JP5024509B2 - Micro device manufacturing method and liquid jet head manufacturing method - Google Patents
Micro device manufacturing method and liquid jet head manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5024509B2 JP5024509B2 JP2006153923A JP2006153923A JP5024509B2 JP 5024509 B2 JP5024509 B2 JP 5024509B2 JP 2006153923 A JP2006153923 A JP 2006153923A JP 2006153923 A JP2006153923 A JP 2006153923A JP 5024509 B2 JP5024509 B2 JP 5024509B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- substrate
- manufacturing
- etching
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
本発明は、シリコン基板を異方性エッチングすることによりマイクロデバイスを形成するマイクロデバイスの製造方法に関し、特に、マイクロデバイスの製造方法によって、液体を噴射する液体噴射ヘッドを構成する基板を製造する液体噴射ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a microdevice manufacturing method for forming a microdevice by anisotropically etching a silicon substrate, and more particularly, a liquid for manufacturing a substrate constituting a liquid ejecting head that ejects liquid by the microdevice manufacturing method. The present invention relates to a method for manufacturing an ejection head.
液体噴射ヘッドなどのマイクロデバイス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とこの圧力発生室に連通する連通部が形成されると共に、その一方面側に圧電素子が設けられた流路形成基板と、流路形成基板の連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成された封止基板とを具備するものがある。そして、流路形成基板及び封止基板としては、例えば、結晶面方位が(110)面のシリコン単結晶基板が用いられ、これらの基板は、平行四辺形に開口する開口部を有するマスクを介して異方性エッチング(ウェットエッチング)することによって形成されていた(例えば、特許文献1参照)。 As an ink jet recording head which is a typical example of a microdevice such as a liquid ejecting head, for example, a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening and a communicating portion communicating with the pressure generating chamber are formed, and one surface thereof Some include a flow path forming substrate provided with a piezoelectric element on the side, and a sealing substrate on which a reservoir portion that forms a part of the reservoir is formed together with a communication portion of the flow path forming substrate. As the flow path forming substrate and the sealing substrate, for example, a silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of (110) plane is used, and these substrates are interposed through a mask having an opening that opens in a parallelogram. It was formed by anisotropic etching (wet etching) (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、基板の狭い領域を異方性エッチングして微細加工を行う場合、マスクに狭い領域に開口する開口部を設けても、異方性エッチングの特性により、狭い領域に開口する凹部等を形成することができないという問題がある。 However, when performing microfabrication by anisotropically etching a narrow area of the substrate, even if an opening is provided in the narrow area of the mask, a recess or the like opening in the narrow area is formed due to the characteristics of anisotropic etching. There is a problem that you can not.
このため、マスクに基板と共に徐々にエッチングされて開口部の開口面積を広げる補正パターン(細長部)を設け、この補正パターンによって基板に微小な貫通孔を形成するようにしたマイクロデバイスの製造方法がある(例えば、特許文献2参照)。 For this reason, there is a method for manufacturing a microdevice in which a mask is provided with a correction pattern (elongated portion) that is gradually etched together with the substrate to widen the opening area of the opening, and a minute through hole is formed in the substrate by this correction pattern. Yes (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2の補正パターンを用いた方法であっても、さらに狭い領域には補正パターンが入りきらないため、基板を異方性エッチングすることによって所望の微細加工を行うことができないという問題がある。 However, even with the method using the correction pattern disclosed in Patent Document 2, the correction pattern cannot be fully contained in a narrower region, and thus the desired fine processing cannot be performed by anisotropic etching of the substrate. There is.
なお、このような問題は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だけではなく、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代表されるマイクロデバイスの製造方法においても同様に存在する。 Such a problem exists not only in a method of manufacturing an ink jet recording head that discharges ink, but also in a method of manufacturing a microdevice represented by a method of manufacturing a liquid ejecting head that ejects liquid other than ink. .
