JP4678262B2 - Method for manufacturing silicon device and method for manufacturing liquid jet head - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット式記録装置などの部品として使われるシリコンデバイスの製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon device used as a part of an ink jet recording apparatus or the like and a method for manufacturing a liquid jet head.
従来から、圧電素子、あるいは発熱素子等によって液体に圧力を付与することで、ノズルから液滴を吐出する液体噴射ヘッドが知られており、その代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。また、このようなインクジェット式記録ヘッドには、例えば、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部を有する封止基板、及び封止基板上に設けられた圧電素子を駆動するための駆動ICとリード電極を接続するための配線からなる構造がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a liquid ejecting head that ejects liquid droplets from a nozzle by applying pressure to the liquid by a piezoelectric element or a heat generating element is known, and a typical example thereof is ink jet recording that ejects ink droplets. Head. In addition, in such an ink jet recording head, for example, a sealing substrate having a piezoelectric element holding portion capable of sealing the space in a state where a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element is secured, and the sealing substrate There is a structure composed of a driving IC for driving a piezoelectric element provided on the top and wiring for connecting a lead electrode (see, for example, Patent Document 1).
上述の構造をもつインクジェット式記録ヘッドは、実際には、複数の封止基板を具備する封止基板用ウェハと、複数の流路形成基板を具備する流路形成基板用ウェハとを接合するなどして、複数個同時に組み立てられ、これを一つのチップサイズに分割することで一度に複数個製造される。 The ink jet recording head having the above-described structure actually bonds a sealing substrate wafer having a plurality of sealing substrates and a flow path forming substrate wafer having a plurality of flow path forming substrates. Then, a plurality of them are assembled at the same time, and a plurality of them are manufactured at a time by dividing them into one chip size.
このようなインクジェット式記録ヘッドの部品として用いられる封止基板用ウェハは、その一方面上に金属層を形成し、この金属層をエッチングによりパターニングすることで、各封止基板上のそれぞれの駆動ICが実装される領域に配線がそれぞれ形成されている。また、このような封止基板用ウェハには、インクジェット式記録ヘッドの製造時において、一つのチップ毎に分割し易いように、細溝等が形成されている。このため、封止基板用ウェハを製造する工程において、金属層をパターニングして配線を形成する際に、細溝内の金属層が完全に除去しきれずに、残留する場合がある。 A wafer for a sealing substrate used as a component of such an ink jet recording head forms a metal layer on one surface thereof, and this metal layer is patterned by etching, whereby each drive on each sealing substrate is driven. Each wiring is formed in a region where the IC is mounted. Further, such a sealing substrate wafer is provided with a narrow groove or the like so that it can be easily divided into one chip at the time of manufacturing the ink jet recording head. For this reason, when forming a wiring by patterning a metal layer in a process of manufacturing a sealing substrate wafer, the metal layer in the narrow groove may not be completely removed and may remain.
このような金属層残留異物が存在していると、例えば、配線が設けられたシリコン基板を、エタノール洗浄、プライマ処理、及びイソプロピルアルコールの薬液層への浸漬などの工程で、シリコン基板の細溝内の残留異物がとれてしまい、配線表面などに再付着し、隣接する配線同士が短絡する等の不良が起きる虞があった。このため、細溝内の金属層も完全に除去することが好ましいが、金属層をエッチングして、配線を形成する際に細溝内の金属層を完全に除去するのは難しい。従来、インクジェット式記録ヘッドの製造工程などにおいては、異物の除去を試みても十分に除去しきれないでいた。 If such a metal layer residual foreign matter exists, for example, a silicon substrate provided with wiring is subjected to a process such as ethanol cleaning, primer treatment, and immersion in a chemical layer of isopropyl alcohol. Residual foreign matter in the inside may be removed and reattached to the wiring surface and the like, and there may be a failure such as a short circuit between adjacent wirings. For this reason, it is preferable to completely remove the metal layer in the narrow groove, but it is difficult to completely remove the metal layer in the narrow groove when the metal layer is etched to form a wiring. Conventionally, in the manufacturing process of an ink jet recording head or the like, even if an attempt was made to remove foreign matter, it could not be removed sufficiently.
