。 First, it is preferable to form a silicon oxide film prior to the step of forming the ink discharge energy generating element on the silicon substrate.

図３（Ａ）に示すように、シリコン基板として、表裏が熱酸化膜１ａ、１ｂで被覆され、更に表面の熱酸化膜１ａを除去したメンブレン部を有するものを用い、メンブレン部中央にアルミなどの犠牲層３を設けることが好ましい。犠牲層は基板の厚さの変動によって基板表側の開口の口径に生じる誤差が大きくなることを抑制するために設けられ、異方性エッチングに用いる溶液に溶解する材質で形成することが好ましい。かかる材質としては、異方性エッチングに用いる溶液がＴＭＡＨなどの強アルカリ液の場合、エッチング速度の速いアルミ、アルミシリコン、アルミ銅、アルミシリコン銅などを挙げることができる。 As shown in FIG. 3A, a silicon substrate having a membrane portion whose front and back surfaces are covered with thermal oxide films 1a and 1b and further removing the thermal oxide film 1a on the surface is used. The sacrificial layer 3 is preferably provided. The sacrificial layer is provided in order to suppress an increase in error generated in the aperture of the opening on the front side of the substrate due to a variation in the thickness of the substrate, and is preferably formed of a material that dissolves in a solution used for anisotropic etching. Examples of such a material include aluminum, aluminum silicon, aluminum copper, aluminum silicon copper, and the like having a high etching rate when the solution used for anisotropic etching is a strong alkaline solution such as TMAH.

犠牲層３を成形した後、インク供給口開口となる部分に上記シリコン酸化膜４を成形する。このシリコン酸化膜は、後述するシリコン基板にインク供給口を設ける際のエッチングストップ層として機能すると共に、インク吐出エネルギー発生素子の絶縁膜としての機能を有するため、インク供給口開口となる部位からインク吐出エネルギー発生素子を成形する部位まで延在するように設けることが好ましい。このようなシリコン酸化膜を設けることにより、工程数の増加を抑制することができる。 After the sacrificial layer 3 is formed, the silicon oxide film 4 is formed in a portion that becomes an ink supply port opening. This silicon oxide film functions as an etching stop layer when an ink supply port is provided on a silicon substrate, which will be described later, and also functions as an insulating film for the ink discharge energy generating element. It is preferable to provide the discharge energy generating element so as to extend to the part to be molded. By providing such a silicon oxide film, an increase in the number of steps can be suppressed.

次に、複数のインク吐出エネルギー発生素子を成形する。シリコン酸化膜４上に熱抵抗体等のインク吐出エネルギー発生素子２を複数、例えば、上記のように所定のピッチで２列並列して設ける。この２列に並列して設けられたインク吐出エネルギー発生素子にはこれを駆動するための電源を供給する電極や、配線が接続されるが、これらの説明および図示は割愛する。 Next, a plurality of ink discharge energy generating elements are formed. A plurality of ink ejection energy generating elements 2 such as thermal resistors are provided on the silicon oxide film 4 in parallel, for example, in two rows at a predetermined pitch as described above. The ink ejection energy generating elements provided in parallel in these two rows are connected to electrodes and wiring for supplying power for driving the elements, but the description and illustration thereof are omitted.

次に、インク供給口開口端部となる部位を除いた領域に保護膜５を成形する。図３（Ｂ）に示すように、保護膜５の成膜を行う。保護膜としてはシリコン窒化膜が好ましく、積層したシリコン窒化膜材料のインク供給口を形成する部分、即ち、上記メンブレン部上に積層されたシリコン窒化膜材料をフォトリソグラフィーを用い、ドライエッチングによりパターニングを行い、除去する。 Next, the protective film 5 is formed in a region excluding the portion that becomes the ink supply port opening end. As shown in FIG. 3B, a protective film 5 is formed. A silicon nitride film is preferable as the protective film, and the silicon nitride film material laminated on the membrane part is patterned by dry etching using the photolithography and forming the ink supply port of the laminated silicon nitride film material. Do and remove.

次に、インク供給口開口端部となる部位に、上記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する。端部被覆層材料はシリコン窒化膜の端部を被覆して設けることが好ましい。この端部被覆層材料と共に、保護膜上の流路形成部材が積層される部分に密着層を成形することが好ましい。 Next, an end cover layer material having an etching resistance against the etching of the silicon substrate, which is different from the protective film, is laminated on the portion serving as the ink supply port opening end. The end covering layer material is preferably provided so as to cover the end of the silicon nitride film. It is preferable to form an adhesion layer on the portion where the flow path forming member on the protective film is laminated together with the end cover layer material.