本発明はこのような事情に鑑み、基板を異方性エッチングすることによって、所望の微細加工を行うことができるマイクロ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 microdevice manufacturing method and a liquid jet head manufacturing method capable of performing desired microfabrication by anisotropically etching a substrate.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、結晶面方位が(110)面の単結晶シリコンからなる基板の表面に連通部を有するマイクロデバイスの製造方法であって、前記基板表面の前記連通部になる部分に補正パターンと開口部とを有するマスクを設ける工程と、前記基板を前記マスクを介して異方性エッチングする工程とを含み、前記補正パターンは複数の終端部と前記補正パターンの前記基板側の面と当該基板とは反対側の面とに交差する2つの面によって画成される角部が180度以下である1つの開始部とを有し、且つ当該補正パターンの前記基板側の面と当該基板とは反対側の面とに交差する2つの面によって画成される前記開始部以外の角部が180度より大きな角度を有し、前記開始部以外の開口部は前記基板の結晶面方位の(111)面に沿った面で囲まれており、前記異方性エッチングする工程は前記開始部から複数の終端部まで前記基板をエッチングしながら前記開口部の開口面積を広げることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法にある。
かかる第1の態様では、1つの開始部から複数の終端部までエッチングされる補正パターンを設けることによって、直線状の補正パターンを設けるスペースがない狭い領域にも補正パターンを設けることができるため、狭い領域の微細加工を高精度に行うことができる。
A first aspect of the present invention that solves the above problem is a method of manufacturing a microdevice having a communicating portion on the surface of a substrate made of single crystal silicon having a (110) crystal plane orientation, A step of providing a mask having a correction pattern and an opening in a portion to be a communication portion; and a step of anisotropically etching the substrate through the mask, wherein the correction pattern includes a plurality of terminal portions and the correction pattern. A corner portion defined by two surfaces intersecting the surface on the substrate side and the surface on the opposite side of the substrate, and one start portion whose angle is 180 degrees or less , and the correction pattern A corner other than the start portion defined by two surfaces intersecting a surface on the substrate side and a surface opposite to the substrate has an angle larger than 180 degrees , and the opening other than the start portion is Crystal plane orientation of the substrate The anisotropic etching step extends the opening area of the opening while etching the substrate from the start portion to a plurality of end portions. It exists in the manufacturing method of a microdevice.
In such a first aspect, by providing a correction pattern that is etched from one start portion to a plurality of end portions, it is possible to provide a correction pattern even in a narrow region where there is no space for providing a linear correction pattern. Fine processing of a narrow region can be performed with high accuracy.
本発明の第2の態様は、前記補正パターンとして、前記開始部と第1の終端部を有する第1パターン部と、該第1パターン部に接続され、他の終端部を有する分岐パターン部を少なくとも1つ設けることを特徴とする第1の態様のマイクロデバイスの製造方法にある。
かかる第2の態様では、補正パターンを第1パターン部と分岐パターン部とで構成することで、補正パターンの距離を確保して、補正パターンによる基板の微細加工を行うことができる。
A second aspect of the present invention, as the correction pattern, the front Symbol starting portion and the first pattern portion having a first end portion is coupled to the first pattern portion, that having a other terminal end min The microdevice manufacturing method according to the first aspect is characterized in that at least one branch pattern portion is provided.
In the second aspect, by configuring the correction pattern with the first pattern portion and the branch pattern portion, it is possible to secure the distance of the correction pattern and perform fine processing of the substrate with the correction pattern.
本発明の第3の態様は、前記第1パターン部は、折り返されて設けられていることを特徴とする第2の態様のマイクロデバイスの製造方法にある。
かかる第3の態様では、第1パターン部に折り返し部を設けることによって、第1パターン部の距離を確保して、補正パターンによる基板の微細加工を行うことができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the microdevice manufacturing method according to the second aspect, wherein the first pattern portion is provided by being folded.
In the third aspect, by providing the folded portion in the first pattern portion, the distance of the first pattern portion can be ensured and the substrate can be finely processed with the correction pattern.
