JPH1128820A - 噴射装置のノズル形成方法 - Google Patents
噴射装置のノズル形成方法Info
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- JPH1128820A JPH1128820A JP13244798A JP13244798A JPH1128820A JP H1128820 A JPH1128820 A JP H1128820A JP 13244798 A JP13244798 A JP 13244798A JP 13244798 A JP13244798 A JP 13244798A JP H1128820 A JPH1128820 A JP H1128820A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 段状断面のノズルを効率良く、簡単に形成可
能な噴射装置のノズル形成方法を提案すること。 【解決手段】 ノズルプレート２を形成するためのシリ
コンウエハ２００にエッチングを施して、インク滴吐出
方向の前側部分に形成された小断面ノズル部分２１ａと
後側に形成された大断面ノズル部分２１ｂとを備えた段
状断面のノズル２１を形成するに当たり、シリコンウエ
ハ２００表面２００ａにレジスト膜２１０を形成し、こ
のレジスト膜２１０に対して、ハーフエッチングによる
パターニングおよびフルエッチングによるパターニング
を施し、次に、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチン
グを施して、フルエッチングされた部分に溝を形成し、
次に、ハーフエッチング部分のレジスト膜をエッチ除去
して、当該部分に再度ＩＣＰ放電による異方性ドライエ
ッチングを施こす。この結果、段状断面のノズル２１を
形成できる。段状断面のノズルをエッチング加工するた
めに繰り返しマスクパターンを形成する必要がないので
ノズルを効率良く形成できる。
能な噴射装置のノズル形成方法を提案すること。 【解決手段】 ノズルプレート２を形成するためのシリ
コンウエハ２００にエッチングを施して、インク滴吐出
方向の前側部分に形成された小断面ノズル部分２１ａと
後側に形成された大断面ノズル部分２１ｂとを備えた段
状断面のノズル２１を形成するに当たり、シリコンウエ
ハ２００表面２００ａにレジスト膜２１０を形成し、こ
のレジスト膜２１０に対して、ハーフエッチングによる
パターニングおよびフルエッチングによるパターニング
を施し、次に、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチン
グを施して、フルエッチングされた部分に溝を形成し、
次に、ハーフエッチング部分のレジスト膜をエッチ除去
して、当該部分に再度ＩＣＰ放電による異方性ドライエ
ッチングを施こす。この結果、段状断面のノズル２１を
形成できる。段状断面のノズルをエッチング加工するた
めに繰り返しマスクパターンを形成する必要がないので
ノズルを効率良く形成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体、気体を噴
射、噴霧する噴射装置におけるノズル形成方法に関する
ものである。例えば、インク滴を吐出するインクジェッ
トヘッドに好適なノズルの形成方法に関する。さらに詳
しくは、本発明は、シリコン単結晶基板にエッチングを
施して、先端側に向けて階段状に断面が小さくなったノ
ズルを形成するノズル形成方法に関するものである。
射、噴霧する噴射装置におけるノズル形成方法に関する
ものである。例えば、インク滴を吐出するインクジェッ
トヘッドに好適なノズルの形成方法に関する。さらに詳
しくは、本発明は、シリコン単結晶基板にエッチングを
施して、先端側に向けて階段状に断面が小さくなったノ
ズルを形成するノズル形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、インクジェットプリンタのイン
クジェットヘッドは、一般に、インク滴を外部に吐出す
る複数のノズルと、これらのノズルに連通したインク供
給路とからなる。
クジェットヘッドは、一般に、インク滴を外部に吐出す
る複数のノズルと、これらのノズルに連通したインク供
給路とからなる。
【０００３】近年、インクジェットヘッドに対しては、
高精細文字を印字可能にするために、より精密でより微
細な加工が要求されている。このために、シリコン基板
に異方性エッチングを施すことにより微細なノズルを形
成する方法が数多く提案されている。
高精細文字を印字可能にするために、より精密でより微
細な加工が要求されている。このために、シリコン基板
に異方性エッチングを施すことにより微細なノズルを形
成する方法が数多く提案されている。
【０００４】インクジェットヘッドの各ノズルのインク
吐出特性を改善するためには、ノズルとして、先端側に
細いノズル孔部分が形成され、その後側に円錐状あるい
は角錐状に広がったノズル孔部分が形成された断面形状
のものを使用することが望ましい。例えば、特開昭５６
−１３５０７５号公報に開示されているように、ノズル
形状を、先端側を円筒形状とし、後ろ側の部分の内周面
を四角錐台形状とすると、円筒状のノズルを使用する場
合に比べて、インクキャビティの側からノズルに加わる
インク圧力の方向をノズル軸線方向に揃えることがで
き、安定したインク吐出特性を得ることができる。すな
わち、インク滴の飛翔方向のばらつきを無くし、インク
滴の飛び散りを無くし、インク滴の量のばらつきを抑制