本実施形態では、図３（Ｃ）に示すように、密着層６と端部被覆層７とをシリコン酸化膜のエッチングに対して耐エッチング性を有する同じ材質、例えば、ポリエーテルアミド樹脂などで成形している。ポリエーテルアミド樹脂は無機膜および有機膜との間で良好な密着性を確保できるため、密着層において優れた密着性を有するものとなる。
なお、シリコン基板裏面の熱酸化膜１ｂ上には、インク供給口の穿設を行うエッチングに対して耐エッチング性を有する材質からなる耐エッチング層７ｂをインク供給口となる部分を除いた部分に設けることが好ましい。耐エッチング層７ｂの材質としては、例えば、密着層、端部被覆層材料と同じ材質、例えば、ポリエーテルアミド樹脂を用いることができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 3C, the adhesion layer 6 and the end cover layer 7 are made of the same material having resistance to etching of the silicon oxide film, for example, a polyetheramide resin. Molding. Since the polyetheramide resin can ensure good adhesion between the inorganic film and the organic film, it has excellent adhesion in the adhesion layer.
On the thermal oxide film 1b on the back surface of the silicon substrate, an etching resistant layer 7b made of a material having resistance to etching with respect to the etching for forming the ink supply port is formed on a portion excluding the portion serving as the ink supply port. It is preferable to provide it. As the material of the etching resistant layer 7b, for example, the same material as the material of the adhesion layer and the end cover layer, for example, a polyetheramide resin can be used.

次に、端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、流路形成部材を形成する。 Next, a flow path forming member is formed on the silicon substrate on which the end portion covering layer material is laminated.

まず、保護膜上および端部被覆層材料上のインクの流路を形成する部分に、溶液により溶解可能な樹脂からなる樹脂層を成形することが好ましい。図３（Ｄ）に示すように、保護膜上および端部被覆層材料上のインクの流路を形成する部分に、溶液により溶解可能な樹脂、例えば、ポジ型フォトレジストＯＤＵＲ１０１０（東京応化工業（株）製、商品名）を、スピンコートによりシリコン基板上に所定の厚みで塗布する。その後、紫外光、ＤｅｅｐＵＶ光などにより、露光、現像を行うフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、樹脂層８を成形する。 First, it is preferable to mold a resin layer made of a resin that can be dissolved by a solution in a portion that forms an ink flow path on the protective film and on the end covering layer material. As shown in FIG. 3D, a resin that can be dissolved by a solution such as a positive photoresist ODUR1010 (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Co., Ltd., product name) is applied to the silicon substrate with a predetermined thickness by spin coating. Thereafter, the resin layer 8 is formed by patterning using a photolithographic technique in which exposure and development are performed using ultraviolet light, deep UV light, or the like.

そして、図３（Ｅ）に示すように、樹脂層および密着層を覆って流路形成部材を積層する。その後、インクの吐出口となる部分の流路形成部材を除去する。流路形成部材材料としては、エッチングを行わずにフォトリソグラフィーによるパターニングが可能なため、上記感光性樹脂と光カチオン重合開始剤とを含むことが好ましい。かかる流路形成部材材料は、例えば、スピンコートなどにより塗布し、積層する。その後、流路形成部材材料をマスクを介して紫外線やＤｅｅｐＵＶなどにより露光・硬化する。その後、現像して、インクの吐出口９ｃとなる部分の流路形成部材材料を除去し、吐出口を形成する。流路形成部材上には必要に応じて、インクに対する撥水効果を有する撥水層を設けることができる。 Then, as shown in FIG. 3E, the flow path forming member is laminated so as to cover the resin layer and the adhesion layer. Thereafter, the flow path forming member in the portion that becomes the ink ejection port is removed. The flow path forming member material preferably contains the photosensitive resin and the cationic photopolymerization initiator because patterning by photolithography is possible without etching. Such a flow path forming member material is applied and laminated by, for example, spin coating. Thereafter, the flow path forming member material is exposed and cured by ultraviolet rays, Deep UV, or the like through a mask. Thereafter, development is performed to remove the flow path forming member material in the portion that becomes the ink discharge port 9c, and the discharge port is formed. A water repellent layer having a water repellent effect on ink can be provided on the flow path forming member as necessary.

次に、シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする。 Next, the silicon substrate is etched using the protective film and the end cover layer as an etching stop layer.

図３（Ｆ）に示すように、シリコン基板１の表面および側面を、スピンコート等により保護材１４で被覆する。保護材としては、搬送時の損傷から流路形成部材を保護し、またシリコン基板の裏面からのインク供給口の穿設時の耐エッチングのために設けるものである。
その後、シリコン基板１の裏面の熱酸化膜１ｂを、ポリエーテルアミド樹脂などの耐エッチング層７ａをマスクとしてエッチングを行い、エッチングの開始面となる部分のシリコン基板を露出させる。 As shown in FIG. 3F, the surface and side surfaces of the silicon substrate 1 are covered with a protective material 14 by spin coating or the like. The protective material is provided for protecting the flow path forming member from damage during transportation and for etching resistance when the ink supply port is formed from the back surface of the silicon substrate.
Thereafter, the thermal oxide film 1b on the back surface of the silicon substrate 1 is etched using the etching resistant layer 7a such as a polyetheramide resin as a mask to expose a portion of the silicon substrate that becomes the etching start surface.

