JP2014141039A - Manufacturing method of substrate for liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head.
液体を吐出する液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、基板を貫通し液体をエネルギー発生素子に供給するための供給口とを有するシリコン基板を備えている。液体の供給口をシリコン基板に形成する手法としては、＜１００＞の面方位を有するシリコン基板のアルカリ溶液による異方性エッチングが一般的に用いられている。これは、面方位によるアルカリ溶液に対する溶解速度差を利用したもので、具体的には、溶解速度の極めて遅い＜１１１＞面を残すような形態でエッチングが進行する。従来のシリコン異方性エッチング方法では、例えば、図２に示すように、厚みＴのシリコン基板５１を貫通させるような加工をする場合、エッチング開始面は幾何学的には少なくとも（２Ｔ／ｔａｎ５４．７°）の幅が必要である。そのため、チップの小型化やチップの後工程（ダイボンディング工程等）での加工等に支障がでる場合がある。 A liquid discharge head that discharges a liquid includes a silicon substrate having an energy generation element that generates energy used to discharge the liquid and a supply port that passes through the substrate and supplies the liquid to the energy generation element. ing. As a method for forming a liquid supply port on a silicon substrate, anisotropic etching using an alkaline solution of a silicon substrate having a <100> plane orientation is generally used. This utilizes the difference in dissolution rate with respect to the alkaline solution depending on the plane orientation. Specifically, the etching proceeds in such a manner that the <111> plane having a very low dissolution rate remains. In the conventional silicon anisotropic etching method, for example, as shown in FIG. 2, when processing is performed to penetrate the silicon substrate 51 having a thickness T, the etching start surface is geometrically at least (2T / tan 54. 7 °) width is required. For this reason, there are cases in which it is difficult to reduce the size of the chip or to perform processing in a subsequent process (such as a die bonding process) of the chip.
そこで、特許文献１にはこれを解決するために先導孔を用いてエッチング開始面の幅を狭くする方法が開示されている。また、特許文献２には、シリコン基板への熱処理後に異方性エッチングを実施する製造方法が開示されている。この文献では、シリコン基板の裏面から所望の高さまでは加工幅が広がる方向に＜１１１＞が形成され、所望の高さを超えると加工幅が狭まる方向の＜１１１＞を有する断面形状（以下、この形状を「樽型」とする）を有するインク供給口を形成している。また、特許文献３にはドライエッチング後に異方性エッチングを実施することにより、樽型形状を有するインク供給口を形成する方法が開示されている。 In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a method of narrowing the width of the etching start surface using a leading hole. Patent Document 2 discloses a manufacturing method in which anisotropic etching is performed after heat treatment on a silicon substrate. In this document, <111> is formed in a direction in which a processing width increases from a back surface of a silicon substrate to a desired height, and a cross-sectional shape having <111> in a direction in which the processing width decreases when the desired height is exceeded (hereinafter, An ink supply port having a “barrel shape” is formed. Patent Document 3 discloses a method of forming an ink supply port having a barrel shape by performing anisotropic etching after dry etching.
これらの製法を用いて精度良くインク供給口を形成するためには、結晶異方性エッチングにおける厳密なエッチングレートの管理が必要である。また、エッチングレートを精度良く管理するためには、従来では専用ダミー基板を使用して製品基板とは別に結晶異方性エッチングを実施し、深さレートを測定する必要があった。そのため、製造工程において大きな負荷と時間の浪費が発生する場合があった。 In order to form an ink supply port with high accuracy using these manufacturing methods, it is necessary to strictly manage the etching rate in crystal anisotropic etching. Further, in order to manage the etching rate with high accuracy, conventionally, it has been necessary to measure the depth rate by performing crystal anisotropic etching separately from the product substrate using a dedicated dummy substrate. Therefore, a large load and time wasted in the manufacturing process may occur.
そこで、本発明の目的は、液体供給口を形成する異方性エッチングにおけるエッチングレートの管理を効率的に行うことができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, which can efficiently manage the etching rate in anisotropic etching for forming a liquid supply port.
本発明は、 液体を吐出するエネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子を第一の面側に有し、かつ前記第一の面及び該第一の面と反対側の面である第二の面の間を貫通する液体供給口を有するシリコン基板と、
前記液体を吐出する吐出口と、前記吐出エネルギー発生素子が配置されかつ前記吐出口及び前記液体供給口に連通する液体流路と、を形成する流路形成層と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（１）前記シリコン基板の前記第一の面の上であって前記液体供給口の形成領域の上側に犠牲層を形成する工程と、
（２）前記犠牲層を覆うエッチングストップ層を形成する工程と、
（３）前記エッチングストップ層の上に、開口寸法識別パターンを形成する工程と、
（４）前記シリコン基板の前記第二の面にエッチングマスク層を形成する工程と、
（５）前記エッチングマスク層をマスクとして前記シリコン基板を前記第二の面から前記第一の面までアルカリ溶液を用いて異方性エッチングし、前記犠牲層を等方的にエッチング除去することで、前記液体供給口を形成する工程と、
（６）前記液体供給口のうち前記第一の面側の第一の開口に露出する前記エッチングストップ層を除去する工程と、
（７）前記第一の開口に露出する前記開口寸法識別パターンを前記第二の面側から観察し、前記アルカリ溶液の状態を判断する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法である。
The present invention has a discharge energy generating element for generating energy for discharging a liquid on the first surface side, and the second surface which is the surface opposite to the first surface and the first surface. A silicon substrate having a liquid supply port penetrating between the surfaces;
A flow path forming layer that forms a discharge port for discharging the liquid, and a liquid flow path in which the discharge energy generating element is disposed and communicated with the discharge port and the liquid supply port;
A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, comprising:
(1) forming a sacrificial layer on the first surface of the silicon substrate and above the formation region of the liquid supply port;
(2) forming an etching stop layer covering the sacrificial layer;
(3) forming an opening dimension identification pattern on the etching stop layer;
(4) forming an etching mask layer on the second surface of the silicon substrate;
(5) The silicon substrate is anisotropically etched from the second surface to the first surface using an alkaline solution using the etching mask layer as a mask, and the sacrificial layer is isotropically etched away. Forming the liquid supply port;
(6) removing the etching stop layer exposed to the first opening on the first surface side of the liquid supply port;
(7) observing the opening dimension identification pattern exposed to the first opening from the second surface side, and determining the state of the alkaline solution;
A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, comprising:
本発明により、液体供給口を形成する異方性エッチングにおけるエッチングレートの管理を効率的に行うことができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head that can efficiently manage an etching rate in anisotropic etching for forming a liquid supply port.