することができる。
吐出特性を改善するためには、ノズルとして、先端側に
細いノズル孔部分が形成され、その後側に円錐状あるい
は角錐状に広がったノズル孔部分が形成された断面形状
のものを使用することが望ましい。例えば、特開昭５６
−１３５０７５号公報に開示されているように、ノズル
形状を、先端側を円筒形状とし、後ろ側の部分の内周面
を四角錐台形状とすると、円筒状のノズルを使用する場
合に比べて、インクキャビティの側からノズルに加わる
インク圧力の方向をノズル軸線方向に揃えることがで
き、安定したインク吐出特性を得ることができる。すな
わち、インク滴の飛翔方向のばらつきを無くし、インク
滴の飛び散りを無くし、インク滴の量のばらつきを抑制
することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５６−１３５０７５号公報に開示されているようにノズ
ルの後ろ側の部分の四角錐台形状の内周面は、シリコン
基板を湿式の異方性エッチングを用いて形成されるた
め、シリコンの結晶方位に沿った形状となる。このた
め、更に、インクキャビティの側からノズルに加わるイ
ンク圧力の方向をノズル軸線方向に揃える作用を得るた
めに、ノズルの後ろ側の部分の傾斜角度を小さくする、
即ち、ノズルの後端側の断面積を小さくすることは、困
難である。
５６−１３５０７５号公報に開示されているようにノズ
ルの後ろ側の部分の四角錐台形状の内周面は、シリコン
基板を湿式の異方性エッチングを用いて形成されるた
め、シリコンの結晶方位に沿った形状となる。このた
め、更に、インクキャビティの側からノズルに加わるイ
ンク圧力の方向をノズル軸線方向に揃える作用を得るた
めに、ノズルの後ろ側の部分の傾斜角度を小さくする、
即ち、ノズルの後端側の断面積を小さくすることは、困
難である。
【０００６】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その解決しようとする課題は、従来のもの
と比較して、キャビティの側からノズルに加わる圧力の
方向をノズル軸線方向に揃える作用が大きいノズルを、
精度良く単結晶シリコン基板に形成することのできる噴
射装置のノズル形成方法を提案することにある。
ものであり、その解決しようとする課題は、従来のもの
と比較して、キャビティの側からノズルに加わる圧力の
方向をノズル軸線方向に揃える作用が大きいノズルを、
精度良く単結晶シリコン基板に形成することのできる噴
射装置のノズル形成方法を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、シリコン単結晶基板にエッチングを施
して、先端側に向けて階段状に断面が小さくなったノズ
ルを形成するために、異方性ドライエッチング方法であ
るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）放電によるドライエッチ
ング方法を採用している。
めに、本発明は、シリコン単結晶基板にエッチングを施
して、先端側に向けて階段状に断面が小さくなったノズ
ルを形成するために、異方性ドライエッチング方法であ
るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）放電によるドライエッチ
ング方法を採用している。
【０００８】すなわち、本発明のノズル形成方法では、
まず、シリコン単結晶基板の表面にレジスト膜として、
例えばシリコン酸化膜が形成される。次に、前記ノズル
の後端側に対応する部分の前記レジスト膜を取り除くこ
とにより第１の開口パターンが形成され、前記ノズルの
先端側に対応する部分の前記レジスト膜を取り除くこと
により、前記第１の開口パターンより小さな第２の開口
パターンを形成される。次に、前記第１、第２の開口パ
ターンによって露出された前記シリコン単結晶基板表面
の露出部分に対してプラズマ放電によるドライエッチン
グが施される。このとき、シリコン基板が置かれた処理
槽内に、プラズマ放電によりプラズマ化してシリコンを
腐食するガスと、プラズマ化してシリコンの腐食を抑制
するガスが交互に注入される。これにより、ドライエッ
チングにより、各開口パターンの形状に一致した断面を
有し、後端側から先端側に向けて階段状に断面が小さく
なったノズルが形成される。
まず、シリコン単結晶基板の表面にレジスト膜として、
例えばシリコン酸化膜が形成される。次に、前記ノズル
の後端側に対応する部分の前記レジスト膜を取り除くこ
とにより第１の開口パターンが形成され、前記ノズルの
先端側に対応する部分の前記レジスト膜を取り除くこと
により、前記第１の開口パターンより小さな第２の開口
パターンを形成される。次に、前記第１、第２の開口パ
ターンによって露出された前記シリコン単結晶基板表面
の露出部分に対してプラズマ放電によるドライエッチン
グが施される。このとき、シリコン基板が置かれた処理
槽内に、プラズマ放電によりプラズマ化してシリコンを
腐食するガスと、プラズマ化してシリコンの腐食を抑制
するガスが交互に注入される。これにより、ドライエッ
チングにより、各開口パターンの形状に一致した断面を
有し、後端側から先端側に向けて階段状に断面が小さく
なったノズルが形成される。
【０００９】更に、以下のように各開口パターンを形成
すれば、シリコン基板の一方の側からのみドライエッチ
ングを行うのみで、後端側から先端側に向けて階段状に
断面が小さくなったノズルを形成することができ、製造
工程をより簡略化できる。