本発明の第4の態様は、前記第1パターン部と前記分岐パターン部との接続部分は、前記接続部分から前記第1の終端部までの前記異方性エッチング時間と、前記接続部から前記他の終端部までの前記異方性エッチング時間とが等しいことを特徴とする第2又は3の態様のマイクロデバイスの製造方法にある。
かかる第4の態様では、補正パターンの開始部からエッチングされて、第1パターン部の第1の終端部と分岐パターン部の他の終端部とに至るまで同時にエッチングされる。
A fourth aspect of the present invention, the connection portion between the said branch pattern portion and the first pattern portion includes: the anisotropic etching time from the connecting portion to the first end portion, said from the connecting portion The method for manufacturing a microdevice according to the second or third aspect is characterized in that the anisotropic etching time to the other end portion is equal .
In the fourth aspect, etching is performed from the start of the correction pattern to the first end of the first pattern and the other end of the branch pattern.
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様のマイクロデバイスの製造方法によって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、該圧力発生室に液体を噴射させる圧力を付与する圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドを構成する基板を製造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5の態様では、基板の微細加工を行って、高精度な液体噴射ヘッドを製造することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening that ejects liquid and a pressure that causes the liquid to be ejected into the pressure generating chamber by the method for manufacturing a microdevice according to any one of the first to fourth aspects. And a pressure generating means for applying a pressure to the substrate. The manufacturing method of the liquid ejecting head includes manufacturing a substrate constituting the liquid ejecting head.
In the fifth aspect, it is possible to manufacture a highly accurate liquid jet head by performing microfabrication of the substrate.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であ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の平面図及びそのA−A′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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head which is an example of a liquid ejecting head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG. As shown in the figure, the flow
流路形成基板10には、他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により区画された複数の圧力発生室12がその幅方向(短手方向)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31と連通して各圧力発生室12の共通の液体室となるリザーバ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。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路14を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
A plurality of
このような圧力発生室12、インク供給路14及び連通部13は、弾性膜50とは反対側の面から流路形成基板10を異方性エッチングすることによって形成されている。異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。本実施形態では、流路形成基板10が面方位(110)のシリコン単結晶基板からなるため、シリコン単結晶基板の(110)面のエッチングレートと比較して(111)面のエッチングレートが約1/180であるという性質を利用して行われる。すなわち、シリコン単結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面と、この第1の(111)面と70.53度の角度をなし且つ上記(110)面に垂直な第2の(111)面とが出現する。かかる異方性エッチングにより、二つの平行する面である第1の(111)面と二つの平行する面である第2の(111)面とで形成される平行四辺形状を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室12を高密度に配列することができる。
The
また、連通部13は、流路形成基板10の一方面に開口する開口形状が台形状となるように形成されている。この連通部13も、上述した圧力発生室12と同様に、内壁が二つの平行する面である第1の(111)面と、二つの平行する面である第2の(111)面とで画成されている。なお、連通部13の形成方法については、詳しくは後述するが、台形状の開口の角部は、異方性エッチングに使用されるマスクに補正パターンを設けることで、高精度に微細加工することができる。
The
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、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、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
Further, on the opening surface side of the flow
一方、このような流路形成基板10のノズルプレート20とは反対側の面には、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を各圧力発生室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、各圧力発生室12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。なお、上述した例では、弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60が振動板として作用するが、弾性膜50、絶縁体膜55を設けずに、下電極膜60のみを残して下電極膜60を振動板としても良い。
On the other hand, as described above, the
また、このような各圧電素子300の上電極膜80には、流路形成基板10のインク供給路14とは反対側の端部近傍まで延設された金(Au)等のリード電極90がそれぞれ接続されている。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。
In addition, the
さらに、圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、連通部13に対向する領域にリザーバ部31が設けられた保護基板30が接着剤35を介して接合されている。このリザーバ部31は、上述したように、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の共通のインク室となるリザーバ100を構成している。
Further, on the flow
また、保護基板30には、圧電素子300に対向する領域に、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部32が設けられている。なお、圧電素子保持部32は、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
Further, the
また、保護基板30上には、圧電素子300を駆動するための駆動回路120が実装されている。この駆動回路120としては、例えば、回路基板や半導体集積回路(IC)等を用いることができる。そして、駆動回路120とリード電極90とはボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線121を介して電気的に接続されている。
A
保護基板30としては、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料の面方位(110)のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
As the
また、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)からなり、この封止膜41によってリザーバ部31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。
A
このような本実施形態の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、駆動回路120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、弾性膜50、絶縁体膜55、下電極膜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からインク滴が吐出する。
In such an ink jet recording head of this embodiment, ink is taken in from an external ink supply means (not shown), filled with ink from the
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5を参照して説明する。なお、図3〜図5は、インクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 Hereinafter, a method for manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the ink jet recording head.
