JP2006021332A - Functional element, its manufacturing method, fluid discharging head, and printer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a functional element which enables sure sealing of an opening even when a hollow structural part is formed by sealing the opening, and which can attain ensuring of function realization by the hollow structural part. <P>SOLUTION: In the functional element 1 which has the hollow structural part 2 formed by sealing the opening 4, the opening 4 is sealed by a sealing film 6 formed by physical vapor deposition. The sealing film 6 is formed when a film formation temperature at the time of physical vapor deposition or an annealing temperature after film formation rises up to not lower than a reflow temperature of a film forming material of the sealing film 6. The film forming material of the sealing film 6 is made to melt to bring about a flow by surface tension. Filling of the film forming material of the sealing film 6 into the opening 4 is facilitated accordingly. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、中空構造部分を有した機能素子およびその製造方法、並びに、その機能素子を用いて構成されたインクジェットヘッドを含む流体吐出ヘッドおよびインクジェットプリンタ装置を含む印刷装置に関する。     The present invention relates to a functional element having a hollow structure portion, a method for manufacturing the functional element, a fluid ejection head including an ink jet head configured using the functional element, and a printing apparatus including an ink jet printer apparatus.

近年、薄膜形成技術により形成される、中空構造部分を有した機能素子が利用されつつある。「薄膜形成技術」とは、例えば半導体製造プロセスにてシリコン半導体基板に微細加工を施す際に用いられるもののように、蒸着、スパッタ、エッチング等を行って薄膜を形成するための技術をいう。また、「中空構造部分を有した機能素子」とは、中空構造部分の内部素子またはその構造部分の内面若しくは表面が、入力信号に対して何らかの応答を示すように構成された素子のことをいい、中空構造部分に何らかの気体、液体または固体が注入されている場合も含む。中空構造部分は、完全に密閉されている場合と、一部開放されている場合とがある。このような機能素子の一例としては、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)が知られている。   In recent years, functional elements having a hollow structure formed by a thin film forming technique are being used. The “thin film formation technique” refers to a technique for forming a thin film by performing vapor deposition, sputtering, etching, or the like, for example, as used when performing fine processing on a silicon semiconductor substrate in a semiconductor manufacturing process. The “functional element having a hollow structure part” means an element in which the internal element of the hollow structure part or the inner surface or surface of the structure part shows some response to an input signal. In addition, a case where any gas, liquid, or solid is injected into the hollow structure portion is included. The hollow structure portion may be completely sealed or may be partially opened. As an example of such a functional element, so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) is known.

ところで、上述した機能素子において、その中空構造部分は、一般に、犠牲層を除去した後に当該除去に利用した開口を封止することで形成される。詳しくは、例えばダイアフラム型半導体装置を例に挙げると、以下のような手順で形成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。すなわち、シリコン基板の表面に第1耐エッチング層を積層し、その第1耐エッチング層の表面の所定領域に犠牲層となるエッチング層を積層する。そして、そのエッチング層の表面に微少な開口を多数もつ第2耐エッチング層を積層した後、第2耐エッチング層の開口群からエッチング層をエッチングする。この結果、第1耐エッチング層と第2耐エッチング層の間に空間が形成されることになる。その空間形成後は、第2耐エッチング層の表面に封止膜を積層して、第2耐エッチング層の微少な開口群を封止する。以上の手順を経て、第2耐エッチング層と封止膜によってダイアフラムが形成され、そのダイアフラムの内側に中空構造部分となる密封空間が形成されたダイアフラム構造が実現されるのである。   By the way, in the functional element described above, the hollow structure portion is generally formed by sealing the opening used for the removal after removing the sacrificial layer. Specifically, for example, when a diaphragm type semiconductor device is taken as an example, it is known to form in the following procedure (for example, see Patent Document 1). That is, a first etching resistant layer is laminated on the surface of the silicon substrate, and an etching layer that becomes a sacrificial layer is laminated in a predetermined region on the surface of the first etching resistant layer. And after laminating | stacking the 2nd etching-resistant layer which has many fine openings on the surface of the etching layer, an etching layer is etched from the opening group of a 2nd etching-resistant layer. As a result, a space is formed between the first etching resistant layer and the second etching resistant layer. After the formation of the space, a sealing film is laminated on the surface of the second etching resistant layer to seal a small opening group of the second etching resistant layer. Through the above procedure, a diaphragm structure is realized in which a diaphragm is formed by the second etching resistant layer and the sealing film, and a sealed space serving as a hollow structure portion is formed inside the diaphragm.

特開2002−343979号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-343979

しかしながら、従来における機能素子では、中空構造部分を形成すべく開口を封止する際に、当該中空構造部分となる犠牲層の膜厚(ギャップ高さ)、封止すべき開口の大きさ(径)または深さ等の条件によっては、その開口内に封止膜の成膜材料が十分に充填されずに、ボイド(気泡)が発生してしまうおそれがある。このようなボイドの発生は、開口の封止を不完全なものとし、中空構造部分の密封を困難にしてしまい、機能素子の機能低下にも繋がってしまうものであるため、回避すべきである。この点については、封止に用いた金属膜を高温・高圧下で流動させボイドをなくすことも考えられるが、その圧力が中空構造部分に悪影響を及ぼすことも懸念される。さらに、特許文献1では、多孔質ポリシリコン材料をシリコン窒化膜で封止する技術が開示されているが、このような化学蒸着(Chemical Vapor Deposition;以下「CVD」と略す)による封止では、空洞内に成膜されること、ポリシリコンを犠牲層に選べない等の難点がある。これらのことから、中空構造部分を有した機能素子については、制約条件が少なく、犠牲層の膜厚等の影響を受けずに、しかも簡素な工程にて、開口確実に封止することが望まれている。   However, in the conventional functional element, when the opening is sealed to form the hollow structure portion, the thickness (gap height) of the sacrificial layer that becomes the hollow structure portion and the size (diameter) of the opening to be sealed ) Or depending on conditions such as depth, the opening may not be sufficiently filled with the film forming material of the sealing film, and voids (bubbles) may be generated. The generation of such voids should be avoided because it makes the sealing of the opening incomplete, makes it difficult to seal the hollow structure part, and also leads to a functional deterioration of the functional element. . In this regard, it is conceivable that the metal film used for sealing flows under high temperature and high pressure to eliminate voids, but there is also a concern that the pressure may adversely affect the hollow structure portion. Further, Patent Document 1 discloses a technique for sealing a porous polysilicon material with a silicon nitride film. In such sealing by chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as “CVD”), There are difficulties such as being deposited in the cavity and being unable to select polysilicon as a sacrificial layer. For these reasons, it is hoped that the functional element having a hollow structure portion has few restrictions and is surely sealed with a simple process without being affected by the thickness of the sacrificial layer. It is rare.

そこで、本発明は、犠牲層を除去した後に開口を封止して中空構造部分を形成する場合であっても、当該開口の確実な封止を可能とし、その中空構造部分による機能実現の確実化を図ることのできる機能素子およびその製造方法、インクジェットヘッドを含む流体吐出ヘッド、並びにインクジェットプリンタ装置含む印刷装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention makes it possible to reliably seal the opening even when the opening is sealed after the sacrificial layer is removed to form a hollow structure, and the function can be reliably realized by the hollow structure. It is an object of the present invention to provide a functional element that can be realized and a manufacturing method thereof, a fluid discharge head including an ink jet head, and a printing apparatus including an ink jet printer apparatus.

本発明は、上記目的を達成するために案出された機能素子で、開口が物理蒸着によって成膜された封止膜に封止されて中空構造部分が形成されるとともに、前記封止膜は、前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を当該封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温することにより形成されていることを特徴とする。   The present invention is a functional device devised to achieve the above object, wherein the opening is sealed with a sealing film formed by physical vapor deposition to form a hollow structure portion, The film is formed by raising the film formation temperature during the physical vapor deposition or the annealing temperature after the film formation to a temperature higher than the reflow temperature of the film formation material of the sealing film.

また、本発明は、上記目的を達成するために案出された機能素子の製造方法で、開口を形成する工程と、前記開口を封止する封止膜を物理蒸着によって成膜する工程と、前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を、前記封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温する工程とにより中空構造部分を形成することを特徴とする。   Further, the present invention provides a functional element manufacturing method devised to achieve the above object, a step of forming an opening, a step of forming a sealing film for sealing the opening by physical vapor deposition, The hollow structure portion is formed by a step of raising a film formation temperature during the physical vapor deposition or an annealing temperature after the film formation to a temperature higher than a reflow temperature of a film forming material of the sealing film.

また、本発明は、上記目的を達成するために案出された流体吐出ヘッドで、開口が物理蒸着によって成膜された封止膜で封止されて中空構造部分が形成されるとともに、前記封止膜は、前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を当該封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温することにより形成されていることを特徴とする。   Further, the present invention is a fluid discharge head devised to achieve the above object, wherein the opening is sealed with a sealing film formed by physical vapor deposition to form a hollow structure portion, and the sealing is performed. The stop film is formed by raising the film formation temperature in the physical vapor deposition or the annealing temperature after the film formation to a temperature higher than the reflow temperature of the film formation material of the sealing film.

また、本発明は、上記目的を達成するために案出された印刷装置で、開口が物理蒸着によって成膜された封止膜に封止されて中空構造部分が形成されるとともに、前記封止膜は、前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を当該封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温することにより形成されていることを特徴とする。   Further, the present invention is a printing apparatus devised to achieve the above object, wherein the opening is sealed with a sealing film formed by physical vapor deposition to form a hollow structure portion, and the sealing The film is formed by raising the film formation temperature in the physical vapor deposition or the annealing temperature after the film formation to a temperature higher than the reflow temperature of the film forming material of the sealing film.

上記構成の機能素子、上記手順の機能素子の製造方法、上記構成の流体吐出ヘッド、および上記構成の印刷装置によれば、封止膜が当該封止膜の成膜材料のリフロー温度以上の成膜温度または成膜後のアニール温度で形成される。ここで、「リフロー温度」とは、封止膜の成膜材料が溶融する温度のことをいい、例えば成膜材料がアルミ(Al)であれば350℃程度がこれに相当する。このようなリフロー温度以上の温度にて封止膜の成膜または成膜後のアニールを行うと、その封止膜の成膜材料は、溶融して表面張力による流動を起こす。したがって、封止膜の成膜により開口を封止する場合に、当該開口内、もしくは開口上に成膜時に形成されるボイド内への封止膜の成膜材料の充填が容易になることから、開口を封止する際のボイド発生を回避し得るようになり、開口の確実な封止が可能となるのである。   According to the functional element having the above configuration, the method for manufacturing the functional element having the above procedure, the fluid ejection head having the above configuration, and the printing apparatus having the above configuration, the sealing film has a temperature equal to or higher than the reflow temperature of the film forming material of the sealing film. It is formed at the film temperature or the annealing temperature after film formation. Here, the “reflow temperature” means a temperature at which the film forming material of the sealing film melts. For example, when the film forming material is aluminum (Al), about 350 ° C. corresponds to this. When the sealing film is formed at a temperature equal to or higher than the reflow temperature or annealed after the film is formed, the film forming material of the sealing film melts and flows due to surface tension. Therefore, when the opening is sealed by forming the sealing film, it is easy to fill the film forming material of the sealing film into the opening or the void formed at the time of film formation on the opening. Thus, it is possible to avoid the generation of voids when sealing the opening, and the opening can be reliably sealed.

本発明では、開口を封止して中空構造部分を形成する場合であっても、ボイド発生を回避して開口の確実な封止が可能となるので、その中空構造部分による機能実現の確実化が図れるようになる。このことは、機能素子の性能(機能)向上や信頼性向上等の実現に繋がると言える。また、例えば気密を必要とするインクジェットヘッドのようなデバイスにおいては、その封止(パッケージ)コストが製品価格の半分以上を占めることも多いことから、本発明のような中空構造部分の封止(ウエハレベルパッケージング)技術のニーズは高く、これを実現できる本発明の技術的価値は高いと言える。しかも、ウエハレベルパッケージングを実現することで、素子の小型化(高集積化)も容易に実現可能となることが期待できる。   In the present invention, even when the opening is sealed to form the hollow structure portion, void generation can be avoided and the opening can be reliably sealed. Can be planned. This can be said to lead to improvement in performance (function) and reliability of the functional element. In addition, in a device such as an ink jet head that requires airtightness, for example, the sealing (package) cost often accounts for more than half of the product price. The need for (wafer level packaging) technology is high, and it can be said that the technical value of the present invention that can realize this technology is high. In addition, by realizing wafer level packaging, it can be expected that device miniaturization (high integration) can be easily realized.