その後、シリコン基板に貫通孔を穿設する異方性エッチングを行う。犠牲層が露出したら、引き続き、シリコン基板表面に設けた犠牲層のエッチングを行い、インク供給口１１を形成する。 Thereafter, anisotropic etching for forming a through hole in the silicon substrate is performed. When the sacrificial layer is exposed, the sacrificial layer provided on the surface of the silicon substrate is continuously etched to form the ink supply port 11.

次に、シリコン酸化膜をエッチングして除去する。図３（Ｇ）に示すように、シリコン基板１に穿設されたインク供給口１１上のシリコン酸化膜４を、その上に設けられたポリエーテルアミド樹脂などからなる端部被覆層７ａをエッチングストップ層としてエッチングを行い除去する。エッチングとしては、フッ酸によるウェットエッチングによる異方性エッチングが、容易に行うことができるため好ましい。このとき、シリコン酸化膜のエッチングにインク吐出エネルギー発生素子の保護膜であるシリコン窒化膜が曝されることがなく、シリコン基板に貫通孔が設けられることにより反りが発生しても、シリコン窒化膜と樹脂層間の密着が阻害されることがない。特に、端部被覆層がポリエーテルアミド樹脂で成形される場合、かかる効果として優れた効果を得ることができる。 Next, the silicon oxide film is removed by etching. As shown in FIG. 3G, the silicon oxide film 4 on the ink supply port 11 formed in the silicon substrate 1 is etched, and the end covering layer 7a made of polyetheramide resin or the like provided thereon is etched. Etching as a stop layer is removed. As the etching, anisotropic etching by wet etching with hydrofluoric acid can be easily performed, which is preferable. At this time, the silicon nitride film, which is a protective film of the ink ejection energy generating element, is not exposed to the etching of the silicon oxide film, and the silicon nitride film can be used even if warpage occurs due to the through-holes provided in the silicon substrate And adhesion between the resin layers is not hindered. In particular, when the end cover layer is formed of a polyetheramide resin, an excellent effect can be obtained.

次に、端部被覆層材料をシリコン窒化膜の端部を被覆した部分を残してエッチングにより除去し端部被覆層を成形する。インク供給口１１上の端部被覆層材料７ａをドライエッチングなどのドライエッチングにより、シリコン窒化膜の端部を被覆した部分を残してエッチングをして除去し、インク供給口形成を完了する。 Next, the end portion covering layer material is formed by removing the end portion covering layer material by etching while leaving a portion covering the end portion of the silicon nitride film. The end coating layer material 7a on the ink supply port 11 is removed by dry etching such as dry etching, leaving a portion covering the end of the silicon nitride film, thereby completing the ink supply port formation.

次に、樹脂層を溶液により溶解しインクの吐出口へ連結するインクの流路を形成する。シリコン基板裏面のポリエーテルアミド樹脂の耐エッチング層７ｂを、除去した後、シリコン基板の表面、側面を被覆した保護材１４を除去する。その後、樹脂層８を溶解し、インクジェット記録ヘッドのインク吐出部分を完成させる。 Next, an ink flow path is formed by dissolving the resin layer with a solution and connecting the resin layer to the ink ejection port. After removing the polyetheramide resin etching-resistant layer 7b on the back surface of the silicon substrate, the protective material 14 covering the surface and side surfaces of the silicon substrate is removed. Thereafter, the resin layer 8 is dissolved to complete the ink discharge portion of the ink jet recording head.

上記請求項２記載の本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法と異なる、請求項３記載の本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を、図４を用いて説明する。請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、保護膜の成膜、端部被覆層材料の積層の工程が、上記請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法と異なり、これらの相違に基づき、その製造工程においてメンブレン膜除去工程が異なる。以下、上記請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法と相違する工程について詳細に説明し、同一の工程については説明を省略する。 A method for manufacturing the ink jet recording head according to the third aspect of the present invention, which is different from the method for manufacturing the ink jet recording head according to the second aspect of the present invention, will be described with reference to FIG. In the method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 3, the steps of forming the protective film and laminating the end cover layer material are different from the method of manufacturing the ink jet recording head according to claim 2, and based on these differences. The membrane film removal process is different in the manufacturing process. Hereinafter, the steps different from the method for manufacturing the ink jet recording head according to the second aspect will be described in detail, and the description of the same steps will be omitted.