まず、図3(a)に示すように、面方位(110)のシリコン単結晶基板からなる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、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ110として、厚さが約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。
First, as shown in FIG. 3A, a flow path forming
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(ZrO2)からなる絶縁体膜55を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, an
次いで、図3(c)に示すように、例えば、白金(Pt)とイリジウム(Ir)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, for example, the
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。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。勿論、圧電体層70の形成方法は、ゾル−ゲル法に限定されるものではなく、例えば、MOD法を用いてもよい。
The material of the
次に、図4(a)に示すように、流路形成基板用ウェハ110の全面に亘って金(Au)からなるリード電極90を形成後、各圧電素子300毎にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 4A, a
次に、図4(b)に示すように、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、この保護基板用ウェハ130には、リザーバ部31及び圧電素子保持部32が予め形成されている。なお、この保護基板用ウェハ130は、例えば、400μm程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ130を接合することによって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, the
次いで、図4(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。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ110を、約70μmの厚さとなるように加工した。
Next, as shown in FIG. 4C, after the flow path forming
次に、図5(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200を新たに形成し、所定形状にパターニングして開口部201を形成する。そして、図5(b)に示すように、このマスク200を介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の開口部201に対応する領域に圧力発生室12、インク供給路14及び連通部13を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a
ここで、流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチングする製造工程について詳細に説明する。なお、図6は、異方性エッチングによる製造工程を示す平面図であり、図7〜図13は、異方性エッチングによる製造方法を示す要部拡大平面図である。
Here, a manufacturing process for anisotropically etching the flow path forming
まず、図6に示すように、流路形成基板用ウェハ110の圧電素子300とは反対側の全面に亘ってマスク200を形成し、マスク200を例えば、レジストを介してパターニングすることで、所定形状の開口部201を形成する。
First, as shown in FIG. 6, a
開口部201は、流路形成基板用ウェハ110の圧力発生室12、インク供給路14及び連通部13が形成される領域が開口するように形成する。このとき、流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチングして連通部13を開口が台形状となるように形成するため、マスク200の開口部201も連通部13に対応する領域が台形状となるように形成する。なお、開口部201は、当該開口部201を画成するマスク200の面が、流路形成基板用ウェハ110の第1の(111)面及び第2の(111)面に沿った方向で形成する。これにより、流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチングした際に、マスク200が流路形成基板用ウェハ110と共にエッチングされて開口部201の開口面積が広がるのを防止することができる。
The
また、開口部201の狭い領域、本実施形態では、図7に示すように、開口部201の連通部13に対応する領域の角部に、補正パターン210を設ける。補正パターン210は、流路形成基板用ウェハ110と共に開始部211から複数の終端部225、234、244まで徐々にエッチングされて開口部201の開口面積を広げて、流路形成基板用ウェハ110を徐々にエッチングするためのものである。
Further, a
このような補正パターン210は、流路形成基板用ウェハ110の異方性エッチングが開始される開始部211以外の領域が全て流路形成基板用ウェハ110の第1の(111)面及び第2の(111)面に沿った面で囲まれている。また、補正パターン210は、開始部211以外で180度以下の角部が画成されないように形成している。これにより、補正パターン210は、開始部211以外の領域からエッチングが開始されることなく、開始部211から徐々にエッチングされるようになっている。
In such a