一般に、液体吐出ヘッド用基板は、吐出エネルギー発生素子２が形成されたシリコンウエハー等のシリコン基板上に吐出口や液体流路を構成する流路形成層を形成し、一枚のウエハーに複数の液体吐出ヘッド素子を形成することで製造される。液体吐出ヘッド素子が製品チップに相当することになる。 In general, a substrate for a liquid discharge head is formed with a flow path forming layer constituting a discharge port and a liquid flow path on a silicon substrate such as a silicon wafer on which a discharge energy generating element 2 is formed, and a plurality of sheets are formed on one wafer. It is manufactured by forming a liquid discharge head element. The liquid discharge head element corresponds to a product chip.
本発明は、シリコン基板１からなるウエハーを複数枚加工する液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関するものである。また、本発明では、液体供給口の形成領域の上側に設けた犠牲層３の上に、開口寸法識別パターン１２を形成しておく。これにより、後工程における液体供給口を形成するための結晶異方性エッチング処理の後に、開口寸法識別パターン１２を介し、顕微鏡等を用いて液体供給口の開口寸法を判別することができる。この液体供給口の開口寸法から、エッチング液の状態を把握し、次以降のロットにおける結晶異方性エッチングにおける処理条件を調整することが可能となる。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head in which a plurality of wafers made of a silicon substrate 1 are processed. In the present invention, the opening dimension identification pattern 12 is formed on the sacrificial layer 3 provided on the upper side of the liquid supply port formation region. Thereby, after the crystal anisotropic etching process for forming the liquid supply port in the subsequent process, the opening size of the liquid supply port can be determined using the microscope or the like via the opening size identification pattern 12. From the opening size of the liquid supply port, it is possible to grasp the state of the etching solution and adjust the processing conditions in the crystal anisotropic etching in the subsequent lots.
例えば、通常、結晶異方性ウェットエッチングに用いるエッチング液は工程歩留まりが所定基準以上であれば、複数ロットにわたって利用されるが、このエッチング液にはシリコンが溶出し、ロット毎でエッチングレートが変化する場合がある。本発明では、開口寸法識別パターンを設けておくことで、インク供給口の開口寸法を瞬時又は容易に判断でき、液体供給口を形成する結晶異方性エッチングの後にエッチング液の状態を調べることができる。そして、その結果を考慮して次ロットにおける結晶異方性エッチングの処理条件を選択することができる。したがって、結晶異方性エッチングにおけるエッチングレートの管理を効率的に行うことができ、より安定して液体供給口を形成することができる。また、エッチングレートを測定するために別途専用ダミー基板を用いる必要がなく、経費の削減、時間短縮を達成することができる。更に、エッチングレート測定を行う手間を省くことも可能である。工業的見地からは、通常、複数枚のウエハーを同時に処理するバッチ式が採用されるが、開口寸法識別パターン１２は、１バッチで処理される全てのウエハーに設けてもよく、また一部のウエハーにのみ設けてもよい。１バッチに処理される枚数やエッチング装置の規模などに応じて適宜設定すればよい。 For example, the etching solution used for crystal anisotropic wet etching is usually used for multiple lots if the process yield is a predetermined standard or more, but silicon is eluted in this etching solution, and the etching rate varies from lot to lot. There is a case. In the present invention, by providing an opening dimension identification pattern, the opening dimension of the ink supply port can be determined instantaneously or easily, and the state of the etching solution can be examined after the crystal anisotropic etching that forms the liquid supply port. it can. Then, in consideration of the result, it is possible to select processing conditions for crystal anisotropic etching in the next lot. Therefore, the management of the etching rate in the crystal anisotropic etching can be performed efficiently, and the liquid supply port can be formed more stably. In addition, it is not necessary to use a separate dedicated dummy substrate for measuring the etching rate, and it is possible to achieve cost reduction and time reduction. Furthermore, it is possible to save the trouble of measuring the etching rate. From an industrial point of view, a batch system in which a plurality of wafers are processed at the same time is usually adopted. However, the opening size identification pattern 12 may be provided on all wafers processed in one batch. It may be provided only on the wafer. What is necessary is just to set suitably according to the number of sheets processed into 1 batch, the scale of an etching apparatus, etc.
図１に液体吐出ヘッド用基板の一形態であるインクジェット記録ヘッド用基板の構成例を示す模式的斜視図を示す。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration example of a substrate for an ink jet recording head, which is an embodiment of a liquid discharge head substrate.
