JP4614059B2

JP4614059B2 - Method for manufacturing liquid jet head

Info

Publication number: JP4614059B2
Application number: JP2004278121A
Authority: JP
Inventors: 泰幸松本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006088574A

Description

シリコン基板の製造方法、及びこの技術を展開させた液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon substrate and a method for manufacturing a liquid ejecting head that ejects a liquid in which this technology is developed, and more particularly, to a method for manufacturing an ink jet recording head that ejects ink as a liquid.

液体噴射ヘッドの代表的な例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合されて圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板を接合したものがある（例えば、特許文献１参照）。 As an ink jet recording head which is a typical example of a liquid ejecting head, for example, a flow path forming substrate in which a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening is formed, and formed on one surface side of the flow path forming substrate. There is a piezoelectric element bonded to a sealing substrate having a piezoelectric element holding portion that is bonded to a surface of a flow path forming substrate on the piezoelectric element side and seals the piezoelectric element (see, for example, Patent Document 1).

このようなインクジェット式記録ヘッドにおいては、近年、圧電素子を高密度に配列することで印刷品質の向上が図られている。圧電素子を高密度に配列する場合、流路形成基板には圧力発生室を高密度に形成されるため、流路形成基板の厚さを比較的薄くすることで、圧力発生室を区画する隔壁の剛性が確保する必要がある。 In such an ink jet recording head, in recent years, the print quality has been improved by arranging piezoelectric elements at a high density. When piezoelectric elements are arranged at a high density, pressure generation chambers are formed at a high density on the flow path forming substrate. Therefore, the partition wall that partitions the pressure generation chambers by relatively reducing the thickness of the flow path forming substrate. It is necessary to ensure the rigidity.

また、流路形成基板は、例えば、シリコンウェハによって形成され、流路形成基板の厚さを薄くする方法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、流路形成基板の表面を研削、あるいは所定のエッチング液を用いてエッチングする方法等がある。そして、このような方法で流路形成基板の厚さを薄く加工した後は、流路形成基板の表面に保護膜を形成し、この保護膜をマスクとして流路形成基板をエッチングすることにより複数の凹部からなる圧力発生室を形成する。 Further, the flow path forming substrate is formed of, for example, a silicon wafer, and as a method of reducing the thickness of the flow path forming substrate, for example, as described in Patent Document 1, the surface of the flow path forming substrate is There are methods such as grinding or etching using a predetermined etching solution. And after processing the thickness of the flow path forming substrate by such a method, a protective film is formed on the surface of the flow path forming substrate, and the flow path forming substrate is etched using the protective film as a mask. Forming a pressure generating chamber composed of a concave portion.

ここで、流路形成基板の厚さを薄くする際に、フッ硝酸をエッチング液として用いると、流路形成基板（シリコンウェハ）を比較的短時間で良好にエッチングすることができる。しかしながら、フッ硝酸をエッチング液として用いた場合、流路形成基板の表面にフッ素を含有する膜（以下、単に「フッ素膜」と表現する）が形成されてしまい、このような流路形成基板の表面に保護膜を形成すると、洗浄面と保護膜との密着力が低下するとともに、保護膜にピンホールが形成される等の問題が発生してしまう。そして、このような保護膜をマスクとして用いると、圧力発生室を高精度に形成することができないという問題がある。 Here, when reducing the thickness of the flow path forming substrate, the flow path forming substrate (silicon wafer) can be satisfactorily etched in a relatively short time by using hydrofluoric acid as an etchant. However, when fluorinated nitric acid is used as an etching solution, a film containing fluorine (hereinafter simply referred to as “fluorine film”) is formed on the surface of the flow path forming substrate. If a protective film is formed on the surface, the adhesion between the cleaning surface and the protective film is reduced, and problems such as the formation of pinholes in the protective film occur. When such a protective film is used as a mask, there is a problem that the pressure generating chamber cannot be formed with high accuracy.

なお、エッチング等により流路形成基板を所定の厚みにした後には、一般的に、流路形成基板の表面の洗浄工程が実施される。流路形成基板（シリコンウェハ）の洗浄方法としては、例えば、純水とアンモニア水と過酸化水素水とを所定の割合で混合した洗浄液による洗浄（ＳＣ１洗浄）、純水と塩素と過酸化水素水とを所定の割合で混合した洗浄液による洗浄（ＳＣ２洗浄）等を組み合わせたＲＣＡ洗浄等がある（例えば、特許文献２参照）。 In addition, after the flow path forming substrate is made to have a predetermined thickness by etching or the like, a cleaning process for the surface of the flow path forming substrate is generally performed. As a method of cleaning the flow path forming substrate (silicon wafer), for example, cleaning with a cleaning liquid in which pure water, ammonia water, and hydrogen peroxide water are mixed at a predetermined ratio (SC1 cleaning), pure water, chlorine, and hydrogen peroxide are used. There is RCA cleaning combined with cleaning with a cleaning liquid mixed with water at a predetermined ratio (SC2 cleaning) or the like (for example, see Patent Document 2).

しかしながら、このような従来の洗浄方法では、流路形成基板の表面に付着している異物等は比較的容易に除去できるものの、表面に形成されたフッ素膜は容易に除去することができない。このため、フッ素膜を除去しようとすると洗浄工程にかなりの時間を要してしまい製造効率が著しく低下するという問題がある。 However, such a conventional cleaning method can remove foreign matters adhering to the surface of the flow path forming substrate relatively easily, but cannot easily remove the fluorine film formed on the surface. For this reason, if it is going to remove a fluorine film, considerable time will be required for a washing | cleaning process, and there exists a problem that manufacturing efficiency falls remarkably.