請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法における特徴は、インク供給口開口端部となる部位を除く領域に保護膜を成形する、即ち、インク供給口開口端部となる部分に欠損部を有して保護膜を積層する点にある。図４（Ｂ）に示すように、インク供給口開口端部となる部分、即ち、上記メンブレン部の周縁部上に積層された保護膜材料を除去し、欠損部５ａを形成して保護膜を成形する。このため、メンブレン部上には、シリコン酸化膜のエッチングストップ層としてシリコン窒化膜が、インク吐出エネルギー発生素子２の保護膜５としてのシリコン窒化膜とは分離して成形される。 The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 3 is characterized in that a protective film is formed in a region excluding a portion to be an ink supply port opening end, that is, a defect portion is provided in a portion to be an ink supply port opening end. Thus, a protective film is laminated. As shown in FIG. 4 (B), the protective film material laminated on the peripheral portion of the membrane part, that is, the part serving as the ink supply port opening end is removed, and the defect part 5a is formed to form the protective film. Mold. For this reason, a silicon nitride film as an etching stop layer of the silicon oxide film is formed on the membrane portion separately from the silicon nitride film as the protective film 5 of the ink ejection energy generating element 2.

次に、シリコン窒化膜上の流路形成部材が積層される部分に密着層を成形すると共に、欠損部の外周側の保護膜としてのシリコン窒化膜の端部を被覆して欠損部上に、シリコン酸化膜のエッチングに対して耐エッチング性の端部被覆層材料を積層する。 Next, an adhesion layer is formed on the portion where the flow path forming member on the silicon nitride film is laminated, and the end portion of the silicon nitride film as a protective film on the outer peripheral side of the defect portion is covered on the defect portion, An end covering layer material that is resistant to etching of the silicon oxide film is laminated.

図４（Ｃ）に示すように、インク供給口開口を形成する部分の周縁部、即ち、メンブレン部の周縁部上のシリコン窒化膜の欠損部５ａ上に、欠損部の外周側のシリコン窒化膜の端部を被覆するように端部被覆層を成形するため、端部被覆層材料７ｃを積層し、成形する。端部被覆層材料７ｃの材質としては、ポリエーテルアミドなどを用いることができる。
更に、インク吐出エネルギー発生素子上に保護膜５のシリコン窒化膜を介して、耐キャビテーション膜１３を成形することが好ましい。この場合、図５に示すように、端部被覆層材料７ｄを耐キャビテーション膜材料と同じ材質、例えば、タンタルなどの無機材料で一体として成形することにより工程数を増加させずに製造することもできる。この場合は端部被覆層材料と同じ工程で成形し、密着層を別工程で成形することができる。 As shown in FIG. 4C, the silicon nitride film on the outer peripheral side of the defective portion is formed on the peripheral portion of the portion where the ink supply port opening is formed, that is, on the defective portion 5a of the silicon nitride film on the peripheral portion of the membrane portion. In order to form the end portion covering layer so as to cover the end portion, the end portion covering layer material 7c is laminated and formed. As the material of the end cover layer material 7c, polyether amide or the like can be used.
Further, it is preferable to form the anti-cavitation film 13 on the ink discharge energy generating element through the silicon nitride film of the protective film 5. In this case, as shown in FIG. 5, the end cover layer material 7d can be manufactured without being increased in number of steps by integrally forming the same material as the anti-cavitation film material, for example, an inorganic material such as tantalum. it can. In this case, it can shape | mold at the same process as edge part coating layer material, and an adhesion layer can be shape | molded by another process.

また、シリコン基板の裏面からのエッチングによるインク供給口の形成時におけるメンブレン部の除去については、シリコン酸化膜を除去した後は、端部被覆材料層が露出するので、これを除去すればよい。 Further, regarding the removal of the membrane portion when the ink supply port is formed by etching from the back surface of the silicon substrate, the end covering material layer is exposed after the silicon oxide film is removed.

上記図４に示すインクジェット記録ヘッドの製造方法では、インク供給開口を形成するためのシリコン酸化膜のエッチングストップ層として端部被覆層材料を用いるものであるが、インク吐出エネルギー発生素子上の保護膜と、同時に成形するものの、保護膜とは欠損部によって分離されているため、シリコン酸化膜のエッチングに曝されることがなく、保護膜に発生するクラックを抑制することができる。 In the method of manufacturing the ink jet recording head shown in FIG. 4, the end cover layer material is used as the etching stop layer of the silicon oxide film for forming the ink supply opening, but the protective film on the ink discharge energy generating element is used. Although formed at the same time, since the protective film is separated by the defect portion, it is not exposed to etching of the silicon oxide film, and cracks generated in the protective film can be suppressed.

以上の工程により、インクジェット記録ヘッドを完成することができる。得られたインクジェット記録ヘッドは、インク吐出圧発生素子に駆動用の端子を接続し、アルミニウム製またはアルミナセラミック製の放熱用のベースプレートに接合し、次いで、各部材を保持するホルダおよびインク供給のためのインク収納部（インクタンク）を結合し、記録装置に適用することもできる。また、流路が成形された基板をダイシングソー等により切断分離、チップ化し、インク吐出エネルギー発生素子を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給口をインク収納部に接続されるインク供給路に接続して、インクジェット記録ヘッドを完成することもできる。 Through the above steps, an ink jet recording head can be completed. The obtained ink jet recording head has a terminal for driving connected to an ink discharge pressure generating element, joined to a heat radiating base plate made of aluminum or alumina ceramic, and then a holder for holding each member and ink supply The ink storage section (ink tank) can be combined and applied to a recording apparatus. Further, after the substrate on which the flow path is formed is cut and separated into chips by a dicing saw or the like and electrically connected to drive the ink discharge energy generating element, the ink supply port is connected to the ink storage portion. The ink jet recording head can be completed by connecting to the supply path.

