JP2001001515A - Method for machining silicon basic body, ink jet head employing silicon basic body and manufacture thereof - Google Patents
Method for machining silicon basic body, ink jet head employing silicon basic body and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクを紙面に噴
射して記録を行うインクジェットプリンタ等に使用して
好適なインクジェットヘッド、より具体的には、インク
液室内に装備される振動板を静電気力で変形させてイン
ク噴射を行うインクジェットヘッド、及び、その製造方
法、及び、該インクジェットヘッドに用いて好適なシリ
コン基体の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink-jet head suitable for use in an ink-jet printer or the like which performs recording by ejecting ink onto paper, and more specifically, a diaphragm provided in an ink liquid chamber is electrostatically charged. The present invention relates to an inkjet head that performs ink ejection by deforming with force, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a silicon substrate suitable for the inkjet head.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェットヘッドプリンタは電子写
真等の記録装置と比べて小型、低コストであることが最
も重要な特徴であり、パーソナル化に優れ、極近年にな
って最も身近な記録装置として認められ、急速に普及し
てきた。インクジェットプリンターの印字方式には、常
時噴射されるインク液滴を偏向して記録有無を行うコン
ティニアス方式と、記録したい時のみインクを噴射する
オンデマンド方式の2つの方式があるが、現在は後者が
主流となっている。本発明は、インクジェットヘッドに
関するものであり、上記両方式のどちらにも用いること
ができるが、インク噴射する各ビットが個別電極対で構
成可能なのでオンデマンド方式を使う方が当然有利であ
る。2. Description of the Related Art The most important features of an ink jet head printer are that it is smaller and less expensive than a recording device for electrophotography, etc., is excellent in personalization, and has been recognized as the most familiar recording device in recent years. And spread rapidly. There are two types of printing methods for inkjet printers: a continuous method that deflects ink jets that are always ejected to determine whether or not recording is performed, and an on-demand method that ejects ink only when recording is desired. Is the mainstream. The present invention relates to an ink-jet head, and can be used in both of the above-described methods. However, since each bit for ink ejection can be constituted by an individual electrode pair, it is naturally advantageous to use an on-demand method.
【0003】また、インクジェットヘッドの代表的なタ
イプとして、サーマルヘッド(バブルヘッド)、圧電ヘ
ッド、静電ヘッドがある。サーマルヘッドはインク噴射
する各ビットに個別ヒータが設けられており、該個別ヒ
ータでインクを瞬時に沸騰させ、その際に発生する気泡
による圧力でインク噴射を行うものである。圧電ヘッド
は文字通り圧電体を用いたものであり、圧電体の厚さ方
向の変位をそのまま或いは振動板を介してインク圧力室
に与えてインク噴射を行うものと、圧電体の面内方向の
変位(面屈曲)を利用して振動板を面屈曲させインク噴
射を行うものとがある。静電ヘッドは静電引力を用いて
振動板を面屈曲させてインク噴射を行うものである。前
記サーマルヘッドと圧電ヘッドは既に量産実用化されて
いるが、各ビットに個別にヒータ素子や圧電体素子を組
み込まなければならず、その加工限界が、オンデマンド
方式でさらなる高密度化を行ううえでの妨げとなってい
る。これに対し、静電ヘッドは半導体やマイクロマシン
の微細加工技術を用いて最も高密度化が可能な次世代デ
バイスとして期待されている。[0003] Typical types of ink jet heads include a thermal head (bubble head), a piezoelectric head, and an electrostatic head. In the thermal head, an individual heater is provided for each bit for ejecting ink. The individual heater instantly boiles the ink, and ejects the ink by the pressure of bubbles generated at that time. A piezoelectric head literally uses a piezoelectric body. A piezoelectric head is used to eject ink by applying a displacement in the thickness direction of the piezoelectric body as it is or through a diaphragm to an ink pressure chamber. There is a method in which a diaphragm is bent using (surface bending) to eject ink. The electrostatic head performs ink ejection by bending the vibration plate using electrostatic attraction. Although the thermal head and the piezoelectric head have already been put into practical use in mass production, it is necessary to individually incorporate a heater element and a piezoelectric element into each bit. In the way. On the other hand, an electrostatic head is expected as a next-generation device capable of achieving the highest density by using fine processing technology of a semiconductor or a micromachine.
【0004】また、最近になって、インクジェットヘッ
ドプリンタの画質が電子写真のそれと同等以上の品質を
持つとして認められるようになってきており、電子写真
等の記録装置に代替する高速性も求められるようににな
った。従って、印字/記録が副走査方向のみでよいライ
ン型ヘッドの要求が高まっており、それに伴い、インク
ジェットヘッドを容易に安価にライン実装する技術も重
要な課題になってきた。In recent years, the image quality of an ink jet head printer has been recognized as having a quality equal to or higher than that of an electrophotograph, and a high-speed alternative to a recording apparatus such as an electrophotograph is required. I was like. Accordingly, there is an increasing demand for a line type head in which printing / recording is only required in the sub-scanning direction, and accordingly, a technique for easily and inexpensively line mounting an ink jet head has become an important issue.
【0005】ヘッドの実装に関しては、電極の実装のみ
ならずインク供給の実装も重要である。使用頻度の少な
いパーソナルユーザ向きのシャトル型ヘッドのタイプで
は、インクカートリッジにヘッドを装着して使い捨てと
する場合が少なくない。しかし、将来、オフィスにおけ
るジェネラルシェアード用として考えられるライン型ヘ
ッドの場合には、ヘッドコストが高くなるため、据え置
き型が主流になる。従って、インク供給口の装着が容易
なヘッド構成にすることも重要な課題となる。なお、静
電ヘッド方式の代表的なものに、特開平5−50601
号公報,特開平5−57887号公報,特開平6−71
882号公報等に記載のものがある。Regarding the mounting of the head, it is important to mount not only the electrodes but also the ink supply. In the type of shuttle type head for a personal user who is less frequently used, there are many cases where the head is mounted on an ink cartridge and is disposable. However, in the case of a line type head conceived for general shared use in offices in the future, the head cost will increase, and the stationary type will be the mainstream. Therefore, it is also an important issue to make the head configuration easy to mount the ink supply port. A representative example of the electrostatic head system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-50601.