このインクジェット記録ヘッド用基板は、表面（第一の面）に吐出エネルギー発生素子２が所定のピッチで２列並んで形成されたシリコン基板１を有している。シリコン基板１上には、ポリエーテルアミド等からなる密着層（不図示）が形成されている。更に、シリコン基板１上には、吐出エネルギー発生素子２の上方に開口するインク吐出口８を有する流路形成層７が形成されている。また、流路形成層７は、インク供給口１１から各インク吐出口８に連通するインク流路を形成している。また、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）をマスクとして、シリコン基板１の裏面（第二の面）からの結晶異方性エッチングによって形成されたインク供給口１１が、吐出エネルギー発生素子２の２つの列の間に開口するように形成されている。このインクジェット記録ヘッド用基板から製造されるインクジェット記録ヘッド素子（液体吐出ヘッド素子）は、インク供給口１１を介してインク流路内にインク（液体）を充填する。そして、インク流路内に充填されたインクに、吐出エネルギー発生素子２が発生する圧力を加えることによって、インク吐出口８からインクの液滴を吐出させ、被記録媒体に付着させることにより記録を行う。 This ink jet recording head substrate has a silicon substrate 1 on a surface (first surface) of which discharge energy generating elements 2 are formed in two rows at a predetermined pitch. An adhesion layer (not shown) made of polyetheramide or the like is formed on the silicon substrate 1. Further, on the silicon substrate 1, a flow path forming layer 7 having an ink discharge port 8 opened above the discharge energy generating element 2 is formed. The flow path forming layer 7 forms an ink flow path that communicates from the ink supply port 11 to each ink discharge port 8. Further, the ink supply port 11 formed by crystal anisotropic etching from the back surface (second surface) of the silicon substrate 1 using the silicon oxide film (SiO 2 film) as a mask has two discharge energy generating elements 2. An opening is formed between the rows. An ink jet recording head element (liquid discharge head element) manufactured from the ink jet recording head substrate fills ink (liquid) into the ink flow path via the ink supply port 11. Then, by applying pressure generated by the ejection energy generating element 2 to the ink filled in the ink flow path, ink droplets are ejected from the ink ejection port 8 and adhered to the recording medium, thereby recording. Do.
この液体吐出ヘッド素子は、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可能である。そして、この液体吐出ヘッド装置を用いることによって、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記録を行うことができる。尚、本発明において「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。さらに、「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いはインク、または記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。 The liquid discharge head element can be mounted on an apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printer unit, or an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. By using this liquid discharge head device, recording can be performed on various recording media such as paper, thread, fiber, leather, metal, plastic, glass, wood, and ceramic. In the present invention, “recording” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium but also giving an image having no meaning such as a pattern. Further, the term “liquid” is to be interpreted widely, and is applied to a recording medium to form an image, a pattern, a pattern, or the like, process the recording medium, or process ink or recording medium. It shall refer to the liquid provided. Here, as the treatment of the ink or the recording medium, for example, the fixing property is improved by coagulation or insolubilization of the coloring material in the ink applied to the recording medium, the recording quality or coloring property is improved, and the image durability is improved. Say that.
以下、本発明の実施形態について図３を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
尚、以下の説明では、本発明の適用例として、液体吐出ヘッド用基板としてインクジェット記録ヘッド用基板を例に挙げて説明を行うが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。また、液体吐出ヘッド用基板としては、インクジェット記録ヘッド用基板の他、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッド用基板の製造方法にも適用できる。液体吐出ヘッド用基板としては、他にも例えばカラーフィルターの製造用途の基板等も挙げられる。 In the following description, as an application example of the present invention, an inkjet recording head substrate will be described as an example of a liquid discharge head substrate, but the scope of the present invention is not limited to this. In addition to the inkjet recording head substrate, the liquid ejection head substrate can be applied to a manufacturing method of a liquid ejection head substrate for biochip manufacturing and electronic circuit printing. Other examples of the substrate for the liquid discharge head include a substrate for use in manufacturing a color filter.
図３に、本実施形態に係わる液体吐出ヘッド用基板の代表的な模式図を示す。図３（Ａ）において、液体吐出ヘッド用基板のインク供給口１１の形成領域の上側にアルカリ溶液にて等方的にエッチングされ得る材料で形成されていた犠牲層３は、液体供給口を形成するための異方性エッチングで除去されている。そして、エッチングストップ層の上に開口寸法識別パターン１２が形成されている。図３（Ｂ）は、開口寸法識別パターンをシリコン基板１の上側（表面側）から見た模式的平面図であり、図３（Ｃ）は、異方性エッチング後にシリコン基板１の裏面側から見た模式的平面図である。さらに、図３（Ｄ）は図３（Ｃ）のII−II´線における断面図であり、図３（Ｅ）は図３（Ｃ）のIII−III´線における断面図である。図３（Ｃ）に示すように、異方性エッチング後に開口寸法識別パターン１２を観察することで、異方性エッチングのインク供給口１１の開口寸法を容易に判別することができる。その結果を考慮して、次ロットにおける結晶異方性エッチングの処理条件を選択することが可能となる。尚、開口寸法識別パターンは、犠牲層３より上側であれば、どの階層に位置するかは制限されるものではないが、アルカリ溶液でエッチングされることのない金属であることが好ましい。また、開口寸法識別パターン１２が所定幅の階段状パターンを有する形状である場合、インク供給口１１の開口寸法を容易に判別することできるため好ましい。例えば図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すような、一段がメモリとして機能する階段状パターンが有効である。 FIG. 3 shows a typical schematic view of a liquid discharge head substrate according to this embodiment. In FIG. 3A, the sacrificial layer 3 formed of a material that can be isotropically etched with an alkaline solution above the formation region of the ink supply port 11 of the liquid discharge head substrate forms a liquid supply port. It is removed by anisotropic etching. An opening dimension identification pattern 12 is formed on the etching stop layer. FIG. 3B is a schematic plan view of the opening dimension identification pattern as seen from the upper side (front side) of the silicon substrate 1, and FIG. 3C shows the back side of the silicon substrate 1 after anisotropic etching. It is the seen schematic plan view. 3D is a cross-sectional view taken along line II-II ′ in FIG. 3C, and FIG. 3E is a cross-sectional view taken along line III-III ′ in FIG. As shown in FIG. 3C, the opening size of the ink supply port 11 for anisotropic etching can be easily determined by observing the opening size identification pattern 12 after anisotropic etching. In consideration of the result, it becomes possible to select the processing conditions for crystal anisotropic etching in the next lot. In addition, as long as the opening dimension identification pattern is above the sacrificial layer 3, it is not limited to which layer it is located, but it is preferably a metal that is not etched with an alkaline solution. In addition, it is preferable that the opening dimension identification pattern 12 has a stepped pattern having a predetermined width because the opening dimension of the ink supply port 11 can be easily determined. For example, a stepped pattern in which one stage functions as a memory is effective as shown in FIGS.