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法により得られるインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの記録装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載することができる。そして記録装置において、水溶性、油溶性を問わずいずれのインクであっても用いることができ、被記録媒体を問わず、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に、文字、記号、図形などの表示を行うことができる。 The ink jet recording head obtained by the ink jet recording head manufacturing method of the present invention is a combination of a printer, a copying machine, a facsimile having a communication system, a recording device such as a word processor having a printer unit, and various processing devices. It can be mounted on a recording device. In the recording apparatus, any ink can be used regardless of whether it is water-soluble or oil-soluble. Paper, thread, fiber, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramic, etc. Characters, symbols, figures, etc. can be displayed on various recording media.

［実施例１］
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の実施例を以下に説明する。 [Example 1]
Examples of the method for producing the ink jet recording head of the present invention will be described below.

表面に１．０μｍ厚さの熱酸化、１．０μｍ厚さのシリコン酸化膜が順次設けられ、発熱抵抗体が２列設けられ、配線が施された結晶方位が<100>面のシリコン基板を用いた。 A 1.0 μm thick thermal oxide and 1.0 μm thick silicon oxide film are sequentially provided on the surface, two rows of heating resistors are provided, and a silicon substrate with a crystal orientation of <100> is provided. Using.

シリコン酸化膜および発熱抵抗体上に、図３（ｂ）に示すようにシリコン窒化膜材料を成形した。 A silicon nitride film material was formed on the silicon oxide film and the heating resistor as shown in FIG.

次に、ポリエーテルアミド樹脂コーティング液（日立化成工業（株）製、商品名：ＨＬ−１２００）をスピンコートにより積層し加熱した後、エッチングをし、図３（Ｃ）に示す密着層と端部被覆層となる部分を残してパターニングして、密着層および端部被覆層を成形した。 Next, a polyether amide resin coating solution (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: HL-1200) is laminated by spin coating and heated, and then etched, and the adhesion layer and end shown in FIG. The adhesion layer and the end portion covering layer were formed by patterning leaving the portion to be the portion covering layer.

次に、溶液溶解可能な樹脂（ＯＤＵＲ１０１０：東京応化製）をスピンコートにより積層し加熱した後、露光、現像して、図３（Ｄ）に示す樹脂層となる部分を残してパターニングして、樹脂層を成形した。 Next, a solution-dissolvable resin (ODUR1010: manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is laminated and heated by spin coating, then exposed and developed, and patterned to leave a portion that becomes the resin layer shown in FIG. A resin layer was molded.

次に、流路形成材料として下記の組成物１をスピンコートにより積層し、その後、ホットプレートで９０℃３分ベークを行い、図３（Ｅ）に示す流路形成部材９を積層した。その後、露光、現像して、インク吐出口９ｃとなる部分を除去した。
組成物１
重量部
ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業（株）製）１００
ＳＰ−１７０（商品名、旭電化工業（株）製）１．５
ジエチレングリコールジメチルエーテル１００
次に、シリコン基板の裏面の熱酸化膜１ｂに対して、エッチングをし、シリコン基板に穿設する貫通孔のエッチング開始面をパターニングして、エッチング開始面のシリコンを露出させた後、ＴＭＡＨ溶液によりシリコン基板の異方性エッチングを行い、図３（Ｆ）に示すインク供給口１１を形成した。 Next, the following composition 1 as a flow path forming material was laminated by spin coating, and then baked at 90 ° C. for 3 minutes on a hot plate, thereby laminating a flow path forming member 9 shown in FIG. Thereafter, exposure and development were performed to remove a portion that becomes the ink discharge port 9c.
Composition 1
Weight part EHPE-3150 (trade name, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 100
SP-170 (trade name, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 1.5
Diethylene glycol dimethyl ether 100
Next, the thermal oxide film 1b on the back surface of the silicon substrate is etched, and the etching start surface of the through hole formed in the silicon substrate is patterned to expose the silicon on the etching start surface, and then the TMAH solution Thus, the silicon substrate was anisotropically etched to form the ink supply port 11 shown in FIG.

次に、図３（Ｇ）に示すように、シリコン酸化膜４に対して、フッ酸液でウェットエッチングを行い除去した。このとき、エッチングストップ層として用いられる端部被覆層７は樹脂層８と密着しているため、インク吐出エネルギー発生素子の保護膜としてのシリコン窒化膜は保護された。 Next, as shown in FIG. 3G, the silicon oxide film 4 was removed by wet etching with a hydrofluoric acid solution. At this time, since the end cover layer 7 used as an etching stop layer was in close contact with the resin layer 8, the silicon nitride film as the protective film of the ink discharge energy generating element was protected.