JP, JP-A-5-57887, JP-A-6-71
No. 882, for example.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、シリコン基板を利用し
たインクジェットヘッド、より詳細には、個体振動基板
を静電引力を用いて変形(面屈曲)させてインクを噴射
させる静電型インクジェットヘッドにおいて、シール性
の高い共通液室(共通インク室)、インク流路(インク
加圧室)の形成を可能にし、且つ、ヘッド裏面からのイ
ンク供給を可能にして実装性を容易し、高信頼・低コス
トのインクジェットヘッドを提供しようとするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has been made in consideration of the above-described circumstances. An ink-jet head using a silicon substrate, more specifically, a solid vibration substrate is deformed using electrostatic attraction ( A common liquid chamber (common ink chamber) and ink flow path (ink pressurizing chamber) having high sealability can be formed in an electrostatic ink jet head that ejects ink by bending the surface (surface bend), and the head can be formed from the back of the head. An object of the present invention is to provide a highly reliable and low-cost ink jet head which enables ink supply and facilitates mounting.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、予め熱酸化膜
が形成されたシリコン基板と熱酸化膜が形成されていな
いシリコン基板とを前記熱酸化膜を介して接合されてい
るシリコン基体に、双方側から前記シリコン基体をウエ
ットエッチングにて開口して貫通穴を形成するシリコン
基体の加工方法であって、前記シリコン基体が500〜
1000℃程度の低温下での熱焼成にて接合形成されて
いる場合のシリコン基体の加工方法において、前記接合
前に予め熱酸化膜が形成されていた側のシリコン基板
に、他のシリコン基板より先に前記貫通穴を形成するこ
とを特徴とし、もって、500〜1000℃程度の温度
下で2つのシリコン基板を直接接合したシリコン基体に
貫通穴を開ける場合に、接合部分のシール性・接液性を
損なうことがないようにしたものである。According to the present invention, a silicon substrate on which a thermal oxide film is formed in advance and a silicon substrate on which a thermal oxide film is not formed are bonded to a silicon substrate bonded via the thermal oxide film. A method of processing a silicon substrate in which a through hole is formed by opening the silicon substrate by wet etching from both sides, wherein the silicon substrate is 500 to
In the method of processing a silicon substrate in the case where the silicon substrate is formed by thermal baking at a low temperature of about 1000 ° C., a silicon substrate on which a thermal oxide film has been formed before the bonding, The method is characterized in that the through-hole is formed first, and when the through-hole is formed in a silicon substrate directly joined to two silicon substrates at a temperature of about 500 to 1000 ° C., the sealing property of the joined portion and the liquid contact It does not impair the sex.
【0008】請求項1の発明のように、500〜100
0℃程度の温度化で2つのシリコン基板を直接接合した
シリコン基体に貫通穴を開ける場合に、一方の基板側の
貫通穴・開口部を共通液室(共通インク室)として用い
る場合、その表面を後工程で封止する必要がある。請求
項2の発明は、上述のごとき請求項1の発明において、
前記シリコン基体の一方のシリコン基板側の開口領域内
に、もう一方のシリコン基板側から1個或いは複数個の
貫通穴を貫通形成するシリコン基体の加工方法におい
て、前記2つのシリコン基板に挟まれた酸化膜を、前記
もう一方の基板側からドライエッチングにより除去する
ことを特徴とし、もって、基板の表面にダメージを与え
ないだけでなく、マスクレスでエッチングが行えるよう
にしたものである。According to the first aspect of the present invention, 500 to 100
When a through-hole is made in a silicon substrate in which two silicon substrates are directly joined at a temperature of about 0 ° C., and when a through-hole / opening on one of the substrates is used as a common liquid chamber (common ink chamber), the surface thereof is used. Must be sealed in a later step. The invention of claim 2 is the invention of claim 1 as described above,
In a method of processing a silicon base, wherein one or a plurality of through-holes are formed in an opening region on one silicon substrate side of the silicon base from the other silicon substrate, the silicon base is sandwiched between the two silicon substrates. The oxide film is removed from the other substrate side by dry etching, so that not only the surface of the substrate is not damaged but also etching can be performed without a mask.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】現在開発・試作しているインクジ
ェットヘッドは、wafer-to-waferにてシリコン基板を張
り合わせた(接合)シリコン基体を用いている。具体的
には、各ビットを個別駆動するための個別電極が形成さ
れたシリコン基板(以下シリコン基板Bという)と、こ
れに対向するように個別振動板及び個別加圧液室(イン
ク加圧室)を備えたシリコン基板(以下シリコン基板A
という)を張り合わせて静電アクチュエータ部を形成し
ている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ink jet head which is currently being developed and prototyped uses a silicon substrate in which a silicon substrate is bonded (bonded) by wafer-to-wafer. Specifically, a silicon substrate (hereinafter referred to as a silicon substrate B) on which individual electrodes for individually driving each bit are formed, and an individual diaphragm and an individual pressurized liquid chamber (ink pressurized chamber) ) (Hereinafter referred to as silicon substrate A)
) To form an electrostatic actuator portion.
【0010】wafer-to-waferで張り合わせを行う理由は
個別アセンブリを避けて歩留り向上・コスト低減をはか
るのが目的である。シリコン基板Aとシリコン基板Bを
wafer-to-waferで張り合わせを行う手法は、SOI基板
の形成で用いられるシリコン直接接合(Si-Direct-bond
ing)の方法を応用している。静電型ヘッドの場合、個
別電極と振動板との間の距離(以下、ギャップ長と称
す)が1μm程度以下と小さいため、ギャップ長を精度
良く形成するためには直接接合の方法が一番適してい
る。例えば、接着剤を使う方法では、少なくともミクロ
ンオーダーの接着層が必要なのでギャップ制御が難し
く、また接着剤をwafer全面に薄く且つ均一に塗布し、
エアボイドを生じさせることなく均一に接圧着すること
はかなり困難であるからである。[0010] The reason for bonding by wafer-to-wafer is to avoid individual assembly and to improve yield and reduce cost. Silicon substrate A and silicon substrate B
Wafer-to-wafer bonding is based on the silicon direct bonding (Si-Direct-bond) method used to form SOI substrates.
ing). In the case of an electrostatic head, the distance between the individual electrodes and the diaphragm (hereinafter, referred to as gap length) is as small as about 1 μm or less. Are suitable. For example, in the method using an adhesive, it is difficult to control the gap because an adhesive layer of at least a micron order is required, and the adhesive is applied thinly and uniformly on the entire surface of the wafer,
This is because it is very difficult to uniformly press-bond without causing air voids.
【0011】また、直接接合という張り合わせ手法は、
精密なギャップ長の制御が出来るという点やスループッ
トが良いという理由で用いているのであるが、SOI基
板のように、接合界面が原子レベルで緻密・均一である
必要はない。この場合に必要なのは、接合界面にギャッ
プ長を変化させるような大きなボイド(間隙)がないこ
と、プロセス中(例えばチップ化するときのダイシング
など)に分離しない程度の強度があること、プリンター
駆動時の振動や人為的ミスによる衝撃に耐えうる強度が
あることなどである。Also, the bonding method called direct bonding is
It is used because the gap length can be controlled precisely and the throughput is good. However, unlike the SOI substrate, the bonding interface does not need to be dense and uniform at the atomic level. In this case, it is necessary that there is no large void (gap) at the bonding interface that changes the gap length, that the bonding interface has sufficient strength so that it does not separate during the process (for example, dicing when forming into chips), and that the printer is driven. Is strong enough to withstand the shock of vibration and human error.
【0012】通常のシリコン直接接合のプロセスで、1
000〜1200℃なる高温下での熱焼成(一般的には
酸素と窒素の混合雰囲気中で行われる)が必要とされる
理由は、接合強度だけではなくむしろボイドフリー(接
合基板間に空気ギャップが発生してしまうのを防ぐこ
と)の実現にある。1000℃程度以下の低温下ではボ
イド発生が急激に大きくなることが一般に良く知られて
いる。In a normal silicon direct bonding process, 1
The reason why thermal baking at a high temperature of 000 to 1200 ° C. (generally performed in a mixed atmosphere of oxygen and nitrogen) is required is not only bonding strength but also void-free (air gap between bonding substrates). Is to prevent the occurrence of). It is generally well known that void generation increases rapidly at a low temperature of about 1000 ° C. or lower.