以下、図面に基づき本発明に係る機能素子およびその製造方法、流体吐出ヘッド、並びに印刷装置について説明する。   Hereinafter, a functional element and a manufacturing method thereof, a fluid discharge head, and a printing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

〔機能素子の説明〕
先ず、機能素子の概略構成について説明する。機能素子は、既に説明したように、中空構造部分を有した素子の全てを含むが、その一例として図1に示すようなものがある。図1は、本発明に係る機能素子の概略構成の一例を示す説明図である。
[Description of functional elements]
First, a schematic configuration of the functional element will be described. As described above, the functional element includes all of the elements having the hollow structure portion, and an example thereof is shown in FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a functional element according to the present invention.

図例のように、ここで説明する機能素子1は、中空構造部分2を有している。そして、この中空構造部分2内に振動子3が形成されており、図示せぬ電極に電圧を印加して当該振動子3を振動させたり、あるいは図示せぬ電極との静電容量の変化により当該振動子3の振動を電気信号に変換させたりし得るようになっている。なお、振動子3は、必ずしも形成されている必要はなく、例えば中空構造部分2を覆う層が振動板として機能するものであってもよい。   As shown in the figure, the functional element 1 described here has a hollow structure portion 2. A vibrator 3 is formed in the hollow structure portion 2, and a voltage is applied to an electrode (not shown) to vibrate the vibrator 3, or a change in capacitance with the electrode (not shown). The vibration of the vibrator 3 can be converted into an electric signal. The vibrator 3 is not necessarily formed. For example, a layer covering the hollow structure portion 2 may function as a diaphragm.

中空構造部分2は、複数基板の貼り合わせ、基板のエッチングもしくはいわゆる犠牲層エッチングによって形成されたものである。ここでは、犠牲層エッチングの場合を説明する。すなわち、中空構造部分2が形成される箇所に犠牲層となるエッチング層を積層し、さらにそのエッチング層の表面に開口4を持つ耐エッチング層5を積層し、その開口4からエッチング層をエッチングして除去した後に、当該除去に利用した開口4を封止することで形成されたものである。   The hollow structure portion 2 is formed by bonding a plurality of substrates, etching the substrates, or so-called sacrificial layer etching. Here, the case of sacrificial layer etching will be described. That is, an etching layer serving as a sacrificial layer is laminated at a location where the hollow structure portion 2 is formed, and further an etching resistant layer 5 having an opening 4 is laminated on the surface of the etching layer, and the etching layer is etched from the opening 4. After the removal, the opening 4 used for the removal is sealed.

開口4は、その形成箇所に封止膜6が成膜されることによって封止されている。この封止膜6の成膜は、物理蒸着(Physical Vapor Deposition;以下「PVD」と略す)によって行うことが考えられる。PVDとしては、例えば真空蒸着やスパッタリング等が知られているが、特に金属スパッタリングによって行うことが望ましい。封止プロセスの際に中空構造部分2への成膜があると、機能素子1のデバイス特性が変化してしまうおそれがあるが、金属スパッタリングであればこの問題が軽微となるからである。また、PVDであれば、成膜材料の直進性が高いため、封止膜6による開口4の封止を行う上で好適だからである。   The opening 4 is sealed by forming a sealing film 6 at the formation location. The sealing film 6 may be formed by physical vapor deposition (hereinafter abbreviated as “PVD”). As PVD, for example, vacuum deposition, sputtering, and the like are known, but it is particularly desirable to perform by metal sputtering. If there is a film formation on the hollow structure portion 2 during the sealing process, the device characteristics of the functional element 1 may be changed, but this problem is lessened by metal sputtering. Also, PVD is suitable for sealing the opening 4 with the sealing film 6 because the film forming material has high straightness.

また、開口4を封止する封止膜6の上には、外気や流体等の侵入を防止し、封止膜の劣化を防止するためのカバー層7が積層されている。このカバー層7は、CVDによって成膜することが考えられる。なお、カバー層7は、少なくとも1層のCVD膜からなるものであればよく、複数層のCVD膜が積層されてなるものであってもよい。   A cover layer 7 is laminated on the sealing film 6 that seals the opening 4 to prevent intrusion of outside air, fluid, or the like and prevent deterioration of the sealing film. The cover layer 7 may be formed by CVD. The cover layer 7 only needs to be made of at least one CVD film, and may be made by laminating a plurality of CVD films.

ところで、開口4の封止は、単に金属スパッタリングにより行おうとすると、詳細を後述するように、シャドウイング効果によりボイドが生じてしまい、中空構造部分2と外部とを通じさせるエアパスが残ってしまう可能性がある。このことから、ここで説明する機能素子1では、封止膜6をPVDする際の成膜温度または成膜後のアニール温度が、その封止膜6の成膜材料のリフロー温度以上で形成されている。さらには、その封止膜6が開口4を封止することで形成される中空構造部分2に対して、当該封止のためのPVDに先立って、そのPVDの際の成膜温度または成膜後のアニール温度以上の温度での前加熱処理が施されている。なお、これらの温度および加熱処理については、その詳細を後述する。   By the way, if the opening 4 is simply sealed by metal sputtering, as will be described in detail later, voids may occur due to the shadowing effect, and an air path that passes between the hollow structure portion 2 and the outside may remain. There is. For this reason, in the functional element 1 described here, the film forming temperature when PVD is performed on the sealing film 6 or the annealing temperature after film forming is higher than the reflow temperature of the film forming material of the sealing film 6. ing. Furthermore, for the hollow structure portion 2 formed by sealing the opening 4 with the sealing film 6, prior to PVD for the sealing, the film formation temperature or film formation at the time of the PVD is performed. A preheating treatment at a temperature equal to or higher than the later annealing temperature is performed. Details of these temperatures and heat treatment will be described later.

〔機能素子の製造方法の説明〕
次に、以上のような構成の機能素子1の製造方法について説明する。特に、ここでは、主に、開口4の封止および当該封止ためのPVDの際の成膜温度や加熱処理等について説明する。図2および図4は本発明に係る機能素子の製造方法の概要を示す説明図であり、図3はその比較対象となる従来例の概要を示す説明図である。
[Description of Method for Manufacturing Functional Element]
Next, a method for manufacturing the functional element 1 having the above configuration will be described. In particular, here, the sealing of the opening 4 and the film formation temperature, heat treatment, and the like during PVD for the sealing will be mainly described. 2 and 4 are explanatory views showing an outline of a method for manufacturing a functional element according to the present invention, and FIG. 3 is an explanatory view showing an outline of a conventional example to be compared.

上述した構成の機能素子1を製造する場合においても、開口4の形成および当該開口4を利用した犠牲層エッチングまでは、従来と同様の手順で行えばよい。そして、犠牲層エッチングにより犠牲層を除去した後は、その犠牲層エッチングに利用した開口を封止すべく、封止膜6の成膜を行う。   Even when the functional element 1 having the above-described configuration is manufactured, the formation of the opening 4 and the sacrificial layer etching using the opening 4 may be performed in the same procedure as in the prior art. Then, after the sacrificial layer is removed by sacrificial layer etching, the sealing film 6 is formed to seal the opening used for the sacrificial layer etching.

このときに封止すべき開口4は、例えば図2に示すように、その側断面形状が、中空構造部分2に向かって狭くなるテーパ状に形成されたものであってもよい。テーパ状に形成する場合、そのテーパ状傾斜面は、鉛直方向との角度(傾斜角度)が30°以上であることが望ましい。このようなテーパ状傾斜面は、以下に述べるようにして形成すればよい。例えば、開口形成位置がパターニングされたレジスト膜を形成した後、そのレジスト膜を後退させながら等方エッチングを行い、さらにその後に反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;以下「RIE」と略す)を行うことで、テーパ状傾斜面を形成することが考えられる。この場合に、テーパ状傾斜面の傾斜角度および深さは、等方エッチングまたはRIEの際における処理パラメータ(処理時間や処理条件等)を適宜調整することで、所望の角度および深さにコントロールすることが可能である。また、その他にも、ハーフトーンマスクや三次元リソグラフィ等によってレジスト膜の開口壁を予めテーパ形状にしておき、そのレジスト膜とのエッチング速度比を適宜設定することにより、テーパ状傾斜面を形成することが考えられる。さらに、等方エッチングを行わず、RIEだけで開口する場合であっても、副生成物を側壁に成膜しながらエッチングを進めることで、テーパ状傾斜面を形成することも可能である。   The opening 4 to be sealed at this time may be formed in a tapered shape whose side cross-sectional shape becomes narrower toward the hollow structure portion 2 as shown in FIG. When formed into a tapered shape, the tapered inclined surface preferably has an angle with respect to the vertical direction (inclination angle) of 30 ° or more. Such a tapered inclined surface may be formed as described below. For example, after forming a resist film patterned at the opening formation position, isotropic etching is performed while the resist film is retracted, and then reactive ion etching (hereinafter referred to as “RIE”) is performed. Thus, it is conceivable to form a tapered inclined surface. In this case, the inclination angle and depth of the tapered inclined surface are controlled to a desired angle and depth by appropriately adjusting processing parameters (processing time, processing conditions, etc.) during isotropic etching or RIE. It is possible. In addition, a tapered inclined surface is formed by preliminarily tapering the opening wall of the resist film with a halftone mask, three-dimensional lithography, etc., and appropriately setting an etching rate ratio with the resist film. It is possible. Further, even if the opening is performed only by RIE without performing isotropic etching, it is possible to form a tapered inclined surface by proceeding with etching while forming a by-product on the side wall.

ところで、一般に、開口4を単に金属スパッタリングにより封止しようとすると、図3(a)に示すように、シャドウイング効果によりエアパス(空気の通り道)8が残ってしまい、当該封止が不完全なものとなってしまう可能性がある。また、図3(b)に示すように、ボイド9が発生してしまい、これにより封止が不完全なものとなる可能性もある。   By the way, in general, when the opening 4 is simply sealed by metal sputtering, as shown in FIG. 3A, an air path (air passage) 8 remains due to the shadowing effect, and the sealing is incomplete. It may become a thing. In addition, as shown in FIG. 3B, voids 9 are generated, which may cause incomplete sealing.

このことから、開口4を封止するための封止膜6は、以下に述べるような手順で成膜する。ここでは、Alを使った金属スパッタリングにより開口4を封止して中空構造部分2を形成する場合を例に挙げる。   Therefore, the sealing film 6 for sealing the opening 4 is formed by the procedure described below. Here, a case where the opening 4 is sealed by metal sputtering using Al to form the hollow structure portion 2 will be described as an example.

開口4を封止する場合には、先ず、封止膜6を形成するためのAlスパッタリングに先立ち、そのAlスパッタリングを行う際の成膜温度またはそのAlスパッタリング後におけるアニール温度以上の温度で、犠牲層が除去された後の空間を加熱する前加熱処理を行う。なお、成膜温度およびアニール温度については、その詳細を後述する。このような前加熱処理を行うことで、犠牲層が除去された後の空間内に存在する水分や不純物等、すなわちボイド発生の要因となり得るものが、当該空間内から開口4を経て外部へ除去されることになる。   In the case of sealing the opening 4, first, before the Al sputtering for forming the sealing film 6, sacrifice is performed at a film formation temperature when performing the Al sputtering or a temperature equal to or higher than an annealing temperature after the Al sputtering. A preheating treatment is performed to heat the space after the layer is removed. Details of the film formation temperature and the annealing temperature will be described later. By performing such preheating treatment, moisture, impurities, etc. existing in the space after the sacrificial layer is removed, that is, those that may cause voids, are removed from the space through the opening 4 to the outside. Will be.