次に、図３（Ｈ）に示すように、インク供給口上の端部被覆層に対して、ドライエッチングを行い除去した。その後、樹脂層８をインク吐出口９ｃおよびインク供給口１１から溶出させ、乾燥して、インクジェット記録ヘッドを得た。 Next, as shown in FIG. 3H, the end coating layer on the ink supply port was removed by dry etching. Thereafter, the resin layer 8 was eluted from the ink discharge port 9c and the ink supply port 11 and dried to obtain an ink jet recording head.

得られたインクジェット記録ヘッドを、インク吐出圧発生素子に駆動用の端子を接続し、アルミニウム製またはアルミナセラミック製の放熱用のベースプレートに接合し、各部材を保持するホルダおよびインク供給のためのインク収納部（インクタンク）を結合して、記録装置に搭載した。 The obtained ink jet recording head is connected to an ink discharge pressure generating element with a driving terminal, joined to a heat radiating base plate made of aluminum or alumina ceramic, a holder for holding each member, and ink for ink supply The storage unit (ink tank) was combined and mounted on the recording apparatus.

この記録装置によりｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェット記録ヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができた。
［実施例２］
表面に１．０μｍ厚さの熱酸化、１．０μｍ厚さのシリコン酸化膜が順次設けられ、発熱抵抗体が、２列設けられ、配線が施された結晶方位が<100>面のシリコン基板を用いた。 When an alkaline ink having a pH of 10 was discharged and evaluated using this recording apparatus, good printing could be obtained. In addition, when the ink jet recording head was immersed in the ink at 60 ° C. for 3 months and then evaluated for printing, good printing could be obtained.
[Example 2]
A silicon substrate whose surface is thermally oxidized with a thickness of 1.0 μm and silicon oxide film with a thickness of 1.0 μm, a heating resistor is provided in two rows, and a crystal orientation is a <100> plane with wiring. Was used.

シリコン酸化膜および発熱抵抗体上に、シリコン窒化膜材料を積層し、図４（Ｂ）に示す欠損部５ａを有するようにパターニングして、厚さ０．３μｍのシリコン窒化膜を成形した。 A silicon nitride film material was laminated on the silicon oxide film and the heating resistor, and patterned so as to have a defect portion 5a shown in FIG. 4B, thereby forming a silicon nitride film having a thickness of 0.3 μm.

その後、タンタル材料積層し、図４（Ｃ）に示す耐キャビテーション膜となる部分を残してパターニングして、厚さ０．２μｍの耐キャビテーション膜を成形した。 Thereafter, a tantalum material was laminated, and patterning was performed leaving a portion to be a cavitation resistant film shown in FIG. 4C, thereby forming a 0.2 μm thick cavitation resistant film.

次に、ポリエーテルアミド樹脂コーティング液（日立化成工業（株）製、商品名：ＨＬ−１２００）をスピンコートにより積層し、図４（Ｃ）に示す密着層と端部被覆層となる部分を残してパターニングして、厚さ２μｍの密着層および端部被覆層を成形した。 Next, a polyether amide resin coating solution (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: HL-1200) is laminated by spin coating, and the portion that becomes the adhesion layer and the end coating layer shown in FIG. The remaining patterning was performed to form a 2 μm thick adhesion layer and an end coating layer.

次に、溶液溶解可能な樹脂（ＯＤＵＲ１０１０：東京応化製）をスピンコートにより積層し、露光、現像して、図４（Ｄ）に示す樹脂層となる部分を残してパターニングして、厚さ７５μｍの樹脂層を成形した。 Next, a solution-dissolvable resin (ODUR1010: manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is laminated by spin coating, exposed and developed, and patterned to leave a portion that becomes the resin layer shown in FIG. The resin layer was molded.

次に、流路形成材料として下記の組成物１をスピンコートにより積層し、その後、ホットプレートで９０℃３分ベークを行い、図３（Ｅ）に示す個別インク室壁部材９ａを積層した。その後、露光、現像して、インク吐出口９ｃとなる部分を除去した。
組成物１
重量部
ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業（株）製）１００
ＳＰ−１７０（商品名、旭電化工業（株）製）１．５
ジエチレングリコールジメチルエーテル１００
次に、シリコン基板の裏面の熱酸化膜１ｂに対して、シリコン基板に穿設する貫通孔のエッチング開始面をパターニングして、エッチング開始面のシリコンを露出させた後、ＴＭＡＨ溶液によりシリコン基板の異方性エッチングを行い、図４（Ｆ）に示すインク供給口１１を形成した。 Next, the following composition 1 as a flow path forming material was laminated by spin coating, and then baked at 90 ° C. for 3 minutes on a hot plate to laminate individual ink chamber wall members 9a shown in FIG. Thereafter, exposure and development were performed to remove a portion that becomes the ink discharge port 9c.
Composition 1
Weight part EHPE-3150 (trade name, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 100
SP-170 (trade name, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 1.5
Diethylene glycol dimethyl ether 100
Next, the etching start surface of the through hole formed in the silicon substrate is patterned with respect to the thermal oxide film 1b on the back surface of the silicon substrate to expose the silicon on the etching start surface, and then the TMAH solution is used to form the silicon substrate. Anisotropic etching was performed to form the ink supply port 11 shown in FIG.