【0013】前述のごときボイドの発生は、静電インク
ジェットヘッドの作製に用いる場合においても問題であ
るが、本発明によるヘッドは、前述のように、シリコン
基板B側にギャップを形成しており、これがバッファと
なってボイドが発生しにくい構成になっている。詳細に
は、ギャップパターンの寸法(接合部の糊代の寸法、開
口率等も含む)や、基板表面の均一性や表面処理方法の
工夫・最適化によって低温下でのボイドフリーを実現し
ている。なお、この点ついては、本発明の範囲外なので
これ以上の詳細な説明は省略するが、現在までに、少な
くとも500℃程度まで低温下でのボイドフリー接合が
可能になっている。この場合、SOI基板のそれに比べ
て接合強度が若干低いが、インクジェットヘッドとして
十分な接合強度を持っていることが種々の強度試験によ
り確認されている。Although the generation of voids as described above is a problem even in the case of using it for manufacturing an electrostatic ink jet head, the head according to the present invention has a gap formed on the silicon substrate B side as described above. This serves as a buffer so that voids are less likely to occur. In detail, void-free at low temperatures has been realized by devising and optimizing the dimensions of the gap pattern (including the size of the adhesive margin at the junction, the aperture ratio, etc.), the uniformity of the substrate surface, and the surface treatment method. I have. Since this point is outside the scope of the present invention, further detailed description is omitted, but until now, void-free bonding at a low temperature of at least about 500 ° C. has been possible. In this case, although the bonding strength is slightly lower than that of the SOI substrate, it has been confirmed by various strength tests that the ink jet head has sufficient bonding strength.
【0014】なお、以上に、シリコン基板B側にギャッ
プ及び個別電極を配備し、シリコン基板A側の振動板を
共通電極(基準電極)とした場合について説明したが、
ギャプを振動板側に形成しても良いし、個別電極を振動
板側に設け、共通電極をシリコン基板Bにしても良く、
これに限るものではない。In the above, a case has been described in which a gap and individual electrodes are provided on the silicon substrate B side and the diaphragm on the silicon substrate A side is a common electrode (reference electrode).
The gap may be formed on the diaphragm side, the individual electrodes may be provided on the diaphragm side, and the common electrode may be formed on the silicon substrate B,
It is not limited to this.
【0015】本発明は、上述のように、500〜100
0℃なる低温下での直接接合でシリコン張り合わせされ
たシリコン基体、即ち、インクジェットヘッドの基体に
貫通路を形成する方法及びそれにより得られる効果に関
するものである。以下、本発明の実施例の構成、作用に
ついて説明する。The present invention, as described above,
The present invention relates to a method of forming a through passage in a silicon substrate bonded to silicon by direct bonding at a low temperature of 0 ° C., that is, a substrate of an ink jet head, and an effect obtained by the method. Hereinafter, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described.
【0016】図1,図2は、それぞれ本発明の請求1に
記載した発明の実施例を模式的に示す図で、図1は第1
の実施例、図2は第2の実施例を示す。而して、図1に
示した実施例1は、シリコン基板B(図中,2)に熱酸
化膜3が形成されている場合であり、図2に示した実施
例2はシリコン基板A(図中,1)に熱酸化膜3が形成
されている場合であり、図2に示した実施例2は図1に
示した実施例1の発明に対して、シリコン基板1と2の
エッチングの順番が入れ替わるだけであるので、以下、
図1の実施例について説明し、図2に関する説明は省略
する。FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams schematically showing an embodiment of the invention described in claim 1 of the present invention.
FIG. 2 shows a second embodiment. Thus, Example 1 shown in FIG. 1 is a case where the thermal oxide film 3 is formed on the silicon substrate B (2 in the figure), and Example 2 shown in FIG. In FIG. 1, 1) shows a case where a thermal oxide film 3 is formed. In the second embodiment shown in FIG. 2, the etching of the silicon substrates 1 and 2 is different from that of the first embodiment shown in FIG. Since only the order is changed,
The embodiment of FIG. 1 will be described, and the description of FIG. 2 will be omitted.
【0017】先ず、シリコン基板1と熱酸化3したシリ
コン基板2を500〜1000℃なる低温下で直接接合
を施した後(図1(A))、ウェットエッチングのマス
ク層36を形成する(図1(B))。この実施例ではマ
スク層36として一番良好なLP−CVD窒化膜を用い
たが、熱酸化膜や五酸化タンタル等を用いても良く、こ
れに限るものではない。First, the silicon substrate 1 and the thermally oxidized silicon substrate 2 are directly bonded at a low temperature of 500 to 1000 ° C. (FIG. 1A), and then a wet etching mask layer 36 is formed (FIG. 1A). 1 (B)). In this embodiment, the best LP-CVD nitride film is used as the mask layer 36, but a thermal oxide film, tantalum pentoxide, or the like may be used, and the present invention is not limited to this.
【0018】次に、予め熱酸化膜3がついていたシリコ
ン基板2側のマスク層36を公知の写真製版技術及びエ
ッチング技術によりパターニングし、KOH等の高濃度
アルカリ液にてシリコン基板2に貫通用の穴52を開口
する(図1(C))。この際、熱酸化膜3が貫通穴52
のエンドポイントとして働く。その部分は熱酸化の界面
であるため、シール性がよくサイドエッチ等が入ること
はない。選択比も高いので時間の管理で十分である。Next, the mask layer 36 on the side of the silicon substrate 2 on which the thermal oxide film 3 has been previously formed is patterned by a known photolithography technique and etching technique, and is penetrated into the silicon substrate 2 with a high-concentration alkaline solution such as KOH. Is opened (FIG. 1 (C)). At this time, the thermal oxide film 3 is
Work as an endpoint for Since that portion is an interface of thermal oxidation, the sealing property is good and no side etch or the like is formed. Since the selection ratio is high, time management is sufficient.
【0019】次に、シリコン基板1側のマスク層36を
公知の写真製版技術及びエッチング技術によりパターニ
ングし、KOH等の高濃度アルカリ液にてシリコン基板
1に貫通穴用のパターン12を開口する(図1
(D))。このとき、シリコン基板2側の貫通穴部の酸
化膜も若干エッチングされるが、前述のように、熱酸化
の界面であるためシール性がよくサイドエッチ等が入る
ことはない。次に、酸化膜3を沸酸にてウェット除去す
れば貫通口が得られる(図1(E))。Next, the mask layer 36 on the side of the silicon substrate 1 is patterned by a known photolithography technique and etching technique, and a pattern 12 for a through hole is opened in the silicon substrate 1 with a high-concentration alkaline solution such as KOH. FIG.
(D)). At this time, the oxide film in the through-hole portion on the silicon substrate 2 side is also slightly etched, but as described above, since it is an interface of thermal oxidation, the sealing property is good and no side etching or the like is formed. Next, if the oxide film 3 is wet-removed with hydrofluoric acid, a through hole is obtained (FIG. 1E).