そして、前加熱処理を施した後は、開口4が形成された耐エッチング層5の上に、Alの拡散防止のために窒化チタン(TiN)膜を例えば20nm厚程度でスパッタリングし、さらにAlの密着層としてのチタン(Ti)膜を例えば5nm厚程度でスパッタリングする。その後に、通常のAlスパッタリングで用いられる温度(以下、この温度を「低温」という)にてAl膜を例えば500nm厚程度でスパッタリングし、次いで当該Al膜のリフロー温度以上の温度にてAl膜を例えば500nm厚程度でスパッタリングする。このような手順を経て、500nm厚+500nm厚のAl膜が封止膜6となって開口4を封止するのである。   After the preheating treatment, a titanium nitride (TiN) film is sputtered to a thickness of, for example, about 20 nm to prevent Al diffusion on the etching resistant layer 5 in which the opening 4 is formed. A titanium (Ti) film as an adhesion layer is sputtered with a thickness of about 5 nm, for example. Thereafter, the Al film is sputtered at a temperature of about 500 nm, for example, at a temperature used in normal Al sputtering (hereinafter, this temperature is referred to as “low temperature”), and then the Al film is formed at a temperature equal to or higher than the reflow temperature of the Al film. For example, sputtering is performed with a thickness of about 500 nm. Through such a procedure, the Al film of 500 nm thickness + 500 nm thickness becomes the sealing film 6 to seal the opening 4.

つまり、開口4の封止にあたっては、封止膜6が、その成膜材料であるAlのリフロー温度以上の成膜温度で形成される。ここで、「リフロー温度」とは、封止膜の成膜材料が溶融する温度のことをいい、例えば成膜材料がAlであれば350℃程度がこれに相当する。   That is, when the opening 4 is sealed, the sealing film 6 is formed at a film forming temperature equal to or higher than the reflow temperature of Al as the film forming material. Here, the “reflow temperature” means a temperature at which the film forming material of the sealing film melts. For example, when the film forming material is Al, about 350 ° C. corresponds to this.

封止膜6となるAl膜は、必ずしも低温とリフロー温度以上の温度との二回に分けて成膜する必要はない。ここで低温を省いてリフロー温度以上の温度だけで封止膜6のスパッタリングを行うと、その封止膜6の成膜材料であるAlは、溶融して表面張力による流動を起こす。そして、図4(a)〜(e)に順に示すように、その表面張力により、封止膜6の上面が平坦化するとともに、底面が中空構造部分2を挟んで対向する耐エッチング層5の上面(ギャップ下地膜)から離れてブリッジすることになる。したがって、封止膜6の成膜により開口4を封止する場合であっても、単なるAlスパッタリングにより封止する場合とは異なり、当該開口6内への封止膜6の成膜材料の充填が容易となり、表面が略平坦で、かつ、ボイドの無い封止膜6を形成でき、開口4の確実な封止が可能となるのである。しかも、Al膜の表面張力により封止膜6の底面がブリッジするので、ギャップ下地膜に封止膜6が接触することなく開口4を封止することも可能となる。
また、これに先立ち、低温にて500nm程度のスパッタを行えば、Al膜の底面には表面張力が働かず、ブリッジしないでギャップ下地膜との接触を確保することが可能となる。さらには、低温にて1μm厚程度のAl膜をスパッタリングし、その成膜後にアニール処理を行うようにしてもよく、その場合であってもアニール温度が封止膜6の成膜材料であるAlのリフロー温度以上であれば、そのAlが溶融して表面張力による流動を起こすため、図4(a)〜(e)に示すように底面がブリッジして開口4を封止することが可能である。
The Al film to be the sealing film 6 does not necessarily need to be formed separately in two times, a low temperature and a temperature higher than the reflow temperature. Here, when the sealing film 6 is sputtered only at a temperature equal to or higher than the reflow temperature while omitting the low temperature, Al as the film forming material of the sealing film 6 melts and causes flow due to surface tension. 4A to 4E in order, the upper surface of the sealing film 6 is flattened by the surface tension, and the bottom surface of the etching resistant layer 5 facing the hollow structure portion 2 is sandwiched. It bridges away from the upper surface (gap base film). Therefore, even when the opening 4 is sealed by forming the sealing film 6, unlike the case of sealing by simple Al sputtering, filling of the film forming material of the sealing film 6 into the opening 6 is performed. Thus, the sealing film 6 having a substantially flat surface and no voids can be formed, and the opening 4 can be reliably sealed. In addition, since the bottom surface of the sealing film 6 bridges due to the surface tension of the Al film, the opening 4 can be sealed without the sealing film 6 contacting the gap base film.
Prior to this, if sputtering is performed at a low temperature of about 500 nm, surface tension does not act on the bottom surface of the Al film, and it is possible to ensure contact with the gap base film without bridging. Further, an Al film having a thickness of about 1 μm may be sputtered at a low temperature, and an annealing process may be performed after the film formation. Even in this case, the annealing temperature is Al, which is a film forming material for the sealing film 6. If the temperature is equal to or higher than the reflow temperature, the Al melts and causes flow due to surface tension, so that the bottom surface bridges and the opening 4 can be sealed as shown in FIGS. is there.

なお、開口4の封止にあたっては、必ずしもTiN膜またはTi膜を形成する必要はない。すなわち、TiN膜とTi膜のいずれか一方または両方が無くても、開口4を封止することは可能である。   In sealing the opening 4, it is not always necessary to form a TiN film or a Ti film. That is, the opening 4 can be sealed even if either or both of the TiN film and the Ti film are absent.

また、開口4を封止する際には、その開口4の側断面形状が、中空構造部分2に向かって狭くなるテーパ状に形成されていれば、より一層その封止が容易かつ確実なものとなる。開口4の側断面形状がテーパ状に形成されていれば、そのテーパ状傾斜面に開口形成時の残渣物があっても、開口の側壁部分が垂直面である場合に比べて、その残渣物を容易に除去することができるからであり、また封止膜6の成膜材料を堆積させるのも容易となるからである。つまり、テーパ状傾斜面の存在によって、開口4を封止する際のボイド発生を回避し得るようになり、より一層開口4の確実な封止が可能となるのである。   Further, when the opening 4 is sealed, if the side cross-sectional shape of the opening 4 is formed in a tapered shape that becomes narrower toward the hollow structure portion 2, the sealing becomes even easier and more reliable. It becomes. If the side cross-sectional shape of the opening 4 is formed in a tapered shape, even if there is a residue at the time of forming the opening on the tapered inclined surface, the residue is smaller than when the side wall portion of the opening is a vertical surface. This is because the film forming material for the sealing film 6 can be easily deposited. In other words, the presence of the tapered inclined surface makes it possible to avoid the generation of voids when sealing the opening 4, thereby further reliably sealing the opening 4.

このようにして封止される開口4は、封止可能な大きさ(例えば直径)が0.5〜4μm程度であるが、1.2μm程度までであれば封止膜6の底面がブリッジして、その封止膜6の底面がギャップ下地膜に接触しなくなる。ブリッジを引き起こすのは、リフローした封止膜6の成膜材料であるAlの表面張力Fである。ただし、その表面張力Fは開口4の直径Dの周長πDに比例し、また開口4内にリフローしたAlの質量WはW=ρπD2t/2(ρはAlの比重、tは開口4深さ)である。したがって、F>Wの場合にブリッジとなると考えられる。図5は、ブリッジ発生の有無の概念を示す説明図である。なお、ブリッジ発生の有無は、具体的には、表面張力Fと質量Wとの関係のみならず、密着層の有無、犠牲層下地膜との密着力、テーパ状傾斜面の角度等の影響を受けるが、開口4の確実な封止という点については影響を与えないため、ここではその説明を省略する。   The opening 4 thus sealed has a sealable size (for example, a diameter) of about 0.5 to 4 μm, but the bottom of the sealing film 6 bridges if the size is about 1.2 μm. Thus, the bottom surface of the sealing film 6 does not contact the gap base film. The bridge is caused by the surface tension F of Al, which is the film forming material of the reflowed sealing film 6. However, the surface tension F is proportional to the circumference πD of the diameter D of the opening 4, and the mass W of Al reflowed in the opening 4 is W = ρπD2t / 2 (ρ is the specific gravity of Al, t is the depth of the opening 4) ). Therefore, it is considered that a bridge is formed when F> W. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the concept of whether or not a bridge is generated. Note that the presence / absence of the occurrence of the bridge is not only affected by the relationship between the surface tension F and the mass W, but also by the presence / absence of the adhesion layer, the adhesion with the sacrificial layer base film, the angle of the tapered inclined surface, and the like. However, since the positive sealing of the opening 4 is not affected, the description thereof is omitted here.

ところで、封止膜6は、開口封止に伴ってその膜厚が厚くならざるを得ないため、図1に示すように、開口封止箇所以外の部分をパターニングにより除去するようにしても構わない。ただし、その場合には、封止膜6の除去によって下地層との界面が露出し、外気がその界面を伝って中空構造部分2のギャップ内に浸入してしまうことも考えられる。このことから、封止膜6をパターニングにより除去する場合には、可能な限り薄い膜(例えば、封止膜6の形成に先立ち耐エッチング層上に成膜された絶縁膜)を露出する全面に残すか、または封止膜6のエッチング除去後にカバー層7を成膜してオーバーコートすることが望ましい。前者(膜を残す場合)は、封止した膜に厚みの差があっても全面を覆っているため界面は生じないが、残す膜が絶縁膜であることが好ましい。一方、後者(オーバーコートする場合)は、パターニングにより開口近傍のみ封止膜6を残し、それ以外の場所では封止膜6が除去されて界面が生じるため、これを別途カバー層7で覆うというものである。このときのカバー層7は、少なくとも1層のCVD膜からなるものであるが、100nm厚以上の絶縁膜であることが好ましい。   By the way, since the film thickness of the sealing film 6 inevitably increases with opening sealing, portions other than the opening sealing portion may be removed by patterning as shown in FIG. Absent. However, in that case, it is also conceivable that the interface with the base layer is exposed by the removal of the sealing film 6, and the outside air enters the gap of the hollow structure portion 2 through the interface. Therefore, when the sealing film 6 is removed by patterning, the thinnest possible film (for example, an insulating film formed on the etching resistant layer prior to the formation of the sealing film 6) is exposed on the entire surface. It is desirable to leave or overcoat the cover layer 7 after forming the sealing film 6 by etching. In the former (in the case of leaving the film), even if there is a difference in the thickness of the sealed film, the entire surface is covered and no interface is generated. However, the remaining film is preferably an insulating film. On the other hand, the latter (in the case of overcoating) leaves the sealing film 6 only in the vicinity of the opening by patterning, and the sealing film 6 is removed at other locations to form an interface. Is. The cover layer 7 at this time is composed of at least one CVD film, but is preferably an insulating film having a thickness of 100 nm or more.

以上のように、本実施形態で説明した手順で開口4の封止を行えば、その開口4を封止する封止膜6が、その封止膜6の成膜材料のリフロー温度以上の成膜温度または成膜後のアニール温度で形成されるので、その封止膜6の成膜材料は、溶融して表面張力による流動を起こす。したがって、封止膜6の成膜により開口4を封止する場合であっても、当該開口4内への封止膜6の成膜材料の充填が容易になり、開口4を封止する際のボイド発生を回避し得るようになるのである。つまり、犠牲層を除去した後に開口4を封止して中空構造部分2を形成する場合であっても、犠牲層の膜厚や成膜材料等についての特別な制約を受けることもなく、当該開口4の確実な封止が可能となるので、その中空構造部分2による機能実現の確実化が図れるようになる。   As described above, when the opening 4 is sealed according to the procedure described in this embodiment, the sealing film 6 that seals the opening 4 has a temperature higher than the reflow temperature of the film forming material of the sealing film 6. Since the film is formed at the film temperature or the annealing temperature after the film formation, the film forming material of the sealing film 6 melts and flows due to the surface tension. Therefore, even when the opening 4 is sealed by forming the sealing film 6, it becomes easy to fill the opening 4 with the film forming material of the sealing film 6, and the opening 4 is sealed. The generation of voids can be avoided. That is, even when the opening 4 is sealed after the sacrificial layer is removed to form the hollow structure portion 2, the sacrificial layer is not subject to special restrictions on the film thickness, film forming material, etc. Since the opening 4 can be reliably sealed, the function realization by the hollow structure portion 2 can be ensured.

