JP2005297516A

JP2005297516A - Manufacturing method for liquid jetting head

Info

Publication number: JP2005297516A
Application number: JP2004121319A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Asakawa; 勉浅川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-10-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out etching of high dimensional accuracy in relation to a manufacturing method for a liquid jetting head. <P>SOLUTION: The manufacturing method for the liquid jetting head includes formation of a hole 36 for a liquid passage into a substrate 10 by (a) forming an actuator part 16 which includes a piezoelectric layer 20 and a first and a second electrodes 22 and 24 opposed to each other via the piezoelectric layer 20, on the substrate 10; (b) processing the substrate 10 to be thin from a face opposite to a face where the actuator part 16 is formed; (c) forming a first etching-resistant film 32 so as to be in contact with the substrate 10 on the face opposite to the face of the substrate 10 where the actuator part 16 is formed, and forming a second etching-resistant film 34 so as to be in contact with the first etching-resistant film 32; and (d) etching the first and second etching-resistant films 32 and 34 as a mask 30. In the process (c), the first etching-resistant film 32 is formed by diffusing atoms constituting the first etching-resistant film 32 into the substrate 10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid jet head.

インクジェットヘッドの製造方法では、シリコン基板の一方の面に圧電素子などのアクチュエータ部を形成し、シリコン基板の他方の面を薄く研磨及びエッチングすることが知られている。薄型加工後のシリコン基板には、アクチュエータ部とは反対の面にマスクを形成し、マスクの開口部からウエットエッチングすることによってインク吐出のための穴を形成する。マスクは、シリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）をスパッタリングして形成することができる。しかし、スパッタリングによれば、シリコン窒化膜をシリコン基板上に堆積させるだけであるので密着性が悪く、両者の界面にエッチング液（例えばＫＯＨ溶液）が浸入し、横方向にもエッチングが進行することがあった。そのため、寸法精度の高いエッチングを行うことが難しかった。 In a method for manufacturing an inkjet head, it is known that an actuator portion such as a piezoelectric element is formed on one surface of a silicon substrate, and the other surface of the silicon substrate is thinly polished and etched. In the thin silicon substrate, a mask is formed on the surface opposite to the actuator portion, and a hole for ink ejection is formed by wet etching from the opening of the mask. The mask can be formed by sputtering a silicon nitride film (Si ₃ N ₄ ). However, sputtering only deposits a silicon nitride film on a silicon substrate, resulting in poor adhesion, and an etchant (for example, KOH solution) enters the interface between the two, and etching proceeds in the lateral direction. was there. Therefore, it is difficult to perform etching with high dimensional accuracy.

本発明の目的は、液体噴射ヘッドの製造方法に関して、寸法精度の高いエッチングを行うことにある。
特開２０００−５２５５８号公報 An object of the present invention is to perform etching with high dimensional accuracy with respect to a method of manufacturing a liquid jet head.
JP 2000-52558 A