なお、このような問題は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、他の液滴を吐出する液体噴射ヘッドの製造方法においても同様に存在する。 Such a problem exists not only in an ink jet recording head that ejects ink droplets but also in a method of manufacturing a liquid ejecting head that ejects other droplets.

特開２００４−８２７２２号公報（第１図、第８図及び第９頁等）Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-82722 (FIGS. 1, 8, and 9) 特開平９−３２１００９号公報（第３〜第４頁等）JP-A-9-321209 (pages 3 to 4 etc.)

本発明は、このような事情に鑑み、圧力発生室となる凹部を比較的容易に高精度に形成することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, and an object thereof is to provide a manufacturing how of a liquid jet head can be formed relatively easily high precision recess to serve as the pressure generating chamber.

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、シリコン基板からなり液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハの一方面側に振動板を介して圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記圧電素子を保護するための空間である圧電素子保持部を有する保護基板が複数一体的に形成される保護基板用ウェハを前記流路形成基板用ウェハの前記一方面側に接着剤によって接合する接合工程と、フッ硝酸をエッチング液として前記流路形成基板用ウェハの他方面側をエッチングするエッチング工程を少なくとも含み当該流路形成基板用ウェハを所定の薄さに形成する薄板化工程と、前記流路形成基板用ウェハの周縁部にオゾン水とフッ酸溶液とを同時に吹き付けて、前記流路形成基板用ウェハ及び前記保護基板用ウェハを洗浄する洗浄工程と、前記流路形成基板用ウェハの他方面側に所定パターンで保護膜を形成すると共に該保護膜を介して前記流路形成基板用ウェハをウェットエッチングすることにより前記圧力発生室を形成する圧力室形成工程と、前記流路形成基板用ウェハと前記保護基板用ウェハとの接合体を所定の大きさに分割する分割工程と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１の態様では、フッ硝酸をエッチング液として流路形成基板用ウェハをエッチングすると、その表面にフッ素膜が形成されてしまうが、その後、上記洗浄工程を実施することで、このフッ素膜を比較的容易に除去することができる。したがって、保護膜を良好に形成することができ、この保護膜をマスクとして流路形成基板用ウェハをエッチングすることで、圧力発生室を高精度に形成することができる。
また圧電素子が保護基板によって保護されるため、薄板化工程で流路形成基板用ウェハを加工する際、あるいはその後の洗浄工程等において、圧電素子が破壊されてしまうのを防止できる。
さらに流路形成基板用ウェハを洗浄する際に、はみ出した接着剤を比較的容易に除去することができ、製造効率が大幅に向上する。 A first aspect of the present invention that solves the above problem is a flow path forming substrate in which a plurality of flow path forming substrates formed of a silicon substrate and formed with pressure generation chambers communicating with nozzle openings for ejecting liquid are integrally formed. A plurality of protective substrates having a piezoelectric element forming step for forming a piezoelectric element on one surface side of a wafer for manufacturing via a vibration plate and a piezoelectric element holding portion which is a space for protecting the piezoelectric element are integrally formed. A bonding step of bonding the protective substrate wafer to the one surface side of the flow path forming substrate wafer with an adhesive ; and an etching step of etching the other surface side of the flow path forming substrate wafer using hydrofluoric acid as an etchant. a thinning step of forming at least includes the flow path forming wafer substrate to a predetermined thinness, by blowing ozone water and a hydrofluoric acid solution at the same time the peripheral portion of the flow path forming wafer substrate, before The flow path formed through the protective film with a cleaning process for cleaning the flow path forming wafer and the protective wafer substrate for a substrate, a protective film in a predetermined pattern on the other surface side of the flow path forming wafer substrate A pressure chamber forming step of forming the pressure generating chamber by wet etching the substrate wafer; and a dividing step of dividing the joined body of the flow path forming substrate wafer and the protective substrate wafer into a predetermined size; In a method for manufacturing a liquid jet head, comprising:
In the first aspect, when the flow path forming substrate wafer is etched using hydrofluoric acid as an etchant, a fluorine film is formed on the surface. Thereafter, the cleaning process is performed to remove the fluorine film. It can be removed relatively easily. Therefore, the protective film can be satisfactorily formed, and the pressure generating chamber can be formed with high accuracy by etching the flow path forming substrate wafer using the protective film as a mask.
Further, since the piezoelectric element is protected by the protective substrate, it is possible to prevent the piezoelectric element from being destroyed when the flow path forming substrate wafer is processed in the thinning process or in the subsequent cleaning process.
Further, when the flow path forming substrate wafer is cleaned, the protruding adhesive can be removed relatively easily, and the manufacturing efficiency is greatly improved.

本発明の第２の態様は、第１の態様の液体噴射ヘッドの製造方法において、前記洗浄工程では、前記オゾン水と前記フッ酸溶液とを、前記流路形成基板の周縁部の異なる位置に吹き付けることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。 According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a liquid jet head according to the first aspect, in the cleaning step, the ozone water and the hydrofluoric acid solution are placed at different positions on the periphery of the flow path forming substrate. The liquid jet head manufacturing method is characterized by spraying.