しかも、本実施形態で説明したように、封止膜6を形成するためのAlスパッタリングに先立ち、そのAlスパッタリングを行う際の成膜温度またはそのAlスパッタリング後におけるアニール温度以上の温度で、犠牲層が除去された後の空間を加熱する前加熱処理を行えば、ボイド発生の要因となり得る水分や不純物等が、犠牲層が除去された後の空間内から除去されることになるので、より一層ボイド発生を回避して開口4を確実に封止することが可能となる。このことは、単に開口を封止するのではなく、気密空間である中空構造部分2を形成するための封止を行う場合において、その封止の確実性を確保する上で非常に好適なものとなる。半導体製造プロセスにおけるビアのリフローアルミでの埋め込みでも同様に前加熱は必要であるが、中空構造の封止では中空内部の表面積がビアに比べて極端に多いため、温度と時間の管理は重要であり、単に静電チャック前の基板温度安定化時間(一般には30秒)よりも長い時間を要す。   Moreover, as described in the present embodiment, prior to the Al sputtering for forming the sealing film 6, the sacrificial layer is formed at a film formation temperature when performing the Al sputtering or a temperature equal to or higher than the annealing temperature after the Al sputtering. If the pre-heat treatment is performed to heat the space after the removal of moisture, moisture, impurities, and the like that may cause voids are removed from the space after the sacrificial layer is removed. The opening 4 can be reliably sealed while avoiding the generation of voids. This is very suitable for ensuring the certainty of sealing when sealing for forming the hollow structure portion 2 which is an airtight space, not simply sealing the opening. It becomes. Pre-heating is also necessary for embedding vias with reflow aluminum in the semiconductor manufacturing process, but temperature and time management are important for sealing a hollow structure because the surface area inside the hollow is extremely large compared to the via. Yes, it simply takes longer than the substrate temperature stabilization time (generally 30 seconds) before the electrostatic chuck.

さらに、本実施形態で説明したように、封止膜6に少なくとも1層のCVD膜であるカバー層7を積層すれば、開口封止箇所以外の部分をパターニングにより除去する場合であっても、封止膜6の除去によって下地層との界面が露出し外気がその界面を伝って中空構造部分2のギャップ内に浸入してしまう、といったことが生じるのを確実に防止できる。その上、これをCVD膜の成膜によって実現し得るので、プロセスの汎用性を十分に確保でき、またそのプロセスに特別の困難性を要することもない。また、アルミの結晶粒界からの浸入防止、アルミによる封止の欠陥の補完、アルミの腐食の防止が期待できる。   Furthermore, as described in the present embodiment, if a cover layer 7 that is at least one CVD film is laminated on the sealing film 6, even if a portion other than the opening sealing portion is removed by patterning, By removing the sealing film 6, it is possible to reliably prevent the interface with the base layer from being exposed and the outside air from entering the gap of the hollow structure portion 2 through the interface. Moreover, since this can be realized by forming a CVD film, the versatility of the process can be sufficiently secured, and the process does not require any special difficulty. In addition, it can be expected to prevent aluminum from entering the crystal grain boundary, complement aluminum sealing defects, and prevent aluminum corrosion.

これらのことから、本実施形態で説明した手順により製造された機能素子1は、ボイドができずに開口4の確実な封止が可能となるので、中空構造部分2内の気密性が大幅に向上し、中空構造部分2を有するデバイスとしての長期信頼性も大幅に向上することになる。例えば、真空封止済みの振動子等を実現することも可能となり、その場合には空気抵抗によるダンピングを防止して高いQ値を確保できるようになる。また、一般に犠牲層を抜くための開口4は狭ピッチで多数必要であるのに対し、中空構造部分2の内圧やガス種等のコントロールは一つの小さな孔でも可能であるため、例えば封止により気密空間を形成した後に改めて一つまたは少数の孔を形成し、当該孔から中空構造部分2内の環境を制御して再度封止を行う、といったことも可能である。   For these reasons, the functional element 1 manufactured by the procedure described in the present embodiment can be surely sealed in the opening 4 without forming a void, so that the airtightness in the hollow structure portion 2 is greatly increased. The long-term reliability as a device having the hollow structure portion 2 is greatly improved. For example, it is possible to realize a vacuum-sealed vibrator or the like. In that case, damping due to air resistance can be prevented and a high Q value can be secured. In general, a large number of openings 4 for removing the sacrificial layer are required at a narrow pitch, whereas the internal pressure and gas type of the hollow structure portion 2 can be controlled by one small hole. It is also possible to form one or a small number of holes again after forming the airtight space, and perform sealing again by controlling the environment in the hollow structure portion 2 from the holes.

また、本実施形態で説明した手順により製造された機能素子1では、ウエハレベルでのプロセスにおいての気密封止が可能であり、これに伴ってデバイスのコストダウンも可能となる。例えば、気密封止を実現するために金属、セラミック、ガラス、樹脂等によるパッケージまたは貼り合せを用いる場合には、二種以上の材料を溶接、ハンダ付け、陽極接合する等の工程が必要であり、額縁状の接合しろが必要でチップ面積が大型化する。そのことがコストアップや歩留まり低下等の要因となり得るが、上述したようにウエハレベルでのプロセスにおいての気密封止を行えば、材料や工程の簡素化が可能なため、大幅なコストダウンも実現可能となる。   In addition, the functional element 1 manufactured by the procedure described in this embodiment can be hermetically sealed in a wafer level process, and accordingly, the cost of the device can be reduced. For example, when packaging or bonding with metal, ceramic, glass, resin, etc. is used to achieve hermetic sealing, processes such as welding, soldering, and anodic bonding of two or more materials are required. A frame-shaped joining margin is required, and the chip area increases. Although this may cause an increase in cost and a decrease in yield, as described above, if airtight sealing is performed in the wafer level process, the material and process can be simplified, resulting in a significant cost reduction. It becomes possible.

また、本実施形態で説明した手順により製造された機能素子1では、封止膜6の成膜材料が溶融して表面張力による流動を起こすため、封止後に当該封止膜6の表面が平坦になる(例えば図4(e)参照)。そのため、封止膜6による封止検査が非常に容易化する。従来のように単にAlスパッタリングを行うだけでは、封止後の表面がすり鉢状になってしまうため、孔底の観察が容易でなく不良発生箇所の確認が困難であったが、封止後の表面が平坦化され、ボイドもなければ、目視確認が可能となるからである。これにより、本実施形態における機能素子1では、市場不良を減らし、解析を容易とすることが実現可能となる。   Further, in the functional element 1 manufactured by the procedure described in this embodiment, since the film forming material of the sealing film 6 melts and flows due to surface tension, the surface of the sealing film 6 is flat after sealing. (See, for example, FIG. 4E). Therefore, the sealing inspection by the sealing film 6 is greatly facilitated. Just by performing Al sputtering as in the past, the surface after sealing becomes a mortar shape, so it was difficult to observe the bottom of the hole and it was difficult to confirm the location where the defect occurred. This is because if the surface is flattened and there is no void, visual confirmation is possible. Thereby, in the functional element 1 in the present embodiment, it is possible to reduce the market defects and facilitate the analysis.

また、本実施形態で説明した手順により製造された機能素子1では、封止膜6の成膜材料が溶融して表面張力による流動を起こすため、封止膜6の底面がブリッジを引き起こしギャップ下地膜に接触しなくなる(例えば図4(e)参照)。このことは、ギャップ下地膜へのコンタクト有無をプロセスにより使い分けることが可能であることを意味する。すなわち、低温スパッタプロセスを高温スパッタプロセス前に入れるか否かというプロセスの差異により、ギャップ下地膜へのコンタクト有無を使い分けることが可能となり、プロセスの汎用性を高く確保することができる。さらに、開口4の直下にデバイスを配置せざるを得ない場合、かつ、極力デバイスには封止膜6を残したくない場合に有効であり、コンタクトをとれば電気的な引き出しにも使用可能である。また、低温スパッタの膜厚が高温膜に対して薄い場合、スパッタ温度が十分に高い場合でも低温スパッタ膜が溶けて高温のみと同様の現象は発生する。   Further, in the functional element 1 manufactured by the procedure described in the present embodiment, since the film forming material of the sealing film 6 melts and causes flow due to surface tension, the bottom surface of the sealing film 6 causes a bridge and below the gap. No contact with the ground film (see, for example, FIG. 4E). This means that the presence or absence of contact with the gap base film can be properly used depending on the process. That is, depending on whether or not the low-temperature sputtering process is put before the high-temperature sputtering process, it is possible to selectively use the presence or absence of contact with the gap base film, and to ensure high versatility of the process. Furthermore, it is effective when the device must be arranged directly under the opening 4 and when it is not desired to leave the sealing film 6 in the device as much as possible. is there. Further, when the film thickness of the low-temperature sputtering is thinner than that of the high-temperature film, even when the sputtering temperature is sufficiently high, the low-temperature sputtering film melts and the same phenomenon as that of only the high temperature occurs.

これらのことから、本実施形態で説明した機能素子1は、静電MEMS方式のインクジェット方式の印刷装置における流体吐出ヘッドに適用して非常に好適なものとなる。これは、気密封止技術が確立されることで、いわゆるサーフェスMEMS技術方式での構造が可能となり、高密度化が達成されるとともに、中空構造部分2内にインクを浸入させないことも可能となるからである。このことは、同様にサーフェスMEMSプロセスによるマイクロポンプの実用化も可能であることを意味する。これにより、CPU(Central Processing Unit)等の高発熱LSI(Large Scale Integration)向けの超小型冷却システムが可能となり、空冷するための配置の余裕が不要になるため、コンピュータ装置の小型化が実現可能になるとともに、空冷用のファンが不要となるため静かになる。また、近年微細化が進むLSIにおいては、Low-K(低誘電率)材料が求められており、究極的には真空中を三次元配線するのが効果的である。これに対して、本実施形態で説明した機能素子1は、層間膜を除去し中空構造部分2内に配線またはゲート材料のみが残された中空構造体の封止にも適していることから、LSI配線の高密度化、小型化、高速化、低消費電力化等を実現する上でも非常に好適なものとなる。   For these reasons, the functional element 1 described in the present embodiment is very suitable when applied to a fluid ejection head in an electrostatic MEMS inkjet printing apparatus. This is because the establishment of a hermetic sealing technique enables a structure based on the so-called surface MEMS technology method, achieving high density and preventing ink from entering the hollow structure portion 2. Because. This means that the micropump by the surface MEMS process can be put into practical use. This enables an ultra-compact cooling system for high heat generation LSI (Large Scale Integration) such as a CPU (Central Processing Unit), which eliminates the need for air-cooling arrangements and enables downsizing of computer devices. In addition, it becomes quieter because an air cooling fan is unnecessary. Further, in LSIs that have been miniaturized in recent years, Low-K (low dielectric constant) materials are required, and ultimately it is effective to perform three-dimensional wiring in a vacuum. In contrast, the functional element 1 described in the present embodiment is suitable for sealing a hollow structure in which the interlayer film is removed and only the wiring or gate material is left in the hollow structure portion 2. It is also very suitable for realizing high density, miniaturization, high speed, low power consumption, etc. of LSI wiring.

〔流体吐出ヘッドおよび印刷装置の説明〕
次に、以上のような機能素子1を用いて構成された流体吐出ヘッドおよび印刷装置について説明する。
[Description of fluid ejection head and printing apparatus]
Next, a fluid ejection head and a printing apparatus configured using the functional element 1 as described above will be described.

先ず、印刷装置について説明する。印刷装置としては、その一例として、インクジェットプリンタ装置が知られている。図6は、インクジェットプリンタ装置の概要を示す説明図である。インクジェットプリンタ装置は、インクを細かい粒状にして用紙に吐出することで、写真画質の印刷物を高速で印刷出力するものである。このようなインクジェットプリンタ装置には、大別すると、シリアルヘッド方式のものと、ラインヘッド方式のものとがある。   First, the printing apparatus will be described. As an example of the printing apparatus, an ink jet printer apparatus is known. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of the inkjet printer apparatus. The ink jet printer device prints and outputs a photo-quality printed matter at a high speed by discharging ink onto a sheet in a fine granular form. Such an ink jet printer apparatus is roughly classified into a serial head type and a line head type.