本実施形態では、補正パターン210として、先端に開始部211を有すると共にコ字状に折り返されて、終端部225を有する第1パターン部220と、第1パターン部220から分岐される分岐パターン部として、第1パターン部220から分岐されて終端部234を有する第2パターン部230と、第1パターン部220から分岐されて終端部244を有する第3パターン部240とを設けた。
In the present embodiment, as the
具体的には、第1パターン部220は、流路形成基板用ウェハ110の第2の(111)面方向に沿って直線状に延設された第1直線部221と、第1直線部から第1の(111)面方向に沿って延設された折り返し部222と、折り返し部から第1の(111)面方向に沿って直線状に延設された第2直線部223と、第2直線部223の端部側に設けられた第1幅広部224とで構成し、第1直線部221の端部を開始部211とすると共に、第1幅広部224のマスク200と一体化された部分をエッチングが終了される終端部225としている。
Specifically, the
第1パターン部220の開始部211は、端面を流路形成基板用ウェハ110の第2の(111)面に対して+29度の面で形成し、開始部211の両側面が第2の(111)面に沿った面で形成するようにした。これにより、開始部211には180度以下の角部が画成されていることになる。
The
また、第2パターン部230は、第1パターン部220の第1直線部221から第2の(111)面方向に沿って延設された第1分岐部231と、第1分岐部231から第1の(111)面方向に沿って延設された第3直線部232と、第3直線部232の端部側に設けられた第2幅広部233とで構成し、第3直線部のマスク200と一体化された部分をエッチングが終了される終端部234としている。
The
さらに、第3パターン部240は、第1パターン部220の第2直線部223から第2の(111)面方向に沿って延設された第2分岐部241と、第2分岐部241から第1の(111)面方向に沿って延設された第4直線部242と、第4直線部242の端部側に設けられた第3幅広部243とで構成し、第3幅広部243のマスク200と一体化された部分をエッチングが終了される終端部244としている。
Further, the
すなわち、本実施形態では、第1パターン部220から分岐される分岐パターン部として、第2パターン部230と第3パターン部240との2つを設け、1つの開始部211から3つの終端部225、234、244まで徐々にエッチングされて開口部201の開口面積を広げるようになっている。なお、終端部の数及び位置並びに分岐部の数及び位置は、特にこれに限定されず、例えば、第1パターン部220から分岐される分岐部を3つ以上設け、終端部を3つ以上としてもよく、また、分岐部である第2パターン部230及び第3パターン部240からさらに分岐される分岐部を設け、終端部をさらに複数設けるようにしてもよい。
That is, in this embodiment, two branch patterns, ie, the
このような補正パターン210を有するマスク200を流路形成基板用ウェハ110に形成した後、マスク200の設けられた流路形成基板用ウェハ110を水酸化カリウム(KOH)水溶液等のアルカリ溶液に浸漬すると、マスク200の開口部201から流路形成基板用ウェハ110がエッチングされる。このとき、図8に示すように、流路形成基板用ウェハ110は、補正パターン210の先端である開始部211から徐々にエッチングが開始される。このような補正パターン210によるエッチングでは、流路形成基板用ウェハ110の第1の(111)面に対して反時計方向をプラスとして、+29度の面と−29度の面とが現われる。また、流路形成基板用ウェハ110の第2の(111)面に対して反時計方向をプラスとして、+29度の面と−29度の面とが現われる。すなわち、補正パターン210からは、流路形成基板用ウェハ110の第1の(111)面を水平方向(0度)として、反時計方向をプラスとすると、+29度、−29度(+331度)、+99.53度及び+41.53度の4つの面がエッチングにより現われる。なお、このようなエッチングでは、現われる面のエッチングレートが異なることが知られている。すなわち、エッチングレートは大きい順に、−29度(+331度)、+99.53度、+41.53度、+29度となっている。
After the
このようなことから、図8に示すように、第1パターン部220の第1直線部221は、開始部211から+99.53度の面が現れながらエッチングされる。
For this reason, as shown in FIG. 8, the first
そして、第1パターン部220の第1直線部221のエッチングが、第2パターン部230の分岐部231まで達すると、第1パターン部220の第1直線部221は、そのままエッチングされ続けると共に、第2パターン部230の第1分岐部231もエッチングされる。
When the etching of the first
第2パターン部230の第1分岐部231からは、第1の(111)面に対して−29度(+331度)の面と、第2の(111)面に対して+29度(+99.53度)の面とが現われながらエッチングされる。この場合、エッチングレートは、29度(+99.53度)の面の方が早いため、+99.53度の面が優先的に現われる。
From the
そして、第2パターン部230の第1分岐部231のエッチングが終わると、図9に示すように、第2パターン部230の第3直線部232のエッチングが開始されると共に、第1パターン部220の第1直線部221が折り返し部222までエッチングされる。
Then, when the etching of the
第2パターン部230の第3直線部232からは、第1の(111)面に対して+29度の面と、第2の(111)面に対して−29度(+41.53度)の面とが現われながらエッチングされる。このときのエッチングレートは、+41.53度の面の方が早いため、エッチングされ続けると、図10に示すように、+41.53度の面が優先的に現われる。
From the third
