JP2010240970A - Groove forming method for glass substrate, method for manufacturing electrostatic actuator, and method for manufacturing liquid droplet ejection head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガラス基板の溝形成方法、静電アクチュエータの製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a glass substrate groove forming method, an electrostatic actuator manufacturing method, and a droplet discharge head manufacturing method.
静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいて、吐出パワーの向上、駆動電圧の低電圧化が求められており、それを実現するために、ガラス基板に多段の溝を設けて個別電極を多段に形成する方法がある。
従来の静電アクチュエータに、個別電極の短辺方向に多段の段差を設けるものがあり、この段差はシリコンまたは硼珪酸ガラスからなる基板に多段の溝を設けることによって形成される。そして、多段の溝はエッチングとパターニングを繰り返して形成する(例えば、特許文献1参照)
In an electrostatically driven inkjet head, there is a need for improved ejection power and lower drive voltage. To achieve this, a method for forming individual electrodes in multiple stages by providing multistage grooves in a glass substrate There is.
Some conventional electrostatic actuators are provided with multi-steps in the short side direction of the individual electrodes, and the steps are formed by providing multi-step grooves in a substrate made of silicon or borosilicate glass. And the multistage groove | channel is formed by repeating etching and patterning (for example, refer patent document 1).
特許文献1の技術では、シリコンからなる基板に多段の溝を形成するとシリコン基板の単価が高いためコストが上昇し、また、シリコン基板をキャビティ基板と接合する際に陽極接合をすることができず、さらに、シリコン基板は透明でないためアクチュエータ内の様子を観察することができない等の問題がある。
これに対して硼珪酸ガラスを用いると上記の問題点は解決されるが、多段の溝を形成する際にエッチングとパターニングを繰り返さなければならないという問題は残されており、このため、多段の溝を形成する際の工程数が多くなり、コストも高くなり、またエッチング量が段ごとに異なるためにエッチングばらつきが発生しやすく、ギャップ精度も低くなる。
In the technique of
On the other hand, when borosilicate glass is used, the above-mentioned problems are solved, but there remains a problem that etching and patterning must be repeated when forming a multi-stage groove. The number of processes for forming the substrate increases, the cost increases, and the etching amount varies from stage to stage, so that etching variations are likely to occur, and the gap accuracy also decreases.
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ガラス基板に、エッチングとパターニングを何度も繰り返すことなく1回のエッチングで多段の溝を形成し、工程とコストを削減し、エッチングばらつきがなくギャップ精度が高いガラス基板の溝形成方法、静電アクチュエータの製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A multi-step groove is formed on a glass substrate by one etching without repeating etching and patterning many times, thereby reducing processes and costs. Another object of the present invention is to provide a glass substrate groove forming method, an electrostatic actuator manufacturing method, and a droplet discharge head manufacturing method having high etching accuracy and no variation in etching.
本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、ガラス基板に多段の溝を有する凹部を形成するガラス基板の溝形成方法であって、ガラス基板の表面に段差状の開口穴を有するエッチング保護膜を形成し、エッチング保護膜とガラス基板とを同時にエッチングしてガラス基板に段差状の開口穴に対応する多段の溝を形成するようにしたものである。
ガラス基板上にあらかじめ段差状の開口穴を有するエッチング保護膜を形成し、このエッチング保護膜とガラス基板とを1回で同時にエッチングするようにしたので、ガラス基板上に多段の溝を精度よく形成することができる。また、各段差をフォト工程を用いることなく形成するようにしたので、工程を簡略化して、コストを削減することができる。
A glass substrate groove forming method according to the present invention is a glass substrate groove forming method for forming a recess having a multi-step groove on a glass substrate, and an etching protective film having a stepped opening hole on the surface of the glass substrate. Then, the etching protective film and the glass substrate are simultaneously etched to form a multistage groove corresponding to the stepped opening hole in the glass substrate.
An etching protective film having a stepped opening is formed in advance on the glass substrate, and the etching protective film and the glass substrate are etched at the same time in one step, so that multi-step grooves are accurately formed on the glass substrate. can do. Further, since the steps are formed without using a photo process, the process can be simplified and the cost can be reduced.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、ガラス基板のエッチングレートとエッチング保護膜のエッチングレートとの相違により、エッチング保護膜の段差部の膜厚を決定するようにしたものである。
エッチングレートの相違によりエッチング保護膜の段差部の膜厚を決定するようにしたので、エッチングレートが異なる部材に対しても多段の溝を精度よく形成することができる。
In the method for forming a groove of a glass substrate according to the present invention, the thickness of the step portion of the etching protective film is determined based on the difference between the etching rate of the glass substrate and the etching rate of the etching protective film.