シリアルヘッド方式のものでは、図6(a)に示すように、印刷対象物である用紙21をその主走査方向に送るローラ22と、その用紙21の副走査方向に移動可能なキャリッジ23に搭載されたインクジェットヘッド24とを備えている。そして、用紙21およびキャリッジ23を移動させつつ、インクジェットヘッド24が用紙21にインクを吐出することで、印刷出力を行うようになっている。一方、シリアルヘッド方式のものでは、図6(b)に示すように、用紙21をその主走査方向に送るローラ22と、その用紙21の副走査方向に沿ってインクの吐出口がライン状に配されたインクジェットヘッド25とを備えている。そして、用紙21を移動させつつ、インクジェットヘッド25の各吐出口から用紙21にインクを吐出することで、印刷出力を行うようになっている。   In the case of the serial head type, as shown in FIG. 6A, a paper 22 as a printing object is mounted on a roller 22 that feeds in the main scanning direction, and a carriage 23 that can move in the sub-scanning direction of the paper 21. The inkjet head 24 is provided. The inkjet head 24 ejects ink onto the paper 21 while moving the paper 21 and the carriage 23, thereby performing print output. On the other hand, in the case of the serial head type, as shown in FIG. 6B, the roller 22 for feeding the paper 21 in the main scanning direction and the ink discharge ports in a line shape along the sub-scanning direction of the paper 21 The inkjet head 25 is provided. Then, printing is performed by ejecting ink from each ejection port of the inkjet head 25 onto the paper 21 while moving the paper 21.

ただし、いずれの方式であっても、インクジェットプリンタ装置に対しては、さらに高い画質を高速に印刷するというニーズに対応するため、消費電力を増加させず、吐出性能を落とさずに、さらに画素数の高密度化を実現することが求められている。このような要求に応えるべく、インクジェットプリンタ装置の中には、静電MEMS方式によるインクジェットヘッド24,25を用いて構成されたものがある。静電MEMS方式によるものでは、インクジェットヘッド24,25が、上述したような機能素子を用いて構成されており、その機能素子における振動を圧力印加手段として利用することで、用紙21へのインクの吐出を行うようになっている。なお、インクジェットプリンタ装置におけるインクジェットヘッド24,25以外の構成要素については、公知技術により実現すればよいため、ここではその説明を省略する。   However, in any system, in order to meet the need to print higher image quality at high speed for inkjet printers, the number of pixels can be increased without increasing the power consumption and without reducing the ejection performance. Realization of higher density is demanded. In order to meet such a demand, some inkjet printer apparatuses are configured using inkjet heads 24 and 25 based on electrostatic MEMS. In the electrostatic MEMS system, the inkjet heads 24 and 25 are configured using the functional elements as described above, and the vibration of the functional elements is used as pressure application means, so that the ink on the paper 21 can be applied. The discharge is performed. It should be noted that constituent elements other than the ink jet heads 24 and 25 in the ink jet printer apparatus may be realized by a publicly known technique, and the description thereof is omitted here.

続いて、インクジェットプリンタ装置に用いられるインクジェットヘッド、すなわち上述した機能素子を用いて構成される流体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドについて説明する。ただし、ここでは、シリアルヘッド方式とラインヘッド方式との別に関係なく、上述した機能素子を用いて構成された、インクジェットヘッドの要部についてのみ説明する。図7〜9は本発明に係るインクジェットヘッドの要部構成の一例を示す模式図であり、図7はその斜視図、図8はその平面図、図9はその側断面図である。   Next, an ink jet head used in an ink jet printer apparatus, that is, an ink jet head which is an example of a fluid discharge head configured using the functional elements described above will be described. However, here, only the main part of the inkjet head configured using the functional elements described above will be described regardless of whether the serial head method or the line head method is used. 7 to 9 are schematic views showing an example of the configuration of the main part of the ink jet head according to the present invention. FIG. 7 is a perspective view thereof, FIG. 8 is a plan view thereof, and FIG.

図7に示すように、ここで説明するインクジェットヘッドは、微小流体駆動部30と、流体供給部40とを備えている。微小流体駆動部30は、静電気力により駆動(振動)される複数の振動板31を高密度に並列配置してなるものである。一方、流体供給部40は、各振動板31上に対応する位置に配され、流体であるインク41が溜められる圧力室(いわゆるキャビティ)42と、その圧力室42を形成するための外壁となる隔壁構体43と、圧力室42内のインク41を外部に吐出するための吐出部(いわゆるノズル)44と、を備えてなるものである。   As shown in FIG. 7, the inkjet head described here includes a microfluidic drive unit 30 and a fluid supply unit 40. The microfluidic drive unit 30 is formed by arranging a plurality of diaphragms 31 driven (vibrated) by electrostatic force in parallel at high density. On the other hand, the fluid supply unit 40 is disposed at a corresponding position on each diaphragm 31 and serves as a pressure chamber (so-called cavity) 42 in which ink 41 as fluid is stored, and an outer wall for forming the pressure chamber 42. The partition structure 43 and a discharge portion (so-called nozzle) 44 for discharging the ink 41 in the pressure chamber 42 to the outside are provided.

また、微小流体駆動部30は、図8および図9に示すように、基板32上に、導電性物質薄膜からなる共通の基板側電極33が形成され、その基板側電極33の表面に絶縁膜が形成され、この基板側電極33に対向するように中空構造の空間(以下「中空構造部分」という)34を挟んで各々独立に駆動される複数の振動板側電極35および振動板31が一体かつ並列に配置され、さらに各振動板31を両持ち梁で支持するように支柱36が基板32上に形成されて、構成されたものである。   8 and 9, the microfluidic drive unit 30 has a common substrate side electrode 33 made of a conductive material thin film formed on a substrate 32, and an insulating film on the surface of the substrate side electrode 33. A plurality of diaphragm-side electrodes 35 and diaphragms 31 that are independently driven with a hollow structure space (hereinafter referred to as “hollow structure portion”) 34 interposed therebetween so as to face the substrate-side electrode 33 are integrally formed. In addition, the support column 36 is formed on the substrate 32 so as to be arranged in parallel and further to support each diaphragm 31 with a doubly supported beam.

このうち、基板32は、例えばシリコン基板32a上にシリコン酸化膜等による絶縁膜32bを形成したものを用いることが考えられるが、その他にも、ガリウム砒素(GaAs)等の半導体基板上に絶縁膜を形成したものや、石英基板を含むガラス基板のように絶縁性を有したものを用いるようにしてもよい。   Of these, the substrate 32 may be, for example, a substrate in which an insulating film 32b made of a silicon oxide film or the like is formed on a silicon substrate 32a. It is also possible to use an insulating material such as a glass substrate including a quartz substrate or a glass substrate including a quartz substrate.

基板側電極33は、例えば不純物をドーピングした多結晶シリコン膜で形成することが考えられるが、金属膜(例えばPt、Ti、Al、Au、Cr、Ni、Cu等の蒸着膜)やITO(Indium Tin Oxide)膜等で形成されたものであってもよい。また、振動板側電極35についても同様に、不純物ドープの多結晶シリコン膜、金属膜、ITO膜等で形成すればよい。   The substrate side electrode 33 may be formed of, for example, a polycrystalline silicon film doped with impurities, but may be a metal film (for example, a deposited film of Pt, Ti, Al, Au, Cr, Ni, Cu, etc.) or ITO (Indium). (Tin Oxide) film or the like may be used. Similarly, the diaphragm side electrode 35 may be formed of an impurity-doped polycrystalline silicon film, a metal film, an ITO film, or the like.

振動板31は、絶縁膜で形成されたものであるが、特に高い反発力が得られるシリコン窒化膜(SiN膜)で形成するのが好ましい。ただし、振動板31は、SiN膜の上面および下面にシリコン酸化膜が形成されて、実質的にこれらの各膜の積層によって構成される。また、振動板31は、例えば短冊状に形成され、その両側に長手方向に沿って夫々所定間隔(支柱間ピッチ)を置いて形成された複数の支柱36によって支持されている。この所定間隔は2μm以上、10μm以下が好ましく、5μm程度が最適である。そして、並列配置されたうちの隣り合う振動板31は、支柱36を介して連続して形成され、かつ、支柱36も振動板31と同じ材料で一体に形成されている。したがって、振動板31と基板側電極33間の空間を構成する中空構造部分35は、並列する複数の振動板31の間で連通していることになり、また密閉空間になるように形成されたものとなる。   The diaphragm 31 is formed of an insulating film, but is preferably formed of a silicon nitride film (SiN film) that can obtain a particularly high repulsive force. However, the diaphragm 31 is formed by laminating these respective films, with silicon oxide films formed on the upper and lower surfaces of the SiN film. The diaphragm 31 is formed in, for example, a strip shape, and is supported by a plurality of support columns 36 formed on the both sides thereof at predetermined intervals (pitch between support columns) along the longitudinal direction. The predetermined interval is preferably 2 μm or more and 10 μm or less, and most preferably about 5 μm. The adjacent diaphragms 31 arranged in parallel are continuously formed through the support pillars 36, and the support pillars 36 are also integrally formed of the same material as the diaphragm 31. Therefore, the hollow structure portion 35 constituting the space between the diaphragm 31 and the substrate side electrode 33 is communicated between the plurality of diaphragms 31 arranged in parallel, and is formed to be a sealed space. It will be a thing.

また、各振動板31の支柱36の近傍、具体的には例えば一つの振動板31の長手方向に沿う各支柱36間には、中空構造部分35を形成するための犠牲層エッチングを行う際に利用する開口37が形成される。この開口37は、犠牲層エッチングの後には、封止膜38によって閉塞される。開口37の大きさは、小さいほど閉塞し易いことから、□2μm以下とすることが考えられるが、犠牲層エッチングがドライエッチングの場合であれば、□0.5μmでも十分である。   Further, when performing sacrificial layer etching for forming the hollow structure portion 35 in the vicinity of the struts 36 of each diaphragm 31, specifically, for example, between the struts 36 along the longitudinal direction of one diaphragm 31. An opening 37 to be used is formed. The opening 37 is closed by the sealing film 38 after the sacrifice layer etching. Since the smaller the size of the opening 37 is, the smaller the opening 37 is, the more likely it is to close, □ 2 μm or less may be considered. However, if sacrificial layer etching is dry etching, □ 0.5 μm is sufficient.

なお、振動板31には、絶縁膜を介して振動板側電極35が接合されており、しかもその振動板31の折曲された下面凹部内に挿入されるように振動板側電極35が配設されているものとする。また、振動板31の下方には、当該振動板31が薄く形成された場合の反発力を高めるべく、支柱(いわゆるアンカー)36と合わせて、その中央部直下近傍に補助支柱(いわゆるポスト)39を形成してもよい(例えば、図7参照)。   A diaphragm side electrode 35 is bonded to the diaphragm 31 via an insulating film, and the diaphragm side electrode 35 is arranged so as to be inserted into the bent lower surface recess of the diaphragm 31. It shall be installed. Further, below the diaphragm 31, in order to increase the repulsive force when the diaphragm 31 is thinly formed, an auxiliary strut (so-called post) 39 is provided in the vicinity of the center portion together with the strut (so-called anchor) 36. May be formed (see, for example, FIG. 7).

このような微小流体駆動部30に対し、振動板31の支柱36に対応する位置に隔壁構体43における隔壁43aが形成されるように流体供給部40が配設されて、インクジェットヘッドが構成されているのである。なお、微小流体駆動部30上に配設された流体供給部40の圧力室42には、その圧力室42内へのインク41の供給を行うために、図示せぬ流体供給路が連通しているものとする。   With respect to such a microfluidic drive unit 30, a fluid supply unit 40 is disposed so that a partition wall 43a in the partition wall structure 43 is formed at a position corresponding to the support column 36 of the diaphragm 31, and an ink jet head is configured. It is. Note that a fluid supply path (not shown) communicates with the pressure chamber 42 of the fluid supply unit 40 disposed on the microfluidic drive unit 30 in order to supply the ink 41 into the pressure chamber 42. It shall be.

ここで、以上のような構成のインクジェットヘッドにおける処理動作を説明する。インクジェットヘッドでは、微小流体駆動部30における基板側電極33と振動板側電極35との間に所要の電圧を印加すると、図10(a)に示すように、各電極間に静電引力が発生して、振動板側電極35と一体な振動板31が基板側電極33の側に撓む。逆に、基板側電極33と振動板側電極35との間への電圧印加を開放すると、図10(b)に示すように、振動板31が静電引力から開放され、自身の復元力により減衰振動する。この振動板31の上下振動に伴う流体供給部40における圧力室42の容積変動で、インクジェットヘッドでは、圧力室42内のインク41がノズル44から外部に吐出され、また圧力室42内へ流体供給路を通じてインク41が供給されるのである。   Here, the processing operation in the ink jet head having the above configuration will be described. In the inkjet head, when a required voltage is applied between the substrate side electrode 33 and the diaphragm side electrode 35 in the microfluidic drive unit 30, an electrostatic attractive force is generated between the electrodes as shown in FIG. Thus, the diaphragm 31 integrated with the diaphragm side electrode 35 is bent toward the substrate side electrode 33. On the other hand, when the voltage application between the substrate side electrode 33 and the diaphragm side electrode 35 is released, the diaphragm 31 is released from electrostatic attraction as shown in FIG. Damping vibration. Due to the volume fluctuation of the pressure chamber 42 in the fluid supply unit 40 due to the vertical vibration of the diaphragm 31, the ink 41 in the pressure chamber 42 is ejected from the nozzle 44 to the outside and the fluid is supplied into the pressure chamber 42. The ink 41 is supplied through the path.