本発明は、このような事情に鑑み、細溝内の異物を完全に除去したシリコンデバイスの製造方法及び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, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a silicon device and a method for manufacturing a liquid jet head in which foreign matters in a narrow groove are completely removed.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、表面に開口する細溝を少なくとも有するシリコン基板上に形成された金属層を第1のエッチング液を用いてエッチングして当該シリコン基板上に配線を形成する工程と、アルコールを濃度が5〜15%になるように添加した第2のエッチング液を用いて、少なくとも前記細溝内に付着している前記金属層の異物をエッチングすることにより除去する工程とを具備することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第1の態様では、アルコール濃度が5〜15%になるようにアルコールを添加した第2のエッチング液を用いてエッチングを行うことで、配線を形成する際に除去しきれない金属層の異物が除去されたシリコンデバイスとなる。
According to a first aspect of the present invention for solving the above-described problems, a metal layer formed on a silicon substrate having at least a narrow groove opened on the surface is etched using a first etching solution, and wiring is formed on the silicon substrate. And at least removing the metal layer adhering to the inside of the narrow groove by etching using a second etching solution in which alcohol is added to a concentration of 5 to 15%. A method for manufacturing a silicon device.
In the first aspect, the metal layer foreign matter that cannot be completely removed when the wiring is formed by performing etching using the second etching solution to which the alcohol is added so that the alcohol concentration becomes 5 to 15%. The silicon device is removed.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記第2のエッチング液が、前記第1のエッチング液にアルコールを濃度が5〜15%になるように添加したものであることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第2の態様では、第1のエッチング液にアルコールを濃度が5〜15%になるように添加してエッチングするだけで、配線を形成する際に除去しきれない金属層の異物を除去でき、異物が除去されたシリコンデバイスとなる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the second etching solution is obtained by adding alcohol to the first etching solution so as to have a concentration of 5 to 15%. And a method for manufacturing a silicon device.
In the second aspect, it is possible to remove foreign substances on the metal layer that cannot be completely removed when forming the wiring by simply adding the alcohol to the first etching solution so that the concentration becomes 5 to 15% and etching. The silicon device from which foreign matter has been removed is obtained.
本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様において、前記金属層が金(Au)であることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第3の態様では、アルコールを濃度が5〜15%になるよう添加した第2のエッチング液でエッチングすることによって、異物である金(Au)が特に効果的に除去され、異物が除去されたシリコンデバイスとなる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a silicon device according to the first or second aspect, wherein the metal layer is gold (Au).
In the third aspect, by etching with the second etching solution to which the alcohol is added to a concentration of 5 to 15%, gold (Au) that is a foreign matter is removed particularly effectively, and the foreign matter is removed. It becomes a silicon device.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記第2のエッチング液が、ヨウ化カリウムを含有していることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第4の態様では、ヨウ化カリウムを含有し、アルコール濃度が5〜15%になるようにアルコールを添加したエッチング液でエッチングすることによって、より効果的に金(Au)からなる異物が除去され、異物が除去されたシリコンデバイスとなる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a silicon device according to any one of the first to third aspects, wherein the second etching solution contains potassium iodide.
In the fourth aspect, foreign substances made of gold (Au) are more effectively removed by etching with an etching solution containing potassium iodide and added with alcohol so that the alcohol concentration is 5 to 15%. Thus, the silicon device from which foreign matter has been removed is obtained.
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様において、前記異物を除去する工程は、バブリングされた前記第2のエッチング液中に前記シリコン基板を浸漬させることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第5の態様では、第2のエッチング液がバブリングされているため、第2のエッチング液がシリコン基板の細溝などの細部まで浸透し、効果的にエッチングを行うことができるため、異物が除去されたシリコンデバイスとなる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the step of removing the foreign matter includes immersing the silicon substrate in the bubbled second etching solution. The method is for manufacturing a silicon device.
In the fifth aspect, since the second etching solution is bubbled, the second etching solution penetrates into details such as the fine grooves of the silicon substrate and can effectively perform the etching, so that the foreign matter is removed. The removed silicon device is obtained.