すれば、シリコン基板の一方の側からのみドライエッチ
ングを行うのみで、後端側から先端側に向けて階段状に
断面が小さくなったノズルを形成することができ、製造
工程をより簡略化できる。
【００１０】即ち、前記シリコン単結晶基板の表面にレ
ジスト膜を形成した後、前記レジスト膜をハーフエッチ
ングして、当該レジスト膜に対して前記ノズルの後端側
の部分に対応した開口パターンを形成する（第１のパタ
ーニング工程）。次に、前記開口パターンが形成された
前記レジスト膜のハーフエッチング領域の一部分をフル
エッチングして、前記ノズルの先端側の部分に対応した
開口パターンを前記シリコン単結晶基板表面の露出部分
として形成する（第２のパターニング工程）。その後、
前記シリコン単結晶基板の前記露出部分に対してプラズ
マ放電によるドライエッチングを施して、所定の深さの
第１の溝を形成する（第１のドライエッチング工程）。
そして、前記レジスト膜のハーフエッチング領域をフル
エッチングして、前記シリコン単結晶基板表面を露出さ
せた後に、当該シリコン単結晶基板に対してプラズマ放
電によるドライエッチングを施して、底面に前記第１の
溝が残った状態のままで第２の溝を所定の深さとなるよ
うに形成する（第２のドライエッチング工程）。
ジスト膜を形成した後、前記レジスト膜をハーフエッチ
ングして、当該レジスト膜に対して前記ノズルの後端側
の部分に対応した開口パターンを形成する（第１のパタ
ーニング工程）。次に、前記開口パターンが形成された
前記レジスト膜のハーフエッチング領域の一部分をフル
エッチングして、前記ノズルの先端側の部分に対応した
開口パターンを前記シリコン単結晶基板表面の露出部分
として形成する（第２のパターニング工程）。その後、
前記シリコン単結晶基板の前記露出部分に対してプラズ
マ放電によるドライエッチングを施して、所定の深さの
第１の溝を形成する（第１のドライエッチング工程）。
そして、前記レジスト膜のハーフエッチング領域をフル
エッチングして、前記シリコン単結晶基板表面を露出さ
せた後に、当該シリコン単結晶基板に対してプラズマ放
電によるドライエッチングを施して、底面に前記第１の
溝が残った状態のままで第２の溝を所定の深さとなるよ
うに形成する（第２のドライエッチング工程）。
【００１１】第１のドライエッチング工程において、プ
ラズマ放電による異方性ドライエッチングが開始する
と、フルエッチングされて表面が露出しているシリコン
単結晶基板の表面部分のみが垂直にエッチ除去され、所
定の深さの第１の溝が形成される。第２のドライエッチ
ング工程においては、最初にエッチ除去された第１の溝
がそのまま残った状態でシリコン単結晶基板表面のエッ
チングが進行して第２の溝が形成される。エッチング条
件を適切に設定することにより、第１の溝の部分の深さ
寸法をノズルの先端側の小断面側の部分に一致した寸法
にでき、第２の溝の部分の深さ寸法をノズルの後側の大
断面側の部分に一致した寸法にできる。
ラズマ放電による異方性ドライエッチングが開始する
と、フルエッチングされて表面が露出しているシリコン
単結晶基板の表面部分のみが垂直にエッチ除去され、所
定の深さの第１の溝が形成される。第２のドライエッチ
ング工程においては、最初にエッチ除去された第１の溝
がそのまま残った状態でシリコン単結晶基板表面のエッ
チングが進行して第２の溝が形成される。エッチング条
件を適切に設定することにより、第１の溝の部分の深さ
寸法をノズルの先端側の小断面側の部分に一致した寸法
にでき、第２の溝の部分の深さ寸法をノズルの後側の大
断面側の部分に一致した寸法にできる。
【００１２】この方法によれば、シリコン単結晶基板表
面にマスクパターンを繰り返し形成する必要が無い。ま
た、凹部が形成された後の段付き状態のシリコン単結晶
基板表面に沿ってマスクパターンを形成する必要もな
い。従って、本発明のノズル形成方法によれば、段状断
面のノズルを効率良く、しかも簡単に形成することが可
能になる。
面にマスクパターンを繰り返し形成する必要が無い。ま
た、凹部が形成された後の段付き状態のシリコン単結晶
基板表面に沿ってマスクパターンを形成する必要もな
い。従って、本発明のノズル形成方法によれば、段状断
面のノズルを効率良く、しかも簡単に形成することが可
能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
インクジェットヘッドのノズル形成方法について説明す
る。
インクジェットヘッドのノズル形成方法について説明す
る。
【００１４】図１には本発明の方法を適用可能なインク
ジェットヘッドの概略断面を示してある。なお、本発明
の方法は、図１に示すインクジェットヘッド以外のイン
クジェットヘッド、及びインクジェットヘッド以外の噴
射装置に段状断面のノズルを形成する場合にも適用でき
ることは勿論である。
ジェットヘッドの概略断面を示してある。なお、本発明
の方法は、図１に示すインクジェットヘッド以外のイン
クジェットヘッド、及びインクジェットヘッド以外の噴
射装置に段状断面のノズルを形成する場合にも適用でき
ることは勿論である。
【００１５】図１を参照して説明すると、本例のインク
ジェットヘッド１は、本願人による特開平５−５０６０
１号公報に開示されているインクジェットヘッドと同様
の静電駆動方式のインクジェットヘッドであり、シリコ
ン単結晶基板からなるノズルプレート２と、同じくシリ
コン単結晶基板からなるキャビティプレート３と、ガラ
ス基板４とを貼り合わせることにより構成されている。
ジェットヘッド１は、本願人による特開平５−５０６０
１号公報に開示されているインクジェットヘッドと同様
の静電駆動方式のインクジェットヘッドであり、シリコ
ン単結晶基板からなるノズルプレート２と、同じくシリ
コン単結晶基板からなるキャビティプレート３と、ガラ
ス基板４とを貼り合わせることにより構成されている。
【００１６】キャビティプレート３には、複数のインク
キャビティ３１と、各インクキャビティ３１にインクを
供給する共通のインクリザーバ３２が形成されている。
ノズルプレート２の側には、各インクキャビティ３１に
連通した複数のノズル２１と、各インクキャビティ３１
を共通のインクリザーバ３２に連通しているインク供給
口２２が形成されている。インク供給口２２は一方の側
に深溝部分２２ａが形成され、他方の側には浅溝部分２
２ｂが形成された断面形状となっている。また、ノズル
プレート２には電極配線用の貫通孔２３も形成されてい
る。
キャビティ３１と、各インクキャビティ３１にインクを
供給する共通のインクリザーバ３２が形成されている。
ノズルプレート２の側には、各インクキャビティ３１に
連通した複数のノズル２１と、各インクキャビティ３１
を共通のインクリザーバ３２に連通しているインク供給
口２２が形成されている。インク供給口２２は一方の側
に深溝部分２２ａが形成され、他方の側には浅溝部分２
２ｂが形成された断面形状となっている。また、ノズル
プレート２には電極配線用の貫通孔２３も形成されてい
る。
【００１７】キャビティプレート３の裏面に貼り付けた
ガラス基板４において、キャビティ３１の底面を規定し
ている振動板３３に対峙する部分には、凹部４１が形成
され、当該凹部の底面には、振動板３３に対峙した個別
電極４２が形成されている。また、インクリザーバ３２
の底面にはインク供給孔３４が形成され、このインク供
給孔３４は、ガラス基板４に形成したインク供給路４３
に連通している。このインク供給路４３およびインク供
給孔３４を介して、外部のインク供給源からインクがイ
ンクリザーバ３２に供給可能となっている。
ガラス基板４において、キャビティ３１の底面を規定し
ている振動板３３に対峙する部分には、凹部４１が形成
され、当該凹部の底面には、振動板３３に対峙した個別
電極４２が形成されている。また、インクリザーバ３２
の底面にはインク供給孔３４が形成され、このインク供
給孔３４は、ガラス基板４に形成したインク供給路４３
に連通している。このインク供給路４３およびインク供
給孔３４を介して、外部のインク供給源からインクがイ
ンクリザーバ３２に供給可能となっている。
【００１８】キャビティプレート３に形成した各キャビ
ティ３１の底面を規定している振動板３３は共通電極と
して機能し、このキャビティプレート３と、各振動板３
３に対峙している個別電極４２との間に電圧を印加する
と、電圧が印加された個別電極４２に対峙している振動
板３３が静電気力によって振動し、これに伴ってキャビ
ティ３１の容積変化が起こり、ノズル２１からインク滴
の吐出が行われる。
ティ３１の底面を規定している振動板３３は共通電極と
して機能し、このキャビティプレート３と、各振動板３
３に対峙している個別電極４２との間に電圧を印加する
と、電圧が印加された個別電極４２に対峙している振動
板３３が静電気力によって振動し、これに伴ってキャビ
ティ３１の容積変化が起こり、ノズル２１からインク滴
の吐出が行われる。
【００１９】ここで、ノズル２１は段状断面をしたノズ
ルである。すなわち、インク滴吐出方向の前側には円形
の小断面ノズル部分２１ａ（小断面側の部分）が形成さ
れ、後側には円形の大断面ノズル部分２１ｂ（大断面側
の部分）が形成されており、これらの境界部分は環状の
段面２１ｃとなっている。従って、ノズル２１の軸線方
向に沿って切断した断面形状は先端側に向けて断面が階
段状に小さくなっている。また、ノズル２１の先端開口
２１ｄは、ノズルプレート２の反対側の面に形成した凹
部２４の底面に開口している。
ルである。すなわち、インク滴吐出方向の前側には円形
の小断面ノズル部分２１ａ（小断面側の部分）が形成さ
れ、後側には円形の大断面ノズル部分２１ｂ（大断面側
の部分）が形成されており、これらの境界部分は環状の
段面２１ｃとなっている。従って、ノズル２１の軸線方
向に沿って切断した断面形状は先端側に向けて断面が階
段状に小さくなっている。また、ノズル２１の先端開口
２１ｄは、ノズルプレート２の反対側の面に形成した凹
部２４の底面に開口している。
【００２０】図２〜図５にはノズルプレート２の製造工
程を示してある。これらの図を参照してノズルプレート
２の製造手順を説明する。
程を示してある。これらの図を参照してノズルプレート
２の製造手順を説明する。
【００２１】（Ｓｔｅｐ１：第１の熱酸化膜形成工程）
先ず、図２（Ａ）に示すように、厚さが１８０ミクロン
のシリコンウエハ２００を用意し、当該シリコンウエハ
２００を熱酸化させて、その表面にレジスト膜としての
厚さが１．２ミクロン以上のＳｉＯ2 膜２１０を形成す
る。
先ず、図２（Ａ）に示すように、厚さが１８０ミクロン
のシリコンウエハ２００を用意し、当該シリコンウエハ
２００を熱酸化させて、その表面にレジスト膜としての
厚さが１．２ミクロン以上のＳｉＯ2 膜２１０を形成す
る。
【００２２】（Ｓｔｅｐ２：ＳｉＯ2 膜の第１のパター
ニング工程）次に、図２（Ｂ）に示すように、シリコン
ウエハ２００の表面２００ａを覆っているＳｉＯ2 膜２
１０の部分にハーフエッチングを施すことにより、ノズ
ル２１の大断面ノズル部分２１ｂおよびインク供給口２