このとき、振動板31が基板側電極33の側に撓むと、中空構造部分35が閉空間であるため、その中空構造部分35内の空気は圧縮されて、振動板31の撓みを阻害しようとする。ところが、振動板31が支柱36、補助支柱39等による支持構造であれば、隣接する振動板31の下の中空構造部分35内に圧縮された空気を逃がすことができ、結果として十分に振動板31を撓ませることが可能となる。   At this time, when the vibration plate 31 bends toward the substrate side electrode 33, the hollow structure portion 35 is a closed space, so that the air in the hollow structure portion 35 is compressed and attempts to inhibit the deformation of the vibration plate 31. To do. However, if the vibration plate 31 is a support structure by the support column 36, the auxiliary support column 39, etc., the compressed air can be released into the hollow structure portion 35 below the adjacent vibration plate 31, resulting in sufficient vibration plate. 31 can be bent.

次に、以上のような構成のインクジェットヘッドの製造方法について説明する。図11〜13は、インクジェットヘッドの製造方法の概要を示す説明図である。   Next, a method for manufacturing the ink jet head having the above configuration will be described. 11 to 13 are explanatory views showing an outline of a method of manufacturing an ink jet head.

インクジェットヘッドの製造、特にその微小流体駆動部30および流体供給部40の製造にあたっては、先ず、図11(a)に示すように、基板51を用意する。基板51は、既に説明したように、例えばシリコン基板51a上にシリコン酸化膜等による絶縁膜51bを形成したものを用いればよい。   In manufacturing the ink jet head, particularly in manufacturing the microfluidic drive unit 30 and the fluid supply unit 40, first, as shown in FIG. 11A, a substrate 51 is prepared. As already described, the substrate 51 may be a substrate in which an insulating film 51b made of a silicon oxide film or the like is formed on a silicon substrate 51a, for example.

そして、図11(b)に示すように、その基板51上に、基板側電極33となる例えば不純物ドープのポリシリコン膜52を選択的に形成し、さらにその表面に絶縁膜53を形成する。この絶縁膜53は、基板側電極33の保護膜であり、後述する犠牲層エッチングに際して耐性のある膜により形成する。具体的には、例えば犠牲層エッチングがSF6、CF4、XeF2等のエッチングガスを用いるときはシリコン酸化膜により形成し、またフッ酸によるエッチングガスを用いるときはシリコン窒化膜により形成すればよい。 Then, as shown in FIG. 11B, for example, an impurity-doped polysilicon film 52 to be the substrate-side electrode 33 is selectively formed on the substrate 51, and an insulating film 53 is further formed on the surface thereof. The insulating film 53 is a protective film for the substrate-side electrode 33 and is formed of a film that is resistant to sacrificial layer etching described later. Specifically, for example, when the sacrificial layer etching uses an etching gas such as SF 6 , CF 4 , or XeF 2, it is formed of a silicon oxide film, and when an etching gas of hydrofluoric acid is used, it is formed of a silicon nitride film. Good.

その後は、図11(c)に示すように、静電MEMS素子による微小流体駆動部30を形成すべき領域に、支柱36、補助支柱39等による支持箇所を除いて、選択的に犠牲層54を形成する。犠牲層54の膜種は、エッチャントにより決まる。なお、支柱36等の間隔は、既に説明したように、例えば2μm以上で10μm以下が好ましく、5μm程度が最適である。   After that, as shown in FIG. 11C, the sacrificial layer 54 is selectively formed in the region where the microfluidic drive unit 30 by the electrostatic MEMS element is to be formed, except for the support portion by the support column 36, the auxiliary support column 39, and the like. Form. The film type of the sacrificial layer 54 is determined by the etchant. As described above, the interval between the support columns 36 is preferably 2 μm or more and 10 μm or less, and most preferably about 5 μm.

そして、図11(d)〜(f)に示すように、犠牲層54の上に、選択的に、絶縁膜である例えばシリコン酸化膜55、振動板側電極35となる例えば膜厚300nm程度のポリシリコン膜56、絶縁膜である膜厚70nm程度のシリコン酸化膜57、引張り応力を有する例えば減圧CVD(成膜温度は700℃〜900℃)による膜厚300nm程度のシリコン窒化膜58、および、絶縁保護膜となる例えばCVDによる膜厚70nm程度のシリコン酸化膜59を、順次形成して積層する。なお、シリコン酸化膜59は省略することも可能である。また、ポリシリコン膜56は、成膜後に所定不純物をイオン注入しアニールすることで、その抵抗値を下げ、その後にパターニングすることも考えられる。また、ポリシリコン膜56に代えて、リンドープド・アモルファスシリコンを用いてもよく、その後、シリコン窒化膜58、シリコン酸化膜59を形成することも考えられる。   Then, as shown in FIGS. 11D to 11F, on the sacrificial layer 54, for example, a silicon oxide film 55 that is an insulating film, and a diaphragm-side electrode 35 having a film thickness of, for example, about 300 nm. A polysilicon film 56, a silicon oxide film 57 having a film thickness of about 70 nm, which is an insulating film, a silicon nitride film 58 having a film thickness of about 300 nm by, for example, low pressure CVD (film formation temperature is 700 ° C. to 900 ° C.) having a tensile stress, and A silicon oxide film 59 having a thickness of about 70 nm, for example, formed by CVD, which becomes an insulating protective film, is sequentially formed and laminated. The silicon oxide film 59 can be omitted. It is also conceivable that the polysilicon film 56 is subjected to ion implantation of a predetermined impurity after the film formation and annealed to lower its resistance value and then patterned. Further, phosphorus-doped amorphous silicon may be used in place of the polysilicon film 56, and it is also conceivable to form a silicon nitride film 58 and a silicon oxide film 59 thereafter.

このようにして各膜55〜59を積層した積層膜は、その後、図12(a)〜(b)に示すように、流体供給路の側壁に対応する部分が露出(開口)するよう選択的にパターニングされて、開口61が形成される。この開口61は、犠牲層エッチングにより犠牲層54を選択的に除去するためのものである。開口61の形成にあたっては、その側断面形状を、中空構造部分2に向かって狭くなるテーパ状に形成してもよい。テーパ状傾斜面を形成する場合には、先ず、図12(a)のように、等方エッチングを行う。このときに、開口61の口元の角度が決まるので、等方エッチングは、浅めに行うものとする。そして、図12(b)に示すように、CF4、C48等のガスを用いたRIEにより、開口61の掘り下げを行う。これにより、開口61は、略45°のテーパ状傾斜面を有することになる。その後は、さらに開口61の掘り下げを行い、その開口61の封止が可能であり、かつ、犠牲層エッチングの妨げにならないギャップ高さである100nm程度の膜厚の犠牲層54を残すまで、その犠牲層54に対するオーバーエッチングを行う。 The laminated film in which the films 55 to 59 are laminated in this manner is then selectively so that the portion corresponding to the side wall of the fluid supply path is exposed (opened) as shown in FIGS. The opening 61 is formed by patterning. The opening 61 is for selectively removing the sacrificial layer 54 by sacrificial layer etching. In forming the opening 61, the side cross-sectional shape may be formed in a tapered shape that becomes narrower toward the hollow structure portion 2. When forming the tapered inclined surface, first, isotropic etching is performed as shown in FIG. At this time, since the angle of the mouth of the opening 61 is determined, the isotropic etching is performed shallowly. Then, as shown in FIG. 12B, the opening 61 is dug down by RIE using a gas such as CF 4 or C 4 F 8 . Thereby, the opening 61 has a tapered inclined surface of approximately 45 °. Thereafter, the opening 61 is further dug down until the sacrificial layer 54 having a thickness of about 100 nm, which is a gap height that can seal the opening 61 and does not hinder sacrificial layer etching, remains. Over-etching is performed on the sacrificial layer 54.

このようにして開口61を形成したら、次いで、図12(c)に示すように、その開口61の側壁保護層としてのシリコン酸化膜62を、100nm程度の膜厚でCVDにより成膜する。そして、図12(d)に示すように、開口61をパターニングする際に用いた露光用マスクを再度利用し、または当該露光用マスクとは別の露光用マスクを利用して、テーパ状傾斜面を有してすり鉢状に形成された開口61の穴底に、φ0.5μm程度の孔63をパターニングして形成する。なお、この孔63は、φ10μm程度でも埋めることは可能であるが、支柱36等の間隔を考慮するとφ0.5μm程度であることが望ましい。   After the opening 61 is formed in this way, then, as shown in FIG. 12C, a silicon oxide film 62 as a sidewall protective layer of the opening 61 is formed by CVD with a film thickness of about 100 nm. Then, as shown in FIG. 12D, a tapered inclined surface is used by using again the exposure mask used when patterning the opening 61 or using an exposure mask different from the exposure mask. A hole 63 having a diameter of about 0.5 μm is formed by patterning on the bottom of the opening 61 formed in a mortar shape. The hole 63 can be filled with about φ10 μm, but it is desirable that the hole 63 is about φ0.5 μm in consideration of the interval between the columns 36 and the like.

なお、図12(a)〜(d)に示した各工程では、開口61の形成と合わせて、外部との接続用の電極とのコンタクトホールの形成も同時に行うことも考えられる。そして、この外部との接続用の電極を形成するために、メタルスパッタとパターニングが行われる。このときメタルスパッタは、Alが最適である。   In each step shown in FIGS. 12A to 12D, it is conceivable that a contact hole with an electrode for connection to the outside is formed at the same time as the opening 61 is formed. Then, in order to form an electrode for connection to the outside, metal sputtering and patterning are performed. At this time, Al is optimal for metal sputtering.

その後は、図12(e)に示すように、開口61およびその開口61に形成された孔63を利用した犠牲層エッチングを行って、犠牲層54を選択的に除去する。犠牲層54がポリシリコン膜からなる場合には、エッチャントにXeF2、SF6、CF4等のガスを用いればよい。また、絶縁膜53、55がシリコン窒化膜からなり、犠牲層54がシリコン酸化膜からなる場合には、エッチャントにフッ酸溶液を用いればよい。このような犠牲層54の除去により、基板側電極33と、中空構造部分35と、振動板側電極35と、振動板31とを備えてなる静電MEMS構造の微小流体駆動部30が形成されるのである。 After that, as shown in FIG. 12E, sacrificial layer etching is performed using the opening 61 and the hole 63 formed in the opening 61 to selectively remove the sacrificial layer 54. When the sacrificial layer 54 is made of a polysilicon film, a gas such as XeF 2 , SF 6 , or CF 4 may be used for the etchant. When the insulating films 53 and 55 are made of a silicon nitride film and the sacrificial layer 54 is made of a silicon oxide film, a hydrofluoric acid solution may be used as an etchant. By removing the sacrificial layer 54, the microfluidic drive unit 30 having an electrostatic MEMS structure including the substrate side electrode 33, the hollow structure portion 35, the diaphragm side electrode 35, and the diaphragm 31 is formed. It is.

ただし、犠牲層エッチングを行っただけでは、開口61および孔63は、封止されていない。そのため、犠牲層エッチングを行った後は、図13(a)に示すように、まだ開いたままである開口61および孔63を封止する。この封止は、金属スパッタリングによって行うが、特にAlスパッタリングが適している。なお、このときの成膜厚さは、1μm以下で十分である。   However, the opening 61 and the hole 63 are not sealed only by performing the sacrifice layer etching. Therefore, after the sacrificial layer etching, as shown in FIG. 13A, the opening 61 and the hole 63 that are still open are sealed. This sealing is performed by metal sputtering, and Al sputtering is particularly suitable. Note that a film thickness of 1 μm or less is sufficient at this time.