また、第1パターン部220の第1直線部221のエッチングが終わると、第1パターン部220の折り返し部222のエッチングが開始される。
In addition, when the etching of the first
第1パターン部220の折り返し部222からは、図10に示すように、第1の(111)面に対して+29度の面と、第2の(111)面に対して−29度(+41.53度)の面とが現われながらエッチングされる。
As shown in FIG. 10, the folded
また、第1パターン部220の折り返し部222のエッチングが終わると、図11に示すように、第1パターン部220の第2直線部223のエッチングが開始される。
When the etching of the folded
第1パターン部220の第2直線部223からは、第1の(111)面に対して−29度の面と、第2の(111)面に対して+29度(+99.53度)の面とが現われながらエッチングされる。この場合、エッチングレートは、+29度(+99.53度)の面の方が早いため、−29度の面が徐々に消え、+99.53度の面が優先的に現われる。
From the second
また、第1パターン部220の第2直線部223のエッチングが進むと、第3パターン部240の第2分岐部241からもエッチングが開始される。
Further, when the etching of the second
そして、第1パターン部220の第2直線部223のエッチングが、第3パターン部240の分岐部241まで達すると、第1パターン部220の第2直線部223は、そのままエッチングされ続けると共に、第3パターン部240の第2分岐部241もエッチングされる。
When the etching of the second
第3パターン部240の第2分岐部241からは、第1の(111)面に対して−29度の面と、第2の(111)面に対して+29度(+99.53度)の面とが現われながらエッチングされる。
From the
第3パターン部240の第2分岐部241のエッチングが終わると、第3パターン部240の第4直線部242のエッチングが開始される。
When the etching of the
第3パターン部240の第4直線部242からは、図12に示すように、第1の(111)面に対して+29度の面と、第2の(111)面に対して−29度(+99.53度)の面とが現われながらエッチングされる。この場合、エッチングレートは、+99.53度の面の方が早いため、+29度の面が徐々に消え、+99.53度の面が優先的に現われる。このときも、第1パターン部220の第2直線部223及び第2パターン部230の第3直線部232は、エッチングされ続けている。
From the fourth
そして、第1パターン部220の第2直線部223、第2パターン部230の第3直線部232及び第3パターン部230の第4直線部242がエッチングされると、図13に示すように、第1幅広部224、第2幅広部233及び第3幅広部243のエッチングが開始される。
Then, when the second
第1幅広部224、第2幅広部233及び第2幅広部243からは、第1の(111)面に対して−29度(331度)の面と、第2の(111)面に対して+29度(+99.53度)の面が現われながらエッチングされる。この場合、エッチングレートは、−29度の面の方が早いため、−29度(331度)の面も徐々に現われる。このため、終端部225、234及び244は、+999.53度と−29度の両方の面で画成される。
From the first
このような、第1パターン部220、第2パターン部230及び第3パターン部240は、同時にエッチングが終了される。すなわち、第1パターン部220が開始部211から終端部225までエッチングされる際に、同時に第2パターン部230及び第3パターン部240が終端部234及び244までエッチングされるように、第1パターン部220のエッチング時間に合わせて、第2パターン部230及び第3パターン部240の第1分岐部231から終端部234までの距離及び第2分岐部241から終端部244までの距離を規定するのが好ましい。
The
このように、補正パターン210を設けることによって、連通部13の角部などの狭い領域を高精度に微細加工することができる。すなわち、従来のように、1本の直線状の補正パターンを用いる場合、補正パターンを設けることができない狭い領域を微細加工することはできないが、本発明のように、1つの開始部211から複数の終端部225、234、244までエッチングされる補正パターン210を設けることによって、エッチング時間に対してエッチングされる補正パターン210の距離を確保することができ、狭い領域を高精度に微細加工することができる。
Thus, by providing the
このように、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5(b)に示すように、圧力発生室12、インク供給路14及び連通部13を形成した後は、マスク200を除去し、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。
In this way, by anisotropically etching the flow path forming
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態1について説明したが、本発明は、もちろん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1では、流路形成基板用ウェハ110の連通部13の角部に補正パターン210を設けるようにしたが、補正パターン210を設ける領域は、特にこれに限定されるものではなく、圧力発生室12、インク供給路14等を形成する領域にも補正パターンを設けるようにしてもよい。
(Other embodiments)
As mentioned above, although Embodiment 1 of this invention was demonstrated, this invention is not limited to embodiment mentioned above of course. For example, in the first embodiment described above, the