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様において、前記異物を除去する工程は、前記第2のエッチング液中に前記シリコン基板を浸漬させ、当該シリコン基板を振動させながら行われることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第6の態様では、第2のエッチング液中にシリコン基板を浸漬させ、振動させることで、第2のエッチング液がシリコン基板の細溝などの細部まで浸透し、効果的にエッチングを行うことができるため、異物が除去されたシリコンデバイスとなる。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, in the step of removing the foreign matter, the silicon substrate is immersed in the second etching solution, and the silicon substrate is vibrated. A method of manufacturing a silicon device is provided.
In the sixth aspect, the silicon substrate is immersed in the second etching solution and vibrated, so that the second etching solution penetrates into details such as the fine grooves of the silicon substrate, and the etching is effectively performed. Therefore, the silicon device from which foreign matters are removed is obtained.
本発明の第7の態様は、第1〜6の何れかの態様において、前記異物を除去する工程は、前記配線の表面を保護膜により保護した状態で行われることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第7の態様では、エッチングが必要のない配線が保護膜により保護されているので、必要な部分のみを効果的にエッチングすることができ、形成された配線が過剰エッチングされる虞のないシリコンデバイスとなる。
A seventh aspect of the present invention is the silicon device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the step of removing the foreign matter is performed in a state where the surface of the wiring is protected by a protective film. In the manufacturing method.
In the seventh aspect, since the wiring that does not need to be etched is protected by the protective film, only the necessary portion can be effectively etched, and the formed wiring is not likely to be excessively etched. Become a device.
本発明の第8の態様は、第7の態様において、前記保護膜が熱剥離テープであることを特徴とするシリコンデバイスの製造方法にある。
かかる第8の態様では、エッチングが必要のない配線が熱剥離テープによって保護されているので、必要な部分のみを効果的にエッチングすることができ、エッチング後に熱をかけることで熱剥離テープを容易にはがすことができ、形成された配線の剥離や過剰エッチングなどの虞がないシリコンデバイスとなる。
An eighth aspect of the present invention is the method for producing a silicon device according to the seventh aspect, wherein the protective film is a thermal peeling tape.
In the eighth aspect, since the wiring that does not need to be etched is protected by the thermal peeling tape, only the necessary part can be effectively etched, and the thermal peeling tape can be easily obtained by applying heat after the etching. The silicon device can be peeled off, and there is no fear of peeling of the formed wiring or excessive etching.
本発明の第9の態様は、圧電素子を有する流路形成基板を複数具備する流路形成基板用ウェハと、圧電素子を保護する保護基板を複数具備する保護基板用ウェハとを少なくとも接合し、これを分割してノズル開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドとする液体噴射ヘッドの製造方法において、表面に開口する細溝を少なくとも有する前記保護基板用ウェハ上に形成された金属層を第1のエッチング液を用いてエッチングして当該保護基板用ウェハ上に配線を形成する工程と、アルコールを濃度5〜15%になるように添加した第2のエッチング液を用いて、少なくとも前記細溝に付着している前記金属層の異物をエッチングすることにより除去する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9の態様では、アルコール濃度が5〜15%になるようにアルコールを添加した第2のエッチング液を用いてエッチングを行うことで、配線を形成する際に除去しきれない金属層の異物が除去された保護基板用ウェハを有する液体噴射ヘッドとなる。
According to a ninth aspect of the present invention, at least a flow path forming substrate wafer having a plurality of flow path forming substrates having piezoelectric elements and a protective substrate wafer having a plurality of protective substrates protecting piezoelectric elements are joined, In a method of manufacturing a liquid jet head that is a liquid jet head that divides this into a liquid jet head that discharges liquid from a nozzle opening, a first metal layer formed on the protective substrate wafer having at least a narrow groove opened on a surface is provided. Etching with an etching solution to form a wiring on the protective substrate wafer, and using a second etching solution to which alcohol is added to a concentration of 5 to 15%, adheres at least to the narrow groove And a step of removing the foreign matter from the metal layer by etching.
In the ninth aspect, the metal layer foreign matter that cannot be completely removed when the wiring is formed by performing the etching using the second etching solution to which the alcohol is added so that the alcohol concentration becomes 5 to 15%. Thus, the liquid ejecting head having the protective substrate wafer from which is removed.