Since the thickness of the step portion of the etching protective film is determined by the difference in the etching rate, multi-step grooves can be formed with high accuracy even for members having different etching rates.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、ガラス基板の表面をマスクで覆って開口穴を有するエッチング保護膜を形成する工程と、エッチング保護膜の前記開口穴の上部をこの開口穴より幅広のマスクで覆ってこの開口穴より幅広の開口穴を有するエッチング保護膜をさらに形成する工程と、上記の工程を繰り返して開口穴が段差状に拡径するエッチング保護膜を形成し、段差状の開口孔を有するエッチング保護膜とガラス基板とを同時にエッチングして、ガラス基板に多段の溝を形成する工程とを有するものである。
ガラス基板上に段差状の開口穴を有するエッチング保護膜を形成し、これを1回で同時にエッチングすることにより、ガラス基板に極浅段差を精度よく形成することができ、各段差毎のエッチングばらつきがなくなり、ギャップ精度が向上する。また、多段の溝をフォト工程を用いることなく形成するので、エッチングの回数を減らすことができ、工程とコストを削減することが可能となる。
Further, the glass substrate groove forming method according to the present invention includes a step of forming an etching protective film having an opening hole by covering the surface of the glass substrate with a mask, and an upper portion of the opening hole of the etching protective film from the opening hole. A step of further forming an etching protective film having an opening hole wider than the opening hole by covering with a wide mask, and forming an etching protective film in which the opening hole diameter is increased in a stepped shape by repeating the above steps. And etching the etching protective film having the opening and the glass substrate at the same time to form a multistage groove in the glass substrate.
By forming an etching protective film with stepped opening holes on the glass substrate and etching it simultaneously in one step, it is possible to form an extremely shallow step on the glass substrate with high accuracy, and etching variation for each step. The gap accuracy is improved. In addition, since the multi-stage groove is formed without using a photo process, the number of etchings can be reduced, and the process and cost can be reduced.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、ガラス基板の表面を第1のマスクで覆って第1の開口穴を有する第1段目のエッチング保護膜を形成する工程と、第1段目のエッチング保護膜の第1の開口穴の上部を第1の開口穴より幅広の第2のマスクで覆って第1の開口穴より幅広の第2の開口穴を有する第2段目のエッチング保護膜を形成する工程と、第2段目のエッチング保護膜の第2の開口穴の上部を第2の開口穴より幅広の第3のマスクで覆って第2の開口穴より幅広の第3の開口穴を有する第3段目のエッチング保護膜を形成する工程と、第1〜第3の開口穴が段差状に拡径するエッチング保護膜とガラス基板とを同時にエッチングして、ガラス基板に3段の溝を形成する工程とを有するものである。
ガラス基板上に3段の開口穴を有するエッチング保護膜を形成し、これを1回で同時にエッチングすることにより、ガラス基板に極浅段差を精度よく形成することができ、各段差毎のエッチングばらつきがなくなり、ギャップ精度が向上する。また、3段の溝をフォト工程を用いることなく形成するので、エッチングの回数を減らすことができ、工程とコストを削減することが可能となる。さらに、マスクによるエッチング保護膜の段差形成はマスクを3回代えるだけで可能であり、フォトエッチング工程に比べてタクトタイムを短縮することができる。
The method for forming a groove in a glass substrate according to the present invention includes a step of forming a first-stage etching protective film having a first opening hole by covering the surface of the glass substrate with a first mask; A second-stage etching having a second opening hole wider than the first opening hole by covering an upper portion of the first opening hole of the eye etching protection film with a second mask wider than the first opening hole. Forming a protective film; and covering the upper part of the second opening hole of the second stage etching protective film with a third mask wider than the second opening hole, and forming a third wider than the second opening hole. Forming a third-stage etching protective film having a plurality of opening holes, and simultaneously etching the etching protective film in which the first to third opening holes have a stepped diameter and the glass substrate to form a glass substrate And a step of forming a three-stage groove.
By forming an etching protective film with three openings on the glass substrate and etching it simultaneously in one step, it is possible to form ultra-shallow steps on the glass substrate with high precision, and etching variations for each step. The gap accuracy is improved. In addition, since the three-stage groove is formed without using a photo process, the number of etchings can be reduced, and the process and cost can be reduced. Further, the step formation of the etching protective film by the mask can be performed only by changing the mask three times, and the tact time can be shortened as compared with the photoetching process.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、第1段目のエッチング保護膜に第1の開口穴を形成する際にアライメントマークを同時に形成しておき、アライメントマークに第2のマスクのアライメント穴、第3のマスクのアライメント穴を合わせてパターンの位置合わせを行うようにしたものである。
段差状のエッチング保護膜に形成される第1〜第3の開口穴の位置あわせを正確に行うことができる。
In the glass substrate groove forming method according to the present invention, the alignment mark is simultaneously formed when the first opening hole is formed in the first-stage etching protective film, and the second mask is formed on the alignment mark. The alignment hole and the alignment hole of the third mask are aligned to perform pattern alignment.