次に、図４（Ｇ）に示すように、シリコン酸化膜４に対して、フッ酸液でウェットエッチングを行い除去した。このとき、エッチングストップ層として用いられるプラズマシリコン窒化膜にクラックが入ることがあるが、フッ酸が進入しても、端部被覆層７と樹脂層８とが密着し、且つ、シリコン酸化膜４やシリコン窒化膜５とが密着しているため、インク吐出圧エネルギー発生素子付近の保護膜であるシリコン窒化膜は保護された。 Next, as shown in FIG. 4G, the silicon oxide film 4 was removed by wet etching with a hydrofluoric acid solution. At this time, cracks may occur in the plasma silicon nitride film used as an etching stop layer. However, even if hydrofluoric acid enters, the end cover layer 7 and the resin layer 8 are in close contact, and the silicon oxide film 4 Since the silicon nitride film 5 and the silicon nitride film 5 are in close contact with each other, the silicon nitride film, which is a protective film near the ink discharge pressure energy generating element, is protected.

次に、図４（Ｈ）に示すように、インク供給口上のシリコン窒化膜５に対して、ドライエッチングを行い除去した。その後、樹脂層８をインク吐出口９ｃおよびインク供給口１１から溶出させ、乾燥して、インクジェット記録ヘッドを得た。 Next, as shown in FIG. 4H, the silicon nitride film 5 on the ink supply port was removed by dry etching. Thereafter, the resin layer 8 was eluted from the ink discharge port 9c and the ink supply port 11 and dried to obtain an ink jet recording head.

得られ基板を、ダイシングソー等により分離切断、チップ化し、インク吐出圧発生素子を駆動させるための電気的接合を行った後、インク供給のためのインクタンク部材を接続して、記録装置に搭載し、記録を行った。この記録装置によりｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェット記録ヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができた。 The obtained substrate is separated and cut into chips by using a dicing saw, etc., and after electrical joining to drive the ink discharge pressure generating element, an ink tank member for supplying ink is connected and mounted on the recording apparatus And recorded. When an alkaline ink having a pH of 10 was discharged and evaluated using this recording apparatus, good printing could be obtained. In addition, when the ink jet recording head was immersed in the ink at 60 ° C. for 3 months and then evaluated for printing, good printing could be obtained.

このように、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法により得られた製品は信頼性が高いことが確認できた。 Thus, it was confirmed that the product obtained by the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention has high reliability.

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例により製造されるインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the inkjet recording head manufactured by an example of the manufacturing method of the inkjet recording head of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例により製造されるインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the inkjet recording head manufactured by an example of the manufacturing method of the inkjet recording head of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の工程を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the inkjet recording head of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の工程を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the inkjet recording head of this invention. 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例により製造されるインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the inkjet recording head manufactured by an example of the manufacturing method of the inkjet recording head of this invention. 従来のインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a conventional ink jet recording head. 従来のインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a conventional ink jet recording head.

符号の説明Explanation of symbols

１：シリコン基板
２：インク吐出エネルギー発生素子
３：犠牲層
４：シリコン酸化膜（絶縁膜）
５：シリコン窒化膜（保護膜）
６：密着層
７：端部被覆層
７ａ、７ｃ、７ｄ：端部被覆層材料
８：樹脂層
９：流路形成部材
９ｃ：インク吐出口
１０：インク流路
１１：インク供給口
１３：耐キャビテーション膜 1: Silicon substrate 2: Ink ejection energy generating element 3: Sacrificial layer 4: Silicon oxide film (insulating film)
5: Silicon nitride film (protective film)
6: Adhesion layer 7: End covering layers 7a, 7c, 7d: End covering layer material 8: Resin layer 9: Flow path forming member 9c: Ink ejection port 10: Ink flow path 11: Ink supply port 13: Cavitation resistance film

Claims

インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、
該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材と
を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク供給口開口端部に、前記保護膜とは異なる端部被覆層を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 Silicon having an ink discharge energy generating element for discharging ink, a protective film for protecting the ink discharge energy generating element, and an ink supply port for supplying ink to be discharged by the ink discharge energy generating element A substrate,
In an inkjet recording head comprising an ejection port for ejecting ink formed on the substrate and a channel forming member having a channel for supplying ink to the ejection port.
An ink jet recording head having an end covering layer different from the protective film at an opening end of the ink supply port.

インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、
前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口端部となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、
前記インク供給口開口端部となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、
前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を形成する工程と、
前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、
前記インク供給口が形成される部位に前記端部被覆層によって囲まれるように設けられた前記保護膜を除去して前記インク供給口を形成する工程と
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 Silicon having an ink discharge energy generating element for discharging ink, a protective film for protecting the ink discharge energy generating element, and an ink supply port for supplying ink to be discharged by the ink discharge energy generating element A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: a substrate; a discharge port formed on the substrate for discharging ink; and a flow channel forming member having a flow channel for supplying ink to the discharge port. There,
Forming the ink ejection energy generating element on the silicon substrate;
Forming the protective film on a region of the silicon substrate on which the ink discharge energy generating element has been formed, excluding a portion that becomes the opening end of the ink supply port;
A step of laminating an end covering layer material having etching resistance against etching of a silicon substrate, which is different from the protective film, in a portion to be the ink supply port opening end;
Forming the flow path forming member on the silicon substrate on which the end covering layer material is laminated;
Etching the silicon substrate using the protective film and the end cover layer as an etching stop layer; and
And a step of forming the ink supply port by removing the protective film provided so as to be surrounded by the end cover layer at a portion where the ink supply port is formed. Production method.

インクを吐出するためのインク吐出エネルギー発生素子、該インク吐出エネルギー発生素子を保護する保護膜、及び、前記インク吐出エネルギー発生素子により吐出するためのインクを供給するためのインク供給口を備えたシリコン基板と、該基板上に形成され、インクを吐出するための吐出口、及び、該吐出口へインクを供給するための流路を有する流路形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板上に前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程と、
前記インク吐出エネルギー発生素子を成形したシリコン基板の、前記インク供給口開口となる部位を除く領域に前記保護膜を成形する工程と、
前記インク供給口開口となる部位に、前記保護膜とは異なる、シリコン基板のエッチングに対して耐エッチング性を有する端部被覆層材料を積層する工程と、
前記端部被覆層材料を積層したシリコン基板上に、前記流路形成部材を成形する工程と、
前記シリコン基板を、前記保護膜及び前記端部被覆層をエッチングストップ層としてエッチングする工程と、
前記インク供給口が形成される部位に形成された前記端部被覆層を除去して前記インク供給口を形成する工程と
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 Silicon having an ink discharge energy generating element for discharging ink, a protective film for protecting the ink discharge energy generating element, and an ink supply port for supplying ink to be discharged by the ink discharge energy generating element A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: a substrate; a discharge port formed on the substrate for discharging ink; and a flow channel forming member having a flow channel for supplying ink to the discharge port. There,
Forming the ink ejection energy generating element on the silicon substrate;
Forming the protective film on a region of the silicon substrate on which the ink discharge energy generating element has been formed, excluding a portion to be the ink supply port opening;
A step of laminating an end covering layer material having etching resistance against etching of a silicon substrate, which is different from the protective film, in a portion to be the ink supply port opening;
Forming the flow path forming member on the silicon substrate on which the end covering layer material is laminated;
Etching the silicon substrate using the protective film and the end cover layer as an etching stop layer; and
And a step of forming the ink supply port by removing the end cover layer formed at a site where the ink supply port is formed.

前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する工程より前に、前記シリコン基板上に前記インク供給口開口となる部位から前記インク吐出エネルギー発生素子を成形する部位まで延在するように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２または３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 Before forming the ink discharge energy generating element, forming an insulating film on the silicon substrate so as to extend from a portion serving as the ink supply port opening to a portion forming the ink discharge energy generating element. The method for producing an ink jet recording head according to claim 2, wherein:

前記シリコン基板と前記流路形成部材との間に、端部被覆層と同じ材質で、前記シリコン基板と前記流路形成部材との密着を向上させるための密着向上層を成形することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 An adhesion improving layer is formed between the silicon substrate and the flow path forming member with the same material as the end cover layer to improve the adhesion between the silicon substrate and the flow path forming member. The manufacturing method of the inkjet recording head in any one of Claims 2-4.

前記インク吐出エネルギー発生素子上に保護膜を介して、端部被覆層と同じ材質の耐キャビテーション膜を成形することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 6. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 2, wherein a cavitation-resistant film made of the same material as that of the end cover layer is formed on the ink discharge energy generating element via a protective film. .

端部被覆層を有機材料で成形することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 2, wherein the end covering layer is formed of an organic material.

有機材料が熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 8. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 7, wherein the organic material includes a thermoplastic resin.

熱可塑性樹脂がポリエーテルアミド樹脂を含むことを特徴とする請求項８記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 9. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 8, wherein the thermoplastic resin contains a polyetheramide resin.

端部被覆層を無機材料で成形することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 2, wherein the end covering layer is formed of an inorganic material.

無機材料がタンタルを含むことを特徴とする請求項１０記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 10, wherein the inorganic material contains tantalum.