ここで、開口61および孔63の封止について詳しく説明する。開口61および孔63を封止する場合には、先ず、Alスパッタリングに先立ち、そのAlスパッタリングを行う際の成膜温度またはそのAlスパッタリング後におけるアニール温度以上の温度で、犠牲層54が除去された後の空間を加熱する前加熱処理を行う。このような前加熱処理により、犠牲層54が除去された後の中空構造部分35内から、ボイド発生の要因となり得る水分や不純物等が除去されることになる。   Here, the sealing of the opening 61 and the hole 63 will be described in detail. In the case of sealing the opening 61 and the hole 63, the sacrificial layer 54 was first removed prior to the Al sputtering at a film formation temperature at the time of the Al sputtering or an annealing temperature after the Al sputtering. Pre-heating treatment is performed to heat the subsequent space. By such preheating treatment, moisture, impurities, and the like that may cause voids are removed from the hollow structure portion 35 after the sacrificial layer 54 is removed.

そして、前加熱処理を施した後は、シリコン酸化膜62の上面に、必要に応じてAlの拡散防止のためのTiN膜およびAlの密着層としてのTi膜の成膜を経て、Alスパッタリングを行ってAl膜を成膜する。このとき、Alスパッタリングは、成膜材料であるAlのリフロー温度以上の成膜温度で行う。例えば、低温にてAl膜を例えば500nm厚程度でスパッタリングし、次いでリフロー温度以上の温度にてAl膜を例えば500nm厚程度でスパッタリングする。また、必ずしも二回に分けて成膜する必要はなく、例えばリフロー温度以上の温度にて1μm厚程度のAl膜をスパッタリングしてもよい。さらには、低温にて1μm厚程度のAl膜をスパッタリングし、その成膜後にAlのリフロー温度以上でアニール処理を行うようにしてもよい。   After the pre-heating treatment, an Al sputtering is performed on the upper surface of the silicon oxide film 62 by forming a TiN film for preventing Al diffusion and a Ti film as an Al adhesion layer as necessary. Then, an Al film is formed. At this time, Al sputtering is performed at a film formation temperature equal to or higher than a reflow temperature of Al as a film formation material. For example, the Al film is sputtered at a low temperature of, for example, about 500 nm, and then the Al film is sputtered at a temperature equal to or higher than the reflow temperature, for example, at a thickness of about 500 nm. Further, it is not always necessary to form the film in two steps. For example, an Al film having a thickness of about 1 μm may be sputtered at a temperature higher than the reflow temperature. Furthermore, an Al film having a thickness of about 1 μm may be sputtered at a low temperature, and annealing may be performed at a temperature higher than the Al reflow temperature after the film formation.

このようなリフロー温度以上の温度にてAl膜の成膜または当該成膜後のアニール処理を行うと、そのAl膜の成膜材料であるAlは、溶融して表面張力による流動を起こす。したがって、開口61および孔63を封止する場合であっても、単なるAlスパッタリングにより封止する場合とは異なり、Alの充填が容易となり、ボイドの無いAl膜を形成できるので、開口61および孔63の確実な封止が可能となるのである。   When an Al film is formed at a temperature equal to or higher than the reflow temperature or an annealing process after the film is formed, Al, which is a film forming material of the Al film, melts and flows due to surface tension. Therefore, even when the opening 61 and the hole 63 are sealed, unlike the case of sealing by simple Al sputtering, Al filling becomes easy and an Al film without voids can be formed. Therefore, the 63 can be surely sealed.

このようにして、Alスパッタリングを行って開口61および孔63を封止した後は、そのAlスパッタリングによる成膜結果であるAl膜に対するパターニングを行って、そのAl膜を開口61の部分にのみ残し除去する。これにより、開口61の部分には、封止膜64が形成されることになる。   In this way, after the Al sputtering is performed and the opening 61 and the hole 63 are sealed, patterning is performed on the Al film as a film formation result by the Al sputtering, and the Al film is left only in the opening 61 portion. Remove. As a result, the sealing film 64 is formed in the portion of the opening 61.

その後は、封止膜64と微小流体駆動部30の最表層のシリコン酸化膜との界面からの外気や流体等の浸入を防止するために、図13(b)に示すように、カバー層となるプラズマシリコン窒化膜65をCVDにより例えば30nm以上の膜厚で積層する。なお、カバー層は、プラズマ酸化膜であってもよい。   Thereafter, in order to prevent intrusion of outside air, fluid, and the like from the interface between the sealing film 64 and the silicon oxide film of the outermost layer of the microfluidic drive unit 30, as shown in FIG. A plasma silicon nitride film 65 to be formed is laminated with a film thickness of, for example, 30 nm or more by CVD. The cover layer may be a plasma oxide film.

このようにして微小流体駆動部30を構成したら、その後は、図13(c)に示すように、流体供給部40を構成する隔壁43aとなる厚膜ネガレジスト66を50μm以上の高さに形成し、さらに図13(d)に示すように、その上にノズル67aを有したノズルシート67を接着する。これにより、微小流体駆動部30上に流体供給部40が形成されることになり、その結果、微小流体駆動部30と流体供給部40とを備えてなるインクジェットヘッドが構成されることになる。なお、隔壁43aは、例えばガラスをエッチングまたはサンドブラストにてパターンニングして接着することによって形成してもよい。また、隔壁43aとノズルシート67とを、例えば樹脂により一体成型で形成することも可能である。   After the microfluidic drive unit 30 is configured in this way, thereafter, as shown in FIG. 13C, a thick film negative resist 66 that forms the partition wall 43a constituting the fluid supply unit 40 is formed to a height of 50 μm or more. Further, as shown in FIG. 13 (d), a nozzle sheet 67 having nozzles 67a is adhered thereon. As a result, the fluid supply unit 40 is formed on the microfluidic drive unit 30, and as a result, an ink jet head including the microfluidic drive unit 30 and the fluid supply unit 40 is configured. The partition wall 43a may be formed by, for example, patterning glass by etching or sand blasting and bonding. Moreover, it is also possible to form the partition wall 43a and the nozzle sheet 67 by integral molding, for example with resin.

以上のように構成されたインクジェットヘッドおよびそのインクジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタ装置によれば、中空構造部分35を有した機能素子、すなわち振動板31を静電引力で振動させる機能素子を利用しているため、微小流体であるインク41を精度良く制御して吐出することが可能になる。さらには、上述したような薄膜形成技術により形成されるため、インク41に対する駆動力を確保しつつ、高密度化への対応も非常に容易となる。したがって、消費電力を増加させず、吐出性能を落とさずに、画素数の高密度化を実現することが可能となるので、高い画質を高速に印刷するというニーズに十分に対応し得るものとになる。   According to the ink jet head configured as described above and the ink jet printer apparatus using the ink jet head, the functional element having the hollow structure portion 35, that is, the functional element that vibrates the diaphragm 31 by electrostatic attraction is used. Therefore, the ink 41 that is a micro fluid can be accurately controlled and ejected. Furthermore, since it is formed by the thin film formation technique as described above, it is very easy to cope with high density while ensuring the driving force for the ink 41. Therefore, it is possible to increase the number of pixels without increasing power consumption and without reducing ejection performance, so that it can sufficiently meet the need for high-quality printing at high speed. Become.

しかも、上述したインクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタ装置では、封止膜64が、Alのリフロー温度以上の成膜温度でAlスパッタリングされ、またはAlのリフロー温度以上のアニール温度でアニール処理されたものであるため、ボイド発生を回避して確実に開口37,61を封止することが可能となる。さらに、そのAlスパッタリングに先立って前加熱処理が施されているため、開口37,61の封止の確実化を図る上でより一層好適なものとなる。これらのことは、微小流体であるインク41を取り扱うインクジェットヘッドに適用する場合においても、特に中空構造部分35内のように、インク41が侵入すべきでない箇所への当該インク41の侵入を確実に防止できるようになるため、非常に有効なものとなる。   Moreover, in the above-described ink jet head and ink jet printer apparatus, the sealing film 64 is Al sputtered at a film forming temperature equal to or higher than the Al reflow temperature or annealed at an annealing temperature equal to or higher than the Al reflow temperature. The openings 37 and 61 can be reliably sealed while avoiding the generation of voids. Furthermore, since the pre-heating treatment is performed prior to the Al sputtering, it becomes even more suitable for ensuring the sealing of the openings 37 and 61. Even when applied to an ink jet head that handles ink 41, which is a microfluidic, these things ensure that the ink 41 penetrates into a location where the ink 41 should not enter, particularly in the hollow structure portion 35. Since it can be prevented, it becomes very effective.

なお、本実施形態では、流体吐出ヘッドの代表的なものとしてインクジェットヘッドを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。流体吐出ヘッドとしては、インクジェットヘッドの他に、例えば有機EL等の高分子または低分子有機材料塗布装置、プリント基板配線印刷装置、ハンダバンプ印刷装置、三次元モデリング装置、μTAS(Micro Total Analysis Systems)として薬液その他の液体をpl(ピコリットル)以下の微小単位にて精度良くコントロールして供給する供給ヘッド、さらには気体を微小量精度良くコントロールして供給する供給ヘッド等が挙げられるが、これらにも全く同様に本発明を適用することが可能である。
このことは、印刷装置についても同様である。すなわち、本発明に係る印刷装置は、流体吐出ヘッドを用いたものであれば、インクジェットプリンタ装置に限定されるものではない。
さらに、流体吐出ヘッドを構成する機能素子についても同様であり、中空構造部分を有したものであれば、本発明を適用することが可能である。このような機能素子としては、例えばインクジェットヘッドを始めとする流体吐出装置、マイクロポンプ、気体や液体の冷媒を吐出しLSIなどのホットスポットならびにチップ全体冷却する冷却・熱拡散装置、μTAS(Micro Total Analysis Systems)、DNAチップ、その他、周波数フィルタ、各種センサや光スイッチ、リレーを始めとするスイッチ等として用いられ得るMEMSが挙げられる。また、これら以外にも、中空構造部分を有したものであれば、半導体素子、共振器、振動子、FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)、SAW(弾性表面波)フィルタ、加速度センサ、ジャイロセンサ、液晶素子、有機電界発光素子、抵抗素子、リレー素子、LED(Light Emitting Diode)、レーザ素子、FED(Field Emission Display)等の光源素子、スピーカ素子、ダイアフラム型センサ(例えば、マイク、圧力センサ)、流路、管、撮像素子等等があり、これらのいずれについても本発明を容易に適用することが可能であり、その場合には小型化、低コスト化、高性能化等に貢献することになる。また、これらの機能素子については、中空構造部分が完全に密閉されているものと一部開放されているものとがあるが、いずれのものであっても、本発明を適用することが可能である。
In the present embodiment, an ink jet head has been described as an example of a representative fluid ejection head, but the present invention is not limited to this. As fluid ejection heads, in addition to inkjet heads, for example, polymer or low molecular organic material coating devices such as organic EL, printed circuit board wiring printing devices, solder bump printing devices, three-dimensional modeling devices, μTAS (Micro Total Analysis Systems) Examples include supply heads that control and supply chemical liquids and other liquids in minute units of pl (picoliters) or less, and supply heads that control and supply gases in minute amounts with high precision. It is possible to apply the present invention in exactly the same way.
The same applies to the printing apparatus. That is, the printing apparatus according to the present invention is not limited to the ink jet printer apparatus as long as it uses a fluid ejection head.
Further, the same applies to the functional elements constituting the fluid ejection head, and the present invention can be applied to any functional element having a hollow structure. Examples of such functional elements include fluid ejection devices such as inkjet heads, micropumps, hot spots such as LSIs that eject gas or liquid refrigerant, and cooling / heat diffusion devices that cool the entire chip, μTAS (Micro Total Analysis Systems), DNA chips, and other MEMS that can be used as frequency filters, various sensors, optical switches, switches including relays, and the like. In addition to these, a semiconductor element, a resonator, a vibrator, an FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator), a SAW (surface acoustic wave) filter, an acceleration sensor, a gyro sensor, a liquid crystal, or the like, as long as it has a hollow structure portion. Element, organic electroluminescence element, resistance element, relay element, LED (Light Emitting Diode), laser element, light source element such as FED (Field Emission Display), speaker element, diaphragm type sensor (for example, microphone, pressure sensor), flow There are roads, tubes, image sensors, etc., and the present invention can be easily applied to any of these, and in that case, it contributes to miniaturization, cost reduction, high performance, etc. . In addition, for these functional elements, there are a hollow structure part that is completely sealed and a part that is partially open, but the present invention can be applied to any of these functional elements. is there.