The first to third opening holes formed in the step-shaped etching protective film can be accurately aligned.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、段差状の開口穴を有するエッチング保護膜を酸化膜としたものである。
エッチング保護膜を酸化膜で形成したので低温でガラス基板に形成することができ、膜パターンの精度が向上する。
In the method for forming a groove in a glass substrate according to the present invention, an etching protective film having a stepped opening is used as an oxide film.
Since the etching protective film is formed of an oxide film, it can be formed on the glass substrate at a low temperature, and the accuracy of the film pattern is improved.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、酸化膜がTEOS酸化膜である。
酸化膜をTEOS酸化膜で形成したので、450℃以下の低温でガラス基板に酸化膜を形成することができ、酸化膜パターンの精度が向上する。
In the glass substrate groove forming method according to the present invention, the oxide film is a TEOS oxide film.
Since the oxide film is formed of the TEOS oxide film, the oxide film can be formed on the glass substrate at a low temperature of 450 ° C. or lower, and the accuracy of the oxide film pattern is improved.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、酸化膜とガラス基板とをフッ酸系のエッチング液によりエッチングするようにしたものである。
酸化膜とガラス基板とはフッ酸系の液により確実にエッチングすることができる。
In the glass substrate groove forming method according to the present invention, the oxide film and the glass substrate are etched with a hydrofluoric acid-based etchant.
The oxide film and the glass substrate can be reliably etched with a hydrofluoric acid-based liquid.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、段差状の開口穴を有する酸化膜の成長後に酸素プラズマ処理を行うものである。
酸化膜の成長後に酸素プラズマ処理を行うようにしたので、酸化膜を所望の形状に安定させることができる。
In the glass substrate groove forming method according to the present invention, oxygen plasma treatment is performed after the growth of an oxide film having stepped openings.
Since the oxygen plasma treatment is performed after the growth of the oxide film, the oxide film can be stabilized in a desired shape.
また、本発明に係るガラス基板の溝形成方法は、段差状の開口穴を有するエッチング保護膜を窒化膜としたものである。
エッチング保護膜を窒化膜としたので、エッチング保護膜としての精度が高い。
In the glass substrate groove forming method according to the present invention, a nitride film is used as the etching protective film having stepped openings.
Since the etching protective film is a nitride film, the accuracy as the etching protective film is high.
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記のガラス基板の溝形成方法によりガラス基板に多段の溝を有する凹部を形成して凹部に電極を設け、電極が設けられたガラス基板に振動板を有するシリコン基板を接合し、電極及びこの電極に隙間を持って対向する振動板を備えた静電アクチュエータを製造するものである。
吐出パワーに優れ、駆動電圧が低電圧化された静電アクチュエータを、高精度にかつ低コストで製造することができる。
The manufacturing method of the electrostatic actuator according to the present invention includes forming a recess having a multi-stage groove on a glass substrate by the above-described glass substrate groove forming method, providing an electrode in the recess, and providing the diaphragm on the glass substrate provided with the electrode. An electrostatic actuator including a silicon substrate having the electrode and a diaphragm facing the electrode with a gap is manufactured.
An electrostatic actuator having excellent discharge power and a low drive voltage can be manufactured with high accuracy and at low cost.
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造方法により製造された静電アクチュエータのシリコン基板に、複数のノズル穴を有するノズル基板を接合し、ノズル基板とシリコン基板との間にノズルの各々に連通する吐出室を形成し、振動板の変形によりノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを製造するものである。
吐出パワーに優れ、駆動電圧が低電圧化された液滴吐出ヘッドを、高精度にかつ低コストで製造することができる。
A manufacturing method of a droplet discharge head according to the present invention includes joining a nozzle substrate having a plurality of nozzle holes to a silicon substrate of an electrostatic actuator manufactured by the above-described electrostatic actuator manufacturing method, and the nozzle substrate and the silicon substrate. In this case, a discharge chamber communicating with each of the nozzles is formed between the two and a droplet discharge head for discharging droplets from the nozzles by deformation of the vibration plate.
A droplet discharge head having excellent discharge power and a low drive voltage can be manufactured with high accuracy and at low cost.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図2は図1の液滴吐出ヘッドを組み立てた状態の縦断面図である。
図1、図2において、液滴吐出ヘッドは、振動板を有する第1の基板としてのキャビティ基板1と、電極8を有する第2の基板としてのガラス基板2と、ノズル孔12を有する第3の基板としてのノズル基板3とが積層された三層構造となっている。
中間の第1の基板としてのキャビティ基板1はシリコン基板であり、底壁を振動板4とする複数の吐出室5と、各々の吐出室5に液(インク)を供給するための共通のリザーバ7を有する。そして、キャビティ基板1の全面に、プラズマCVDによりTEOS膜を0.1μm形成し、絶縁膜15としている。これは、液滴吐出ヘッドの駆動時における絶縁破壊やショートを防止するため、及び液によるキャビティ基板1のエッチングを防止するためである。
1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to
1 and 2, the droplet discharge head includes a
A
キャビティ基板1の下面に接合される第2の基板としてのガラス基板2は、硼珪酸ガラスを使用し、キャビティ基板1とガラス基板2の接合は陽極接合により行う。
このガラス基板2に電極8を設けるための凹部9は多段の溝Aにより形成されており、振動板4とこれに対向して配置させる電極8との対向間隔、すなわちギャップ(隙間)Gが3段に形成されている。凹部9は最も深い部分が190nmであり、最も浅い部分が150nmである。この凹部9はその内部に電極8、リード部10及び端子部11を設けるように、電極部形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成されている。電極8は凹部9内に電極部材(本実施の形態ではITO部材)をスパッタ法で70nmスパッタし、電極パターンを形成して作製する。したがって、本実施の形態におけるキャビティ基板1とガラス基板2とを陽極接合した後のギャップGは、最も深い部分で120nmとなっている。
The
The
また、キャビティ基板1の上面に接着接合される第3の基板としてのノズル基板3は、厚さ180μmのシリコン基板を用い、ノズル基板3の面部に、それぞれ吐出室5と連通するノズル孔12が設けられ、また、吐出室5とリザーバー7を連通するオリフィス6が設けられている。ノズル孔12は2段ノズルとなっており、液流れの整流作用により液の直進性を向上させている。
また、ノズル基板3の両端には、キャビティ基板1に形成されたリザーバ7に対向してリザーバ7内の圧力変動を抑制するダイアフラム13が形成されている。このダイアフラム13は、ノズル基板3の一部を薄肉に、例えばエッチングにより加工して形成されている。なお、上記の各数値はその一例を示すものである。
The nozzle substrate 3 as a third substrate bonded and bonded to the upper surface of the
In addition,
上記のように構成された液滴吐出ヘッドの動作を説明する。
ガラス基板2に設けられた電極8の端子部11と、キャビティ基板1に設けられた共通電極19との間に、発振回路18を接続する。そして、電極8に、発振回路18により0Vから30Vのパルス電圧を印加し、電極8の表面がプラスに帯電すると、対応する振動板4がマイナス電位に帯電し、振動板4は静電気の吸引作用により下方へたわむ。
ついで、パルス電圧をOFFにすると、振動板4は復元する。そのため、吐出室5内の圧力が急激に上昇して、ノズル孔12から液滴16を記録紙17に向けて吐出する。
次に、振動板4が再び下方へ撓むと、液がリザーバ7からオリフィス6を通じて吐出室5内に補給される。
なお、キャビティ基板1と発振回路18との接続は、ドライエッチングによりキャビティ基板1の一部に開けた共通電極19において行う。また、液滴吐出ヘッドへの液の供給は、電極基板2上に形成した液供給口14により行う。
The operation of the droplet discharge head configured as described above will be described.
An
Next, when the pulse voltage is turned off, the diaphragm 4 is restored. Therefore, the pressure in the
Next, when the diaphragm 4 is bent downward again, the liquid is supplied from the
The
本実施の形態1の液滴吐出ヘッドにおける振動板4は高濃度のボロンドープ層であって、ボロンドープ層は所望の振動板4と同じ厚みを有している。
アルカリによるシリコンエッチングにおけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの場合、高濃度(約5×1019atoms/cc以上)の領域において、非常に小さくなる。
本実施の形態1では、このことを利用し、振動板4の形成領域を高濃度ボロンドープ層とし、アルカリ異方性エッチングにより、吐出室5を形成する際に、ボロンドープ層が露出した時点でエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術により、振動板4を所望の板厚に作製している。
The diaphragm 4 in the droplet discharge head of
The etch rate of silicon etching by alkali, when the dopant is boron, in the region of high concentration (about 5 × 10 19 atoms / cc or more), very small.
In the first embodiment, utilizing this, the region where the diaphragm 4 is formed is a high-concentration boron-doped layer, and etching is performed when the boron-doped layer is exposed when forming the
本実施の形態1における液滴吐出ヘッドの第2の基板としてのガラス基板2の製造方法を、図3〜図7の製造工程図により詳細に説明する。なお、以下に示す数値はその一例を示すもので、これに限定するものではない。
まず、図3(a)に示すように、両面を研磨した厚み1mmの硼珪酸ガラスからなるガラス基板2を用意する。
A manufacturing method of the
First, as shown in FIG. 3A, a
次に、図3(b)に示すように、RCA等で洗浄したガラス基板2の片面に第1のシリコンマスク31を載せる。この際、第1のシリコンマスク31とガラス基板2とを耐熱性テープで固定する(図示せず)。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次に、図3(c)に示すように、ガラス基板2が露出している部分にエッチング保護膜である第1段目のTEOS酸化膜21を成膜する。例えば、ガラス基板2の第1段目の溝9a(図2参照)を20nmの深さで形成する場合、ガラス基板2のガラスエッチングレートが15Å/secであり、エッチング保護膜であるTEOS酸化膜レートが30Å/secであるから、第1段目のTEOS酸化膜21の膜厚が40nmになるようにして成膜する。この際、後述する第2のシリコンマスク32、及び第3のシリコンマスク33(図4、図5参照)のアライメントマークも同時に形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, a first stage
次に、図3(d)に示すように、耐熱性テープを剥がし、第1のシリコンマスク31をガラス基板2から外す。これにより、第1段目のTEOS酸化膜21に第1の開口穴21aが形成される。この第1の開口穴21aは、後述する段差状の酸化膜(エッチング保護膜)B(図5(j)参照)を用いてガラス基板2をエッチングする際に、ガラス基板2の第1段目の溝9aを形成する部分に対応する。
Next, as shown in FIG. 3D, the heat-resistant tape is peeled off, and the
図4(e)に示すように、ガラス基板2の第1段目のTEOS酸化膜21の第1の開口穴21aの上に、この開口穴21aを覆うようにして、第1のシリコンマスク31よりも幅広の第2のシリコンマスク32を載せる。この際、図3(c)において形成されたアライメントマークに第2のシリコンマスク32のアライメント穴を合わせてパターンの位置合わせを行い、第2のシリコンマスク32とガラス基板2とを耐熱性テープで固定する。
As shown in FIG. 4E, the
次に、図4(f)に示すように、第1のTEOS酸化膜21が露出している部分にエッチング保護膜である第2段目のTEOS酸化膜22を成膜する。例えば、ガラス基板2の第2段目の溝9b(図2参照)を20nmで形成する場合、ガラス基板2のガラスエッチングレートが15Å/secであり、エッチング保護膜であるTEOS酸化膜レートが30Å/secであるから、第2段目のTEOS酸化膜22の膜厚が40nmになるようにして成膜する。
Next, as shown in FIG. 4F, a second-stage
次に、図4(g)に示すように、耐熱性テープを剥がし、第2のシリコンマスク32をガラス基板2から外す。こうして第2段目のTEOS酸化膜22に第2の開口穴22aが形成される。この第2の開口穴22aは、後述する段差状の酸化膜B(図5(j)参照)を用いてガラス基板2をエッチングする際に、ガラス基板2の第2段目の溝9bを形成する部分に対応する。
Next, as shown in FIG. 4G, the heat-resistant tape is peeled off, and the
図5(h)に示すように、ガラス基板2の第2段目のTEOS酸化膜22の第2の開口穴22aの上に、この開口穴22aを覆うようにして、第2のシリコンマスク32よりも幅広の第3のシリコンマスク33を載せる。この際、図3(c)において形成されたアライメントマークに第3のシリコンマスク32のアライメント穴を合わせてパターンの位置合わせを行い、第3のシリコンマスク32とガラス基板2とを耐熱性テープで固定する。
As shown in FIG. 5 (h), the
次に、図5(i)に示すように、第2のTEOS酸化膜22が露出している部分にエッチング保護膜である第3段目のTEOS酸化膜23を成膜する。例えば、ガラス基板2の第3段目の溝9c(図2参照)を150nmで形成する場合、ガラス基板2のガラスエッチングレートが15Å/secであり、エッチング保護膜であるTEOS酸化膜レートが30Å/secであるから、第3段目のTEOS酸化膜23の膜厚が300nmになるようにして成膜する。
Next, as shown in FIG. 5I, a third-stage
次に、図5(j)に示すように、耐熱性テープを剥がし、第3のシリコンマスク33をガラス基板2から外す。こうして、第3段目のTEOS酸化膜23に第3の開口穴23aが形成され、先の第1段目、第2段目のTEOS酸化膜21、22の開口穴21a、22aと共に、段差状の酸化膜(段差状の開口穴を有する酸化膜、すなわちエッチング保護膜)Bを形成する。なお、第3の開口穴23aは、段差状の酸化膜Bを用いてガラス基板2をエッチングする際に、ガラス基板2の第3段目の溝9cを形成する部分に対応する。
上記の工程において、第1、第2、第3段目のTEOS酸化膜21、22、23の成長後は酸素プラズマ処理を行い、第1、第2、第3段目のTEOS酸化膜21、22、23を所望の形状に安定させる。
Next, as shown in FIG. 5 (j), the heat-resistant tape is peeled off, and the
In the above process, after the growth of the first, second, and third stage
次に、図6(k)に示すように、段差状の酸化膜Bとガラス基板2とを、所望時間、フッ酸系のガラスエッチング専用液により同時にエッチングする。この際、ガラスエッチングレートが15Å/secであり、TEOS酸化膜レートが30Å/secであるから、段差状の酸化膜Bはガラス基板2の2倍の速度でエッチングされる。
段差状の酸化膜Bが40nmエッチングされると、第1の開口穴21aに対応した部分のガラス基板2が20nmエッチングされて第1段目の溝9aが形成される。そして、第1の開口穴21aは厚みが0となる。
Next, as shown in FIG. 6K, the stepped oxide film B and the
When the stepped oxide film B is etched by 40 nm, a portion of the
次に、図6(l)に示すように、段差状の酸化膜Bがさらに40nmエッチングされると、段差状の酸化膜Bの第2の開口穴22aに対応した部分のガラス基板2が20nmエッチングされて第2段目の溝9bが形成される。この際、第1段目の溝9aも20nmさらにエッチングされる。こうして、段差状の酸化膜Bが40nmエッチングされると、第2の開口穴22aは厚みが0となる。
Next, as shown in FIG. 6L, when the stepped oxide film B is further etched by 40 nm, the portion of the
次に、図6(m)に示すように、段差状の酸化膜Bがさらに300nmエッチングされると、段差状の酸化膜Bの第3の開口穴23aに対応した部分のガラス基板2が150nmエッチングされて第3段目の溝9cが形成される。この際、第1段目、第2段目の溝9a、9bも150nmさらにエッチングされる。こうして、段差状の酸化膜Bが150nmエッチングされると、第3の開口穴23aは厚みが0となり、段差状の酸化膜Bはすべてエッチングされることになる。
Next, as shown in FIG. 6M, when the stepped oxide film B is further etched by 300 nm, the portion of the
このようにして、段差状の酸化膜Bがエッチングされてなくなった部分からさらにガラス基板2のエッチングが進み、最終的に、図6(m)に示すように、ガラス基板2に多段の溝(3段の溝)Aを有する凹部9が形成される。この凹部9は、第1段目の溝9aが20nmの深さであり、第2段目の溝9bが20nmの深さであり、第3段目の溝9cが150nmの深さである。
In this way, the etching of the
図7(n)に示すように、ガラス基板2を硫酸洗浄した後、パターンを形成した凹部9面にスパッタリング法によりITO膜を全面に成膜する。膜厚は、例えばギャップGを120nmで形成する場合、凹部9の最も深い部分は190nmであるので、ITO膜が70nmの厚みになるように成膜する。次に、スクラブ洗浄し、ガラス基板2の多段の溝Aを有する凹部9内にITOパターンが残るようにレジストパターンを形成し、ITO膜をエッチングして、ITOパターンすなわち電極8を形成する。
As shown in FIG. 7 (n), after the
最後に、図7(o)に示すように、サンドブラスト加工またはドリル加工によって液供給口14となる穴14aを形成する。
Finally, as shown in FIG. 7 (o), a
上記の説明では、ガラス基板2に3段の溝Aを有する凹部9を形成する場合について説明したが、多段の溝Aは3段に限定するものではなく、例えば、2段、または4段以上に形成してもよい。
また、上記の説明では、エッチング保護膜として酸化膜を用いた場合について説明したがこれに限定するものではなく、例えば窒化膜を用いたものであってもよい。窒化膜の場合は酸化膜の場合に比べてエッチングレートが遅いが、酸化膜の場合よりもエッチング保護膜としての精度は高い。なお、エッチング保護膜として窒化膜を用いる場合でも、ガラス基板2の溝形成の方法は酸化膜の場合と実質的に同様である。
In the above description, the case where the
In the above description, the case where an oxide film is used as an etching protective film has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a nitride film may be used. In the case of a nitride film, the etching rate is slower than in the case of an oxide film, but the accuracy as an etching protective film is higher than in the case of an oxide film. Even when a nitride film is used as the etching protective film, the method of forming the groove of the
従来は、多段の溝Aを形成する場合、フォトエッチング工程を用いて行っていたが、このようにすると各段差を形成するときにエッチングにばらつきが生じ、このばらつきが積み重ねられて面内における段差精度を得ることができなかったが、本発明によれば、フォトエッチング工程がなく、エッチングを1回で行うことができるため、段差にばらつきがなく、ギャップ精度を向上することができる。
また、本発明によれば、従来のように多数回のフォトエッチング工程を行わないので、レジストを使用することはない。さらに、エッチング工程が1回であるから、エッチング液の使用回数を減らすことができる。こうして、工程を削減することができ、コストを低減することができる。