以下、実施形態に基づいて本発明の詳細を説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及びA−A’断面図である。
Hereinafter, details of the present invention will be described based on embodiments.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an outline of a liquid jet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
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、その一方面には二酸化シリコン(SiO2)からなる、厚さ0.5〜2μmの弾性膜50が形成されている。なお、この弾性膜50は、本実施形態では、シリコン単結晶基板である流路形成基板10を熱酸化することにより形成した酸化シリコンからなるアモルファス(非晶質)膜であり、流路形成基板10の表面状態をそのまま維持した平滑な表面状態を有している。
In this embodiment, the flow
この流路形成基板10には、シリコン単結晶基板をその一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12が幅方向に並設されている。また、圧力発生室12の長手方向外側には、後述する保護基板30のリザーバ部32と連通されている連通部13が形成されている。また、この連通部13は、各圧力発生室12の長手方向一端部でそれぞれインク供給路14を介して連通されている。なお、連通部13は、後述する保護基板のリザーバ部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。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とは反対側で連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
In the flow
流路形成基板10の開口面とは反対側の弾性膜50の上には、バッファ層55、下電極60、圧電体層70、及び上電極80が順に形成されている。
A
ここで、圧電素子300は、下電極60、圧電体層70、及び上電極80を含む部分からなる。圧電素子300は、厚さが例えば、約0.2μmの下電極60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極80とから形成されている。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60は圧電素子300の共通電極とし、上電極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。
Here, the
このような圧電素子300が設けられた側の流路形成基板10上には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部31を有する保護基板30が接合され、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。また、保護基板30には、各圧力発生室12に共通するリザーバ90の少なくとも一部を構成するリザーバ部32が設けられ、このリザーバ部32は、上述のように流路形成基板10の連通部13と連通されてリザーバ90を構成している。
A
さらに、保護基板30の圧電素子保持部31とリザーバ部32との間には、この保護基板30を厚さ方向に貫通する接続孔33が設けられており、各圧電素子300から引き出されたリード電極85の先端部はこの接続孔33内に露出されている。また、保護基板30の圧電素子保持部31側とは反対側の表面には、例えば、図示しない二酸化シリコンからなる絶縁膜を介して例えば、金(Au)の金属層からなる接続配線35が形成され、この接続配線35上に圧電素子300を駆動するための駆動IC34が実装されている。そして、この接続孔33内に延設される接続配線35によって各リード電極85と駆動IC34とが接続されている。
Further, a
保護基板30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。ここで、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90に対向する領域には、厚さ方向に完全に除去された開口部43が形成され、リザーバ90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。
On the
このような液体噴射ヘッドは、図示しない外部液体供給手段から液体を取り込み、リザーバ90からノズル開口21に至るまで内部を液体で満たした後、図示しない駆動回路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60と上電極80との間に電圧を印加し、弾性膜50、バッファ層55、下電極60及び圧電体層70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から液滴が吐出する。
Such a liquid jet head takes in a liquid from an external liquid supply means (not shown), fills the interior from the
ここで、本発明の一実施形態に係る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6を参照して説明する。なお、図3〜図6は、圧力発生室の長手方向の断面図である。まず、図3(a)に示すように、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、上述したように、この二酸化シリコン膜51は、アモルファス膜である。また、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。
Here, a method for manufacturing an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6 are sectional views in the longitudinal direction of the pressure generating chamber. First, as shown in FIG. 3A, a channel forming
