JP6389035B2 - インクジェット・プリンティング装置及びノズル形成方法 - Google Patents
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Description
基板300の一面に、エッチングマスクを形成する。例えば、図6Aを参照すれば、基板300として、上面301の結晶方向が<100>方向であるシリコン単結晶基板を準備する。その後、マスク層311を形成する。マスク層311は、例えば、SiO2層である。SiO2層は、基板300を酸化させて形成される。次に、マスク層311上に、フォトレジスト層312を形成し、それを、例えば、リソグラフィ法によってパターニングし、マスク層311の一部313を露出させる。フォトレジスト層312をマスクにし、マスク層311をパターニングしてフォトレジスト層312を除去すれば、図6Bに図示されているように、開口314が形成されたマスク層311が形成される。マスク層311をパターニングする工程は、例えば、HF溶液(buffered hydrogen fluoride acid)を利用した湿式エッチング工程、またはプラズマ乾式エッチング(plasma dry etching)工程によって遂行される。
図6Fに図示されているように、基板300の下面302に、第1陥没部410の頂点411と整列された開口322が形成されたマスク層321を形成する。マスク層321は、例えば、SiO2またはSi2N4などから形成される。基板300の下面302に、SiO2またはSi2N4などを蒸着(deposit)した後、リソグラフィ法によって、第1陥没部410の頂点411と整列された位置に対応する部分のSiO2またはSi2N4などを除去することにより、開口322を形成することができる。
前述のような整列誤差を解消するために、第1陥没部410と貫通部440とをエッチングする工程が遂行される。図6Gで、マスク層311とマスク層321とがエッチングマスクとして利用される。エッチングは、例えば、第1陥没部410を形成する工程と同一の湿式異方性エッチング工程によって遂行される。ただし、エッチング量が少ないので、工程時間は、第1陥没部410を形成する工程に比べて短く設定される。工程時間は、条件によって異なるが、例えば、10分ほど設定される。
図6Mに図示されているように、図6Lに図示された状態で、少なくとも第1陥没部410、第2陥没部420及び第3陥没部430の内側壁面に、保護層331を形成する。保護層331は、例えば、SiO2層でもある。その場合、保護層331は、基板300を酸化させることによって形成される。その後、基板300の下面302のマスク層321を、例えば、リソグラフィ工程により、一部323を除去し、トレンチ160が形成される部分を定義する。それにより、基板300の下面302が一部露出される。トレンチ160が形成される部分は、トレンチ160の形成範囲によって異なるように定義される。例えば、図5Aに図示されているように、ノズル200の周囲に、全体的にトレンチ160が形成される場合には、一部323は、第3陥没部430の出口側を囲む形態になる。また、例えば、図5Cに図示されているように、ノズル200の一方向の両側にだけトレンチ160が形成される場合には、一部323は、第3陥没部430の出口から両側に離隔されたストライプ形状になる。
前述の図6Aないし図6Eに図示された工程により、第1陥没部410を形成し、必要によって、薄化工程を遂行する。
図7Aに図示されているように、基板300の下面302に、第1マスク層341を形成する。第1マスク層341は、例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)を蒸着して形成される。第1マスク層341には、第1陥没部410の頂点411と整列された開口342が設けられる。第1マスク層341は、基板300の下面302において、開口342周辺の一部領域にだけ形成される。そのために、基板300の下面302において、開口342の周辺領域を除いた領域302aは、露出される。領域302aは、必要によって、後述するように、トレンチ160が形成される領域である。そのために、第1マスク層341は、貫通部440を形成する領域と、トレンチ160を形成する領域とを定義する。かような形態の第1マスク層341は、基板300の下面302に、全体的にTEOS層を蒸着し、例えば、リソグラフィ工程によって、開口342及び領域302aに対応するTEOS層を除去することによって形成される。
図7Dに図示されているように、第2マスク層351を除去し、湿式異方性エッチング工程によって、貫通部440をエッチングする。それにより、図6I、図6Kを参照して説明したように、エッチング面451と、第1陥没部410とエッチング面451とを連結する連結面452とによって、それぞれ第3陥没部430及び第2陥没部420が形成される。第1陥没部410、第2陥没部420及び第3陥没部430は、それぞれ図4Aの第1ノズル部210、第2ノズル部220及び第3ノズル部230に対応する。従って、図4Aに図示されているようなノズル200が形成される。第1陥没部410の部分的なエッチングと、貫通部440の全体的なエッチングとにより、第2陥没部420及び第3陥没部430が形成されるので、第1陥没部410と貫通部440との整列誤差による非対称性が緩和され、均一な正方形と均一な直径の出口240とを有したノズル200が形成される。
図7Eに図示されているように、第1陥没部410、第2陥没部420及び第3陥没部430の内側壁面に、保護層361を形成する。保護層361は、例えば、TEOS層でもある。保護層361は、後述するトレンチ160を形成するためのエッチング工程で、第1陥没部410、第2陥没部420及び第3陥没部430の損傷を防止するためのものである。基板300の下面302には、トレンチ160が形成される部分を定義する第1マスク層341が形成されている。トレンチ160が形成される部分は、トレンチ160の形成範囲によって異なるように定義される。例えば、図5Aに図示されているように、ノズル200の周囲に、全体的にトレンチ160が形成される場合には、第1マスク層341は、第3陥没部430の出口側を囲む形態になる。また、例えば、図5Cに図示されているように、ノズル200の一方向の両側にだけトレンチ160が形成される場合には、第1マスク層341は、第3陥没部430の出口が開口されたストライプ形状になる。
2 貫通孔、
11 テーパ部、
110 流路プレイト、
111 ノズル基板、
112 第2流路形成基板、
113 第1流路形成基板、
121 インク・インレットト、
122,123 マニホールド、
124 リストリクタ、
125 圧力チャンバ、
126 ダンパ、
130 圧電アク体エータ、
131 下部電極、
132 圧電膜、
133 上部電極、
135 圧電電圧印加手段、
140 静電アクチュエータ、
141 第1静電電極、
142 第2静電電極、
145 静電電圧印加手段、
160 トレンチ、
170 ノズルブロック、
210 第1ノズル部、
220 第2ノズル部、
230 第3ノズル部、
240 ノズルの出口、
300 基板、
303 段差面、
311,321 マスク層、
312 フォトレジスト層、
314,322,342 開口、
331,361 保護層、
341 第1マスク層、
351 第2マスク層、
410 第1陥没部、
420 第2陥没部、
430 第3陥没部、
440 貫通部、
451 エッチング面、
452 連結面、
P 印刷媒体。
Claims (26)
- ノズルと、
インクを、前記ノズルを介して吐出するための駆動力を提供するアクチュエータと、を含み、
前記ノズルは、
テーパ状の第1ノズル部と、
前記第1ノズル部から延長された第2ノズル部と、
前記第2ノズル部から延長されたテーパ状の第3ノズル部と、を含み、
前記第1ノズル部と前記第3ノズル部とのテーパ角度は、同一であり、
前記第2ノズル部は、前記ノズルの延長方向に対して、鋭角にテーパ状であることを特徴とするインクジェット・プリンティング装置。 - 前記第2ノズル部のテーパ角度は、前記第1ノズル部と前記第3ノズル部とのテーパ角度より小さいことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット・プリンティング装置。
- 前記ノズルの周囲に位置するトレンチをさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット・プリンティング装置。
- 前記トレンチは、前記ノズルの周囲に全体的に形成されることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット・プリンティング装置。
- 前記トレンチは、前記ノズルの一方向の両側部に、前記一方向と直交する方向に延設されることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット・プリンティング装置。
- 前記ノズルの出口は、前記トレンチの内部に延長されたことを特徴とする請求項3に記載のインクジェット・プリンティング装置。
- 前記ノズルは、多角錐状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置。
- ノズルと、
インクを、前記ノズルを介して吐出するための駆動力を提供するアクチュエータと、を含み、
前記ノズルは、
テーパ状の第1ノズル部と、
前記第1ノズル部から延長された第2ノズル部と、
前記第2ノズル部から延長されたテーパ状の第3ノズル部と、を含み、
前記第1ノズル部と前記第3ノズル部とのテーパ角度は、同一であり、
前記ノズルは、単結晶シリコン基板に形成されたことを特徴とするインクジェット・プリンティング装置。 - 前記ノズルは、四角錐状であることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット・プリンティング装置。
- 圧力チャンバをさらに含み、
前記アクチュエータは、
前記圧力チャンバ内のインクに、吐出のための圧力変化を提供する圧電アクチェエータを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置。 - 前記アクチュエータは、
前記ノズル内のインクに、静電駆動力を提供する静電アクチュエータを含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置。 - インクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法であって、
基板を第1面からエッチングし、テーパ状の第1陥没部を形成する段階と、
前記基板の前記第1面の反対面である第2面からエッチングし、前記第1陥没部の頂点と連通された貫通部を形成する段階と、
前記第1陥没部と前記貫通部とをエッチングし、前記第1陥没部と前記貫通部との境界に、前記第1陥没部と異なるテーパ角度を有した第2陥没部を形成し、前記貫通部に、前記第2陥没部と異なるテーパ角度を有した第3陥没部を形成する段階と、を含むインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。 - 前記第1陥没部、前記第2陥没部及び第3陥没部は、湿式エッチング工程によって形成することを特徴とする請求項12に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記貫通部は、乾式エッチング工程によって形成することを特徴とする請求項13に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記第2陥没部のテーパ角度は、前記第1陥没部、第3陥没部のテーパ角度より小さいことを特徴とする請求項12〜14のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記第1陥没部と前記第3陥没部とのテーパ角度は、同一であることを特徴とする請求項12〜15のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記基板を前記第2面からエッチングし、前記第3陥没部の周囲に、前記第2面から前記第1面に向けて陥没したトレンチを形成する段階をさらに具備することを特徴とする請求項12〜16のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記トレンチは、ノズルの周囲に全体的に形成されることを特徴とする請求項17に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記トレンチは、ノズルの一方向の両側部に、前記一方向と直交する方向に延設されることを特徴とする請求項17に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記トレンチを形成する段階は、湿式エッチング工程によって遂行されることを特徴とする請求項17〜19のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記トレンチを形成する段階を遂行する前に、前記第1陥没部、前記第2陥没部、前記第3陥没部に保護層を形成する段階をさらに具備することを特徴とする請求項17〜20のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記基板は、単結晶基板であることを特徴とする請求項12〜21のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記基板は、単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項22に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 湿式エッチング工程は、異方性湿式エッチング工程であることを特徴とする請求項23に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記第1陥没部、前記第2陥没部及び前記第3陥没部は、全体的に四角錐状であることを特徴とする請求項24に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
- 前記貫通部を形成する前に、前記基板を前記第2面から研磨し、前記基板の厚みを薄くする段階をさらに具備することを特徴とする請求項12〜25のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。
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