Conventionally, when the multi-step groove A is formed, the photoetching process is used. However, when this is done, variations occur in etching when each step is formed, and the variations are accumulated to form steps in the surface. Although accuracy could not be obtained, according to the present invention, since there is no photoetching step and etching can be performed once, there is no variation in level difference and gap accuracy can be improved.
In addition, according to the present invention, since a photo etching process is not performed many times as in the prior art, no resist is used. Furthermore, since the etching process is performed once, the number of times the etching solution is used can be reduced. Thus, steps can be reduced and costs can be reduced.
さらに、本発明によれば、エッチング保護膜をTEOS酸化膜で形成する場合は、450℃以下の低温成膜が可能であり、第1〜第3のシリコンマスク31〜33を撓まない状態で成膜することができるため、第1〜第3のシリコンマスク31〜33の浮き部分からの膜の回り込みがなく、パターン精度を向上させることができる。
また、第1〜第3のシリコンマスク31〜33を取り替えて成膜を繰り返すだけでよいので、フォトエッチング工程に比べてタクトタイムを短縮することができる。
Furthermore, according to the present invention, when the etching protective film is formed of the TEOS oxide film, the film can be formed at a low temperature of 450 ° C. or lower, and the first to third silicon masks 31 to 33 are not bent. Since the film can be formed, the film does not wrap around from the floating portions of the first to third silicon masks 31 to 33, and the pattern accuracy can be improved.
Moreover, since it is only necessary to replace the first to third silicon masks 31 to 33 and repeat the film formation, the tact time can be shortened compared to the photoetching process.
上記のようにして多段の溝Aを有する凹部9を備えたガラス基板2を製造したのち(図3〜図7参照)、このガラス基板2に振動板を有するシリコン基板を接合し、ガラス基板2の電極8とこの電極8にギャップ(隙間)Gを持って対向する振動板とを備えた静電アクチュエータを製造する(図示せず)。
さらに、上記のようにして製造された静電アクチュエータのシリコン基板(キャビティ基板)1に、複数のノズル孔12を有するノズル基板3を接合してノズル基板3とシリコン基板(キャビティ基板)1との間にノズル12の各々に連通する吐出室5を形成し、振動板4の変形によりノズル12から液滴16を吐出させる液滴吐出ヘッドを製造する(図2参照)。
After manufacturing the
Furthermore, the nozzle substrate 3 having a plurality of nozzle holes 12 is joined to the silicon substrate (cavity substrate) 1 of the electrostatic actuator manufactured as described above, and the nozzle substrate 3 and the silicon substrate (cavity substrate) 1 are connected. A
実施の形態2.
図8は、実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の斜視図である。
図8に示す液滴吐出装置100は、一般的なインクジェットプリンタである。
実施の形態1に係る液滴吐出ヘッドは、ガラス基板2上に複数の極浅段差を精度よく形成しており、各段差毎のエッチングばらつきがなくギャップ精度に優れているので、吐出性能に優れた液滴吐出装置100を得ることができる。
なお、実施の形態1に示す液滴吐出ヘッドは図8に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機EL表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
FIG. 8 is a perspective view of a droplet discharge apparatus including the droplet discharge head according to the first embodiment.