また、上述した実施形態1では、流路形成基板用ウェハ110を異方性エッチングする際に補正パターン210を用いるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、保護基板用ウェハ130にリザーバ部31を形成する異方性エッチングにおいても、補正パターンを用いるようにすればよい。
In the first embodiment, the
さらに、上述した実施形態1では、流路形成基板用ウェハ110を厚さ方向に貫通する連通部13を形成する際の補正パターンを例示したが、補正パターンによって基板に厚さ方向に貫通しない凹部を形成するようにしてもよい。
Furthermore, in Embodiment 1 described above, the correction pattern when forming the
また、上述した実施形態1では、マスク200として、窒化シリコンを用いるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、シリコン単結晶基板からなる基板を熱酸化することにより形成した二酸化シリコン(SiO2)をマスクとして使用するようにしてもよい。
In the first embodiment, silicon nitride is used as the
また、上述した実施形態1では、ノズル開口からインク滴を吐出する圧力発生手段として圧電素子を用いて説明したが、圧力発生手段としては圧電素子に限定されず、例えば、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することができる。 In the first embodiment described above, the piezoelectric element is used as the pressure generating means for ejecting ink droplets from the nozzle openings. However, the pressure generating means is not limited to the piezoelectric element, and for example, a heating element is provided in the pressure generating chamber. A nozzle that discharges liquid droplets from the nozzle opening by bubbles generated by the heat generated by the heating element, or generates static electricity between the diaphragm and the electrode, and deforms the diaphragm by electrostatic force to open the nozzle For example, a so-called electrostatic actuator that discharges liquid droplets can be used.
さらに、上述した実施形態1では、液体噴射ヘッドの製造方法の一例としてインクジェット式記録ヘッドの製造方法を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドの製造方法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(電界放出ディスプレー)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。 Furthermore, in the above-described first embodiment, the ink jet recording head manufacturing method has been described as an example of the method of manufacturing the liquid ejecting head. However, the present invention is widely intended for the method of manufacturing the liquid ejecting head. Of course, the present invention can also be applied to a method of manufacturing a liquid ejecting head that ejects liquid other than ink. 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 (field emission 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.
また、本発明は液体噴射ヘッドの製造方法に限定されず、結晶面方位が(110)面のシリコン単結晶基板からなる基板を異方性エッチングすることにより微細加工を行うマイクロデバイスの製造方法に広く適用することができるものである。 Further, the present invention is not limited to a method for manufacturing a liquid jet head, and is a method for manufacturing a microdevice that performs microfabrication by anisotropically etching a substrate made of a silicon single crystal substrate having a (110) crystal plane orientation. It can be widely applied.