（１）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
（ａ）圧電体層と前記圧電体層を介して対向してなる第１及び第２の電極とを含むアクチュエータ部を、基板上に形成すること、
（ｂ）前記基板を前記アクチュエータ部の形成された面とは反対の面から薄く加工すること、
（ｃ）前記基板における前記アクチュエータ部の形成された面とは反対の面に、前記基板に接するように第１の耐エッチング膜を形成し、前記第１の耐エッチング膜に接するように第２の耐エッチング膜を形成すること、
（ｄ）前記第１及び第２の耐エッチング膜をマスクとしてエッチングすることによって、前記基板に液体流路用の穴を形成すること、
を含み、
前記（ｃ）工程で、前記第１の耐エッチング膜を構成する原子を前記基板に拡散させることによって、前記第１の耐エッチング膜を形成する。本発明によれば、第１の耐エッチング膜を構成する原子を基板に拡散させるので、第１の耐エッチング膜と基板との密着力が向上する。そのため、エッチング液が両者の界面に浸入するのを防止して、寸法精度の高いエッチングを行うことができる。
（２）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第１の耐エッチング膜を構成する原子の前記基板への拡散量は、スパッタリングによる拡散量よりも大きくてもよい。これによれば、スパッタリングで形成した場合よりも、第１の耐エッチング膜と基板との密着力が向上する。
（３）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記基板は、シリコン基板であり、
前記第１の耐エッチング膜は、シリコン窒化膜であってもよい。これによれば、シリコン窒化膜は、エッチングされにくい。
（４）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｃ）工程で、窒素イオン注入法によって、前記第１の耐エッチング膜を形成してもよい。これによれば、第１の耐エッチング膜を構成する原子（この場合には窒素原子）を基板に拡散させることができる。
（５）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｃ）工程で、プラズマ窒化法によって、窒素ラジカルを発生させることによって、前記第１の耐エッチング膜を形成してもよい。これによれば、第１の耐エッチング膜を構成する原子（この場合には窒素原子）を基板に拡散させることができる。
（６）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記プラズマ窒化法では、水素を含むガスを使用しなくてもよい。すなわち、希ガスと窒素ガスを用いることによって、水素を含むガス（例えばアンモニアガス）を使用しなくてもよい。これによれば、水素ガスの発生によるアクチュエータ部の損傷を防止することができる。
（７）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記プラズマ窒化法では、マイクロ波によってプラズマを励起してもよい。
（８）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第２の耐エッチング膜は、シリコン窒化膜であってもよい。これによれば、シリコン窒化膜はエッチングされにくい。
（９）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記第２の耐エッチング膜を、前記第１の耐エッチング膜とは異なる方法で形成してもよい。
（１０）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記第２の耐エッチング膜を、スパッタリングによって形成してもよい。
（１１）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記基板をウエットエッチングすることによって、前記基板の新生面を露出させてもよい。
（１２）この液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記（ｄ）工程で、アルカリ溶液によるウエットエッチングを行ってもよい。 (1) A method for manufacturing a liquid jet head according to the present invention includes:
(A) forming an actuator part including a piezoelectric layer and first and second electrodes facing each other with the piezoelectric layer interposed therebetween on a substrate;
(B) processing the substrate thinly from a surface opposite to the surface on which the actuator portion is formed;
(C) forming a first etching-resistant film on the surface of the substrate opposite to the surface on which the actuator portion is formed so as to be in contact with the substrate, and a second so as to be in contact with the first etching-resistant film. Forming an etching resistant film,
(D) forming holes for liquid flow paths in the substrate by etching using the first and second etching resistant films as a mask;
Including
In the step (c), the first etching resistant film is formed by diffusing atoms constituting the first etching resistant film into the substrate. According to the present invention, since the atoms constituting the first etching resistant film are diffused into the substrate, the adhesion between the first etching resistant film and the substrate is improved. Therefore, it is possible to prevent etching liquid from entering the interface between the two and perform etching with high dimensional accuracy.
(2) In this method of manufacturing a liquid jet head,
The diffusion amount of atoms constituting the first etching resistant film into the substrate may be larger than the diffusion amount by sputtering. According to this, the adhesive force between the first etching resistant film and the substrate is improved as compared with the case of forming by sputtering.
(3) In this method of manufacturing a liquid jet head,
The substrate is a silicon substrate;
The first etching resistant film may be a silicon nitride film. According to this, the silicon nitride film is difficult to be etched.
(4) In this method of manufacturing a liquid jet head,
In the step (c), the first etching resistant film may be formed by nitrogen ion implantation. According to this, atoms (in this case, nitrogen atoms) constituting the first etching resistant film can be diffused into the substrate.
(5) In this method of manufacturing a liquid jet head,
In the step (c), the first etching resistant film may be formed by generating nitrogen radicals by plasma nitriding. According to this, atoms (in this case, nitrogen atoms) constituting the first etching resistant film can be diffused into the substrate.
(6) In this method of manufacturing a liquid jet head,
In the step (c), in the plasma nitriding method, a gas containing hydrogen may not be used. That is, it is not necessary to use a gas containing hydrogen (for example, ammonia gas) by using a rare gas and a nitrogen gas. According to this, it is possible to prevent the actuator portion from being damaged due to the generation of hydrogen gas.
(7) In the method of manufacturing the liquid jet head,
In the step (c), in the plasma nitriding method, plasma may be excited by microwaves.
(8) In this method of manufacturing a liquid jet head,
The second etching resistant film may be a silicon nitride film. According to this, the silicon nitride film is difficult to be etched.
(9) In this method of manufacturing a liquid jet head,
In the step (c), the second etching resistant film may be formed by a method different from that of the first etching resistant film.
(10) In this method of manufacturing a liquid jet head,
In the step (c), the second etching resistant film may be formed by sputtering.
(11) In this method of manufacturing a liquid jet head,
In the step (b), the new surface of the substrate may be exposed by wet etching the substrate.
(12) In this method of manufacturing a liquid jet head,
In the step (d), wet etching with an alkaline solution may be performed.

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

図１〜図７は、本実施の形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明する図である。液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録ヘッドであってもよい（図７参照）。インクジェット式記録ヘッドは、印刷媒体に画像や文字を印刷するのに使用される。 1 to 7 are diagrams for explaining a method of manufacturing a liquid jet head according to the present embodiment. The liquid ejecting head may be an ink jet recording head (see FIG. 7). An ink jet recording head is used to print images and characters on a printing medium.

変形例として、液体噴射ヘッドは、液晶ディスプレイなどのカラーフィルタの形成に使用される色材噴射ヘッドであってもよいし、有機ＥＬディスプレイや面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）などの電極の形成に使用される電極材噴射ヘッドであってもよいし、バイオチップの製造に使用される生体有機噴射ヘッドであってもよい。 As a modification, the liquid ejecting head may be a color material ejecting head used for forming a color filter such as a liquid crystal display, or used for forming an electrode such as an organic EL display or a surface emitting display (FED). It may be an electrode material ejecting head, or a bio-organic ejecting head used for manufacturing a biochip.

図１に示すように、基板（例えば単結晶基板）１０を用意する。基板１０は、シリコン基板（例えば単結晶シリコン基板）であってもよく、シリコンウエハであってもよい。基板１０の両面は、（１１０）面であってもよい。基板１０の両面には、絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）１２，１４が形成されている。絶縁膜１２，１４は、熱酸化によって形成してもよい。絶縁膜１４は、厚さ１〜２μｍ程度の弾性膜となっている。 As shown in FIG. 1, a substrate (for example, a single crystal substrate) 10 is prepared. The substrate 10 may be a silicon substrate (for example, a single crystal silicon substrate) or a silicon wafer. Both sides of the substrate 10 may be (110) planes. Insulating films (for example, silicon oxide films) 12 and 14 are formed on both surfaces of the substrate 10. The insulating films 12 and 14 may be formed by thermal oxidation. The insulating film 14 is an elastic film having a thickness of about 1 to 2 μm.

基板１０にアクチュエータ部１６を形成する。アクチュエータ部１６は、少なくとも圧電素子１８を含む。圧電素子１８は、圧電体層２０と、圧電体層２０を介して対向してなる第１及び第２の電極２２，２４とを含む。 An actuator portion 16 is formed on the substrate 10. The actuator unit 16 includes at least a piezoelectric element 18. The piezoelectric element 18 includes a piezoelectric layer 20 and first and second electrodes 22 and 24 that face each other with the piezoelectric layer 20 interposed therebetween.

まず、基板１０の一方の面（絶縁膜１４）に、スパッタリングによって第１の電極２２を形成する。第１の電極２２は、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）で形成してもよい。なお、絶縁膜１４及び第１の電極２２は、圧電素子１８の駆動によって振動する振動板２６を構成する。 First, the first electrode 22 is formed on one surface (insulating film 14) of the substrate 10 by sputtering. The first electrode 22 may be formed of, for example, platinum (Pt) or iridium (Ir). The insulating film 14 and the first electrode 22 constitute a diaphragm 26 that vibrates when the piezoelectric element 18 is driven.

圧電体層２０を形成する。圧電体層２０は、結晶が配向していることが好ましく、例えばゾル−ゲル法によって形成してもよい。圧電体層２０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料から形成してもよい。変形例として、圧電体層２０はスパッタリングで形成してもよい。あるいは、チタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成し、アルカリ溶液中での高圧処理法によって低温で結晶成長させる方法を適用してもよい。 The piezoelectric layer 20 is formed. The piezoelectric layer 20 is preferably oriented in crystals, and may be formed by, for example, a sol-gel method. The piezoelectric layer 20 may be formed from a lead zirconate titanate (PZT) -based material. As a modification, the piezoelectric layer 20 may be formed by sputtering. Alternatively, a method may be applied in which a precursor film of lead zirconate titanate is formed and crystals are grown at a low temperature by a high-pressure treatment method in an alkaline solution.

圧電体層２０に第２の電極２４を形成する。第２の電極２４は、圧電体層２０を介して第１の電極２２に対向している。第２の電極２４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）又は導電性酸化物で形成してもよい。なお、圧電体層２０及び第２の電極２４は、基板１０上に全面に形成した後に、所定形状にパターニングされる。圧電体層２０を複数の領域に形成してもよい。 A second electrode 24 is formed on the piezoelectric layer 20. The second electrode 24 faces the first electrode 22 through the piezoelectric layer 20. The second electrode 24 may be formed of, for example, aluminum (Al), gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), iridium (Ir), or a conductive oxide. The piezoelectric layer 20 and the second electrode 24 are formed on the entire surface of the substrate 10 and then patterned into a predetermined shape. The piezoelectric layer 20 may be formed in a plurality of regions.

そして、配線（図示しない）を第２の電極２４に電気的に接続するように形成する。複数の配線のそれぞれを、複数の圧電体層２０のいずれかに対応するようにパターニングしてもよい。その後、基板１０に、圧電素子１８を封止する封止基板２８を取り付ける（図７参照）。例えば、基板１０と封止基板２８とを接着剤で接着してもよい。接着剤の加熱温度は、例えばエポキシ系接着剤であれば１５０℃程度である。封止基板２８を基板１０に取り付けることによって、基板１０の剛性は著しく向上する。 Then, a wiring (not shown) is formed so as to be electrically connected to the second electrode 24. Each of the plurality of wirings may be patterned so as to correspond to one of the plurality of piezoelectric layers 20. Thereafter, a sealing substrate 28 for sealing the piezoelectric element 18 is attached to the substrate 10 (see FIG. 7). For example, the substrate 10 and the sealing substrate 28 may be bonded with an adhesive. The heating temperature of the adhesive is, for example, about 150 ° C. for an epoxy adhesive. By attaching the sealing substrate 28 to the substrate 10, the rigidity of the substrate 10 is significantly improved.

こうして、基板１０にアクチュエータ部１６を形成することができる。アクチュエータ部１６は、第２の電極２４に電気的に接続される配線と、封止基板２８と、をさらに含む。 Thus, the actuator portion 16 can be formed on the substrate 10. The actuator unit 16 further includes a wiring electrically connected to the second electrode 24 and a sealing substrate 28.

図１の２点鎖線に示すように、基板１０を、アクチュエータ部１６の形成された面とは反対の面から薄く加工する。基板１０は、機械的に研磨・研削してもよいし、エッチング（例えばウエットエッチング）してもよい。例えば、フッ酸・硝酸の混合溶液によって基板１０をスピンエッチングしてもよい。基板１０に絶縁膜１２が形成されている場合には、絶縁膜１２を除去し、さらに基板１０の一部も除去する。基板１０を７０μｍ程度に薄くしてもよい。基板１０にはアクチュエータ部１６が形成されているので、薄型加工後も基板１０の剛性が確保されており、その取り扱いが容易である。基板１０を薄く加工して、基板１０の新生面を露出させる。 As shown by a two-dot chain line in FIG. 1, the substrate 10 is thinly processed from the surface opposite to the surface on which the actuator portion 16 is formed. The substrate 10 may be mechanically polished and ground, or may be etched (for example, wet etching). For example, the substrate 10 may be spin-etched with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid. When the insulating film 12 is formed on the substrate 10, the insulating film 12 is removed and a part of the substrate 10 is also removed. The substrate 10 may be thinned to about 70 μm. Since the actuator portion 16 is formed on the substrate 10, the rigidity of the substrate 10 is ensured even after thin processing, and the handling is easy. The substrate 10 is thinly processed to expose the new surface of the substrate 10.

図２〜図４に示すように、基板１０におけるアクチュエータ部１６の形成された面とは反対の面に、エッチング用のマスク３０をパターニングして形成する。マスク３０は、耐エッチング性を有する。本実施の形態では、マスク３０を、第１及び第２の耐エッチング膜３２，３４から形成する。 As shown in FIGS. 2 to 4, an etching mask 30 is patterned on the surface of the substrate 10 opposite to the surface on which the actuator portion 16 is formed. The mask 30 has etching resistance. In the present embodiment, the mask 30 is formed from the first and second etching resistant films 32 and 34.

まず、図２に示すように、第１の耐エッチング膜３２を基板１０（新生面）に接するように形成する。詳しくは、第１の耐エッチング膜３２を構成する原子を基板１０に拡散させることによって、第１の耐エッチング膜３２を形成する。こうすることによって、第１の耐エッチング膜３２と基板１０との密着力（結合力）が向上する。第１の耐エッチング膜３２を構成する原子の基板１０への拡散量は、スパッタリングによる拡散量よりも大きくてもよい。これによれば、スパッタリングで形成した場合よりも、第１の耐エッチング膜３２と基板１０との密着力が向上する。基板１０がシリコン基板であれば、第１の耐エッチング膜３２はシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）であってもよい。シリコン窒化膜は、エッチングされにくい（例えばアルカリ溶液によるウエットエッチングがされにくい）。 First, as shown in FIG. 2, a first etching resistant film 32 is formed so as to be in contact with the substrate 10 (new surface). Specifically, the first etching resistant film 32 is formed by diffusing atoms constituting the first etching resistant film 32 into the substrate 10. As a result, the adhesion (bonding force) between the first etching resistant film 32 and the substrate 10 is improved. The diffusion amount of atoms constituting the first etching resistant film 32 into the substrate 10 may be larger than the diffusion amount by sputtering. According to this, the adhesive force between the first etching resistant film 32 and the substrate 10 is improved as compared with the case where it is formed by sputtering. If the substrate 10 is a silicon substrate, the first etching resistant film 32 may be a silicon nitride film (Si ₃ N ₄ ). The silicon nitride film is difficult to be etched (for example, it is difficult to wet-etch with an alkaline solution).

第１の耐エッチング膜（シリコン窒化膜）３２の形成方法として、プラズマ窒化法によって、窒素ラジカル（Ｎ＊ラジカル）を発生させることによって、窒素原子を基板１０に拡散させてもよい。プラズマ窒化法では、Ａｒ，Ｋｒなどの希ガスと、Ｎ_２ガスとの混合ガスの雰囲気中にプラズマを励起して、窒素ラジカルを発生させることによって、基板１０を窒化処理する。プラズマ窒化法では、使用するガス成分には、水素を含むガス（例えばＨ_２ガス、ＮＨ_３ガス）を選択しないほうが好ましい。これによって、水素による圧電体層２０の還元を防止することができる。すなわち、アクチュエータ部１６（圧電素子１８）の損傷を防止することができる。プラズマの励起は、マイクロ波を使用してもよい。第１の耐エッチング膜（シリコン窒化膜）３２の形成方法の変形例として、窒素イオン注入法によって、窒素イオンを静電加速させて基板１０に拡散させてもよい。 As a method of forming the first etching resistant film (silicon nitride film) 32, nitrogen atoms may be diffused into the substrate 10 by generating nitrogen radicals (N * radicals) by plasma nitriding. In the plasma nitriding method, the substrate 10 is nitrided by exciting the plasma in an atmosphere of a mixed gas of a rare gas such as Ar and Kr and N ₂ gas to generate nitrogen radicals. In the plasma nitriding method, it is preferable not to select a gas containing hydrogen (for example, H ₂ gas or NH ₃ gas) as a gas component to be used. Thereby, reduction of the piezoelectric layer 20 by hydrogen can be prevented. That is, damage to the actuator unit 16 (piezoelectric element 18) can be prevented. Microwaves may be used for plasma excitation. As a modification of the method of forming the first etching resistant film (silicon nitride film) 32, nitrogen ions may be electrostatically accelerated and diffused into the substrate 10 by nitrogen ion implantation.

これらの方法によれば、第１の耐エッチング膜（シリコン窒化膜）３２が、基板１０の表面から内部に成長するので、両者の密着力が大きく、後述のエッチング液が両者の界面に浸入するのを防止することができる。また、プラズマ窒化法又はイオン注入法のいずれも、低温プロセスで行うことが可能であり、例えば、基板１０と封止基板２８との接着温度以下（例えば１５０℃以下）であれば、基板１０と封止基板２８の剥離を防止することができる。さらに、圧電素子１８の破壊を防止することができる。したがって、アクチュエータ部１６の損傷を防止することができる。 According to these methods, since the first etching-resistant film (silicon nitride film) 32 grows from the surface of the substrate 10 to the inside, the adhesion between the two is large, and an etching solution described later enters the interface between the two. Can be prevented. In addition, either the plasma nitridation method or the ion implantation method can be performed by a low temperature process. The sealing substrate 28 can be prevented from peeling off. Furthermore, destruction of the piezoelectric element 18 can be prevented. Therefore, damage to the actuator unit 16 can be prevented.

図３に示すように、第２の耐エッチング膜３４を第１の耐エッチング膜３２に接するように形成する。第２の耐エッチング膜３４は、第１の耐エッチング膜３２と同一材料で形成してもよい。第２の耐エッチング膜３４は、シリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）であってもよい。あるいは、第２の耐エッチング膜３４を、酸化タンタル、アルミナ、ジルコニア又はチタニアなどから形成してもよい。第２の耐エッチング膜３４を、第１の耐エッチング膜３２とは異なる方法で形成してもよい。第２の耐エッチング膜３４は、スパッタリング（例えばＥＣＲスパッタリング）又はイオンアシスト蒸着法によって形成してもよい。これらの方法によれば、プラズマ窒化法やイオン注入法よりも成膜速度が速く、高スループットかつ低温プロセスで第２の耐エッチング膜３４を形成することができる。例えば、基板１０と封止基板２８との接着温度以下の低温プロセス（例えば１５０℃以下の温度）であれば、基板１０と封止基板２８の剥離を防止することができる。さらに、圧電素子１８の破壊を防止することができる。したがって、アクチュエータ部１６の損傷を防止することができる。なお、第２の耐エッチング膜３４は、第１の耐エッチング膜３２よりも厚くなるように形成する。また、第２の耐エッチング膜（シリコン窒化膜）３４を形成した後に、表面の窒素濃度を高める目的で、プラズマ窒化処理を行ってもよい。こうすることで、寄生キャビティの発生を防止することができる。 As shown in FIG. 3, the second etching resistant film 34 is formed so as to be in contact with the first etching resistant film 32. The second etching resistant film 34 may be formed of the same material as the first etching resistant film 32. The second etching resistant film 34 may be a silicon nitride film (Si ₃ N ₄ ). Alternatively, the second etching resistant film 34 may be formed of tantalum oxide, alumina, zirconia, titania, or the like. The second etching resistant film 34 may be formed by a method different from that of the first etching resistant film 32. The second anti-etching film 34 may be formed by sputtering (for example, ECR sputtering) or ion-assisted vapor deposition. According to these methods, the second etching-resistant film 34 can be formed at a high throughput and a low temperature process at a higher deposition rate than the plasma nitriding method or the ion implantation method. For example, if it is a low temperature process (for example, temperature of 150 degrees C or less) below the adhesion temperature of the board | substrate 10 and the sealing substrate 28, peeling of the board | substrate 10 and the sealing substrate 28 can be prevented. Furthermore, destruction of the piezoelectric element 18 can be prevented. Therefore, damage to the actuator unit 16 can be prevented. The second etching resistant film 34 is formed to be thicker than the first etching resistant film 32. Further, after the second etching resistant film (silicon nitride film) 34 is formed, a plasma nitriding treatment may be performed for the purpose of increasing the nitrogen concentration on the surface. By doing so, the generation of parasitic cavities can be prevented.

図４に示すように、第１及び第２の耐エッチング膜３２，３４をパターニングして、マスク３０を形成する。詳しくは、第１の耐エッチング膜３２の開口部３３及び第２の耐エッチング膜３４の開口部３５を連通するように形成し、マスク３０から基板１０の一部を露出させる。第１及び第２の耐エッチング膜３２，３４のそれぞれの開口部３３，３５は、エッチングすることによって形成してもよい。例えば、ＣＦ_４ガスによってドライエッチングしてもよい。 As shown in FIG. 4, the first and second etching resistant films 32 and 34 are patterned to form a mask 30. Specifically, the opening 33 of the first etching resistant film 32 and the opening 35 of the second etching resistant film 34 are formed to communicate with each other, and a part of the substrate 10 is exposed from the mask 30. The openings 33 and 35 of the first and second etching resistant films 32 and 34 may be formed by etching. For example, dry etching may be performed with CF ₄ gas.