また、本実施形態では、中空構造部分34が犠牲層エッチングにより形成される場合を例に挙げて説明したが、中空構造部分34は、必ずしも犠牲層エッチングにより形成されるものに限定されるものではない。つまり、ここでは、振動板31を動作させるための中空構造部分34を形成すべく開口37,61を封止する場合を例に挙げて説明したが、その他にも、例えばインク41の流体供給路を形成する場合に適用することも考えられる。例えば図14(a)に示すように、基板または基板上に積層された層をエッチングして流体供給路71を形成した後に、その流体供給路71を封止膜72で封止する場合においても、上述した中空構造部分35の場合と同様に、封止膜72の成膜材料のリフロー温度以上で成膜すれば、確実な封止が可能となるので、インク41の洩れ等を防止して、流体供給部40へのインク41の供給の確実化が図れるようになる。なお、このように構成された場合には、薄い流体供給路71の形成に好適である。また、例えば図14(b)に示すように、基板または基板上に積層された層を当該基板裏面からエッチングして流体供給路71を形成した後に、その流体供給路71を封止膜72で封止する場合についても、全く同様である。このように構成では、封止膜72が損傷して流体供給路71が開口するといったトラブルを未然に防げるようになる。また、例えば図14(c)に示すように、封止膜72の形成後に、その成膜材料のリフロー温度以上の温度でアニール処理することで、その成膜材料をリフローさせて流体供給路71をカバーすることも考えられる。   In the present embodiment, the case where the hollow structure portion 34 is formed by sacrificial layer etching has been described as an example. However, the hollow structure portion 34 is not necessarily limited to that formed by sacrificial layer etching. Absent. That is, here, the case where the openings 37 and 61 are sealed to form the hollow structure portion 34 for operating the diaphragm 31 has been described as an example. It is also conceivable to apply this method when forming the film. For example, as shown in FIG. 14A, even when the substrate or a layer stacked on the substrate is etched to form the fluid supply path 71, the fluid supply path 71 is sealed with a sealing film 72. As in the case of the hollow structure portion 35 described above, if the film is formed at a temperature equal to or higher than the reflow temperature of the film forming material of the sealing film 72, the sealing can be surely performed. Thus, the supply of the ink 41 to the fluid supply unit 40 can be ensured. In addition, when comprised in this way, it is suitable for formation of the thin fluid supply path 71. FIG. Further, for example, as shown in FIG. 14B, after the substrate or a layer laminated on the substrate is etched from the back surface of the substrate to form the fluid supply channel 71, the fluid supply channel 71 is replaced with a sealing film 72. The same applies to the case of sealing. With such a configuration, it is possible to prevent a trouble that the sealing film 72 is damaged and the fluid supply path 71 is opened. For example, as shown in FIG. 14C, after forming the sealing film 72, the film supply material is reflowed by annealing at a temperature equal to or higher than the reflow temperature of the film formation material, and the fluid supply path 71. It is also possible to cover.

このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能であることはいうまでもない。   Thus, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

本発明に係る機能素子の概略構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of schematic structure of the functional element which concerns on this invention. 本発明に係る機能素子の製造方法の概要を示す説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) which shows the outline | summary of the manufacturing method of the functional element which concerns on this invention. 本発明に係る機能素子との比較対象となる従来例の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the prior art example used as the comparison object with the functional element which concerns on this invention. 本発明に係る機能素子の製造方法の概要を示す説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) which shows the outline | summary of the manufacturing method of the functional element which concerns on this invention. ブリッジ発生の有無の概念を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the concept of the presence or absence of bridge | bridging generation | occurrence | production. インクジェットプリンタ装置の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of an inkjet printer apparatus. 本発明に係るインクジェットヘッドの要部構成の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view showing typically an example of the principal part composition of the ink-jet head concerning the present invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの要部構成の一例を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically an example of the important section composition of the ink-jet head concerning the present invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの要部構成の一例を模式的に示す側断面図である。It is a sectional side view showing typically an example of the important section composition of the ink-jet head concerning the present invention. 本発明に係るインクジェットヘッドにおける処理動作の概要を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the outline | summary of the processing operation in the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の概要を示す説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) which shows the outline | summary of the manufacturing method of the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の概要を示す説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) which shows the outline | summary of the manufacturing method of the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の概要を示す説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) which shows the outline | summary of the manufacturing method of the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係る機能素子の概略構成の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of schematic structure of the functional element which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…機能素子、2…中空構造部分、3…振動子、4…開口、5…耐エッチング層、6…封止膜、7…カバー層、8…オーバーエッチング部、21…用紙、22…ローラ、23…キャリッジ、24,25…インクジェットヘッド、30…微小流体駆動部、31…振動板、32…基板、33基板側電極、34…中空構造部分、35…振動板側電極、36…支柱、37…開口、38…封止膜、39…補助支柱(ポスト)、40…流体供給部、41…インク、42…圧力室(キャビティ)、43…隔壁構体、43a…隔壁、44…吐出部(ノズル)、51…基板、52…ポリシリコン膜、53…絶縁膜、54…犠牲層、55…シリコン酸化膜、56…ポリシリコン膜、57…シリコン酸化膜、58…シリコン窒化膜、59…シリコン酸化膜、61…開口、62…シリコン酸化膜、63…孔、64…封止膜、65…プラズマシリコン窒化膜、66…厚膜ネガレジスト、67…ノズルシート、67a…ノズル、71…流体供給路、72…封止膜   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Functional element, 2 ... Hollow structure part, 3 ... Vibrator, 4 ... Opening, 5 ... Etching-resistant layer, 6 ... Sealing film, 7 ... Cover layer, 8 ... Over-etching part, 21 ... Paper, 22 ... Roller , 23 ... Carriage, 24, 25 ... Inkjet head, 30 ... Microfluidic drive unit, 31 ... Diaphragm, 32 ... Substrate, 33 Substrate side electrode, 34 ... Hollow structure part, 35 ... Diaphragm side electrode, 36 ... Post, 37 ... Opening, 38 ... Sealing film, 39 ... Auxiliary strut (post), 40 ... Fluid supply part, 41 ... Ink, 42 ... Pressure chamber (cavity), 43 ... Partition structure, 43a ... Partition, 44 ... Discharge part ( Nozzle), 51 ... Substrate, 52 ... Polysilicon film, 53 ... Insulating film, 54 ... Sacrificial layer, 55 ... Silicon oxide film, 56 ... Polysilicon film, 57 ... Silicon oxide film, 58 ... Silicon nitride film, 59 ... Silicon Oxide film, 61 ... open 62 ... Silicon oxide film, 63 ... Hole, 64 ... Sealing film, 65 ... Plasma silicon nitride film, 66 ... Thick film negative resist, 67 ... Nozzle sheet, 67a ... Nozzle, 71 ... Fluid supply path, 72 ... Sealing film

Claims (16)

開口が物理蒸着によって成膜された封止膜に封止されて中空構造部分が形成されるとともに、
前記封止膜は、前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を当該封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温することにより形成されている
ことを特徴とする機能素子。
The opening is sealed with a sealing film formed by physical vapor deposition to form a hollow structure part,
The sealing film is formed by raising a film forming temperature in the physical vapor deposition or an annealing temperature after the film formation to a temperature higher than a reflow temperature of a film forming material of the sealing film. Functional element.
前記中空構造部分は、前記物理蒸着に先立ち前記成膜温度または前記アニール温度以上の温度で、前記中空構造部分の内面の脱ガスが可能な時間の前加熱処理が施されたものである
ことを特徴とする請求項1記載の機能素子。
Prior to the physical vapor deposition, the hollow structure portion has been subjected to a preheating treatment at a temperature equal to or higher than the film formation temperature or the annealing temperature for a time during which degassing of the inner surface of the hollow structure portion is possible. The functional element according to claim 1.
前記封止膜に少なくとも1層の膜が積層されてなる
ことを特徴とする請求項2記載の機能素子。
The functional element according to claim 2, wherein at least one film is laminated on the sealing film.
前記物理蒸着は、金属スパッタリングである
ことを特徴とする請求項1記載の機能素子。
The functional element according to claim 1, wherein the physical vapor deposition is metal sputtering.
開口を形成する工程と、
前記開口を封止する封止膜を物理蒸着によって成膜する工程と、
前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を、前記封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温する工程と
により中空構造部分を形成することを特徴とする機能素子の製造方法。
Forming an opening;
Forming a sealing film for sealing the opening by physical vapor deposition;
A functional element characterized in that a hollow structure portion is formed by a step of raising a film forming temperature during physical vapor deposition or an annealing temperature after film forming to a temperature higher than a reflow temperature of a film forming material of the sealing film. Manufacturing method.
前記物理蒸着に先立ち前記中空構造部分に対して前記成膜温度または前記アニール温度以上の温度で前記中空構造部分の内面の脱ガスが可能な時間の前加熱処理を施す工程
を含むことを特徴とする請求項5記載の機能素子の製造方法。
Prior to the physical vapor deposition, including a step of performing a preheating treatment on the hollow structure portion at a temperature equal to or higher than the film formation temperature or the annealing temperature for a time period capable of degassing the inner surface of the hollow structure portion. A method for manufacturing a functional element according to claim 5.
前記封止膜に少なくとも1層の膜を積層する工程
を含むことを特徴とする請求項6記載の機能素子の製造方法。
The method for producing a functional element according to claim 6, further comprising: laminating at least one film on the sealing film.
前記物理蒸着は、金属スパッタリングである
ことを特徴とする請求項5記載の機能素子の製造方法。
The method of manufacturing a functional element according to claim 5, wherein the physical vapor deposition is metal sputtering.
開口が物理蒸着によって成膜された封止膜で封止されて中空構造部分が形成されるとともに、
前記封止膜は、前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を当該封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温することにより形成されている
ことを特徴とする流体吐出ヘッド。
The opening is sealed with a sealing film formed by physical vapor deposition to form a hollow structure part,
The sealing film is formed by raising a film forming temperature in the physical vapor deposition or an annealing temperature after the film formation to a temperature higher than a reflow temperature of a film forming material of the sealing film. Fluid discharge head.
前記中空構造部分は、前記物理蒸着に先立ち前記成膜温度または前記アニール温度以上の温度で、前記中空構造部分の内面の脱ガスが可能な時間の前加熱処理が施されたものである
ことを特徴とする請求項9記載の流体吐出ヘッド。
Prior to the physical vapor deposition, the hollow structure portion has been subjected to a preheating treatment at a temperature equal to or higher than the film formation temperature or the annealing temperature for a time during which degassing of the inner surface of the hollow structure portion is possible. The fluid discharge head according to claim 9.
前記封止膜に少なくとも1層の膜が積層されてなる
ことを特徴とする請求項10記載の流体吐出ヘッド。
The fluid ejection head according to claim 10, wherein at least one film is laminated on the sealing film.
前記物理蒸着は、金属スパッタリングである
ことを特徴とする請求項9記載の流体吐出ヘッド。
The fluid ejection head according to claim 9, wherein the physical vapor deposition is metal sputtering.
開口が物理蒸着によって成膜された封止膜に封止されて中空構造部分が形成されるとともに、
前記封止膜は、前記物理蒸着の際の成膜温度または成膜後のアニール温度を当該封止膜の成膜材料のリフロー温度以上に昇温することにより形成されている
ことを特徴とする印刷装置。
The opening is sealed with a sealing film formed by physical vapor deposition to form a hollow structure part,
The sealing film is formed by raising a film forming temperature in the physical vapor deposition or an annealing temperature after the film formation to a temperature higher than a reflow temperature of a film forming material of the sealing film. Printing device.
前記中空構造部分は、前記物理蒸着に先立ち前記成膜温度または前記アニール温度以上の温度で、前記中空構造部分の内面の脱ガスが可能な時間の前加熱処理が施されたものである
ことを特徴とする請求項13記載の印刷装置。
Prior to the physical vapor deposition, the hollow structure portion has been subjected to a preheating treatment at a temperature equal to or higher than the film formation temperature or the annealing temperature for a time during which degassing of the inner surface of the hollow structure portion is possible. The printing apparatus according to claim 13, wherein
前記封止膜に少なくとも1層の膜が積層されてなる
ことを特徴とする請求項14記載の印刷装置。
The printing apparatus according to claim 14, wherein at least one film is laminated on the sealing film.
前記物理蒸着は、金属スパッタリングである
ことを特徴とする請求項13記載の印刷装置。
The printing apparatus according to claim 13, wherein the physical vapor deposition is metal sputtering.
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