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の液体噴射ヘッドの製造方法において、前記洗浄工程では、スピン洗浄により前記流路形成用基板及び前記保護基板用ウェハを洗浄することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第３の態様では、流路形成基板用ウェハの他方面のみを選択的に洗浄することができ、洗浄液が他の部分に付着して悪影響を及ぼすことがない。 According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a liquid jet head according to the first or second aspect, in the cleaning step, the flow path forming substrate and the protective substrate wafer are cleaned by spin cleaning. And a manufacturing method of the liquid jet head.
In the third aspect, only the other surface of the flow path forming substrate wafer can be selectively cleaned, so that the cleaning liquid does not adhere to other portions and adversely affect.

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様の液体噴射ヘッドの製造方法において、前記薄板化工程が、前記流路形成基板用ウェハの他方面側を研削する研削工程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第４の態様では、流路形成基板用ウェハを効率的に薄板化することができ、且つこの研磨の際に発生する研磨カス等も洗浄工程を実施することで確実に除去される。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a liquid jet head according to any one of the first to third aspects, the thinning step grinds the other surface side of the flow path forming substrate wafer. A method of manufacturing a liquid ejecting head including a process.
In the fourth aspect, the flow path forming substrate wafer can be efficiently thinned, and the polishing residue generated during the polishing is reliably removed by performing the cleaning process.

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか一つの態様の液体噴射ヘッドの製造方法において、前記洗浄工程の終了時に、前記フッ酸溶液の吹き付けを前記オゾン水の吹き付けよりも早く終了させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第５の態様では、洗浄後にシリコン基板の純水リンスを行う際、ウォーターマークの発生等が抑えられる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a liquid jet head according to any one of the first to fourth aspects, the hydrofluoric acid solution is sprayed earlier than the ozone water at the end of the cleaning step. The liquid jet head manufacturing method is characterized in that the liquid jet head is terminated.
In the fifth aspect, generation of a watermark or the like can be suppressed when performing pure water rinsing of the silicon substrate after cleaning.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is formed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in this embodiment, and one surface thereof is previously formed of silicon dioxide by thermal oxidation to a thickness of 0.5 to 2 μm. The elastic film 50 is formed.

流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の凹部である圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板３０のリザーバ部３２と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。 In the flow path forming substrate 10, pressure generating chambers 12 which are a plurality of concave portions partitioned by the partition walls 11 are arranged in parallel in the width direction. Further, a communication portion 13 is formed in a region outside the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 of the flow path forming substrate 10, and the communication portion 13 and each pressure generation chamber 12 are provided for each pressure generation chamber 12. Communication is made via a path 14. The communication unit 13 constitutes a part of the reservoir 100 that communicates with a reservoir unit 32 of the protective substrate 30 described later and serves as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12. The ink supply path 14 is formed with a narrower width than the pressure generation chamber 12, and maintains a constant flow path resistance of ink flowing into the pressure generation chamber 12 from the communication portion 13.

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられる保護膜５２を介して、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。 Further, on the opening surface side of the flow path forming substrate 10, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end portion of each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is used to generate pressure. The chamber 12 is fixed by an adhesive, a heat welding film or the like through a protective film 52 used as a mask when forming the chamber 12. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.01 to 1 mm, a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to 4.5 [× 10 ⁻⁶ / ° C.], glass ceramics, silicon It consists of a single crystal substrate or stainless steel.

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。 On the other hand, as described above, the elastic film 50 having a thickness of, for example, about 1.0 μm is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. For example, an insulator film 55 having a thickness of about 0.4 μm is formed. Further, on the insulator film 55, a lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm, a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1.0 μm, and a thickness of, for example, about 0 The upper electrode film 80 having a thickness of 0.05 μm is laminated by a process described later to constitute the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In addition, here, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In this embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In either case, a piezoelectric active part is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the vibration plate that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等の金属層９５からなるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。 Further, lead electrodes 90 made of a metal layer 95 such as gold (Au) are connected to the upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300, and the piezoelectric elements 300 are connected via the lead electrodes 90. A voltage is selectively applied.

さらに、このような流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接合されている。そして、圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３１は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。また、このような保護基板３０には、圧電素子保持部３１の外側にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、流路形成基板１０の連通部１３と連通されて、各圧力発生室１２の列毎の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、このような保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。 Further, a protective substrate 30 having a piezoelectric element holding portion 31 for protecting the piezoelectric element 300 is bonded to the surface of the flow path forming substrate 10 on the piezoelectric element 300 side. And since the piezoelectric element 300 is formed in this piezoelectric element holding part 31, it is protected in the state which hardly receives the influence of an external environment. The piezoelectric element holding part 31 may be sealed or may not be sealed. Further, the protective substrate 30 is provided with a reservoir portion 32 outside the piezoelectric element holding portion 31. In this embodiment, the reservoir portion 32 is formed across the protective substrate 30 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generation chamber 12, and is communicated with the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10. The reservoir 100 is configured as a common ink chamber for each row of the pressure generation chambers 12. In addition, examples of the material of the protective substrate 30 include glass, ceramic material, metal, resin, and the like, and the protective substrate 30 may be formed of substantially the same material as the thermal expansion coefficient of the flow path forming substrate 10. Preferably, in the present embodiment, the silicon single crystal substrate made of the same material as the flow path forming substrate 10 is used.

また、保護基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２００が形成され、この接続配線２００上には圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ２１０が実装されている。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３１の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動ＩＣ２１０とが駆動配線２２０を介して電気的に接続されている。 A connection wiring 200 formed in a predetermined pattern is formed on the protective substrate 30, and a drive IC 210 for driving the piezoelectric element 300 is mounted on the connection wiring 200. Then, the leading end portion of each lead electrode 90 drawn out from each piezoelectric element 300 to the outside of the piezoelectric element holding portion 31 is electrically connected to the driving IC 210 via the driving wiring 220.