マスク３０の形成工程が終了したら、図５に示すように、基板１０をマスク３０を介してエッチングする。基板１０は異方性エッチングしてもよい。基板１０はウエットエッチングしてもよい。エッチング液は、アルカリ溶液（水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液）であってもよい。例えば、基板１０をエッチング液に浸漬する。必要に応じて、エッチングしない領域を保護膜によって保護してもよい。本実施の形態によれば、第１の耐エッチング膜３２を構成する原子を基板１０に拡散させるので、第１の耐エッチング膜３２と基板１０との密着力が向上する。そのため、エッチング液が両者の界面に浸入するのを防止して、寸法精度の高いエッチングを行うことができる。 When the formation process of the mask 30 is completed, the substrate 10 is etched through the mask 30 as shown in FIG. The substrate 10 may be anisotropically etched. The substrate 10 may be wet etched. The etching solution may be an alkaline solution (potassium hydroxide (KOH) solution). For example, the substrate 10 is immersed in an etching solution. If necessary, a region not to be etched may be protected by a protective film. According to the present embodiment, since the atoms constituting the first etching resistant film 32 are diffused into the substrate 10, the adhesion between the first etching resistant film 32 and the substrate 10 is improved. Therefore, it is possible to prevent etching liquid from entering the interface between the two and perform etching with high dimensional accuracy.

こうして、マスク３０の開口（開口部３３，３５）に、基板１０の液体流路用の穴３６を形成する。エッチングする側とは反対側の絶縁膜１４（振動板２６）はエッチングしない。すなわち、基板１０の穴３６は、絶縁膜１４（振動板２６）によって塞がれ、凹部となっている。基板１０の両面が（１１０）面である場合、穴３６の内面は複数の（１１１）面から構成されていてもよい。穴３６の内面の少なくとも１つは、基板１０の表面に対して斜めになっていてもよい。穴３６は、液体（例えばインクジェット式記録ヘッドに使用されるインク）の流路であり、所定形状にパターニングされる。穴３６は、圧電体層２０にオーバーラップする領域に形成する。 In this manner, the liquid flow passage hole 36 of the substrate 10 is formed in the opening (openings 33 and 35) of the mask 30. The insulating film 14 (diaphragm 26) on the side opposite to the side to be etched is not etched. That is, the hole 36 of the substrate 10 is closed by the insulating film 14 (the diaphragm 26) and is a recess. When both surfaces of the substrate 10 are (110) surfaces, the inner surface of the hole 36 may be composed of a plurality of (111) surfaces. At least one of the inner surfaces of the hole 36 may be inclined with respect to the surface of the substrate 10. The hole 36 is a flow path for liquid (for example, ink used in an ink jet recording head), and is patterned into a predetermined shape. The hole 36 is formed in a region overlapping the piezoelectric layer 20.

図６に示すように、基板１０からマスク３０を除去し、その露出面にノズルプレート３８を取り付ける。あるいは、マスク３０を除去せずにノズルプレート３８を取り付けてもよい。ノズルプレート３８には、複数の貫通孔４０が形成されている。貫通孔４０は、基板１０の液体流路用の穴３６に連通しており、液体の噴射口になっている。こうして、図７に示すように、液体噴射ヘッド（例えばインクジェット式記録ヘッド）１００を製造することができる。基板１０としてウエハを使用した場合には、上述した各工程を基板１０の複数の領域に対応して行い、基板１０を複数のチップに分割して、複数の液体噴射ヘッド１００を製造してもよい。液体噴射ヘッド１００によれば、第１及び第２の電極２２，２４間に加えられた電圧によって、振動板１６及び圧電体層２０が振動して、穴３６の内部圧力が大きくなり、ノズルプレート３８の貫通孔４０から液体（例えばインク）が吐出するようになっている。 As shown in FIG. 6, the mask 30 is removed from the substrate 10, and a nozzle plate 38 is attached to the exposed surface. Alternatively, the nozzle plate 38 may be attached without removing the mask 30. A plurality of through holes 40 are formed in the nozzle plate 38. The through hole 40 communicates with the liquid flow path hole 36 of the substrate 10 and serves as a liquid ejection port. In this way, as shown in FIG. 7, a liquid ejecting head (for example, an ink jet recording head) 100 can be manufactured. When a wafer is used as the substrate 10, each of the above steps is performed corresponding to a plurality of regions of the substrate 10, and the substrate 10 is divided into a plurality of chips to manufacture a plurality of liquid jet heads 100. Good. According to the liquid ejecting head 100, the diaphragm 16 and the piezoelectric layer 20 vibrate due to the voltage applied between the first and second electrodes 22 and 24, and the internal pressure of the hole 36 increases, and the nozzle plate Liquid (for example, ink) is ejected from the 38 through holes 40.

図８には、上述の方法によって製造された液体噴射ヘッドを有するプリンタが示されている。 FIG. 8 shows a printer having a liquid ejecting head manufactured by the above-described method.

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purposes and results). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

図１は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a liquid jet head according to an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing the liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 図３は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a method of manufacturing the liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 図４は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing the liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 図５は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing the liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 図６は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a method of manufacturing the liquid jet head according to the embodiment of the present invention. 図７は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the liquid ejecting head according to the embodiment of the invention. 図８は、本発明の実施の形態に係るプリンタを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a printer according to the embodiment of the present invention.

Explanation of symbols

１０…基板１２…絶縁膜１４…絶縁膜１６…アクチュエータ部
１８…圧電素子２０…圧電体層２２…第１の電極２４…第２の電極
２６…振動板２８…封止基板３０…マスク３２…第１の耐エッチング膜
３４…第２の耐エッチング膜３８…ノズルプレート４０…貫通孔
１００…液体噴射ヘッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Board | substrate 12 ... Insulating film 14 ... Insulating film 16 ... Actuator part 18 ... Piezoelectric element 20 ... Piezoelectric layer 22 ... 1st electrode 24 ... 2nd electrode 26 ... Diaphragm 28 ... Sealing substrate 30 ... Mask 32 ... First etching resistant film 34 ... Second etching resistant film 38 ... Nozzle plate 40 ... Through hole 100 ... Liquid jet head

Claims

(A) forming an actuator part including a piezoelectric layer and first and second electrodes facing each other with the piezoelectric layer interposed therebetween on a substrate;
(B) processing the substrate thinly from a surface opposite to the surface on which the actuator portion is formed;
(C) forming a first etching-resistant film on the surface of the substrate opposite to the surface on which the actuator portion is formed so as to be in contact with the substrate, and a second so as to be in contact with the first etching-resistant film. Forming an etching resistant film,
(D) forming holes for liquid flow paths in the substrate by etching using the first and second etching resistant films as a mask;
Including
A method of manufacturing a liquid jet head, wherein the first etching resistant film is formed by diffusing atoms constituting the first etching resistant film in the substrate in the step (c).

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1.
The method of manufacturing a liquid jet head, wherein an amount of diffusion of atoms constituting the first etching resistant film into the substrate is larger than a diffusion amount by sputtering.

In the manufacturing method of the liquid jet head according to claim 1 or 2,
The substrate is a silicon substrate;
The method of manufacturing a liquid jet head, wherein the first etching resistant film is a silicon nitride film.

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 3.
A method of manufacturing a liquid jet head, wherein the first etching-resistant film is formed by a nitrogen ion implantation method in the step (c).

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 3.
A method of manufacturing a liquid jet head, wherein the first etching resistant film is formed by generating nitrogen radicals by plasma nitriding in the step (c).

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 5.
In the step (c), the plasma nitriding method is a method of manufacturing a liquid jet head that does not use a gas containing hydrogen.

In the manufacturing method of the liquid jet head according to claim 5 or 6,
In the step (c), in the plasma nitriding method, a method of manufacturing a liquid jet head in which plasma is excited by microwaves.

In the manufacturing method of the liquid jet head according to any one of claims 3 to 7,
The method of manufacturing a liquid jet head, wherein the second etching resistant film is a silicon nitride film.

In the manufacturing method of the liquid jet head according to any one of claims 1 to 8,
A method of manufacturing a liquid jet head, wherein in the step (c), the second etching resistant film is formed by a method different from the first etching resistant film.

The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 9,
A method of manufacturing a liquid jet head, wherein in the step (c), the second etching resistant film is formed by sputtering.

In the manufacturing method of the liquid jet head according to any one of claims 1 to 10,
In the step (b), the liquid ejecting head is manufactured by exposing the new surface of the substrate by wet etching the substrate.

In the manufacturing method of the liquid jet head according to any one of claims 1 to 11,
A method of manufacturing a liquid jet head in which wet etching with an alkaline solution is performed in the step (d).