２の浅溝部分２２ｂを形成するためのパターン２０１ｂ
および２０２ｂを形成する。エッチング液としては、フ
ッ化アンモニウム（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍｌ：５６
１０ｍｌ）を使用することができる。また、エッチング
深さは、例えば、０．５ミクロンに設定することができ
る。
ニング工程）次に、図２（Ｂ）に示すように、シリコン
ウエハ２００の表面２００ａを覆っているＳｉＯ2 膜２
１０の部分にハーフエッチングを施すことにより、ノズ
ル２１の大断面ノズル部分２１ｂおよびインク供給口２
２の浅溝部分２２ｂを形成するためのパターン２０１ｂ
および２０２ｂを形成する。エッチング液としては、フ
ッ化アンモニウム（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍｌ：５６
１０ｍｌ）を使用することができる。また、エッチング
深さは、例えば、０．５ミクロンに設定することができ
る。
【００２３】（Ｓｔｅｐ３：ＳｉＯ2 膜の第２のパター
ニング工程）この後は、図２（Ｃ）に示すように、ノズ
ル２１の小断面ノズル部分２１ａおよびインク供給口２
２の深溝部分２２ａを形成するためのパターン２０１ａ
および２０２ａを、ＳｉＯ2 膜２１０のハーフエッチン
グ領域であるパターン２０１ｂ、２０２ｂの部分に形成
する。すなわち、これらのハーフエッチング領域を完全
にエッチングして、シリコンウエハ表面を露出させたパ
ターン２０１ａ、２０２ａを形成する。これらのパター
ンと共に、電極用の貫通孔２３を形成するためのパター
ン２０３も、ＳｉＯ2 膜２１０をフルエッチングするこ
とにより形成する。この場合に使用するエッチング液も
上記と同様なフッ化アンモニウムを使用できる。
ニング工程）この後は、図２（Ｃ）に示すように、ノズ
ル２１の小断面ノズル部分２１ａおよびインク供給口２
２の深溝部分２２ａを形成するためのパターン２０１ａ
および２０２ａを、ＳｉＯ2 膜２１０のハーフエッチン
グ領域であるパターン２０１ｂ、２０２ｂの部分に形成
する。すなわち、これらのハーフエッチング領域を完全
にエッチングして、シリコンウエハ表面を露出させたパ
ターン２０１ａ、２０２ａを形成する。これらのパター
ンと共に、電極用の貫通孔２３を形成するためのパター
ン２０３も、ＳｉＯ2 膜２１０をフルエッチングするこ
とにより形成する。この場合に使用するエッチング液も
上記と同様なフッ化アンモニウムを使用できる。
【００２４】ここで、ＳｉＯ2 膜を部分的にエッチング
するためのレジスト膜には感光性の樹脂レジスト膜が用
いられる。樹脂レジスト膜の塗布後は、露光現像後し、
その後、前述したようにＳｉＯ2 膜をエッチングし、シ
リコンエッチング用のレジスト膜を形成する。
するためのレジスト膜には感光性の樹脂レジスト膜が用
いられる。樹脂レジスト膜の塗布後は、露光現像後し、
その後、前述したようにＳｉＯ2 膜をエッチングし、シ
リコンエッチング用のレジスト膜を形成する。
【００２５】（Ｓｔｅｐ４：第１のドライエッチング工
程）このようにして、ＳｉＯ2 膜２１０に２回のパター
ニングを施した後は、図３（Ａ）に示すように、ＩＣＰ
放電による異方性ドライエッチングをシリコンウエハ２
００に施す。これにより、上記のＳｔｅｐ３で形成され
たパターン２０１ｂ、２０２ｂおよび２０３に対応した
形状で、シリコンウエハ２００の表面が垂直にエッチン
グされて、それぞれ、同一の深さの溝２２１、２２２、
２２３が形成される。この場合のエッチングガスとして
は、例えば、フッ化炭素（ＣＦ、ＣＦ４）、６フッ化硫
黄（ＳＦ６）を使用し、これらのエッチングガスを交互
に使用すればよい。ここで、ＣＦは形成される溝の側面
にエッチングが進行しないように溝側面を保護するため
に使用し、ＳＦ６はシリコンウエハの垂直方向のエッチ
ングを促進させるために使用する。
程）このようにして、ＳｉＯ2 膜２１０に２回のパター
ニングを施した後は、図３（Ａ）に示すように、ＩＣＰ
放電による異方性ドライエッチングをシリコンウエハ２
００に施す。これにより、上記のＳｔｅｐ３で形成され
たパターン２０１ｂ、２０２ｂおよび２０３に対応した
形状で、シリコンウエハ２００の表面が垂直にエッチン
グされて、それぞれ、同一の深さの溝２２１、２２２、
２２３が形成される。この場合のエッチングガスとして
は、例えば、フッ化炭素（ＣＦ、ＣＦ４）、６フッ化硫
黄（ＳＦ６）を使用し、これらのエッチングガスを交互
に使用すればよい。ここで、ＣＦは形成される溝の側面
にエッチングが進行しないように溝側面を保護するため
に使用し、ＳＦ６はシリコンウエハの垂直方向のエッチ
ングを促進させるために使用する。
【００２６】このようにして、例えば、エッチング深さ
が３５ミクロンの溝２２１、２２２、２２３を形成した
後は、ＳｉＯ2 膜２１０をフッ酸水溶液によって０．７
ミクロンの厚さでエッチ除去する。この結果、図３
（Ｂ）に示すように、Ｓｔｅｐ２で形成したパターン２
０１ｂ、２０２ｂの部分が完全に除去されて、シリコン
ウエハ２００の表面が露出した状態になる。
が３５ミクロンの溝２２１、２２２、２２３を形成した
後は、ＳｉＯ2 膜２１０をフッ酸水溶液によって０．７
ミクロンの厚さでエッチ除去する。この結果、図３
（Ｂ）に示すように、Ｓｔｅｐ２で形成したパターン２
０１ｂ、２０２ｂの部分が完全に除去されて、シリコン
ウエハ２００の表面が露出した状態になる。
【００２７】（Ｓｔｅｐ５：第２のドライエッチング工
程）次に、図３（Ｃ）に示すように、再度、ＩＣＰ放電
による異方性ドライエッチングを行なう。この結果、パ
ターン２０１ｂ、２０２ｂおよび２０３から露出してい
るシリコンウエハの表面部分は、その断面形状を保った
状態で厚さ方向に向けて垂直にエッチングが進行する。
この場合のエッチングガスも上記のＳｔｅｐ４と同一で
あり、エッチング深さを例えば５５ミクロンとする。こ
の結果、段状のノズル２１に対応する断面形状のノズル
溝２３１、インク供給口２２に対応する断面形状の溝２
３２が形成される。また、電極配置用の貫通孔２３の半
分の深さの溝２３３も形成される。
程）次に、図３（Ｃ）に示すように、再度、ＩＣＰ放電
による異方性ドライエッチングを行なう。この結果、パ
ターン２０１ｂ、２０２ｂおよび２０３から露出してい
るシリコンウエハの表面部分は、その断面形状を保った
状態で厚さ方向に向けて垂直にエッチングが進行する。
この場合のエッチングガスも上記のＳｔｅｐ４と同一で
あり、エッチング深さを例えば５５ミクロンとする。こ
の結果、段状のノズル２１に対応する断面形状のノズル
溝２３１、インク供給口２２に対応する断面形状の溝２
３２が形成される。また、電極配置用の貫通孔２３の半
分の深さの溝２３３も形成される。
【００２８】この後は、ＳｉＯ2 膜２１０をフッ酸水溶
液（例えば、ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：５ｖｏｌ，２５℃）で
全て剥離する。図３（Ｄ）にはこの状態を示してある。
液（例えば、ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：５ｖｏｌ，２５℃）で
全て剥離する。図３（Ｄ）にはこの状態を示してある。
【００２９】（Ｓｔｅｐ６：第２の熱酸化膜形成工程）
この後は、再び、ＳｉＯ2 膜２１０の表面を熱酸化し
て、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜２４０を形成する。
この場合においても、ＳｉＯ2 膜２４０の厚みは１．２
ミクロン以上にすればよい。
この後は、再び、ＳｉＯ2 膜２１０の表面を熱酸化し
て、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜２４０を形成する。
この場合においても、ＳｉＯ2 膜２４０の厚みは１．２
ミクロン以上にすればよい。
【００３０】（Ｓｔｅｐ７：ＳｉＯ2 膜の第３のパター
ニング工程）次に、図４（Ｂ）に示すように、シリコン
ウエハ２００の反対側の表面２００ｂを覆っているＳｉ
Ｏ2 膜２４０の部分をエッチングして、ノズル２１が開
口している凹部２４に対応したパターン２０４、および
貫通孔２３に対応したターン２０３Ａを形成する。この
場合のエッチング液は上記のＳｔｅｐ２で使用したもの
を使用できる。
ニング工程）次に、図４（Ｂ）に示すように、シリコン
ウエハ２００の反対側の表面２００ｂを覆っているＳｉ
Ｏ2 膜２４０の部分をエッチングして、ノズル２１が開
口している凹部２４に対応したパターン２０４、および
貫通孔２３に対応したターン２０３Ａを形成する。この
場合のエッチング液は上記のＳｔｅｐ２で使用したもの
を使用できる。
【００３１】（Ｓｔｅｐ８：ウエットエッチング工程）
次に、図４（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ２００
をエッチング液に漬けてシリコンウエハ２００の露出部
分に対して異方性湿式エッチングを施し、凹部２４に対
応した溝２４４を形成してノズル２１を貫通させる。ま
た、貫通孔２３に対応した溝２３３Ａを形成して、貫通
孔２３を貫通させる。この場合に使用するエッチング液
は、水酸化カリウム水溶液であり、その濃度は２ｗｔパ
ーセントで液温８０℃のものを使用できる。また、エッ
チング深さは例えば１１０ミクロンとする。エッチング
終了後は、図４（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 膜２４０
をフッ酸水溶液で全て剥離する。
次に、図４（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ２００
をエッチング液に漬けてシリコンウエハ２００の露出部
分に対して異方性湿式エッチングを施し、凹部２４に対
応した溝２４４を形成してノズル２１を貫通させる。ま
た、貫通孔２３に対応した溝２３３Ａを形成して、貫通
孔２３を貫通させる。この場合に使用するエッチング液
は、水酸化カリウム水溶液であり、その濃度は２ｗｔパ
ーセントで液温８０℃のものを使用できる。また、エッ
チング深さは例えば１１０ミクロンとする。エッチング
終了後は、図４（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 膜２４０
をフッ酸水溶液で全て剥離する。
【００３２】（Ｓｔｅｐ９：最終熱酸化工程）最後に、
図５に示すように、シリコンウエハの耐インク性とノズ
ル面の撥水処理の密着性を確保するために、再度シリコ
ンウエハを熱酸化して、ＳｉＯ2 膜を形成する。以上に
より、ノズルプレート２が得られる。
図５に示すように、シリコンウエハの耐インク性とノズ
ル面の撥水処理の密着性を確保するために、再度シリコ
ンウエハを熱酸化して、ＳｉＯ2 膜を形成する。以上に
より、ノズルプレート２が得られる。
【００３３】（その他の実施例）その他の異方性ドライ