さらに、保護基板３０のリザーバ部３２に対応する領域上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。 Further, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto a region corresponding to the reservoir portion 32 of the protective substrate 30. The sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and one surface of the reservoir portion 32 is sealed by the sealing film 41. Yes. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ２１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインクが吐出する。 In such an ink jet recording head, ink is taken in from an external ink supply means (not shown), filled with ink from the reservoir 100 to the nozzle opening 21, and then stored in the pressure generating chamber 12 in accordance with a recording signal from the driving IC 210. By applying a voltage between the corresponding lower electrode film 60 and upper electrode film 80 to bend and deform the piezoelectric element 300 and the vibration plate, the pressure in each pressure generating chamber 12 is increased and ink is ejected from the nozzle openings 21. Is discharged.

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３、図４及び図７は、圧力発生室１２の長手方向の断面図であり、図５及び図６は、洗浄工程を説明する概略図である。まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハからなり流路形成基板１０が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。 Hereinafter, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 7 are cross-sectional views in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12, and FIGS. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining the cleaning process. First, as shown in FIG. 3A, a flow path forming substrate wafer 110 made of a silicon wafer and integrally formed with a plurality of flow path forming substrates 10 is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. A silicon dioxide film 51 constituting the elastic film 50 is formed. In this embodiment, a silicon wafer having a relatively thick film thickness of about 625 μm and a high rigidity is used as the flow path forming substrate wafer 110.

次に、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５５を形成する。 Next, as shown in FIG. 3B, an insulator film 55 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51). Specifically, after forming a zirconium (Zr) layer on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51) by, for example, sputtering, the zirconium layer is thermally oxidized in a diffusion furnace at 500 to 1200 ° C., for example. Thus, the insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO ₂ ) is formed.

次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次に、図３（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。 Next, as shown in FIG. 3C, after the lower electrode film 60 is formed by stacking platinum and iridium on the insulator film 55, for example, the lower electrode film 60 is patterned into a predetermined shape. Next, as shown in FIG. 3 (d), a piezoelectric layer 70 made of, for example, lead zirconate titanate (PZT) and an upper electrode film 80 made of, for example, iridium are connected to a wafer 110 for flow path forming substrate. The piezoelectric element 300 is formed by patterning the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 in regions facing the pressure generation chambers 12.

なお、圧電素子３００を構成する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ_３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ_３（ＰＺ）、Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１−ｘ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／３Ｔａ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／３Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。 The material of the piezoelectric layer 70 constituting the piezoelectric element 300 is, for example, a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT), or niobium, nickel, magnesium, bismuth, yttrium, or the like. A relaxor ferroelectric or the like to which a metal is added is used. The composition may be appropriately selected in consideration of the characteristics, application, etc. of the piezoelectric element 300. For example, PbTiO ₃ (PT), PbZrO ₃ (PZ), Pb (Zr _x Ti _1-x ) O ₃ (PZT) ), Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ -PbTiO ₃ (PMN-PT), Pb (Zn _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ -PbTiO ₃ (PZN-PT), Pb (Ni ₁ ) _{_{_{_{/ 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO}}}} 3 (PNN-PT), Pb (In 1/2 Nb 1/2) O 3 -PbTiO 3 (PIN-PT), Pb (Sc 1/3 Ta 1/2 ) O ₃ —PbTiO ₃ (PST-PT), Pb (Sc _1/3 Nb _1/2 ) O ₃ —PbTiO ₃ (PSN-PT), BiScO ₃ —PbTiO ₃ (BS-PT), BiYbO ₃ —PbTiO ₃ (BY PT), and the like.

また、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。 The method for forming the piezoelectric layer 70 is not particularly limited. For example, in this embodiment, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a catalyst is applied, dried, gelled, and further fired at a high temperature. The piezoelectric layer 70 was formed by using a so-called sol-gel method for obtaining a piezoelectric layer 70 made of an oxide.

次に、図４（ａ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９５を形成する。そして、この金属層９５上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して金属層９５を圧電素子３００毎にパターニングすることによりリード電極９０を形成する。 Next, as shown in FIG. 4A, a lead electrode 90 is formed. Specifically, first, a metal layer 95 made of, for example, gold (Au) or the like is formed over the entire surface of the flow path forming substrate wafer 110. Then, a mask pattern (not shown) made of, for example, a resist is formed on the metal layer 95, and the lead electrode 90 is formed by patterning the metal layer 95 for each piezoelectric element 300 through the mask pattern. .

次に、図４（ｂ）に示すように、保護基板３０が複数一体的に形成される保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、保護基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３２、圧電素子保持部３１等が予め形成されており、保護基板用ウェハ１３０上には、上述した接続配線２００が予め形成されている。また、保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコンウェハであり、保護基板用ウェハ１３０を接合することで流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。 Next, as shown in FIG. 4B, a protective substrate wafer 130 in which a plurality of protective substrates 30 are integrally formed is bonded onto the flow path forming substrate wafer 110 with an adhesive 35. Here, the reservoir portion 32, the piezoelectric element holding portion 31, and the like are formed in advance on the protective substrate wafer 130, and the connection wiring 200 described above is formed in advance on the protective substrate wafer 130. Further, the protective substrate wafer 130 is a silicon wafer having a thickness of about 400 μm, for example, and the rigidity of the flow path forming substrate wafer 110 is significantly improved by bonding the protective substrate wafer 130.