次に、図3(b)に示すように、弾性膜50上にバッファ層55を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110の全面に、スパッタリング法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℃程度の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム(ZrO2)からなるバッファ層55を形成している。なお、このバッファ層55の厚さは特に限定されないが、本実施形態では、振動板の剛性に合わせて20〜500nm程度で調整することとしている。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次いで、図3(c)に示すようにバッファ層55上に下電極60を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110の全面に、スパッタリング法によって白金(Pt)層61を形成し、その後、この白金(Pt)層61を所定形状にパターニングすることによって下電極60を形成した。
Next, the
次いで、図4(a)に示すように、この下電極60上に、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる圧電体層70を形成する。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。ここで、圧電体層70は下電極60の拘束を受けて結晶化する。なお、本実施形態では、圧電体層70をゾル−ゲル法によって成膜するようにしたが、圧電体層70の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、MOCVD法(有機金属気相成長法)やMOD法等であってもよい。
Next, as shown in FIG. 4A, a
また、このように圧電体層70を形成した後は、図4(b)に示すように、例えば、イリジウムからなる上電極80を流路形成基板用ウェハ110の全面に形成する。次いで、図4(c)に示すように、圧電体層70及び上電極80を各圧力発生室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。
After forming the
次いで、図5(a)に示すように、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86を形成し、その後、この金属層86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85を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5(b)に示すように、流路形成基板用ウェハ110の圧電素子300側に、例えば、厚さが400nm程度のシリコンウェハからなり複数の保護基板30となる保護基板用ウェハ130を接合する。この保護基板用ウェハ130は、以下説明する方法により製造した。なお、図7及び図8は、保護基板用ウェハの長手方向の断面図である。
Next, as shown in FIG. 5B, on the
まず、図7(a)に示すように、保護基板用ウェハ130を異方性エッチングすることにより、保護基板用ウェハ130に、圧電素子保持部31、リザーバ部32、接続孔33を形成する。また、後の工程で保護基板用ウェハ130を切断しやすくするために、保護基板用ウェハ130に細溝5を形成する。この細溝5は、保護基板用ウェハ130の端部まで連続的に延設され、保護基板用ウェハ130の端面(側面)に開口している。
First, as shown in FIG. 7A, the
次に、図7(b)に示すように、スパッタリング法により保護基板用ウェハ130の一面に金(Au)からなる金属層36を形成する。このとき、保護基板用ウェハ130に形成された細溝5に対応する部分にも金(Au)が塗布される。
Next, as shown in FIG. 7B, a
図7(c)に示すように、金(Au)からなる金属層36をヨウ化カリウムからなる第1のエッチング液を用いてエッチングすることにより所定形状にパターニングし、圧電素子保持部31に対向する領域に接続配線35を形成する。なお、第1のエッチング液は、ヨウ化カリウムからなるエッチング液に限定されず、金(Au)からなる金属層36を良好にエッチングできるものであればよい。また、接続配線35は特に金(Au)に限定されるわけではなく、導電性を有する金属であればよい。
As shown in FIG. 7C, the
次いで、図8(a)に示すように、接続配線35を熱剥離テープ38で保護する。具体的には、保護基板用ウェハ130の各保護基板30に対応する接続配線35が設けられた配線領域の周縁部だけに熱剥離テープ38を貼り付ける。これにより、保護基板用ウェハ130の接続配線35は、熱剥離テープ38で覆われ、後述する異物除去のエッチング処理において、接続配線35がエッチングされてしまうのを保護することができる。なお、本実施形態では、熱剥離テープ38を用いて接続配線35を保護したが、接続配線35を保護するものは、エッチングの影響を受けないもので且つ接続配線35が剥離する虞がないものであれば特に限定されない。また、接続配線35以外にも、エッチングする必要がない部分が存在する場合は、同様に保護すればよい。
Next, as shown in FIG. 8A, the
図8(b)に示すように、アルコールを濃度が5〜15%になるように添加した第2のエッチング液100で満たされたエッチング槽1000に、接続孔33の開口から第2のエッチング液100が浸入しないように保護基板用ウェハ130を浸漬させ、エッチングを行う。本実施形態では、保護基板用ウェハ130のエッチングは上述した第2のエッチング液100を用いて常温で3分間行った。なお、ここで行うエッチングとは、一般的なパターニングのためのエッチングとは異なり、接続配線35をパターニングした際に発生したパターン端部の残った異物や不要な部分に付着した異物等を除去するもので、洗浄に近いものである。
As shown in FIG. 8B, the second etching solution is introduced into the
ここで、第2のエッチング液100は、ヨウ化カリウムにアルコールを濃度5〜15%になるように添加したものである。第2のエッチング液100は、アルコールが濃度5〜15%になるように添加されていることにより、エッチング液が細溝5などの保護基板用ウェハ130の細部まで浸透しやすくなり、エッチング残りを発生させることなくエッチングを行うことができる。アルコールを濃度5〜15%になるように添加した第2のエッチング液100を用いてエッチングを行うことで、保護基板用ウェハ130の細溝5内などに付着した金(Au)からなる異物を効果的に除去することができる。エッチング液中のアルコール量が濃度5〜15%と規定されているのは、エッチング液中のアルコール濃度が5%より少ないと、保護基板用ウェハ130の細溝5内などの細部への浸透性が低くなり、また、アルコール濃度が15%より多いと、エッチング液のエッチング能力の低下が起こる虞があるからである。すなわち、エッチング液中のアルコール量を濃度5〜15%と規定することで、エッチング液は、保護基板用ウェハ130の細溝5内などの細部への浸透性が高く、且つエッチング能力を十分に保持したものとなる。
Here, the
なお、エッチング液100は、ヨウ化カリウムにアルコールを添加したエッチング液を用いたが、金属層の異物を除去するためには、アルコールを5〜15%濃度になるように添加されたエッチング液であればよく、特にヨウ化カリウムに限定されない。金属層が金(Au)である場合は、特にヨウ化カリウムを含有したエッチング液を用いることが好ましい。
The
さらに、第2のエッチング液100はバブリングされていてもよく、第2のエッチング液100がバブリングされている場合には、細溝5などの保護基板用ウェハ130の細部にまでエッチング液100を浸透させることができ、エッチング残りを発生させることなく保護基板用ウェハ130をエッチングすることができる。また、保護基板用ウェハ130は、超音波装置等を用いて振動させていてもよく、振動させている場合には、細溝5などの保護基板用ウェハ130の細部にまで効果的に第2のエッチング液100を浸透させることができ、エッチング残りを発生させることなく保護基板用ウェハ130をエッチングすることができる。つまり、エッチング液をバブリングさせ、且つ保護基板用ウェハ130を振動させてエッチングを行うと、より効果的にエッチング液を浸透させることができ、保護基板用ウェハ130の異物を完全に除去することができる。
Further, the
また、第2のエッチング液100の温度は、特に限定されないが、熱剥離テープを用いる場合、熱剥離テープが剥離しない程度、つまり140℃以下で行うことが好ましい。
In addition, the temperature of the
次いで、図8(c)に示すように、第2のエッチング液100から保護基板用ウェハ130を取り出し、140℃以上の熱をかけることで、接続配線35を保護していた熱剥離テープ38を剥がす。熱剥離テープ38は、熱をかけることで容易に剥がすことができ、且つ接続配線35の材料を剥離する虞もない。
Next, as shown in FIG. 8C, the
以上のように、配線のパターニングを行った後に、第2のエッチング液を用いてエッチングを行うという本発明のシリコンデバイスの製造方法により、接続配線35のパターニングの際に完全には除去できずに保護基板用ウェハ130の細溝5や表面に付着している異物を、完全に除去することができる。
As described above, the silicon device manufacturing method of the present invention in which the second etching solution is used after the wiring patterning is performed, so that the
また、この後、特に図示しないが、流路形成基板用ウェハ110と接合するために、保護基板用ウェハ130は、エタノール洗浄、プライマ処理を行い、イソプロピルアルコールの薬液層内に浸漬させる。このとき、保護基板用ウェハ130は、細溝5などに付着した異物を除去しているので、前述した工程において異物が取れてしまい、保護基板用ウェハ130上に設けられた配線に再付着するという虞がなくなる。すなわち、配線に金属層の異物が再付着し、ショート等が起きる虞がなくなる。
After that, although not shown in particular, in order to join with the flow path forming
以下、保護基板用ウェハ130を処理し、流路形成基板用ウェハ110と接合した後の、インクジェット式記録ヘッドの製造方法について述べる。
Hereinafter, a method for manufacturing an ink jet recording head after the
次いで、図5(c)に示すように、流路形成基板用ウェハ110をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によって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を所定の厚みにする。
Next, as shown in FIG. 5C, after the flow path forming
次いで、図6(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)からなるマスク膜52を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、このマスク膜52を介して流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチングすることにより、図6(b)に示すように、流路形成基板用ウェハ110に圧力発生室12、連通部13及びインク供給路14等を形成する。
Next, as shown in FIG. 6A, a
なお、その後は、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、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インクジェット式記録ヘッドとする。
After that, unnecessary portions of the outer peripheral edge portions of the flow path forming
本発明の液体噴射ヘッド製造方法は、表面に開口する細溝5を少なくとも有する保護基板用ウェハ130上に形成された金属層36を第1のエッチング液を用いてエッチングして当該保護基板用ウェハ130上に配線を形成する工程と、アルコールを濃度5〜15%になるように添加した第2のエッチング液100を用いて、少なくとも細溝5に付着している金属層36の異物をエッチングにより除去する工程とを具備する。前述した工程を具備することにより、保護基板用ウェハ130のエタノール洗浄、プライマ処理、及びイソプロピルアルコールの薬液層への浸漬などの工程で、保護基板用ウェハ130の細溝5内などの細部に付着している金属層36の異物が取れ、保護基板用ウェハ130上に形成された配線などに再付着する虞がなくなる。これにより、配線に金属層36の異物が再付着してショート等が起きてしまうのを防ぐことができる。
In the method of manufacturing a liquid jet head according to the invention, the