エッチング方式として、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）放電、ＨＷＰ（ヘリコン波プラズマ）放電、ＲＩＥ
（リアクティブイオンエッチング）などを用いても良
い。
エッチング方式として、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）放電、ＨＷＰ（ヘリコン波プラズマ）放電、ＲＩＥ
（リアクティブイオンエッチング）などを用いても良
い。
【００３４】また、上述の実施例では、インクジェット
プリンタに用いられるインクジェットヘッドについて説
明したが、これに限らず、液体、気体を噴射・噴霧する
ためのノズルを備えた噴射装置のノズルについて、本発
明のノズルの形成方法を適用することは効果的である。
例えば、エンジンの燃料噴射装置のノズルを形成するた
めに本発明を適用しても良い。
プリンタに用いられるインクジェットヘッドについて説
明したが、これに限らず、液体、気体を噴射・噴霧する
ためのノズルを備えた噴射装置のノズルについて、本発
明のノズルの形成方法を適用することは効果的である。
例えば、エンジンの燃料噴射装置のノズルを形成するた
めに本発明を適用しても良い。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のノズル形
成方法においては、プラズマ放電による異方性ドライエ
ッチングを用いてシリコン単結晶基板をエッチング加工
するようにしている。従って、従来のものと比較して、
キャビティの側からノズルに加わる圧力の方向をノズル
軸線方向に揃える作用が大きいノズルを、精度良く単結
晶シリコン基板に形成することが可能である。
成方法においては、プラズマ放電による異方性ドライエ
ッチングを用いてシリコン単結晶基板をエッチング加工
するようにしている。従って、従来のものと比較して、
キャビティの側からノズルに加わる圧力の方向をノズル
軸線方向に揃える作用が大きいノズルを、精度良く単結
晶シリコン基板に形成することが可能である。
【００３６】また、シリコン単結晶基板の表面のレジス
ト膜に対してハーフエッチングおよびフルエッチングに
よるパターニングを行なうと共に、プラズマ放電による
異方性ドライエッチングを用いてシリコン単結晶基板を
エッチング加工するより、段状断面のノズルをエッチン
グ加工するためにシリコン単結晶基板表面に対してマス
クパターンを繰り返し形成する必要が無く、また、凹部
が形成された後の段付き状態のシリコン単結晶基板表面
にマスクパターンを形成する必要もない。よって、本発
明の方法は、段状断面のノズルを効率良く、簡単に形成
できるので、量産に適しているという効果を奏する。
ト膜に対してハーフエッチングおよびフルエッチングに
よるパターニングを行なうと共に、プラズマ放電による
異方性ドライエッチングを用いてシリコン単結晶基板を
エッチング加工するより、段状断面のノズルをエッチン
グ加工するためにシリコン単結晶基板表面に対してマス
クパターンを繰り返し形成する必要が無く、また、凹部
が形成された後の段付き状態のシリコン単結晶基板表面
にマスクパターンを形成する必要もない。よって、本発
明の方法は、段状断面のノズルを効率良く、簡単に形成
できるので、量産に適しているという効果を奏する。
【図１】本発明を適用可能な静電駆動方式のインクジェ
ットヘッドの概略断面図である。
ットヘッドの概略断面図である。
【図２】（Ａ）は図１のインクジェットヘッドのノズル
プレートの製造工程における第１の熱酸化膜形成工程を
示す説明図、（Ｂ）はＳｉＯ2 膜の第１のパターニング
工程を示す説明図、（Ｃ）はＳｉＯ2 膜の第２のパター
ニング工程を示す説明図である。
プレートの製造工程における第１の熱酸化膜形成工程を
示す説明図、（Ｂ）はＳｉＯ2 膜の第１のパターニング
工程を示す説明図、（Ｃ）はＳｉＯ2 膜の第２のパター
ニング工程を示す説明図である。
【図３】（Ａ）は図１のインクジェットヘッドのノズル
プレートの製造工程におけるシリコンウエハに対する第
１のドライエッチング工程を示す説明図、（Ｂ）はハー
フエッチング部分を除去した後の状態を示す説明図、
（Ｃ）はシリコンウエハに対する第２のドライエッチン
グ工程を示す説明図、（Ｄ）はＳｉＯ2 膜を除去した後
の状態を示す説明図である。
プレートの製造工程におけるシリコンウエハに対する第
１のドライエッチング工程を示す説明図、（Ｂ）はハー
フエッチング部分を除去した後の状態を示す説明図、
（Ｃ）はシリコンウエハに対する第２のドライエッチン
グ工程を示す説明図、（Ｄ）はＳｉＯ2 膜を除去した後
の状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は 図１のインクジェットヘッドのノズ
ルプレートの製造工程における第２の熱酸化膜形成工程
を示す説明図、（Ｂ）はＳｉＯ2 膜の第３のパターニン
グ工程を示す説明図、（Ｃ）はシリコンウエハに対する
ウエットエッチング工程を示す説明図、（Ｄ）はＳｉＯ
2 膜を除去した後の状態を示す説明図である。
ルプレートの製造工程における第２の熱酸化膜形成工程
を示す説明図、（Ｂ）はＳｉＯ2 膜の第３のパターニン
グ工程を示す説明図、（Ｃ）はシリコンウエハに対する
ウエットエッチング工程を示す説明図、（Ｄ）はＳｉＯ
2 膜を除去した後の状態を示す説明図である。
【図５】図１のインクジェットヘッドのノズルプレート
の製造工程における最終の熱酸化膜形成工程を示す説明
図である。
の製造工程における最終の熱酸化膜形成工程を示す説明
図である。