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態について、図５を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be applied to other technologies that are included in the concept of the present invention described in the claims.
図５（Ａ）〜（Ｅ）は、図１のＩ−Ｉ´線における断面図であり、本実施形態のシリコン基板１の加工方法の基本的な工程を示すための断面模式図である。 5A to 5E are cross-sectional views taken along the line II ′ of FIG. 1, and are schematic cross-sectional views for illustrating basic steps of the method for processing the silicon substrate 1 of the present embodiment.
図５（Ａ）に示されるシリコン基板１の第一の面側（表面側）には、発熱抵抗体等の吐出エネルギー発生素子２が複数個配置されている。また、前記基板１の第二の面（裏面、第一の面と反対側の面）はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）（不図示）で全面覆われている。また、シリコン基板１の第一の面（表面）上には、インク供給口１１（液体供給口）の表面開口を精度よく形成するための犠牲層３が設けられている。犠牲層３はシリコン基板１のエッチング液（アルカリ溶液）で等方的にエッチング除去される材料からなり、例えば、Ｐｏｌｙ−Ｓｉやエッチング速度の速いアルミ、アルミＳｉ、アルミ銅、アルミＳｉ銅などで形成される。シリコン基板の面の結晶方位は（１００）であることが好ましい。 On the first surface side (front surface side) of the silicon substrate 1 shown in FIG. 5A, a plurality of ejection energy generating elements 2 such as heating resistors are arranged. The second surface (back surface, surface opposite to the first surface) of the substrate 1 is entirely covered with a silicon oxide film (SiO 2 film) (not shown). A sacrificial layer 3 is provided on the first surface (front surface) of the silicon substrate 1 for accurately forming the surface opening of the ink supply port 11 (liquid supply port). The sacrificial layer 3 is made of a material that is isotropically etched away with the etching solution (alkaline solution) of the silicon substrate 1. It is formed. The crystal orientation of the surface of the silicon substrate is preferably (100).
シリコン基板１および犠牲層３の上には、エッチングストップ層４が形成されている。エッチングストップ層としては、例えば、シリコン酸化膜を用いることができ、絶縁層としての機能を兼ね備えることができる。より具体的には、例えば、エッチングストップ層４はシリコン酸化膜を成膜して所望の形状にパターニングして形成することができる。また、本実施形態において、エッチングストップ層及び絶縁層を兼ねるシリコン酸化膜の上にＴａＳｉＮなどの材料を成膜して所望の形状にパターニングすることにより、発熱抵抗体等の上記吐出エネルギー発生素子２を複数個配置することができる。 An etching stop layer 4 is formed on the silicon substrate 1 and the sacrificial layer 3. As the etching stop layer, for example, a silicon oxide film can be used, and it can also function as an insulating layer. More specifically, for example, the etching stop layer 4 can be formed by forming a silicon oxide film and patterning it into a desired shape. In the present embodiment, a material such as TaSiN is formed on a silicon oxide film that also serves as an etching stop layer and an insulating layer, and is patterned into a desired shape, whereby the discharge energy generating element 2 such as a heating resistor is formed. A plurality of can be arranged.
エッチングストップ層４の上に、吐出エネルギー発生素子２及び電気信号回路を保護する保護膜５が形成されている。保護膜５としては、例えば、シリコン窒化膜等を用いることができる。より具体的には、例えば、保護膜５は、シリコン窒化膜を成膜し、フォトリソ技術を用いて所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。尚、吐出エネルギー発生素子２（ヒーター）の配線やそのヒーターを駆動するための半導体素子は図示していない。 On the etching stop layer 4, a protective film 5 for protecting the ejection energy generating element 2 and the electric signal circuit is formed. For example, a silicon nitride film or the like can be used as the protective film 5. More specifically, for example, the protective film 5 can be formed by forming a silicon nitride film and patterning it into a desired shape using a photolithographic technique. Note that the wiring of the ejection energy generating element 2 (heater) and the semiconductor element for driving the heater are not shown.
保護膜５の上には、開口寸法識別パターン１２が形成されている。開口寸法識別パターン１２を設けておくことにより、後工程の異方性エッチングで形成される液体供給口の開口寸法を容易に識別することができる。つまり、液体供給口の表面側の開口（第一の開口とも称す）に露出する開口寸法識別パターンを観察することで液体供給口の開口寸法を把握することができ、この開口寸法からエッチング液の状態を容易に判断することができる。 On the protective film 5, an opening dimension identification pattern 12 is formed. By providing the opening dimension identification pattern 12, it is possible to easily identify the opening dimension of the liquid supply port formed by anisotropic etching in a later process. That is, the opening dimension of the liquid supply port can be grasped by observing the opening dimension identification pattern exposed to the opening on the surface side of the liquid supply port (also referred to as the first opening). The state can be easily determined.
開口寸法識別パターンは金属膜からなることが好ましい。金属膜からなる開口寸法識別パターンであれば、金属顕微鏡を用いて基板裏面側から容易に観察できる。また、金属としては、例えば、金、銅、アルミニウム、タンタル等が好ましい。 The opening dimension identification pattern is preferably made of a metal film. An opening dimension identification pattern made of a metal film can be easily observed from the back side of the substrate using a metal microscope. Moreover, as a metal, gold | metal | money, copper, aluminum, a tantalum etc. are preferable, for example.
開口寸法識別パターンは、後工程における液体供給口の第一の面側の第一の開口に少なくとも一部が第一の開口端部から露出するように配置される。また、液体供給口の開口寸法が矩形状になる場合、その長手方向の２つの端辺から露出するように配置されることが好ましい。 The opening dimension identification pattern is arranged such that at least a part thereof is exposed from the first opening end portion in the first opening on the first surface side of the liquid supply port in the subsequent process. In addition, when the opening size of the liquid supply port is rectangular, it is preferable that the liquid supply port is disposed so as to be exposed from two end sides in the longitudinal direction.
また、本実施形態では、開口寸法識別パターン１２は、めっきバンプで用いる金属拡散防止層と同じ材料を用いることができ、金属拡散防止層を形成する際にその材料を開口寸法識別パターンとして残すようにパターニングすることができる。より具体的には、金めっきバンプで用いる金拡散防止層に用いる材料をフォトリソ技術により所望のパターンに形成し、開口寸法識別パターン１２として配置することができる。 In this embodiment, the opening dimension identification pattern 12 can be made of the same material as the metal diffusion prevention layer used in the plating bump, and the material is left as the opening dimension identification pattern when the metal diffusion prevention layer is formed. Can be patterned. More specifically, the material used for the gold diffusion preventing layer used for the gold plating bump can be formed into a desired pattern by photolithography and arranged as the opening dimension identification pattern 12.
シリコン基板１の裏面（第二の面）には、後工程の異方性エッチングにマスクとして用いるエッチングマスク層９が形成されている。エッチングマスク層９は、例えばポリエーテルアミド樹脂を塗布してベーク処理し、パターニングすることで形成することができる。また、パターニングとしては、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布、露光、現像してパターンマスクを形成した後、ドライエッチング等によりパターニングすることができる。このエッチングマスク層は、後工程の結晶異方性エッチングにおけるエッチング開始面を形成する。 On the back surface (second surface) of the silicon substrate 1, an etching mask layer 9 used as a mask for anisotropic etching in a later process is formed. The etching mask layer 9 can be formed by applying, for example, a polyetheramide resin, baking, and patterning. As patterning, a positive resist is applied, exposed and developed by spin coating or the like to form a pattern mask, and then patterned by dry etching or the like. This etching mask layer forms an etching start surface in the subsequent crystal anisotropic etching.
また、保護膜５の表面に、密着層を形成することができる（不図示）。密着層は、例えば、ポリエーテルアミド樹脂を塗布・硬化し、ポジ型レジストをスピンコート等により塗布・露光・現像し、ポリエーテルアミド樹脂をドライエッチング等によりパターニングすることで形成することができる。 In addition, an adhesion layer can be formed on the surface of the protective film 5 (not shown). The adhesion layer can be formed, for example, by applying / curing a polyetheramide resin, applying / exposing / developing a positive resist by spin coating or the like, and patterning the polyetheramide resin by dry etching or the like.
次に、図５（Ｂ）に示すように、基板表面側にポジ型レジスト等を用いてインク流路（液体流路）の型となる流路型パターン６を形成する。 Next, as shown in FIG. 5B, a flow path pattern 6 serving as a mold of an ink flow path (liquid flow path) is formed on the substrate surface side using a positive resist or the like.
次に、図５（Ｃ）に示すように、吐出口８を有する流路形成層７を形成する。 Next, as shown in FIG. 5C, the flow path forming layer 7 having the discharge ports 8 is formed.
具体的には、流路型パターン６の上にネガ型レジスト等の被覆樹脂材料をスピンコート法等により配置する。また、さらにその上に、撥水材（不図示）をドライフィルムのラミネート等により形成することもできる。そして、被覆樹脂材料に対して紫外線やＤｅｅｐ ＵＶ光等による露光処理及び現像処理を行って、吐出口８を有する流路形成層７を形成する。 Specifically, a coating resin material such as a negative resist is disposed on the flow path pattern 6 by a spin coating method or the like. Further, a water repellent material (not shown) can be formed thereon by laminating a dry film or the like. Then, the coating resin material is subjected to an exposure process and a development process using ultraviolet light, deep UV light, or the like to form the flow path forming layer 7 having the discharge ports 8.
さらに、流路形成層７等が形成されている前記基板１の表面側及び側面側をスピンコート等によって保護材（不図示）で覆い、前記エッチングマスク層の開口部に露出するエッチング開始面に先導孔１０を形成する。この際、まず、エッチングマスク層９をマスクとして、シリコン基板１の裏面に存在するＳｉＯ２膜（不図示）を除去する。その後、シリコン基板１の裏面側からレーザー加工により先導孔１０として未貫通穴を形成する。 Furthermore, the surface side and side surface side of the substrate 1 on which the flow path forming layer 7 and the like are formed are covered with a protective material (not shown) by spin coating or the like, and an etching start surface exposed at the opening of the etching mask layer A leading hole 10 is formed. At this time, first, the SiO 2 film (not shown) existing on the back surface of the silicon substrate 1 is removed using the etching mask layer 9 as a mask. Thereafter, a non-through hole is formed as a leading hole 10 by laser processing from the back side of the silicon substrate 1.
次に、図５（Ｄ）に示すように、ＴＭＡＨ液等のアルカリ溶液を異方性エッチング液として用い、シリコン基板１の裏面から表面まで異方性エッチングを行い、インク供給口１１を形成する。この際、犠牲層は等方的にエッチング除去される。 Next, as shown in FIG. 5D, an ink supply port 11 is formed by performing anisotropic etching from the back surface to the front surface of the silicon substrate 1 using an alkaline solution such as a TMAH solution as an anisotropic etching solution. . At this time, the sacrificial layer is isotropically removed by etching.
この異方性エッチングでは、先導孔１０の先端からエッチングが進行し、裏面に対して５４．７°で形成される＜１１１＞面が犠牲層３に至る。犠牲層３はエッチング液によって等方エッチングされ、インク供給口１１はその上端が犠牲層３の形状に対応し、＜１１１＞面により断面形状が樽型に形成される。 In this anisotropic etching, the etching proceeds from the tip of the leading hole 10, and the <111> plane formed at 54.7 ° with respect to the back surface reaches the sacrificial layer 3. The sacrificial layer 3 is isotropically etched with an etching solution, and the upper end of the ink supply port 11 corresponds to the shape of the sacrificial layer 3 and the cross-sectional shape is formed in a barrel shape by the <111> plane.
次に、図５（Ｅ）に示すように、インク供給口の第一の面側の開口（第一の開口）に露出するエッチングストップ層４を除去し、さらに保護膜５を除去する。 Next, as shown in FIG. 5E, the etching stop layer 4 exposed at the opening (first opening) on the first surface side of the ink supply port is removed, and the protective film 5 is further removed.
より具体的には、シリコン酸化膜等のエッチングストップ層４の一部をウェットエッチングにて除去し、さらにシリコン窒化膜等の保護膜５の一部をドライエッチングにて除去する。 More specifically, a part of the etching stop layer 4 such as a silicon oxide film is removed by wet etching, and a part of the protective film 5 such as a silicon nitride film is further removed by dry etching.
そして、開口寸法識別パターン１２をシリコン基板１の裏面側より金属顕微鏡等の顕微鏡等で観察することにより、インク供給口１１の開口寸法を識別することができる。そして、識別した開口寸法よりアルカリ溶液の状態を判断し、その結果を、次ロットの結晶異方性エッチングの処理時間等のエッチング条件にフィードバックする。これを繰り返すことで、常に安定してインク供給口１１を形成することができる。また、結晶異方性エッチングの処理時間を調整するだけでなく、その他にも、エッチング液の組成や濃度を調整してもよい。 Then, the opening dimension of the ink supply port 11 can be identified by observing the opening dimension identification pattern 12 with a microscope such as a metal microscope from the back side of the silicon substrate 1. Then, the state of the alkaline solution is judged from the identified opening size, and the result is fed back to the etching conditions such as the processing time of crystal anisotropic etching of the next lot. By repeating this, the ink supply port 11 can always be formed stably. In addition to adjusting the processing time for crystal anisotropic etching, the composition and concentration of the etching solution may be adjusted.
すなわち、本実施形態は、液体吐出ヘッド用基板を複数ロット製造する際に、開口寸法識別パターンからアルカリ溶液の状態を判断し、得られた結果を次ロット以降、好ましくは次ロットの異方性エッチングのエッチング条件にフィードバックする方法である。フィードバックされるエッチング条件としては、エッチングの処理時間や、エッチング液の組成・濃度、温度等が挙げられ、特に限定されるものではなく、エッチング液の取り換えも含まれる。 That is, in the present embodiment, when manufacturing a plurality of lots of liquid discharge head substrates, the state of the alkaline solution is judged from the opening dimension identification pattern, and the obtained result is the subsequent lot, preferably the anisotropy of the next lot. This is a method of feeding back the etching conditions. Etching conditions to be fed back include etching processing time, etching solution composition / concentration, temperature, etc., and are not particularly limited, and include replacement of the etching solution.
また、基板裏面側から観察するという観点から、液体供給口の第二の面側の第二の開口の方が、液体供給口の第一の面側の第一の開口よりも開口面積が広いことが好ましい。 Further, from the viewpoint of observing from the back side of the substrate, the second opening on the second surface side of the liquid supply port has a larger opening area than the first opening on the first surface side of the liquid supply port. It is preferable.
また、エッチングマスク層９及び保護材（不図示）を除去する。更に、流路型パターン６を、インク吐出口８及びインク供給口１１から溶出させることにより、インク流路が形成される。 Further, the etching mask layer 9 and the protective material (not shown) are removed. Further, the flow path pattern 6 is eluted from the ink discharge port 8 and the ink supply port 11 to form an ink flow path.
以上の工程によりノズル部が形成された液体吐出ヘッド用基板１をダイシングソー等により切断分離、チップ化し、吐出エネルギー発生素子２を駆動させるための電気的接合を行う。その後、インク供給のためのチップタンク部材を接続して、液体吐出ヘッド素子を完成させる。 The liquid discharge head substrate 1 on which the nozzle portion is formed by the above steps is cut and separated into chips by a dicing saw or the like, and electrical bonding for driving the discharge energy generating element 2 is performed. Thereafter, a chip tank member for supplying ink is connected to complete the liquid discharge head element.
以上の説明では、本発明の適用例として、液体吐出ヘッド用基板を例に挙げて説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、例えばバイオッチップや電子回路印刷用の液体吐出ヘッド用基板にも適用できる。 In the above description, the liquid discharge head substrate has been described as an example of application of the present invention. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, for example, a biochip or liquid for electronic circuit printing. The present invention can also be applied to a discharge head substrate.
また、液体吐出ヘッド素子は、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装置、さら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可能である。例えば、バイオッチップ作製や電子回路印刷、薬物を噴霧状に吐出するなどの用途にも用いることができる。 The liquid discharge head element can be mounted on a facsimile, a device such as a word processor having a printer unit, and an industrial recording device combined with various processing devices. For example, it can be used for applications such as biochip production, electronic circuit printing, and drug ejection.
そして、この液体吐出ヘッド素子を用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。なお、本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。 By using this liquid discharge head element, recording can be performed on various recording media such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, and ceramics. Note that “recording” used in the present specification not only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium but also an image having no meaning such as a pattern. I mean.
さらに、「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いはインク、または記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。 Further, the term “liquid” is to be interpreted widely, and is applied to a recording medium to form an image, a pattern, a pattern, or the like, process the recording medium, or process ink or recording medium. It shall refer to the liquid provided. Here, as the treatment of the ink or the recording medium, for example, the fixing property is improved by coagulation or insolubilization of the coloring material in the ink applied to the recording medium, the recording quality or coloring property is improved, and the image durability is improved. Say that.
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態について、図６（Ａ）〜（Ｅ）を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
(Embodiment 2)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be applied to other technologies that are included in the concept of the present invention described in the claims.
図６（Ａ）〜（Ｅ）は、図１のＩ−Ｉ´線における断面図であり、本実施形態のシリコン基板の加工方法の基本的な工程を示すための断面模式図である。 6A to 6E are cross-sectional views taken along the line II ′ of FIG. 1, and are schematic cross-sectional views for illustrating basic steps of the silicon substrate processing method of the present embodiment.
図６（Ａ）に示されるシリコン基板１の第一の面側には、発熱抵抗体等の吐出エネルギー発生素子２が複数個配置されている。また、前記基板１の第二の面（裏面）にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）（不図示）で全面覆われている。また、シリコン基板１の第一の面（表面）にはインク供給口１１（液体供給口）の表面開口を精度よく形成するための犠牲層３が設けられている。 A plurality of ejection energy generating elements 2 such as heating resistors are arranged on the first surface side of the silicon substrate 1 shown in FIG. The second surface (back surface) of the substrate 1 is entirely covered with a silicon oxide film (SiO 2 film) (not shown). A sacrificial layer 3 for accurately forming the surface opening of the ink supply port 11 (liquid supply port) is provided on the first surface (front surface) of the silicon substrate 1.
シリコン基板１および犠牲層３の上には、エッチングストップ層４が形成されている。エッチングストップ層としては、例えば、シリコン酸化膜を用いることができ、絶縁層としての機能を兼ね備えることができる。より具体的には、例えば、エッチングストップ層４はシリコン酸化膜を成膜して所望の形状にパターニングして形成することができる。また、本実施形態において、エッチングストップ層及び絶縁層を兼ねるシリコン酸化膜の上にＴａＳｉＮなどの材料を成膜して所望の形状にパターニングすることにより、発熱抵抗体等の上記吐出エネルギー発生素子２を複数個配置することができる。尚、本実施形態では、前記ＴａＳｉＮなどの発熱抵抗体のパターン形成と同時に、開口寸法識別パターン１２をシリコン酸化膜などのエッチングストップ層４の上に形成する形態を示す。つまり、開口寸法識別パターン１２は、発熱抵抗体と同じ材料を用いることができ、発熱抵抗体を形成する際にその材料を開口寸法識別パターンとして残すようにパターニングすることができる。 An etching stop layer 4 is formed on the silicon substrate 1 and the sacrificial layer 3. As the etching stop layer, for example, a silicon oxide film can be used, and it can also function as an insulating layer. More specifically, for example, the etching stop layer 4 can be formed by forming a silicon oxide film and patterning it into a desired shape. In the present embodiment, a material such as TaSiN is formed on a silicon oxide film that also serves as an etching stop layer and an insulating layer, and is patterned into a desired shape, whereby the discharge energy generating element 2 such as a heating resistor is formed. A plurality of can be arranged. In the present embodiment, an embodiment is shown in which the opening dimension identification pattern 12 is formed on the etching stop layer 4 such as a silicon oxide film simultaneously with the patterning of the heating resistor such as TaSiN. That is, the opening dimension identification pattern 12 can be made of the same material as the heating resistor, and can be patterned to leave the material as the opening dimension identification pattern when the heating resistor is formed.
開口寸法識別パターン１２の上に、吐出エネルギー発生素子２及び電気信号回路の保護する保護膜５が形成されている。保護膜５としては、例えば、シリコン窒化膜等を用いることができる。より具体的には、例えば、保護膜５は、シリコン窒化膜を成膜し、フォトリソ技術を用いて所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。尚、吐出エネルギー発生素子２（ヒーター）の配線やそのヒーターを駆動するための半導体素子は図示していない。 A protective film 5 for protecting the ejection energy generating element 2 and the electric signal circuit is formed on the opening dimension identification pattern 12. For example, a silicon nitride film or the like can be used as the protective film 5. More specifically, for example, the protective film 5 can be formed by forming a silicon nitride film and patterning it into a desired shape using a photolithographic technique. Note that the wiring of the ejection energy generating element 2 (heater) and the semiconductor element for driving the heater are not shown.
また、シリコン基板１の裏面にエッチングマスク層９が形成されている。このエッチングマスク層は、後工程の結晶異方性エッチングにおけるエッチング開始面を形成する。また、保護膜５の表面に、例えばポリエーテルアミド樹脂等を用いて密着層を設けてもよい。 An etching mask layer 9 is formed on the back surface of the silicon substrate 1. This etching mask layer forms an etching start surface in the subsequent crystal anisotropic etching. Further, an adhesion layer may be provided on the surface of the protective film 5 using, for example, a polyetheramide resin.
次に、図６（Ｂ）に示すように、インク流路（液体流路）の型となる流路型パターン６を形成する。 Next, as shown in FIG. 6B, a flow path pattern 6 serving as a mold for an ink flow path (liquid flow path) is formed.
次に、図６（Ｃ）に示すように、流路型パターンの上に、吐出口８を有する流路形成層７を形成する。 Next, as shown in FIG. 6C, the flow path forming layer 7 having the discharge ports 8 is formed on the flow path pattern.
さらに、流路形成層７等が形成されている基板表面側及び側面をスピンコート法等により保護材（不図示）で覆い、前記エッチングマスク層の開口部に露出するエッチング開始面に先導孔１０を形成する。 Further, the substrate surface side and side surfaces on which the flow path forming layer 7 and the like are formed are covered with a protective material (not shown) by spin coating or the like, and the leading hole 10 is formed on the etching start surface exposed at the opening of the etching mask layer. Form.
次に、図６（Ｄ）に示すように、ＴＭＡＨ液等のアルカリ溶液を異方性エッチング液として用い、シリコン基板１の裏面から表面まで異方性エッチングを行って、インク供給口１１を形成する。この際、犠牲層は等方的にエッチング除去される。 Next, as shown in FIG. 6D, an ink supply port 11 is formed by performing anisotropic etching from the back surface to the front surface of the silicon substrate 1 using an alkaline solution such as a TMAH solution as an anisotropic etching solution. To do. At this time, the sacrificial layer is isotropically removed by etching.
次に、図６（Ｅ）に示すように、インク供給口の第一の面側の開口（第一の開口）に露出するエッチングストップ層４を除去する。 Next, as shown in FIG. 6E, the etching stop layer 4 exposed at the opening (first opening) on the first surface side of the ink supply port is removed.
より具体的には、シリコン酸化膜等のエッチングストップ層４の一部をウェットエッチングにて除去する。 More specifically, a part of the etching stop layer 4 such as a silicon oxide film is removed by wet etching.