本発明の噴射ヘッドの製造方法は、保護基板用ウェハの異物が完全に除去されているため、製品の歩留まりを低下させることなく、液体噴射ヘッドを製造できる。 According to the method for manufacturing an ejection head of the present invention, since the foreign matter on the protective substrate wafer is completely removed, the liquid ejection head can be produced without reducing the yield of the product.
また、このような本発明にかかる液体噴射ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、液体噴射装置に搭載される。 Further, such a liquid ejecting head according to the present invention constitutes a part of a recording head unit including an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the liquid ejecting apparatus.
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例示したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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 embodiment, the ink jet recording head is illustrated as an example of the liquid ejecting head. However, the present invention is widely intended for the entire liquid ejecting head, and ejects liquid other than ink. Of course, it can be applied. 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.
なお、本実施形態では、インクジェット式記録ヘッドを一例として本発明を説明したが、勿論、これに限定されず、例えば、半導体等、シリコン基板上に薄膜パターンを有するシリコンデバイスの製造にも適用することができる。 In the present embodiment, the present invention has been described by taking an ink jet recording head as an example. However, the present invention is of course not limited to this, and the present invention is also applicable to the manufacture of a silicon device having a thin film pattern on a silicon substrate such as a semiconductor. be able to.
5 細溝、10 流路形成基板、11 隔壁、12 圧力発生室、13 連通部、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、33 接続孔、35 接続配線、50 弾性膜、55 バッファ層、60 下電極、70 圧電体層、80 上電極、85 リード電極、90 リザーバ、100 エッチング液、300 圧電素子、1000 エッチング槽
5 narrow groove, 10 flow path forming substrate, 11 partition wall, 12 pressure generating chamber, 13 communicating portion, 20 nozzle plate, 21 nozzle opening, 30 protective substrate, 31 piezoelectric element holding portion, 32 reservoir portion, 33 connection hole, 35 connection Wiring, 50 elastic film, 55 buffer layer, 60 lower electrode, 70 piezoelectric layer, 80 upper electrode, 85 lead electrode, 90 reservoir, 100 etching solution, 300 piezoelectric element, 1000 etching tank
Claims (9)
At least a flow path forming substrate wafer including a plurality of flow path forming substrates having piezoelectric elements and a protective substrate wafer including a plurality of protective substrates protecting the piezoelectric elements are joined, and divided to divide the liquid from the nozzle openings. In the method of manufacturing a liquid ejecting head as a liquid ejecting head that discharges liquid, the metal layer formed on the protective substrate wafer having at least a narrow groove opening on the surface is etched using a first etching solution. Using a step of forming a wiring on the protective substrate wafer and a second etching solution in which alcohol is added to a concentration of 5 to 15%, at least the foreign matter on the metal layer adhering to the narrow groove is removed. And a step of removing the liquid jet head by etching.
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