A
The droplet discharge head according to
In addition to the ink jet printer shown in FIG. 8, the droplet discharge head shown in
1 キャビティ基板、2 ガラス基板、3 ノズル基板、4 振動板、5 吐出室、6 オリフィス、7 リザーバ、8 電極、9 凹部、9a 第1段目の溝、9b 第2段目の溝、9c 第3段目の溝、12 ノズル孔、21 第1段目のTEOS酸化膜(第1段目のエッチング保護膜)、21a 第1の開口穴、22 第2段目のTEOS酸化膜(第2段目のエッチング保護膜)、22a 第2の開口穴、23 第3段目のTEOS酸化膜(第3段目のエッチング保護膜)、23a 第3の開口穴、31 第1のシリコンマスク(第1のマスク)、32 第2のシリコンマスク(第2のマスク)、33 第3のシリコンマスク(第3のマスク)、A 多段の溝、B 段差状の酸化膜(段差状の開口穴を有する酸化膜)。 1 cavity substrate, 2 glass substrate, 3 nozzle substrate, 4 vibration plate, 5 discharge chamber, 6 orifice, 7 reservoir, 8 electrode, 9 recess, 9a first step groove, 9b second step groove, 9c second 3rd stage groove, 12 nozzle holes, 21 1st stage TEOS oxide film (first stage etching protection film), 21a 1st opening hole, 22 2nd stage TEOS oxide film (2nd stage) Etching protection film), 22a second opening hole, 23 third stage TEOS oxide film (third etching protection film), 23a third opening hole, 31 first silicon mask (first , 32 Second silicon mask (second mask), 33 Third silicon mask (third mask), A Multi-stage groove, B Step-shaped oxide film (oxide having step-shaped opening holes) film).
Claims (12)
前記ガラス基板の表面に段差状の開口穴を有するエッチング保護膜を形成し、前記エッチング保護膜と前記ガラス基板とを同時にエッチングして、前記ガラス基板に前記段差状の開口穴に対応する多段の溝を形成することを特徴とするガラス基板の溝形成方法。 A glass substrate groove forming method for forming a recess having a multistage groove on a glass substrate,
Forming an etching protective film having a stepped opening hole on the surface of the glass substrate, and simultaneously etching the etching protective film and the glass substrate to form a multi-stage corresponding to the stepped opening hole in the glass substrate; A method for forming a groove in a glass substrate, comprising forming a groove.
前記エッチング保護膜の前記開口穴の上部を該開口穴より幅広のマスクで覆って前記開口穴より幅広の開口穴を有するエッチング保護膜をさらに形成する工程と、
上記の工程を繰り返して前記開口穴が段差状に拡径するエッチング保護膜を形成し、前記段差状の開口孔を有するエッチング保護膜と前記ガラス基板とを同時にエッチングして、前記ガラス基板に多段の溝を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項1または2記載のガラス基板の溝形成方法。 Forming an etching protective film having an opening hole by covering the surface of the glass substrate with a mask;
Forming an etching protective film having an opening hole wider than the opening hole by covering an upper portion of the opening hole of the etching protective film with a mask wider than the opening hole;
The above-described steps are repeated to form an etching protective film in which the opening hole has a stepped diameter, and the etching protective film having the stepped opening hole and the glass substrate are simultaneously etched to form a multi-stage on the glass substrate. Forming a groove of
The method for forming a groove in a glass substrate according to claim 1, wherein:
前記第1段目のエッチング保護膜の前記第1の開口穴の上部を該第1の開口穴より幅広の第2のマスクで覆って前記第1の開口穴より幅広の第2の開口穴を有する第2段目のエッチング保護膜を形成する工程と、
前記第2段目のエッチング保護膜の前記第2の開口穴の上部を該第2の開口穴より幅広の第3のマスクで覆って前記第2の開口穴より幅広の第3の開口穴を有する第3段目のエッチング保護膜を形成する工程と、
前記第1〜第3の開口穴が段差状に拡径するエッチング保護膜と前記ガラス基板とを同時にエッチングして、前記ガラス基板に3段の溝を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項3記載のガラス基板の溝形成方法。 Forming a first-stage etching protective film having a first opening hole by covering the surface of the glass substrate with a first mask;
An upper portion of the first opening hole of the first-stage etching protective film is covered with a second mask wider than the first opening hole, and a second opening hole wider than the first opening hole is formed. Forming a second-stage etching protective film comprising:
An upper portion of the second opening hole of the second-stage etching protective film is covered with a third mask wider than the second opening hole, and a third opening hole wider than the second opening hole is formed. Forming a third-stage etching protective film having:
Etching the etching protective film in which the first to third opening holes have a stepped diameter and the glass substrate simultaneously to form a three-stage groove in the glass substrate;
The method for forming a groove in a glass substrate according to claim 3, wherein:
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