次いで、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の保護基板用ウェハ１３０側とは反対側を加工して、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。具体的には、まず、裏面研磨装置（バックグラインダ）等によって流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さ、本実施形態では、約１００μｍ程度の厚さとなるまで研削する。その後、更にフッ硝酸からなるエッチング液を用いてウェットエッチングして流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さに形成する。例えば、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０を回転させながら、流路形成基板用ウェハ１１０の表面にフッ硝酸からなるエッチング液を吹き付ける、いわゆるスピンエッチングを行い、流路形成基板用ウェハ１１０の厚さが約７０μｍとなるようにした。このように、フッ硝酸によって流路形成基板用ウェハ１１０をエッチングすることにより、流路形成基板用ウェハ１１０を比較的短時間で、所定の厚さに高精度に加工することができる。 Next, as shown in FIG. 4C, the side of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the protective substrate wafer 130 side is processed to make the flow path forming substrate wafer 110 a predetermined thickness. Specifically, first, the flow path forming substrate wafer 110 is ground to a certain thickness, in this embodiment, about 100 μm by a back surface polishing apparatus (back grinder) or the like. Thereafter, wet etching is further performed using an etchant made of hydrofluoric acid to form a flow path forming substrate wafer 110 with a predetermined thickness. For example, in the present embodiment, the flow path forming substrate wafer 110 is rotated while the flow path forming substrate wafer 110 is rotated, and so-called spin etching is performed by spraying an etching solution made of hydrofluoric acid on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. The thickness of 110 was set to about 70 μm. Thus, by etching the flow path forming substrate wafer 110 with hydrofluoric acid, the flow path forming substrate wafer 110 can be processed to a predetermined thickness with high accuracy in a relatively short time.

フッ硝酸によるエッチングによって流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さに加工した後は、オゾン（Ｏ_３）水とフッ酸溶液とを用いて流路形成基板用ウェハ１１０のエッチング面を洗浄する洗浄工程を行う。例えば、本実施形態では、図５に示すように、回転テーブル１６０上に流路形成基板用ウェハ１１０を載置し、この回転テーブル１６０を所定の回転数で回転ながら洗浄を行う、いわゆるスピン洗浄によって流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄している。そして、本実施形態では、スピン洗浄を行う際に、流路形成基板用ウェハ１１０上に配置されたオゾン水噴出ノズル１６１及びフッ酸溶液噴出ノズル１６２から、オゾン水とフッ酸溶液とを交互に噴出させて流路形成基板用ウェハ１１０の表面に吹き付けることによって流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄している。 After the flow path forming substrate wafer 110 is processed to a predetermined thickness by etching with hydrofluoric acid, the etching surface of the flow path forming substrate wafer 110 is cleaned using ozone (O ₃ ) water and a hydrofluoric acid solution. A cleaning process is performed. For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, so-called spin cleaning is performed in which a flow path forming substrate wafer 110 is placed on a rotary table 160 and cleaning is performed while rotating the rotary table 160 at a predetermined rotational speed. Thus, the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is cleaned. In this embodiment, when performing the spin cleaning, ozone water and hydrofluoric acid solution are alternately supplied from the ozone water ejection nozzle 161 and the hydrofluoric acid solution ejection nozzle 162 arranged on the flow path forming substrate wafer 110. The surface of the flow path forming substrate wafer 110 is cleaned by spraying and spraying on the surface of the flow path forming substrate wafer 110.

具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、オゾン水噴射ノズル１６１からオゾン水を噴出させて、流路形成基板用ウェハ１１０の表面にオゾン水を吹き付ける。これにより、流路形成基板用ウェハ１１０の表層部分が酸化されて酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成される。なお、吹き付けるオゾン水の濃度は、特に限定されないが、例えば、２０〜５０ｐｐｍ程度であることが好ましい。 Specifically, first, as shown in FIG. 5A, ozone water is ejected from the ozone water injection nozzle 161, and ozone water is sprayed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. As a result, the surface layer portion of the flow path forming substrate wafer 110 is oxidized to form an oxide film (SiO ₂ film). In addition, although the density | concentration of ozone water to spray is not specifically limited, For example, it is preferable that it is about 20-50 ppm.

次いで、図５（ｂ）に示すように、フッ酸噴射ノズル１６２からフッ酸溶液を噴出させ、流路形成基板用ウェハ１１０の表面にフッ酸溶液を吹き付ける。これにより、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に形成された酸化膜が除去される。なお、フッ酸溶液の濃度は、例えば、１〜１０ｗｔ％程度であればよいが、１〜３ｗｔ％程度と濃度を比較的低くしても、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に形成される酸化膜を確実に除去することができる。 Next, as shown in FIG. 5B, the hydrofluoric acid solution is ejected from the hydrofluoric acid injection nozzle 162, and the hydrofluoric acid solution is sprayed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. As a result, the oxide film formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is removed. The concentration of the hydrofluoric acid solution may be about 1 to 10 wt%, for example, but even if the concentration is relatively low, about 1 to 3 wt%, the hydrofluoric acid solution is formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. The oxide film can be reliably removed.

そして、このようにオゾン水とフッ酸溶液とを流路形成基板用ウェハ１１０の表面に交互に吹き付ける工程を、数回、好ましく数十回繰り返すことにより、流路形成基板用ウェハの表面が良好に洗浄することができる。 Then, by repeating the step of alternately spraying the ozone water and the hydrofluoric acid solution onto the surface of the flow path forming substrate wafer 110 several times, preferably several tens of times, the surface of the flow path forming substrate wafer is good. Can be washed.