そして、開口寸法識別パターン１２をシリコン基板１の裏面側より金属顕微鏡などの顕微鏡で観察することにより、インク供給口１１の開口寸法を識別することができる。そして、識別した開口寸法よりアルカリ溶液の状態を判断し、その結果を、次ロットの結晶異方性エッチングの処理時間等のエッチング条件にフィードバックする。これを繰り返すことで、常に安定してインク供給口１１を形成することができる。また、結晶異方性エッチングの処理時間を調整するだけでなく、その他にも、エッチング液の組成や濃度を調整してもよい。 Then, by observing the opening dimension identification pattern 12 from the back side of the silicon substrate 1 with a microscope such as a metal microscope, the opening dimension of the ink supply port 11 can be identified. Then, the state of the alkaline solution is judged from the identified opening size, and the result is fed back to the etching conditions such as the processing time of crystal anisotropic etching of the next lot. By repeating this, the ink supply port 11 can always be formed stably. In addition to adjusting the processing time for crystal anisotropic etching, the composition and concentration of the etching solution may be adjusted.
エッチングストップ層は、除去することも可能である。例えば、ドライエッチングのガス比を調整することにより、不要となった開口寸法識別パターン１２を除去することも可能である。 The etching stop layer can also be removed. For example, the opening size identification pattern 12 that is no longer necessary can be removed by adjusting the gas ratio of dry etching.
そして、シリコン窒化膜等の保護膜５もドライエッチング等で除去される。 Then, the protective film 5 such as a silicon nitride film is also removed by dry etching or the like.
また、エッチングマスク層９及び保護材（不図示）を除去する。更に、流路型パターン６を、インク吐出口８及びインク供給口１１から溶出させることにより、インク流路が形成される。 Further, the etching mask layer 9 and the protective material (not shown) are removed. Further, the flow path pattern 6 is eluted from the ink discharge port 8 and the ink supply port 11 to form an ink flow path.
以上の工程によりノズル部が形成された液体吐出ヘッド用基板１をダイシングソー等により切断分離、チップ化し、吐出エネルギー発生素子２を駆動させるための電気的接合を行う。その後、インク供給のためのチップタンク部材を接続して、液体吐出ヘッド素子を完成させる。 The liquid discharge head substrate 1 on which the nozzle portion is formed by the above steps is cut and separated into chips by a dicing saw or the like, and electrical bonding for driving the discharge energy generating element 2 is performed. Thereafter, a chip tank member for supplying ink is connected to complete the liquid discharge head element.
１ シリコン基板
２ 吐出エネルギー発生素子
３ 犠牲層
４ エッチングストップ層
５ 保護膜
６ 流路型パターン
７ 流路形成層（ノズル層）
８ 吐出口
９ エッチングマスク層
１０ 先導孔
１１ 液体供給口
１２ 開口寸法識別パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Discharge energy generating element 3 Sacrificial layer 4 Etching stop layer 5 Protective film 6 Channel type pattern 7 Channel formation layer (nozzle layer)
8 Discharge port 9 Etching mask layer 10 Lead hole 11 Liquid supply port 12 Opening dimension identification pattern
Claims (7)
前記液体を吐出する吐出口と、前記吐出エネルギー発生素子が配置されかつ前記吐出口及び前記液体供給口に連通する液体流路と、を形成する流路形成層と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（１）前記シリコン基板の前記第一の面の上であって前記液体供給口の形成領域の上側に犠牲層を形成する工程と、
（２）前記犠牲層を覆うエッチングストップ層を形成する工程と、
（３）前記エッチングストップ層の上に、開口寸法識別パターンを形成する工程と、
（４）前記シリコン基板の前記第二の面にエッチングマスク層を形成する工程と、
（５）前記エッチングマスク層をマスクとして前記シリコン基板を前記第二の面から前記第一の面までアルカリ溶液を用いて異方性エッチングし、前記犠牲層を等方的にエッチング除去することで、前記液体供給口を形成する工程と、
（６）前記液体供給口のうち前記第一の面側の第一の開口に露出する前記エッチングストップ層を除去する工程と、
（７）前記第一の開口に露出する前記開口寸法識別パターンを前記第二の面側から観察し、前記アルカリ溶液の状態を判断する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 A discharge energy generating element for generating energy for discharging the liquid is provided on the first surface side, and between the first surface and the second surface opposite to the first surface. A silicon substrate having a liquid supply port therethrough;
A flow path forming layer that forms a discharge port for discharging the liquid, and a liquid flow path in which the discharge energy generating element is disposed and communicated with the discharge port and the liquid supply port;
A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, comprising:
(1) forming a sacrificial layer on the first surface of the silicon substrate and above the formation region of the liquid supply port;
(2) forming an etching stop layer covering the sacrificial layer;
(3) forming an opening dimension identification pattern on the etching stop layer;
(4) forming an etching mask layer on the second surface of the silicon substrate;
(5) The silicon substrate is anisotropically etched from the second surface to the first surface using an alkaline solution using the etching mask layer as a mask, and the sacrificial layer is isotropically etched away. Forming the liquid supply port;
(6) removing the etching stop layer exposed to the first opening on the first surface side of the liquid supply port;
(7) observing the opening dimension identification pattern exposed to the first opening from the second surface side, and determining the state of the alkaline solution;
A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, comprising:
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1044407A (en) * | 1996-08-02 | 1998-02-17 | Ricoh Co Ltd | Production of ink jet head |
| JP2002248763A (en) * | 2001-02-26 | 2002-09-03 | Ricoh Co Ltd | Ink-jet head and production method therefor |
| JP2004034533A (en) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Canon Inc | Process of forming through-hole, and inkjet printer head using this |
| JP2007269016A (en) * | 2006-03-07 | 2007-10-18 | Canon Inc | Substrate for ink-jet head, its manufacturing method, ink-jet head, and its manufacturing method |
| JP2011042167A (en) * | 2009-07-23 | 2011-03-03 | Canon Inc | Method for processing silicon substrate and method for producing substrate for liquid ejecting head |
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