１ インクジェットヘッド ２ ノズルプレート ２１ ノズル ２１ａ 前側ノズル部分 ２１ｂ 後側ノズル部分 ２１ｃ 環状の段面 ２２ インク供給口 ２２ａ 深溝部分 ２２ｂ 浅溝部分 ２３ 貫通孔 ３ キャビティプレート ３１ キャビティ ３２ インクリザーバ ２０１ｂ ハーフエッチングによる開口パターン ２０１ｂ フルエッチングによる開口パターン ２２１ 第１の溝 ２３１ 第２の溝
Claims (5)
- 【請求項１】シリコン単結晶基板にエッチングを施し
て、ノズルを形成する噴射装置のノズル形成方法におい
て、 前記シリコン単結晶基板の表面にレジスト膜を形成し、 前記ノズルの後端側に対応する部分の前記レジスト膜を
取り除くことにより第１の開口パターンを形成し、 前記ノズルの先端側に対応する部分の前記レジスト膜を
取り除くことにより、前記第１の開口パターンより小さ
な第２の開口パターンを形成し、 前記第１、第２の開口パターンによって露出された前記
シリコン単結晶基板表面の露出部分に対して異方性ドラ
イエッチングを施して、後端側から先端側に向けて階段
状に断面が小さくなったノズルを形成することを特徴と
する噴射装置のノズル形成方法。 - 【請求項２】シリコン単結晶基板にエッチングを施し
て、先端側に向けて階段状に断面が小さくなったノズル
を形成する噴射装置のノズル形成方法において、 前記シリコン単結晶基板の表面にレジスト膜を形成する
レジスト膜形成工程と、 前記レジスト膜をハーフエッチングして、当該レジスト
膜に対して前記ノズルの後端側の部分に対応した開口パ
ターンを形成する第１のパターニング工程と、 前記開口パターンが形成された前記レジスト膜のハーフ
エッチング領域の一部分をフルエッチングして、前記ノ
ズルの先端側の部分に対応した開口パターンを前記シリ
コン単結晶基板表面の露出部分として形成する第２のパ
ターニング工程と、 前記シリコン単結晶基板の前記露出部分に対して異方性
ドライエッチングを施して、所定の深さの第１の溝を形
成する第１のドライエッチング工程と、 前記レジスト膜のハーフエッチング領域をフルエッチン
グして、前記シリコン単結晶基板表面を露出させた後
に、当該シリコン単結晶基板に対して異方性ドライエッ
チングを施して、底面に前記第１の溝が残った状態のま
まで第２の溝を所定の深さとなるように形成する第２の
ドライエッチング工程と、 を含むことを特徴とする噴射装置のノズル形成方法。 - 【請求項３】請求項１もしくは２において、前記レジス
ト膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする噴射装置
のノズル形成方法。 - 【請求項４】請求項１もしくは２において、 プラズマ
放電によりプラズマ化してシリコンを腐食するガスと、
プラズマ化してシリコンの腐食を抑制するガスを交互に
用いてドライエッチングを行うことを特徴とする噴射装
置のノズル形成方法。 - 【請求項５】請求項４において、プラズマ化してシリコ
ンを腐食するガスがフッ化硫黄であり、プラズマ化して
シリコンの腐食を抑制するガスがフッ化炭素であること
を特徴とする噴射装置のノズル形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13244798A JP3820747B2 (ja) | 1997-05-14 | 1998-05-14 | 噴射装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-124573 | 1997-05-14 | ||
| JP12457397 | 1997-05-14 | ||
| JP13244798A JP3820747B2 (ja) | 1997-05-14 | 1998-05-14 | 噴射装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006129409A Division JP3858942B2 (ja) | 1997-05-14 | 2006-05-08 | 噴射装置のノズル形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1128820A true JPH1128820A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3820747B2 JP3820747B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=26461245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13244798A Expired - Lifetime JP3820747B2 (ja) | 1997-05-14 | 1998-05-14 | 噴射装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3820747B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001071510A (ja) * | 1999-07-02 | 2001-03-21 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、液体吐出記録装置、シリコンプレートの製造方法、およびシリコンプレート |
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