【0020】上術のようなプロセス(手順)をとる理由
は、500〜1000℃程度の温度下での直接接合であ
るため、接合強度が若干低く、微視的には接合界面が1
000〜1200℃の高温度下でのそれに比べて緻密に
なっていないため、図3に示すように、シリコン基板1
側にサイドエッチが入ってしまい、ひどい場合には、接
合部分が剥がれ落ちてしまう場合もある。請求項3の発
明の例で後述するように、この部分のシール性が重要で
あり、プロセス中にこの界面にダメージを与えないこと
が重要である。本ヘッドのように基板の接合界面の部分
にパターニングが施されている場合には、ボイドの発生
が少ないが、接合面積(糊代)が少ないため留意する必
要がある。The process (procedure) such as the above operation is performed by direct bonding at a temperature of about 500 to 1000 ° C., so that the bonding strength is slightly low and the bonding interface is microscopically one.
Since it is not as dense as that under a high temperature of 000 to 1200 ° C., as shown in FIG.
A side etch may enter the side, and in severe cases, the joint may peel off. As will be described later in the example of the third aspect of the present invention, it is important that the sealing property of this portion is important, and it is important that the interface is not damaged during the process. In the case where the bonding interface portion of the substrate is patterned as in the present head, it is necessary to pay attention to the bonding area (glue allowance), although the generation of voids is small.
【0021】図1及び図2は請求項1の最も単純な例を
示すもので、例えば、シリコン基板1及び2の基板方位
及び厚さが同じ場合には、シリコン基板の開口エッチン
グを同時に行っても殆ど問題はない。また、張り合わせ
面の酸化膜3を薄くする必要がある場合には、貫通エッ
チングに時間がかかる側の基板に熱酸化膜3を形成し、
最初に厚い方の基板を途中までエッチングして、残りの
部分を他の薄い基板側のエッチングでコンペンセイトす
る方法を採ると良い。FIGS. 1 and 2 show the simplest example of the first aspect. For example, when the silicon substrates 1 and 2 have the same substrate orientation and thickness, the silicon substrates are simultaneously subjected to opening etching. There is almost no problem. If it is necessary to reduce the thickness of the oxide film 3 on the bonding surface, the thermal oxide film 3 is formed on the substrate on the side where the penetration etching takes a long time,
It is good to adopt a method in which the thicker substrate is first etched partway, and the remaining portion is compensated by etching the other thinner substrate.
【0022】本実施例では、シリコン基板1には50〜
625μm厚のSi(110)基板を用い、垂直開口
し、シリコン基板2には600μmのSi(100)基
板を用いて54.7degのテーパ開口にした。この場
合、シリコン基板2の方がエッチレートが遅く、且つ、
板厚が厚いため、熱酸化膜3の形成面をシリコン基板2
側とし、シリコン基板2側を先にエッチングしてからシ
リコン基板1側をエッチングした。In this embodiment, the silicon substrate 1 has
A 625 μm thick Si (110) substrate was used, and a vertical opening was formed. A 600 μm Si (100) substrate was used as the silicon substrate 2 to form a 54.7 deg taper opening. In this case, the silicon substrate 2 has a lower etch rate, and
Since the plate thickness is large, the surface on which the thermal oxide film 3 is formed is
, The silicon substrate 2 side was etched first, and then the silicon substrate 1 side was etched.
【0023】図4及び図5は請求項2及び3の実施例
(実施例3)を模式的に示すものであり、実施例2を改
善したものである。図4は接合部の酸化膜の除去を沸酸
によるウェットエッチングで除去した場合、或いは、シ
リコン基板1側からドライエッチングで除去した場合の
例である。図5は接合部の酸化膜の除去をシリコン基板
2側(貫通穴が小さい側の面)からドライエッチングに
より除去した例である。なお、図4(C)は図4(A)
のC−C線断面図、図5(C)は図5(A)のC−C線
断面図、である。FIGS. 4 and 5 schematically show an embodiment (Embodiment 3) according to claims 2 and 3, which is an improvement of Embodiment 2. FIG. FIG. 4 shows an example of the case where the oxide film at the junction is removed by wet etching using hydrofluoric acid or the case where the oxide film is removed from the silicon substrate 1 side by dry etching. FIG. 5 shows an example in which the oxide film at the junction is removed by dry etching from the silicon substrate 2 side (the surface with the smaller through hole). Note that FIG. 4C is the same as FIG.
5 (C) is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 5 (A).
【0024】後で、請求項4及び5の発明の実施例で説
明するように、シリコン基板1側の開口部12を共通液
室(共通インク室)として用いるインクジェットヘッド
の場合、シリコン基板1側の表面を後工程で封止する必
要があるため、その表面側からドライエッチングを行う
場合には表面保護用のマスクが必要となるが、シリコン
基板2側からのドライエッチングの場合にはマスクレス
で行えるという利点がある。またマスクを使う前者の場
合において、その開口部12の段差が数10μm以上で
あるため、通常のレジストワーク(写真製版技術)は困
難である。また、代わりに個体マスクを使った場合に
も、ドライエッチング時のプラズマ回り込み等で少なか
らず表面にダメージを受けてしまうといった問題もあ
る。加えて、図5の例のように、酸化膜3がシリコン基
板1側に形成されている場合(酸化膜3とシリコン基板
2が接合面になっている場合)には、接合面積(糊代)
が大きくなるためシール性も高いという利点もある。As will be described later in the fourth and fifth embodiments of the present invention, in the case of an ink jet head using the opening 12 on the silicon substrate 1 side as a common liquid chamber (common ink chamber), The surface must be sealed in a later step, so a mask for protecting the surface is required when dry etching is performed from the surface side, but a maskless mask is required when dry etching is performed from the silicon substrate 2 side. There is an advantage that it can be performed in. In the former case where a mask is used, the step of the opening 12 is several tens μm or more, so that ordinary resist work (photolithography technology) is difficult. Further, even when an individual mask is used instead, there is also a problem that the surface is damaged to a considerable extent due to plasma wraparound during dry etching. In addition, as shown in the example of FIG. 5, when the oxide film 3 is formed on the silicon substrate 1 side (when the oxide film 3 and the silicon substrate 2 are bonded surfaces), the bonding area (glue allowance) is reduced. )
Has the advantage that the sealing performance is also high.
【0025】また、本実施例では、シリコン基板1に垂
直壁を得るために、シリコン基板1にはSi(110)
基板を、シリコン基板2にはコスト安のSi(100)
基板を用いている。開口部12,貫通穴52の形成は異
方性エッチングにておこなっているので、側壁は全てS
i(111)面で形成される(請求項3)。Si(11
1)面はエッチングのストップ面でもあることから耐ア
ルカリ性が高く接液性(インク耐性)に優れている。従
って、接合部の表面(シリコン基板の界面)のみ(10
0)面となり、接液性に乏しい面となる。即ち、この接
液性に乏しい面に、図5の如く、酸化膜3を残存させる
ことにより、接液性にも優れたインク液室・流路を形成
することが出来る。In this embodiment, in order to obtain a vertical wall on the silicon substrate 1, the silicon substrate 1 is made of Si (110).
The substrate is made of silicon (100) of low cost for the silicon substrate 2.
A substrate is used. Since the openings 12 and the through holes 52 are formed by anisotropic etching, the side walls are all S-shaped.
It is formed on the i (111) plane (claim 3). Si (11
1) Since the surface is also a stop surface for etching, it has high alkali resistance and excellent liquid contact property (ink resistance). Therefore, only the surface of the joint (the interface of the silicon substrate) (10
0) surface, which is a surface with poor wettability. That is, as shown in FIG. 5, by leaving the oxide film 3 on the surface having poor liquid contact property, an ink liquid chamber / flow path excellent in liquid contact property can be formed.
【0026】図6は請求項4及び5の実施例(実施例
4)を模式的に示したもので、図6(A)は要部平面構
成図、図6(B)は図6(A)のB−B線断面図で、図
中、1,2,3は前述の実施例と同様のシリコン基板
1,2及び熱酸化膜3であり、10は共通電極を兼ねる
シリコン振動板、11はインク噴射用加圧液室、12は
共通液室、13は流体抵抗(非加圧時に共通液室12か
ら加圧液11室へインクを供給し、加圧時にインクの逆
流を低減するような流路)、21は振動板駆動用の個別
電極、22は個別電極保護膜、31は振動板−個別電極
間の静電ギャップ、52はインク供給口を兼ねるインク
供給路(前述の貫通穴52と同じ)、4はインク噴射用
のノズルプレート(各種液室用の密封蓋を兼ねる)、4
1は噴射ノズルである。FIG. 6 schematically shows an embodiment (Embodiment 4) according to claims 4 and 5, wherein FIG. 6 (A) is a plan view of a main part and FIG. 6 (B) is a plan view of FIG. In the figure, 1, 2 and 3 denote silicon substrates 1 and 2 and a thermal oxide film 3 similar to those in the above-described embodiment, 10 denotes a silicon diaphragm serving also as a common electrode, 11 Is a pressurized liquid chamber for ink ejection, 12 is a common liquid chamber, and 13 is a fluid resistance (the ink is supplied from the common liquid chamber 12 to the pressurized liquid 11 chamber when not pressurized, and the backflow of the ink is reduced when pressurized. , 21 is an individual electrode for driving the diaphragm, 22 is an individual electrode protective film, 31 is an electrostatic gap between the diaphragm and the individual electrode, and 52 is an ink supply path also serving as an ink supply port (the above-described through-hole). 4 is a nozzle plate for ejecting ink (also serves as a sealing lid for various liquid chambers), 4
1 is an injection nozzle.
【0027】図6のような構成及び前述からの製造手法
をとることにより、wafer-to-waferの一連のヘッド形成
プロセスが可能になり(一連のプロセスは後述)、加え
て、インク供給口52をインク噴射口(ノズル)41と
反対側の面(裏面)からとることが可能になる。裏面に
インク供給口52が設けられているため、電極実装やラ
イン型ヘッド作製時のダイボンドが容易である。また、
ノズル面側にインク供給口がないため、ワイピング(ノ
ズル面上の不要なインクの除去、その他クリーニング)
等の信頼性維持機構の設置も容易になる。By adopting the configuration shown in FIG. 6 and the manufacturing method described above, a series of head-to-wafer head forming processes becomes possible (a series of processes will be described later). From the surface (rear surface) opposite to the ink ejection port (nozzle) 41. Since the ink supply port 52 is provided on the back surface, die bonding at the time of electrode mounting or production of a line type head is easy. Also,
Since there is no ink supply port on the nozzle surface, wiping (removal of unnecessary ink on the nozzle surface and other cleaning)
This also facilitates installation of a reliability maintenance mechanism such as the above.
【0028】図6の例は、左右で各ビットが千鳥配置さ
れている例であり、左右対称にはなっていない。また、
流体抵抗部13や各種液室11,12の形状等は模式的
に描いたもので、実際の形状は幾分異なるということを
追記しておく。図6は、請求項5の発明を具体的に説明
するものであり、請求項5の発明は請求項4の発明の特
別な場合である。請求項4の一般的な実施例についての
詳細な説明は省略するが、前述した開口部12を共通液
室として用い、貫通穴52をインク供給口として用いた
ことを特徴とするインクジェットヘッドである。The example of FIG. 6 is an example in which each bit is arranged in a staggered manner on the left and right, and is not symmetrical. Also,
It should be added that the shapes and the like of the fluid resistance portion 13 and the various liquid chambers 11 and 12 are schematically drawn, and that the actual shapes are slightly different. FIG. 6 specifically explains the invention of claim 5, and the invention of claim 5 is a special case of the invention of claim 4. Although the detailed description of the general embodiment of claim 4 is omitted, the ink jet head is characterized in that the opening 12 is used as a common liquid chamber and the through hole 52 is used as an ink supply port. .
【0029】図7は請求項6のインクジェットヘッド製
造方法の実施例(実施例5)を模式的に示すもので、シ
リコン基板1の接合面側の一部を残存させ、この残存部
を個体振動板として用いる場合のプロセスフローを示す
ものである。この図7に示した例の場合、シリコン基板
1の接合面側には 1E19〜5E20/cm3程度の
高濃度ボロン層10が予め形成されている(図7
(A))。高濃度ボロン層はエッチングレートが低くエ
ッチングのエンドポイントとなる。実施例1及び2と同
様、ボロン層10が形成されたシリコン基板1と熱酸化
膜3が形成されているシリコン基板2を直接接合した
後、ウエットエッチングのマスク層36を形成し(図7
(B))、シリコン基板2側のマスク層36にパターニ
ングを施こし、該シリコン基板21に貫通穴52を開口
する(図7(C))。図7(D)は前記高濃度ボロン層
10にてエッチングストップした状態を示す。ここで残
存したシリコン基板10(ボロン層10)を固体振動板
として用いる。次に、シリコン基板1側からドライエッ
チングにて残存シリコンを除去したのが図7(E)であ
り、シリコン基板2(裏面)側からドライエッチングに
より除去したのが図8(請求項6)である。ここで、図
7(E)の場合には、加圧液室部の振動板が除去されな
いようなマスクが必要であるが、図8の場合にはマスク
レスで行える。FIG. 7 schematically shows an embodiment (Embodiment 5) of the method for manufacturing an ink jet head according to claim 6, in which a part of the bonding surface side of the silicon substrate 1 is left, and the remaining part is vibrated in a solid state. It shows a process flow when used as a plate. In the case of the example shown in FIG. 7, a high-concentration boron layer 10 of about 1E19 to 5E20 / cm 3 is formed in advance on the bonding surface side of the silicon substrate 1 (FIG. 7).
(A)). The high-concentration boron layer has a low etching rate and serves as an etching end point. As in the first and second embodiments, the silicon substrate 1 on which the boron layer 10 is formed and the silicon substrate 2 on which the thermal oxide film 3 is formed are directly bonded, and then a wet etching mask layer 36 is formed.
(B)), the mask layer 36 on the side of the silicon substrate 2 is patterned, and a through hole 52 is opened in the silicon substrate 21 (FIG. 7C). FIG. 7D shows a state where the etching is stopped at the high-concentration boron layer 10. The remaining silicon substrate 10 (boron layer 10) is used as a solid vibration plate. Next, FIG. 7E shows that the remaining silicon was removed by dry etching from the silicon substrate 1 side, and FIG. 8 (Claim 6) shows that the remaining silicon was removed by dry etching from the silicon substrate 2 (back surface) side. is there. Here, in the case of FIG. 7 (E), a mask is required so that the diaphragm in the pressurized liquid chamber is not removed, but in the case of FIG. 8, it can be performed without a mask.
【0030】マスクを使う前者(図7(E))の場合に
は、その開口部12の段差が数100μmオーダーであ
るため通常のレジストワーク(写真製版技術)は困難で
ある。また、代わりに固体マスクを使った場合にも、ド
ライエッチング時のプラズマ回り込み等で少なからず基
板1の表面にダメージを受けてしまうといった問題もあ
る。加えて、図7の実施例のように、熱酸化膜3がシリ
コン基板2側に形成されていた場合(酸化膜3と残存シ
リコン基板10が接合界面になっている場合)には、接
合面積(糊代)が大きくなるためシール性も高いという
利点もある。In the former case using a mask (FIG. 7 (E)), a normal resist work (photoengraving technique) is difficult because the step of the opening 12 is on the order of several 100 μm. Further, even when a solid mask is used instead, there is also a problem that the surface of the substrate 1 is damaged to a considerable extent due to plasma wraparound during dry etching. In addition, as in the embodiment of FIG. 7, when the thermal oxide film 3 is formed on the silicon substrate 2 side (when the oxide film 3 and the remaining silicon substrate 10 are at the bonding interface), the bonding area is increased. There is also an advantage that the sealing performance is high because the (glue allowance) increases.
【0031】以上の説明は接合面のシリコン基板1の一
部を残存させる方法として高濃度ボロン層10を例とし
てあげているが、高濃度ボロン層を作らず、時間制御で
行ってもよく、或いは、シリコン基板1の代わりにSO
Iウェハを用いても良い。SOIウェハはコスト高では
あるがプロセスは一層容易である。In the above description, the high-concentration boron layer 10 is taken as an example of a method for leaving a part of the silicon substrate 1 on the bonding surface. However, the method may be performed by controlling the time without forming the high-concentration boron layer. Alternatively, instead of the silicon substrate 1, SO
An I wafer may be used. SOI wafers are costly but easier to process.
【0032】図9は請求項7の発明の実施例(実施例
6)を模式的に示すものであり、図9(A)は図1及び
図2,図9(B)は図7,図9(C)は図8,のそれぞ
れの場合において、酸化後の状態を示すものである。こ
のようにシリコン基板1及びシリコン基板2を貫通した
後に酸化処理62を施すことで、インクジェットヘッド
の接液前表面に容易に保護層を形成することができ、各
種液室や流路のシリコン壁の接液性の向上はいうまでも
ないが、特に、接合面のシール性の向上に効果がある。FIGS. 9A and 9B schematically show an embodiment (Embodiment 6) of the seventh aspect of the present invention. FIGS. 9A and 9B show FIGS. 1 and 2 and FIGS. 9 (C) shows the state after oxidation in each case of FIG. By performing the oxidizing process 62 after penetrating the silicon substrate 1 and the silicon substrate 2 in this manner, a protective layer can be easily formed on the front surface of the ink jet head before liquid contact, and the silicon walls of various liquid chambers and flow paths can be formed. It is needless to say that the liquid contact property is improved, but it is particularly effective in improving the sealing property of the joint surface.
【0033】図10は本発明におけるwafer-to-waferの
一連のヘッド形成プロセスフローを示すものである。各
パーツでの作用効果及びプロセスの詳細は前述の通りで
あり詳細を省略する。なお、図10(A)〜図10
(D)において、左側(a1〜d1)は平面構成図、右側
(a2〜d2)は左側の図(a1〜d1)におけるa1−a
2,b1−b2,c1−c2,d1−d2線断面図であ
る。FIG. 10 shows a series of wafer forming process flows of wafer-to-wafer in the present invention. Details of the effects and processes of each part are as described above, and the details are omitted. 10A to FIG.
In (D), the left side (a 1 -d 1 ) is a plan view, and the right side (a 2 -d 2 ) is a 1 -a in the left side figure (a 1 -d 1 ).
2 , b 1 -b 2 , c 1 -c 2 , and d 1 -d 2 are sectional views.
【0034】図10(A)は接合前の状態を示してお
り、シリコン基板2には接合用の熱酸化膜3と個別電極
21と個別電極保護膜22が形成されている。また、シ
リコン基板1には高濃度ボロン層10が形成されてい
る。ここで、熱酸化膜3,静電ギャップ31,個別電極
21,保護膜22の形成法やその手順については、本請
求項の発明からはずれるので説明を行わないが、図示の
例は、一例であり、本発明はこれに限るものではない。
また、ギャップや電極等はシリコン基板1側にあっても
よく図示の例に限るものではない。また、振動板ストッ
プ層として高濃度ボロン層を形成しているが、振動板部
10を良好に残存出来る手法であればこれに限るもので
もない。FIG. 10A shows a state before the bonding, in which a thermal oxide film 3 for bonding, an individual electrode 21 and an individual electrode protection film 22 are formed on the silicon substrate 2. Further, a high-concentration boron layer 10 is formed on the silicon substrate 1. Here, the method of forming the thermal oxide film 3, the electrostatic gap 31, the individual electrodes 21, and the protective film 22 and their procedures are not described because they depart from the invention of the present invention, but the illustrated example is merely an example. Yes, the present invention is not limited to this.
In addition, gaps, electrodes, and the like may be provided on the silicon substrate 1 side, and are not limited to the illustrated example. Further, although a high-concentration boron layer is formed as the diaphragm stop layer, the present invention is not limited to this, as long as the diaphragm portion 10 can be satisfactorily left.
【0035】図10(B)は接合後に、マスク層36を
形成し、シリコン基板2側のマスク層のパターニングを
行って、貫通穴52を形成したことを示している。FIG. 10B shows that after bonding, a mask layer 36 is formed, and the mask layer on the silicon substrate 2 side is patterned to form a through hole 52.
【0036】図10(C)は、シリコン基板1側のマス
ク層のパターニングを行って、共通液室12,加圧液室
11,流体抵抗部13等の開口部を形成したことを示し
ている。この開口部の形成は本実施例では一回のパター
ニング及び一回の異方性エッチングにより行っている。FIG. 10C shows that the mask layer on the silicon substrate 1 side is patterned to form openings such as the common liquid chamber 12, the pressurized liquid chamber 11, the fluid resistance section 13, and the like. . In this embodiment, the opening is formed by one patterning and one anisotropic etching.
【0037】図10(D)は、シリコン基板2側の貫通
穴52の部分の酸化膜3をウェットエッチング、或い
は、シリコン基板2側からマスクレスでドライエッチン
グにより除去し、貫通部40の残存シリコン10をシリ
コン基板2側からマスクレスでドライエッチングにより
除去し、接液部となる表面に酸化処理を施した後で、電
極パッド部20の残存シリコン10をドライエッチング
により除去したことを示している。ここで、酸化処理は
電極パッド部20の開口の後で行う場合もあるが、その
場合には軽い酸化に留めておくことの方がよい。FIG. 10D shows that the oxide film 3 in the portion of the through hole 52 on the silicon substrate 2 side is removed by wet etching or from the silicon substrate 2 side by dry etching without using a mask. 10 shows that the silicon wafer 10 was removed from the silicon substrate 2 side by dry etching without using a mask, the surface to be in contact with the liquid was oxidized, and the remaining silicon 10 in the electrode pad part 20 was removed by dry etching. . Here, the oxidation treatment may be performed after the opening of the electrode pad portion 20, but in this case, it is better to keep the oxidation light.
【0038】[0038]
【発明の効果】(請求項1の効果)請求項1の発明は、
予め熱酸化膜が形成されたシリコン基板と熱酸化膜が形
成されていないシリコン基板とを前記熱酸化膜を介して
接合されているシリコン基体に、双方側から前記シリコ
ン基体をウエットエッチングにて開口して貫通穴を形成
するシリコン基体の加工方法であって、前記シリコン基
体が500〜1000℃程度の低温下での熱焼成にて接
合形成されている場合のシリコン基体の加工方法におい
て、前記接合前に予め熱酸化膜が形成されていた側のシ
リコン基板に、他のシリコン基板より先に貫通穴を形成
するもので、このようにすると、500〜1000℃程
度の温度下で2つのシリコン基板を直接接合したシリコ
ン基体に貫通穴を開ける場合に、接合部分のシール性・
接液性を損なうことがない。(Effect of Claim 1) The invention of Claim 1 is
A silicon substrate on which a thermal oxide film is formed in advance and a silicon substrate on which a thermal oxide film is not formed are opened to the silicon substrate bonded via the thermal oxide film by wet etching from both sides. A method of processing a silicon substrate, wherein the silicon substrate is bonded by thermal sintering at a low temperature of about 500 to 1000 ° C. A through-hole is formed before the other silicon substrate on the silicon substrate on which the thermal oxide film has been previously formed. In this case, two silicon substrates are formed at a temperature of about 500 to 1000 ° C. When a through hole is made in the silicon substrate directly bonded to the
Does not impair wettability.
【0039】(請求項2の効果)500から1000℃
程度の温度下で2つのシリコン基板を直接接合したシリ
コン基体に貫通穴を開ける場合に、一方の基板側の貫通
穴・開口部を共通液室(共通インク室)として用いる場
合、その表面を後工程で封止する必要があるが、請求項
2の発明によれば、前記2つのシリコン基板に挟まれた
酸化膜を、前記もう一方の基板側からドライエッチング
により除去するようにしたのでその表面にダメージを与
えないだけでなく、マスクレスでエッチングが行える。
従って、接合面積(糊代)されている面積が大きく、シ
ール性や強度が高い。更には、接液性の弱いシリコン部
分に酸化膜が残存するため接液性が高い。(Effect of Claim 2) 500 to 1000 ° C.
When a through-hole is made in a silicon substrate directly joined to two silicon substrates at a temperature of about the same, when the through-hole / opening on one of the substrates is used as a common liquid chamber (common ink chamber), the surface thereof is placed behind. According to the invention of claim 2, the oxide film sandwiched between the two silicon substrates is removed from the other substrate side by dry etching. In addition to not damaging the mask, etching can be performed without a mask.
Therefore, the area of the joint area (glue allowance) is large, and the sealing property and strength are high. Furthermore, the liquid contact property is high because the oxide film remains on the silicon portion having low liquid contact property.
【0040】(請求項3の効果)請求項3の発明によれ
ば、側壁は全てSi(111)面で形成されているた
め、耐アルカリ性が高く接液性(インク耐性)に優れて
いる。(Effect of Claim 3) According to the invention of Claim 3, since the side walls are all formed of the Si (111) surface, the alkali resistance is high and the liquid contact property (ink resistance) is excellent.
【0041】(請求項4,5の効果)請求項4,5の発
明のよると、インク供給口をインク噴射面と反対側の面
(裏面)からとることが可能になるため、電極実装やラ
イン型ヘッド作製時のダイボンドが容易である。また、
ノズル面側にインク供給口がないため、ワイピング(ノ
ズル面上の不要なインクの除去、その他クリーニング)
等の信頼性維持機構の設置も容易になる。(Effects of Claims 4 and 5) According to the inventions of Claims 4 and 5, since the ink supply port can be taken from the surface (back surface) opposite to the ink ejection surface, the electrode mounting and the Die bonding at the time of manufacturing a line type head is easy. Also,
Since there is no ink supply port on the nozzle surface, wiping (removal of unnecessary ink on the nozzle surface and other cleaning)
This also facilitates installation of a reliability maintenance mechanism such as the above.
【0042】(請求項6の効果)請求項6の発明による
と、前記共通液室領域内の前記個体振動板にあたる部分
を前記もう一方のシリコン基板の裏面側からドライエッ
チングにより除去するようにしたので、液室封止面のと
なる表面にエッチングダメージを与えない、マスクレス
で貫通のエッチングが行える(加圧液室部の振動板を除
去せず、貫通部のみをマスクレスエッチングできる)、
等の利点がある。接合(糊代)されている面積が大きい
ためシール性や強度が高い。(Effect of Claim 6) According to the invention of Claim 6, the portion corresponding to the solid diaphragm in the common liquid chamber region is removed from the back surface side of the other silicon substrate by dry etching. Therefore, through etching can be performed without using a mask without damaging the surface serving as the liquid chamber sealing surface (without removing the diaphragm in the pressurized liquid chamber, maskless etching can be performed only on the through portion).
There are advantages such as. Sealing and strength are high due to the large area of bonding (glue allowance).
【0043】(請求項7の効果)請求項7の発明による
と、前記一方のシリコン基板ともう一方のシリコン基板
との間を貫通した後に酸化処理を施すようにしたので、
インクジェットヘッドの接液する全表面に容易に保護層
を形成することができ、各種液室や流路のシリコン壁の
接液性の向上はいうまでもないが、特に、接合面のシー
ル性の向上に効果がある。(Effect of Claim 7) According to the invention of claim 7, since the oxidation treatment is performed after penetrating between the one silicon substrate and the other silicon substrate,
A protective layer can be easily formed on the entire surface of the ink jet head that comes in contact with the liquid, and it is needless to say that the liquid contact of the silicon walls of the various liquid chambers and the flow paths is improved. Effective for improvement.
【図1】 本発明の請求項1の発明の一実施例を模式的
に示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing one embodiment of the first aspect of the present invention.
【図2】 本発明の請求項1の発明の他の実施例を模式
的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing another embodiment of the first aspect of the present invention.
【図3】 図1及び図2に示した実施例において、シリ
コン基板1にサイドエッチが入ってしまう例を示す図で
ある。FIG. 3 is a view showing an example in which a side etch is formed in the silicon substrate 1 in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2;
【図4】 接合部の酸化膜の除去を沸酸によるウェット
エッチングで除去した場合、或いは、シリコン基板1側
からドライエッチングで除去した場合の例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an example of a case where an oxide film at a junction is removed by wet etching using hydrofluoric acid or a case where the oxide film is removed by dry etching from the silicon substrate 1 side.
【図5】 接合部の酸化膜の除去をシリコン基板2側
(貫通穴が小さい側の面)からドライエッチングにより
除去した例を示す図であるFIG. 5 is a diagram showing an example in which an oxide film at a bonding portion is removed by dry etching from the silicon substrate 2 side (the surface with a smaller through hole);
【図6】 請求項4及び5の実施例(実施例4)を模式
的に示すした図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing an embodiment (Embodiment 4) of Claims 4 and 5;
【図7】 請求項6の実施例(実施例5)を模式的に示
した図である。FIG. 7 is a view schematically showing an embodiment (Embodiment 5) of claim 6;
【図8】 図7に示した実施例をマスクレスで行う場合
の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a case where the embodiment shown in FIG. 7 is performed without a mask.
【図9】 請求項7の実施例(実施例6)を模式的に示
した図である。FIG. 9 is a diagram schematically showing an embodiment (Embodiment 6) of claim 7;
【図10】 本発明におけるwafer-to-waferの一連のヘ
ッド形成プロセスフローを示す図である。FIG. 10 is a view showing a series of wafer-to-wafer head forming process flows in the present invention.
1…シリコン基板、2…シリコン基板、3…熱酸化膜、
10…高濃度ボロン層(振動板)、11…加圧液室、1
2…貫通穴用パターン(開口部,共通液室)、13流体
抵抗部、20…電極パッド部、21…振動板駆動用の個
別電極、22…個別電極保護膜、31…ギャップ、36
…マスク層、40…貫通部、41…噴射ノズル、52…
貫通穴(インク供給口)、62…酸化膜。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Silicon substrate, 3 ... Thermal oxide film,
10 high concentration boron layer (vibration plate), 11 pressurized liquid chamber, 1
2 ... through-hole pattern (opening, common liquid chamber), 13 fluid resistance part, 20 ... electrode pad part, 21 ... individual electrode for driving diaphragm, 22 ... individual electrode protective film, 31 ... gap, 36
... mask layer, 40 ... penetrating part, 41 ... injection nozzle, 52 ...
Through-hole (ink supply port), 62: oxide film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF65 AF93 AG14 AG54 AP02 AP13 AP14 AP32 AP33 AP34 AQ02 BA04 BA15 5F043 AA02 AA31 BB02 BB22 DD01 DD15 DD30 FF06 GG10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2C057 AF65 AF93 AG14 AG54 AP02 AP13 AP14 AP32 AP33 AP34 AQ02 BA04 BA15 5F043 AA02 AA31 BB02 BB22 DD01 DD15 DD30 FF06 GG10
Claims (7)
と熱酸化膜が形成されていないシリコン基板とを前記熱
酸化膜を介して接合されているシリコン基体に、双方側
から前記シリコン基体をウエットエッチングにて開口し
て貫通穴を形成するシリコン基体の加工方法であって、
前記シリコン基体が500〜1000℃程度の低温下で
の熱焼成にて接合形成されている場合のシリコン基体の
加工方法において、前記接合前に予め熱酸化膜が形成さ
れていた側のシリコン基板に、他のシリコン基板より先
に前記貫通穴を形成することを特徴とするシリコン基体
の加工方法。1. A silicon substrate on which a thermal oxide film is formed in advance and a silicon substrate on which a thermal oxide film is not formed are bonded to a silicon substrate bonded via the thermal oxide film from both sides. A method for processing a silicon substrate, wherein a through hole is formed by opening by wet etching,
In the method for processing a silicon substrate, in which the silicon substrate is bonded and formed by thermal firing at a low temperature of about 500 to 1000 ° C., the silicon substrate on the side on which a thermal oxide film is formed in advance before the bonding is formed. Forming a through hole before forming another silicon substrate.
法であって、前記シリコン基体の一方のシリコン基板側
の開口領域内に、もう一方のシリコン基板側から1個或
いは複数個の貫通穴を貫通形成するシリコン基体の加工
方法において、前記2つのシリコン基板に挟まれた酸化
膜を、前記もう一方の基板側からドライエッチングによ
り除去することを特徴とするシリコン基体の加工方法。2. The method for processing a silicon substrate according to claim 1, wherein one or a plurality of through holes are formed in the opening region of the silicon substrate on one silicon substrate side from the other silicon substrate side. A silicon substrate processing method, wherein an oxide film sandwiched between the two silicon substrates is removed from the other substrate side by dry etching.
接合されているシリコン基体に、双方側からシリコンを
異方性エッチングにて開口して貫通穴を形成するシリコ
ン基体の加工方法において、異方性エッチングのエンド
ポイントが前記熱酸化膜或いはSi(111)面である
ことを特徴とするシリコン基体の加工方法。3. A method for processing a silicon substrate, comprising: forming a through hole by opening silicon from both sides by anisotropic etching on a silicon substrate to which two silicon substrates are joined via a thermal oxide film. A method for processing a silicon substrate, wherein an end point of the anisotropic etching is the thermal oxide film or the Si (111) plane.
コン基体を用いた静電型インクジェットヘッドであっ
て、該インクジェットヘッドは、前記シリコン基体の一
方のシリコン基板側の開口領域内にもう一方のシリコン
基板側から一個或いは複数個の貫通穴が貫通形成されて
いるシリコン基体を有し、前記一方のシリコン基板側の
開口領域を共通液室(共通インク室)として、もう一方
のシリコン基板側の貫通穴を外部からのインク供給口と
して用い、前記一方のシリコン基板に加圧液室及び振動
板が形成され、もう一方のシリコン基板にアクチュエー
タ用の個別電極が形成されていることを特徴とするイン
クジェットヘッド。4. An electrostatic ink-jet head using the silicon substrate according to claim 1, wherein said ink-jet head is provided in an opening region of said silicon substrate on one silicon substrate side. A silicon substrate having one or a plurality of through holes formed therethrough from one silicon substrate side, wherein the opening area on the one silicon substrate side is a common liquid chamber (common ink chamber), and the other silicon substrate is The through-hole on the side is used as an ink supply port from the outside, a pressurized liquid chamber and a vibration plate are formed on the one silicon substrate, and individual electrodes for actuators are formed on the other silicon substrate. Inkjet head.
ヘッドにおいて、インク噴射面が前記一方のシリコン基
板側にあり、インク供給口がもう一方のシリコン基板の
前記インク噴射面と反対側の面(裏面)にあることを特
徴とするインクジェットヘッド。5. The electrostatic ink jet head according to claim 4, wherein an ink ejection surface is on the one silicon substrate side, and an ink supply port is a surface of the other silicon substrate opposite to the ink ejection surface. (An underside) an ink jet head.
ヘッドの製造方法であって、前記一方のシリコン基板の
接合面側の一部を残存させて前記振動板として用いるイ
ンクジェットヘッド製造方法において、前記共通液室領
域内の前記振動板にあたる部分を前記もう一方のシリコ
ン基板の裏面側からドライエッチングにより除去するこ
とを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。6. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 4, wherein a part of the one silicon substrate on a bonding surface side is left and used as the diaphragm. A method for manufacturing an ink jet head, wherein a portion corresponding to the vibration plate in a common liquid chamber region is removed from a back surface side of the other silicon substrate by dry etching.
リコン基板との間を貫通した後に酸化処理を施すことを
特徴とする請求項6に記載のインクジェットヘッドの製
造方法。7. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 6, wherein an oxidation treatment is performed after penetrating between the one silicon substrate and the other silicon substrate.
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- 1999-06-18 JP JP17295099A patent/JP2001001515A/en active Pending
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