ここで、上述したように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を上記濃度のフッ硝酸によってエッチングすると、流路形成基板用ウェハ１１０の表面にはフッ素を含有するフッ素膜が形成されてしまう。そして、本発明のようにオゾン水とフッ素溶液とによって流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄することで、このフッ素膜を、比較的短時間で確実に除去することができる。また、流路形成基板用ウェハ１１０を研削する際に生じる研削カス等も同時に除去することができる。 Here, as described above, when the flow path forming substrate wafer 110, which is a silicon wafer, is etched with the above-described concentration of hydrofluoric acid, a fluorine film containing fluorine is formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110. End up. Then, by cleaning the surface of the flow path forming substrate wafer 110 with ozone water and a fluorine solution as in the present invention, the fluorine film can be reliably removed in a relatively short time. In addition, grinding residue generated when the flow path forming substrate wafer 110 is ground can be removed at the same time.

なお、流路形成基板用ウェハにオゾン水とフッ酸溶液とを吹き付ける回数は特に限定されないが、最後の工程では、オゾン水を流路形成基板用ウェハ１１０の表面に吹き付けて表面に薄い酸化膜を形成しておくようにするのが好ましい。洗浄後に流路形成基板用ウェハ１１０の純水リンスを行う際、ウォーターマークの発生等が抑えられるからである。 The number of times ozone water and hydrofluoric acid solution are sprayed onto the flow path forming substrate wafer is not particularly limited, but in the last step, ozone water is sprayed onto the surface of the flow path forming substrate wafer 110 to form a thin oxide film on the surface. Is preferably formed. This is because generation of a watermark or the like can be suppressed when pure water rinsing of the flow path forming substrate wafer 110 is performed after cleaning.

また、流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄する際に、例えば、図６に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の周縁部にオゾン水とフッ酸溶液とを吹き付けて、これら流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の側面１１０ａ，１３０ａを洗浄するようにしてもよい。ここで、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の側面１１０ａ，１３０ａには、両者を接着する際に、接着剤がはみ出してしまう。このようにはみ出した接着剤は、後述する工程で圧力発生室１２を形成する際に、エッチング液である水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液中に溶解・浮遊してしまい、その影響により圧力発生室を高精度に形成することができないという問題がある。しかしながら、オゾン水とフッ酸溶液とによって流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の側面１１０ａ，１３０ａを洗浄することで、はみ出している接着剤を容易に除去でき、上記のような問題が生じる虞もなくなる。 Further, when cleaning the surface of the flow path forming substrate wafer 110, for example, as shown in FIG. 6, ozone water and hydrofluoric acid solution are added to the peripheral portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130. The side surfaces 110a and 130a of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 may be cleaned by spraying the above. Here, the adhesive protrudes from the side surfaces 110a and 130a of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 when they are bonded together. The adhesive that protrudes in this manner dissolves and floats in a potassium hydroxide (KOH) solution, which is an etching solution, when the pressure generating chamber 12 is formed in a process that will be described later. There is a problem that it cannot be formed with high accuracy. However, the protruding adhesive can be easily removed by washing the side surfaces 110a and 130a of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 with ozone water and a hydrofluoric acid solution, and the above-mentioned problems There is no longer a risk of occurrence.

なお、洗浄工程を行う際に、保護基板用ウェハ１３０の表面に、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）等からなる保護フィルムを接着するようにしてもよい。本実施形態では、スピン洗浄によって流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄するようにしたので、保護基板用ウェハ１３０側にオゾン水及びフッ酸溶液が流れ込んで、接続配線２００等に悪影響を及す可能性は少ないが、保護フィルムを接着しておくことでこのような問題の発生をより確実に防止することができる。 When performing the cleaning process, a protective film made of, for example, polyphenylene sulfide (PPS), polyparaphenylene terephthalamide (PPTA), or the like may be adhered to the surface of the protective substrate wafer 130. In the present embodiment, since the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is cleaned by spin cleaning, ozone water and hydrofluoric acid solution flow into the protective substrate wafer 130 side, which adversely affects the connection wiring 200 and the like. However, the occurrence of such a problem can be more reliably prevented by adhering a protective film.

また、保護フィルムの代わりに保護基板用ウェハ１３０側に純水をながして、オゾン水及びフッ酸溶液の回り込みを防止してもよい。 Further, instead of the protective film, pure water may be poured on the protective substrate wafer 130 side to prevent the ozone water and the hydrofluoric acid solution from entering.

このように流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄した後は、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる保護膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図７（ｂ）に示すように、この保護膜５２をマスクとして流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、流路形成基板用ウェハ１１０に凹部からなる圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。次いで、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の連通部１３と、封止基板用ウェハのリザーバ部３２との間の弾性膜５０及び絶縁体膜５５を除去して連通部１３とリザーバ部３２とを連通させてリザーバ１００を形成する。 After the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is cleaned in this way, as shown in FIG. 7A, a protective film 52 made of, for example, silicon nitride (SiN) is formed on the flow path forming substrate wafer 110. Are newly formed and patterned into a predetermined shape. Then, as shown in FIG. 7B, the flow path forming substrate wafer 110 is formed with a recess by anisotropically etching (wet etching) the flow path forming substrate wafer 110 using the protective film 52 as a mask. A pressure generation chamber 12, a communication portion 13, an ink supply path 14, and the like are formed. Next, as shown in FIG. 7C, the elastic film 50 and the insulator film 55 between the communication portion 13 of the flow path forming substrate wafer 110 and the reservoir portion 32 of the sealing substrate wafer are removed. The communication part 13 and the reservoir part 32 are communicated to form the reservoir 100.

このようにリザーバ１００を形成した後は、図示しないが、保護基板用ウェハ１３０に形成されている接続配線２００上に駆動ＩＣ２１０を実装すると共に、駆動ＩＣ２１０とリード電極９０とを駆動配線２２０によって接続する。その後、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ１１０の保護基板用ウェハ１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。 After the reservoir 100 is formed in this way, although not shown, the drive IC 210 is mounted on the connection wiring 200 formed on the protective substrate wafer 130 and the drive IC 210 and the lead electrode 90 are connected by the drive wiring 220. To do. Thereafter, unnecessary portions of the outer peripheral edge portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 are removed by cutting, for example, by dicing. The nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the protective substrate wafer 130 is bonded, and the compliance substrate 40 is bonded to the protective substrate wafer 130. Then, the ink jet recording head having the above-described structure is manufactured by dividing the flow path forming substrate wafer 110 and the like into a single chip size flow path forming substrate 10 as shown in FIG.

以上説明したように、本発明では、流路形成基板用ウェハ１１０をフッ硝酸によってエッチングするエッチング工程により流路形成基板用ウェハ１１０を所定厚さに形成した後に、オゾン水とフッ酸溶液とを用いて流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄する洗浄工程を行うようにした。これにより、フッ硝酸によるエッチング工程で、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に形成されるフッ素膜を、洗浄工程において比較的短時間で確実に除去することができる。そして、このようにフッ素膜を確実に除去することで、流路形成基板用ウェハ１１０に形成される保護膜５２にピンホール等が形成されるのを防止することができ、また保護膜５２の密着性も向上する。したがって、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２等を極めて高精度に形成することができる。 As described above, in the present invention, after the flow path forming substrate wafer 110 is formed to a predetermined thickness by the etching process of etching the flow path forming substrate wafer 110 with hydrofluoric acid, the ozone water and the hydrofluoric acid solution are added. A cleaning process for cleaning the surface of the flow path forming substrate wafer 110 was performed. Thereby, the fluorine film formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 in the etching process using hydrofluoric acid can be reliably removed in a relatively short time in the cleaning process. Further, by reliably removing the fluorine film in this way, pinholes and the like can be prevented from being formed in the protective film 52 formed on the flow path forming substrate wafer 110. Adhesion is also improved. Therefore, the pressure generation chamber 12 and the like can be formed on the flow path forming substrate wafer 110 with extremely high accuracy.

さらに、本実施形態では、スピン洗浄によって流路形成基板用ウェハ１１０の表面を洗浄するようにしたので、流路形成基板用ウェハ１１０の表面のみを選択的に洗浄することができる。すなわち、洗浄工程を行う際に、オゾン水及びフッ酸溶液が、保護基板用ウェハ１３０の表面側に流れ込むことがなく、保護基板用ウェハ１３０上に形成されている接続配線２００等に悪影響を及ぼすこともない。 Furthermore, in this embodiment, since the surface of the flow path forming substrate wafer 110 is cleaned by spin cleaning, only the surface of the flow path forming substrate wafer 110 can be selectively cleaned. That is, when performing the cleaning process, the ozone water and the hydrofluoric acid solution do not flow into the surface side of the protective substrate wafer 130, and adversely affect the connection wiring 200 and the like formed on the protective substrate wafer 130. There is nothing.

なお、本実施形態では、洗浄工程において、オゾン水とフッ酸とを交互に吹き付けるようにしたが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、オゾン水噴出ノズル１６１とフッ酸噴出ノズル１６２とから、オゾン水及びフッ酸溶液を同時に流路形成基板用ウェハ１１０の表面に吹き付けるようにしてもよい。さらには、オゾン水とフッ酸とを所定の割合で混合した混合溶液を流路形成基板用ウェハ１１０の表面に吹き付けるようにしてもよい。これらの方法によっても、上述したような作用により、流路形成基板用ウェハ１１０の表面を良好に洗浄することができる。すなわち、フッ硝酸によるエッチング工程を行う際に形成される流路形成基板用ウェハ１１０表面のフッ素膜を比較的容易に確実に除去することができる。 In the present embodiment, ozone water and hydrofluoric acid are alternately sprayed in the cleaning step, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, an ozone water ejection nozzle 161 and hydrofluoric acid ejection Ozone water and hydrofluoric acid solution may be simultaneously sprayed from the nozzle 162 onto the surface of the flow path forming substrate wafer 110. Furthermore, a mixed solution in which ozone water and hydrofluoric acid are mixed at a predetermined ratio may be sprayed onto the surface of the flow path forming substrate wafer 110. Also by these methods, the surface of the flow path forming substrate wafer 110 can be satisfactorily cleaned by the action as described above. That is, the fluorine film on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 formed when the etching process using hydrofluoric acid is performed can be relatively easily and reliably removed.

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、フッ硝酸によって流路形成基板用ウェハをエッチングして所定の厚さに形成後に、オゾン水とフッ酸溶液とを用いた洗浄工程を行うようにしたが、例えば、流路形成基板用ウェハの表面を研削した後にもこのような洗浄工程を行うようにしてもよい。これにより、研削によって生じる、例えば、研削カス等の異物を良好に除去することができる。したがって、その後の工程で、流路形成基板用ウェハの表面に保護膜をさらに良好に形成することができ、圧力発生室等を高精度に形成することができる。 (Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the embodiment described above, the flow path forming substrate wafer is etched with hydrofluoric acid to form a predetermined thickness, and then a cleaning process using ozone water and a hydrofluoric acid solution is performed. Such a cleaning step may be performed even after the surface of the flow path forming substrate wafer is ground. Thereby, for example, foreign matters such as grinding residue generated by grinding can be removed satisfactorily. Therefore, in the subsequent steps, the protective film can be formed more satisfactorily on the surface of the flow path forming substrate wafer, and the pressure generating chamber and the like can be formed with high accuracy.

また、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの流路形成基板として用いたシリコンウェハの例を挙げて説明したが、これに限定されず一般的なシリコンウェハに凹部を形成するものであれば、上記製造方法を適用することは可能であり、例えばシリコン基板に凹部を形成する圧力センサや加速度センサ等に対しても本製造方法を適用できる。 In the above-described embodiment, the example of the silicon wafer used as the flow path forming substrate of the liquid jet head has been described. However, the present invention is not limited thereto, and any silicon wafer that forms a recess in a general silicon wafer may be used. The above manufacturing method can be applied. For example, the manufacturing method can be applied to a pressure sensor, an acceleration sensor, or the like that forms a recess in a silicon substrate.

また、上記実施形態においては、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０の接合体について説明したが、これに限定されず一般的なシリコンウェハのように１枚の状態でも本製造方法を適用できることは言うまでもない。 In the above-described embodiment, the bonded body of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present manufacturing method can be used even with a single silicon wafer. It goes without saying that can be applied.

また、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。 In the above-described embodiments, the ink jet recording head has been described as an example of the liquid ejecting head. However, the present invention broadly applies to all liquid ejecting heads and ejects liquids other than ink. Of course, the present invention can also be applied to a method of manufacturing a liquid jet head. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (surface emitting displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the recording head according to the first embodiment. 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment. 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る洗浄工程を説明する概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a cleaning process according to the first embodiment. 実施形態１に係る洗浄工程を説明する概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a cleaning process according to the first embodiment. 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る洗浄工程の他の例を説明する概略図である。It is the schematic explaining the other example of the washing | cleaning process which concerns on Embodiment 1. FIG.

Explanation of symbols

１０流路形成基板、１２圧力発生室、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、３０保護基板、３１圧電素子保持部、３２リザーバ部、３５接着剤、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、５５絶縁体膜、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、９０リード電極、９５金属層、１００リザーバ、１１０流路形成基板用ウェハ、１３０保護基板用ウェハ、２００接続配線、２１０駆動ＩＣ、２２０駆動配線、３００圧電素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path formation board | substrate, 12 Pressure generation chamber, 20 Nozzle plate, 21 Nozzle opening, 30 Protection board, 31 Piezoelectric element holding | maintenance part, 32 Reservoir part, 35 Adhesive agent, 40 Compliance board | substrate, 50 Elastic film, 55 Insulator film | membrane, 60 Lower electrode film, 70 Piezoelectric layer, 80 Upper electrode film, 90 Lead electrode, 95 Metal layer, 100 Reservoir, 110 Flow path forming substrate wafer, 130 Protective substrate wafer, 200 Connection wiring, 210 Drive IC, 220 Drive Wiring, 300 Piezoelectric element

Claims

Piezoelectric elements via a vibration plate on one side of a flow path forming substrate wafer in which a plurality of flow path forming substrates are integrally formed which are formed of a silicon substrate and in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed Forming a piezoelectric element, and
A protective substrate wafer in which a plurality of protective substrates each having a piezoelectric element holding portion, which is a space for protecting the piezoelectric elements, are integrally formed is bonded to the one surface side of the flow path forming substrate wafer by an adhesive. Joining process ;
A thinning step that includes at least an etching step of etching the other surface side of the flow path forming substrate wafer using hydrofluoric acid as an etchant, and forming the flow path forming substrate wafer into a predetermined thickness;
A cleaning step of cleaning the flow path forming substrate wafer and the protective substrate wafer by simultaneously spraying ozone water and a hydrofluoric acid solution to a peripheral portion of the flow path forming substrate wafer ;
Forming a pressure chamber for forming the pressure generating chamber by forming a protective film in a predetermined pattern on the other surface side of the flow path forming substrate wafer and wet-etching the flow path forming substrate wafer through the protective film Process,
A dividing step of dividing the joined body of the flow path forming substrate wafer and the protective substrate wafer into a predetermined size ;
A method of manufacturing a liquid jet head, comprising:

2. The liquid ejecting head manufacturing method according to claim 1, wherein in the cleaning step, the ozone water and the hydrofluoric acid solution are sprayed to different positions on a peripheral portion of the flow path forming substrate. 3. Manufacturing method of the head.

3. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein, in the cleaning step, the flow path forming substrate and the protective substrate wafer are cleaned by spin cleaning. .

4. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1, wherein the thinning step includes a grinding step of grinding the other surface side of the flow path forming substrate wafer. 5. A method for manufacturing a liquid jet head.

5. The method of manufacturing a liquid jet head according to claim 1 , wherein the spraying of the hydrofluoric acid solution is finished earlier than the spraying of the ozone water at the end of the cleaning step. A method for manufacturing a liquid jet head.