10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 13 連通部、 14 インク供給路、 15 連通路、 16 保護膜、 16a 残渣、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 31 リザーバ部、 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、 91 密着層、 92 金属層、 100 リザーバ、 110 流路形成基板用ウェハ、 120 駆動回路、 121 駆動配線、 130 保護基板用ウェハ、 200 マスク、 201 開口部、 211 開始部、 220 第1パターン部、 225 終端部、 230 第2パターン部、 234 終端部、 240 第3パターン部、 244 終端部、 300 圧電素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006153923A JP5024509B2 (en) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Micro device manufacturing method and liquid jet head manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006153923A JP5024509B2 (en) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Micro device manufacturing method and liquid jet head manufacturing method |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007320201A JP2007320201A (en) | 2007-12-13 |
JP2007320201A5 JP2007320201A5 (en) | 2009-06-04 |
JP5024509B2 true JP5024509B2 (en) | 2012-09-12 |
Family
ID=38853394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006153923A Expired - Fee Related JP5024509B2 (en) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Micro device manufacturing method and liquid jet head manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5024509B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6277677B2 (en) * | 2013-11-01 | 2018-02-14 | 大日本印刷株式会社 | Etching mask design method, structure manufacturing method, and etching mask |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3235311B2 (en) * | 1993-12-24 | 2001-12-04 | セイコーエプソン株式会社 | Ink jet recording head |
JP2001179992A (en) * | 1999-12-24 | 2001-07-03 | Canon Inc | Method for manufacturing liquid ejection recording head |
JP3687670B2 (en) * | 2002-11-19 | 2005-08-24 | セイコーエプソン株式会社 | Manufacturing method of liquid ejecting head and liquid ejecting head manufactured by the manufacturing method |
-
2006
- 2006-06-01 JP JP2006153923A patent/JP5024509B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007320201A (en) | 2007-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4321552B2 (en) | Actuator device and liquid jet head | |
JP2007194373A (en) | Manufacturing method of silicon device and manufacturing method of liquid injection head | |
JP4844717B2 (en) | Method for manufacturing liquid jet head | |
JP2009214522A (en) | Liquid jet head, method of manufacturing liquid jet head, and liquid jet device | |
JP4300431B2 (en) | Actuator device and liquid jet head using the same | |
JP5098656B2 (en) | Method for manufacturing liquid jet head | |
JP4182360B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
JP2009029011A (en) | Liquid jetting head and liquid jetting device | |
JP6394901B2 (en) | Liquid jet head | |
JP5024509B2 (en) | Micro device manufacturing method and liquid jet head manufacturing method | |
JP2009029012A (en) | Liquid jetting head and liquid jet apparatus | |
JP4645024B2 (en) | Method for manufacturing actuator device | |
JP4591005B2 (en) | Method for manufacturing liquid jet head | |
JP2008119968A (en) | Manufacturing method for liquid jetting head | |
JP4911301B2 (en) | Micro device manufacturing method and liquid jet head manufacturing method | |
JP2010173197A (en) | Liquid discharge head, liquid discharge device, actuator device, and manufacturing method of liquid discharge head | |
JP2007050673A (en) | Method for manufacturing liquid jetting head | |
JP4475042B2 (en) | Method for manufacturing liquid jet head | |
JP2013000911A (en) | Method for manufacturing liquid jet head | |
JP3882915B2 (en) | Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus | |
JP2007210176A (en) | Method for processing silicon substrate and method for manufacturing liquid jet head | |
JP5019027B2 (en) | Method for manufacturing liquid jet head | |
JP2009029019A (en) | Liquid jetting head and liquid jetting device | |
JP2007190776A (en) | Process for manufacturing liquid ejection head | |
JP2006175652A (en) | Manufacturing method of liquid jet head |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090413 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090413 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110711 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111005 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120523 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120605 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150629 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5024509 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |