JP2009143199A

JP2009143199A - Droplet discharge head and method for manufacturing droplet discharge apparatus

Info

Publication number: JP2009143199A
Application number: JP2007325594A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yagi; 浩八木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】接合精度を高めることができるような液滴吐出ヘッドの製造方法等を得る。
【解決手段】シリコンからなり、振動により液体を加圧する振動板２２を有するキャビティ基板２０のキャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂと、少なくとも１枚の他の基板のアライメントピン穴とを、アライメントピン６７に通した状態で、キャビティ基板２０と他の基板とを接合することによって、液体の流路を形成する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、キャビティ基板２０となるシリコン基板６１のアライメントピン穴６２Ｂとなる部分以外をシリコンマスク６４により覆う工程と、シリコン基板６１のアライメントピン穴６２Ｂを異方性ドライエッチングにより形成する工程とを有する。
【選択図】図４A manufacturing method of a droplet discharge head, etc., capable of improving bonding accuracy.
An alignment pin hole of a cavity substrate having a vibration plate made of silicon and having a vibrating plate that pressurizes a liquid, and an alignment pin hole of at least one other substrate are provided in an alignment pin. In this method, the cavity substrate 20 and another substrate are joined together to form a liquid flow path, thereby forming a liquid discharge head, which is an alignment pin hole 62B of the silicon substrate 61 to be the cavity substrate 20. A step of covering the portion other than the portion to be covered with the silicon mask 64 and a step of forming the alignment pin hole 62B of the silicon substrate 61 by anisotropic dry etching.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は液滴吐出ヘッドを製造する方法等に関するものである。特にその製造時におけるアライメントを高精度に行うためのものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a droplet discharge head and the like. In particular, this is for performing alignment at the time of manufacture with high accuracy.

現在、液滴吐出方式の記録（印刷）装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物（紙等）との間で相対移動させ、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を対象物の所定の位置に付着させて印刷等をするものである。この方式は、液晶（Liquid Crystal）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機化合物等の電界発光（ElectroLuminescence ）素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。 Currently, a recording (printing) apparatus using a droplet discharge method is used for printing in various fields regardless of whether it is for home use or industrial use. In the droplet discharge method, for example, a droplet discharge head having a plurality of nozzles is moved relative to an object (paper, etc.), and the droplet discharged from the droplet discharge head is attached to a predetermined position of the object. Printing and so on. This method uses a color filter for manufacturing a display device using liquid crystal, a display panel using an electroluminescence element such as an organic compound (OLED), a microarray of biomolecules such as DNA and protein. Etc. are also used in the manufacture of

液滴吐出方式を実現する吐出ヘッドとして、吐出液体を溜めておく吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは底壁とする。この壁は他の壁と一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする）が撓んで形状が変化するようにしておき、振動板を撓ませて吐出室内の圧力を高め、吐出室と連通するノズルから液滴を吐出させるものがある。そして、このような液滴吐出ヘッドを製造する際の材料として、例えば、ガラス基板、シリコン基板が用いられる。そして、各基板に部材形成を行い、積層し、接合して製造をしている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−１１５１７９号公報 As a discharge head for realizing the droplet discharge method, at least one wall of a discharge chamber for storing discharge liquid (here, a bottom wall. This wall is integrally formed with other walls. In some cases, the vibration plate is bent to change its shape, and the vibration plate is bent to increase the pressure in the discharge chamber so that droplets are discharged from the nozzle communicating with the discharge chamber. . As a material for manufacturing such a droplet discharge head, for example, a glass substrate or a silicon substrate is used. And member formation is performed on each board | substrate, it laminates | stacks and it manufactures (for example, refer patent document 1).
JP-A-11-115179

このような液滴吐出ヘッドに関し、近年、高精細な印刷等が要求されており、そのためにノズル、ノズルに連通する流路等の高密度化、吐出性能の向上が進んでいる。また、液滴吐出ヘッドの構造も複雑化しており、そのため、例えば流路を構成するために積層する基板の数も増えつつある。 In recent years, high-definition printing or the like has been demanded for such a droplet discharge head, and for this reason, the density of nozzles and flow paths communicating with the nozzles has been increased, and the discharge performance has been improved. In addition, the structure of the droplet discharge head is also complicated, and for this reason, for example, the number of substrates stacked to form a flow path is increasing.

以上のことから従来以上に積層する基板を接合する（貼り合わせる）精度を高める必要があるが、十分な精度が得られていないのが現状である。 From the above, it is necessary to increase the accuracy of bonding (bonding) the substrates to be laminated more than before, but at present, sufficient accuracy has not been obtained.

そこで、本発明はこのような問題を解決するため、アライメント精度をたかめ、接合（貼り合わせ）精度を高めることができるような液滴吐出ヘッドの製造方法等を得ることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a manufacturing method of a droplet discharge head that can increase alignment accuracy and increase bonding (bonding) accuracy in order to solve such problems.

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコンからなり、振動により液体を加圧する振動板を有するキャビティ基板のアライメントピン穴と、少なくとも１枚の他の基板のアライメントピン穴とを、アライメントピンに通した状態で、キャビティ基板と他の基板とを接合することによって、液体の流路を形成する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、キャビティ基板となる基板のアライメントピン穴となる部分以外をマスクにより覆う工程と、キャビティ基板となる基板のアライメントピン穴を異方性ドライエッチングにより形成する工程とを有する。
本発明によれば、キャビティ基板となるシリコンの基板に形成するアライメントピン穴の部分以外をマスクにより覆い、アライメントピン穴を異方性ドライエッチングにより加工するようにしたので、キャビティ基板に形成する流路に対する位置精度を損なうことなくアライメントピン穴のみを選択的にエッチングすることができる。また、ドライエッチングを行うことにより、アライメントピン穴の形状の自由度を高くすることができるため、例えば円形のような強度が高く、ストレス耐性の高い形状にアライメントピン穴を開口することができ、アライメントピンを用いたアライメント（位置合わせ）、それに伴う基板の接合（貼り合わせ）を高精度で行うことができる。そのため、ノズルの高密度化に対応することができ、で吐出性能の高い液滴吐出ヘッドを製造することができる。 The manufacturing method of a droplet discharge head according to the present invention includes an alignment pin hole of a cavity substrate made of silicon and having a vibration plate that pressurizes a liquid by vibration, and an alignment pin hole of at least one other substrate. A method of manufacturing a droplet discharge head that forms a liquid flow path by bonding a cavity substrate and another substrate while being passed through a pin, and a portion that becomes an alignment pin hole of the substrate that becomes the cavity substrate And a step of forming an alignment pin hole of a substrate to be a cavity substrate by anisotropic dry etching.
According to the present invention, the portion other than the alignment pin hole formed in the silicon substrate serving as the cavity substrate is covered with the mask, and the alignment pin hole is processed by anisotropic dry etching. Only the alignment pin hole can be selectively etched without impairing the positional accuracy with respect to the path. Moreover, since the degree of freedom of the shape of the alignment pin hole can be increased by performing dry etching, the alignment pin hole can be opened in a shape having high strength such as a circle and high stress resistance, for example, Alignment (positioning) using alignment pins and accompanying substrate bonding (bonding) can be performed with high accuracy. Therefore, it is possible to cope with the high density of the nozzles, and it is possible to manufacture a droplet discharge head with high discharge performance.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、アライメントピン穴を異方性ドライエッチングにより形成した後、キャビティ基板となる基板のアライメントピン穴をウェットエッチング液から保護するための処理を行う工程と、ウェットエッチングによって、キャビティ基板となる基板に流路の一部を形成する工程とをさらに有する。
本発明によれば、アライメントピン穴を形成した後、エッチング液からアライメントピン穴を保護するための処理を行ってから流路を形成するようにしたので、流路形成をアライメントピン穴形成より後の工程にすることで、流路を破損させずにすみ、ウェットエッチングを行うことで、高精度で生産性の高い流路形成を行うことができる。 In the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, after forming the alignment pin holes by anisotropic dry etching, a process for protecting the alignment pin holes of the substrate to be the cavity substrate from the wet etching solution is performed. And a step of forming a part of the flow path in the substrate to be the cavity substrate by wet etching.
According to the present invention, after the alignment pin hole is formed, the flow path is formed after the processing for protecting the alignment pin hole from the etching solution is performed. By using this process, it is possible to form the flow path with high accuracy and high productivity by performing wet etching without damaging the flow path.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、キャビティ基板となる基板のアライメントピン穴をウェットエッチング液から保護するために、耐アルカリエッチング樹脂を用いる。
本発明によれば、耐アルカリエッチング樹脂によりアライメントピン穴を保護するようにしたので、シリコン基板をウェットエッチングする際のエッチング液（エッチャント）となるアルカリ溶液から適切にアライメントピン穴の形状を保護することができる。 In addition, the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention uses an alkali-resistant etching resin in order to protect the alignment pin holes of the substrate serving as the cavity substrate from the wet etching solution.
According to the present invention, since the alignment pin hole is protected by the alkali-resistant etching resin, the shape of the alignment pin hole is appropriately protected from an alkaline solution that becomes an etching solution (etchant) when the silicon substrate is wet-etched. be able to.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板を振動させるための電極を有する電極基板とキャビティ基板となる基板とを接合した後、接合した面と反対側の面から、キャビティ基板となる基板のアライメントピン穴となる部分以外をマスクにより覆う。
本発明によれば、接合基板に対してアライメントピン穴を形成するようにしたので、電極基板との接合により基板を安定させた後に、アライメントピン穴を形成することができる。 Also, in the method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, after joining an electrode substrate having an electrode for vibrating a diaphragm and a substrate to be a cavity substrate, a cavity is formed from a surface opposite to the joined surface. A portion other than the alignment pin hole of the substrate to be the substrate is covered with a mask.
According to the present invention, since the alignment pin hole is formed on the bonding substrate, the alignment pin hole can be formed after the substrate is stabilized by bonding with the electrode substrate.

また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造する。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法により液滴吐出装置を製造するようにしたので、アライメント精度が高く、ノズルの高密度化にも適用することができ、高精細で吐出性能の高い液滴吐出装置を製造することができる。 The manufacturing method of the droplet discharge device according to the present invention applies the above-described manufacturing method of the droplet discharge head to manufacture the droplet discharge device.
According to the present invention, since the droplet discharge device is manufactured by the method of manufacturing the droplet discharge head described above, the alignment accuracy is high, and the method can be applied to increase the density of the nozzles. A high-performance droplet discharge device can be manufactured.

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１は液滴吐出ヘッドの一部を示している。また、図２は液滴吐出ヘッドの断面図を表す図である。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動する静電アクチュエータを用いるデバイスとなるフェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部位（部材）の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図における上側を上とし、下側を下として説明する）。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded view of a droplet discharge head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 shows a part of a droplet discharge head. FIG. 2 is a cross-sectional view of the droplet discharge head. In this embodiment, for example, a face eject type droplet discharge head which is a device using an electrostatic actuator driven by an electrostatic method will be described. (In addition, in order to make the components shown and easy to see, the relationship between the sizes of the components (members) in the following drawings including FIG. 1 may be different from the actual one. And the lower side will be described below).

図１に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０、リザーバ基板３０及びノズル基板４０の４つの基板が下から順に積層されて構成される。ここで本実施の形態では、電極基板１０とキャビティ基板２０とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板２０とリザーバ基板３０、リザーバ基板３０とノズル基板４０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。 As shown in FIG. 1, the droplet discharge head according to the present embodiment is configured by stacking four substrates in order from the bottom: an electrode substrate 10, a cavity substrate 20, a reservoir substrate 30, and a nozzle substrate 40. Here, in the present embodiment, the electrode substrate 10 and the cavity substrate 20 are bonded by anodic bonding. The cavity substrate 20 and the reservoir substrate 30 and the reservoir substrate 30 and the nozzle substrate 40 are bonded using an adhesive such as an epoxy resin.

第１の基板となる電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えばホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス等の基板を主要な材料としている。本実施形態では、ガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板とすることもできる。電極基板１０の表面には、後述するキャビティ基板２０に形成される吐出室２１となる凹部に合わせて、例えば深さ約０．３μｍを有する複数の凹部１１が形成されている。また、キャビティ基板２０の各吐出室２１（振動板２２）と対向する凹部１１の内側（特に底部）には、固定電極となる個別電極１２が設けられている。個別電極１２は電極部、リード部及び端子部を有し、端子部を介してＩＣドライバ５０と電気的に接続され、ＩＣドライバ５０から電圧印加（電荷供給）等が行われる。この個別電極１２は、例えばスパッタ法により、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を０．１μｍの厚さで凹部１１の内側に成膜することで形成される。そして、振動板２２と個別電極１２との間は、凹部１１により振動板２２が撓む（変位する）ことができる一定のギャップ（凹部１１等に囲まれた空間、空隙室）が形成される。 The electrode substrate 10 serving as the first substrate is mainly made of a substrate such as borosilicate heat-resistant hard glass having a thickness of about 1 mm. In the present embodiment, the glass substrate is used, but single crystal silicon may be used as the substrate, for example. On the surface of the electrode substrate 10, a plurality of recesses 11 having a depth of, for example, about 0.3 μm are formed in accordance with the recesses that become discharge chambers 21 formed in the cavity substrate 20 described later. An individual electrode 12 serving as a fixed electrode is provided on the inner side (particularly the bottom) of the recess 11 facing each discharge chamber 21 (vibrating plate 22) of the cavity substrate 20. The individual electrode 12 has an electrode portion, a lead portion, and a terminal portion, and is electrically connected to the IC driver 50 through the terminal portion, and voltage application (charge supply) or the like is performed from the IC driver 50. The individual electrode 12 is formed by depositing ITO (Indium Tin Oxide) with a thickness of 0.1 μm inside the recess 11 by sputtering, for example. A certain gap (a space surrounded by the recess 11 or the like, a void chamber) is formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 12 so that the diaphragm 22 can bend (displace) by the recess 11. .

さらに、凹部１１には、後述するＦＰＣ５１からＩＣドライバ５０に各個別電極１２にそれぞれ個別の電荷供給制御を行うためのＳＥＧ信号を送信するためのリード線（配線）の役割を果たす信号リード線１３が設けられている、ＩＣドライバ５０が収容されたときに、ＩＣドライバ５０の直下となる部分に配される。また、電極基板１０には、他にも外部のタンク（図示せず）から供給された液体を取り入れる流路となる液体取り入れ口１４となる貫通穴が設けられている。 Further, in the recess 11, a signal lead wire 13 serving as a lead wire (wiring) for transmitting an SEG signal for performing individual charge supply control to each individual electrode 12 from the FPC 51 described later to the IC driver 50. When the IC driver 50 is accommodated, it is arranged in a portion directly below the IC driver 50. In addition, the electrode substrate 10 is provided with a through-hole serving as a liquid intake port 14 serving as a flow path for taking in liquid supplied from an external tank (not shown).

キャビティ基板２０は、シリコン単結晶基板（以下、シリコン基板という）を主要な材料としている。本実施の形態では、例えば厚さ約５０μｍで表面が（１１０）面方位のシリコン基板であるものとする。キャビティ基板２０には、吐出室２１となる凹部（底壁がボロンドープ層で形成され、可動電極となる振動板２２となっている）が形成されている。また、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、振動板２２と個別電極１２との間を電気的に絶縁するための絶縁膜２３が成膜されている。絶縁膜２３は、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍのＴＥＯＳ膜により成膜する。ここでは絶縁膜２３をＴＥＯＳ膜としているが、例えばＡｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム（アルミナ））を用いてもよい。さらに、キャビティ基板２０にも液体取り入れ口１４となる貫通穴が設けられている（電極基板１０に設けられた貫通穴と連通する）。さらに、外部の電力供給手段（図示せず）から基板（振動板２２）に個別電極１２と反対の極性の電荷を供給する際の端子となる共通電極端子２５を備えている。また、ＩＣドライバを収容するためのドライバ収容部２６となる貫通穴を有している。 The cavity substrate 20 is mainly made of a silicon single crystal substrate (hereinafter referred to as a silicon substrate). In this embodiment, for example, it is assumed that the silicon substrate has a thickness of about 50 μm and a surface of (110) plane orientation. The cavity substrate 20 is formed with a concave portion (the bottom wall is formed of a boron-doped layer and is a diaphragm 22 that becomes a movable electrode) that becomes the discharge chamber 21. In addition, an insulating film 23 for electrically insulating the diaphragm 22 and the individual electrode 12 is formed on the lower surface of the cavity substrate 20 (the surface facing the electrode substrate 10). The insulating film 23 is formed with a 0.1 μm TEOS film by using, for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition: TEOS-pCVD) method. While here has an insulating film 23 and TEOS film, for example, Al ₂ O ₃ may be used (aluminum oxide (alumina)). Further, the cavity substrate 20 is also provided with a through-hole serving as the liquid inlet 14 (communication with the through-hole provided in the electrode substrate 10). Furthermore, a common electrode terminal 25 is provided which serves as a terminal for supplying a charge having a polarity opposite to that of the individual electrode 12 from an external power supply means (not shown) to the substrate (diaphragm 22). Moreover, it has a through-hole which becomes the driver accommodating part 26 for accommodating an IC driver.

リザーバ基板３０は例えばシリコン基板を主要な材料とする。リザーバ基板３０には、各吐出室２１に液体を供給するリザーバ（共通液室）３１となる凹部が形成されている。この凹部の底面にも、液体取り入れ口１４となる貫通穴（電極基板１０に設けられた貫通穴と連通する）が設けられている。また、凹部の底面には、リザーバ３１から各吐出室２１に液体を供給するための供給口３２が各吐出室２１の位置に合わせて形成されている。そして、各吐出室２１とノズル基板４０に設けられたノズル４１との間の流路となり、吐出室２１で加圧された液体がノズル４１に移送する流路となる複数のノズル連通孔３３が各ノズル（各吐出室２１）に合わせて設けられている。また、ＩＣドライバ５０を収容するためのドライバ収容部２６となる貫通穴（キャビティ基板２０に設けられた貫通穴と連通する）を有している。 The reservoir substrate 30 is mainly made of a silicon substrate, for example. The reservoir substrate 30 is formed with a recess that serves as a reservoir (common liquid chamber) 31 for supplying a liquid to each discharge chamber 21. A through-hole (which communicates with a through-hole provided in the electrode substrate 10) is also provided on the bottom surface of the recess as a liquid intake port 14. Further, a supply port 32 for supplying a liquid from the reservoir 31 to each discharge chamber 21 is formed on the bottom surface of the recess according to the position of each discharge chamber 21. A plurality of nozzle communication holes 33 serving as flow paths between the discharge chambers 21 and the nozzles 41 provided on the nozzle substrate 40 and serving as flow paths for transferring the liquid pressurized in the discharge chambers 21 to the nozzles 41 are provided. It is provided according to each nozzle (each discharge chamber 21). Further, it has a through hole (which communicates with a through hole provided in the cavity substrate 20) to be a driver accommodating portion 26 for accommodating the IC driver 50.

ノズル基板４０についても、例えばシリコン基板を主要な材料とする。ノズル基板４０には、複数のノズル４１が形成されている。各ノズル４１は、各ノズル連通孔３３から移送された液体を液滴として外部に吐出する。本実施の形態のノズル基板４０は、２段で形成されたノズル４１を複数有しているものとする。ノズル４１を複数段で形成すると、液滴を吐出する際の直進性向上が期待できる。ここで、振動板２２によりリザーバ３１側の液体に加わる圧力を緩衝するためのダイヤフラムを設けるようにしてもよい。ここで、ノズル基板４０が蓋となって、ドライバ収容部２６に収容したＩＣドライバ５０が保護される。 For the nozzle substrate 40, for example, a silicon substrate is used as a main material. A plurality of nozzles 41 are formed on the nozzle substrate 40. Each nozzle 41 discharges the liquid transferred from each nozzle communication hole 33 to the outside as a droplet. The nozzle substrate 40 of the present embodiment is assumed to have a plurality of nozzles 41 formed in two stages. If the nozzles 41 are formed in a plurality of stages, an improvement in straightness when discharging droplets can be expected. Here, a diaphragm for buffering the pressure applied to the liquid on the reservoir 31 side by the diaphragm 22 may be provided. Here, the nozzle substrate 40 serves as a lid, and the IC driver 50 accommodated in the driver accommodating portion 26 is protected.

ＩＣドライバ５０は、液滴吐出ヘッドにある複数の個別電極１２に対して、それぞれ独立して電圧を印加し、電荷供給、維持、放電等を行うための手段である。本実施の形態では、２つのＩＣドライバ５０を収容するようにしているが、この数について限定するものではない。また、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）５１は、駆動制御手段（図示せず）からの信号を液滴吐出ヘッド側に送信するための配線が設けられている。配線は、共通電極端子２５を介して液滴吐出ヘッド内の全振動板２２に対して共通した電荷供給制御を行うためのＣＯＭ信号を送信するＦＰＣ配線５１ａ及び信号リード線１３を介してＩＣドライバ５０に前述したＳＥＧ信号を送信するＦＰＣ配線５１ｂからなる。 The IC driver 50 is a means for applying a voltage independently to each of the plurality of individual electrodes 12 in the droplet discharge head to perform charge supply, maintenance, discharge, and the like. In this embodiment, two IC drivers 50 are accommodated, but this number is not limited. An FPC (Flexible Print Circuit) 51 is provided with wiring for transmitting a signal from a drive control means (not shown) to the droplet discharge head side. The wiring is an IC driver via an FPC wiring 51a that transmits a COM signal for performing common charge supply control to all the diaphragms 22 in the droplet discharge head via the common electrode terminal 25 and the signal lead wire 13. 50 includes the FPC wiring 51b for transmitting the SEG signal described above.

図２は液滴吐出ヘッドの断面図である。振動板２２と個別電極１２との間に形成されたギャップ（空間、空隙）は、封止材２４による封止により、ドライバ収容部２６の空間と連通することなく、外気と遮断されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the droplet discharge head. A gap (space, space) formed between the diaphragm 22 and the individual electrode 12 is blocked from the outside air without being communicated with the space of the driver accommodating portion 26 by sealing with the sealing material 24.

例えば、ドライバＩＣ５０に選択された個別電極１２には約４０Ｖの電圧が印可され、正に帯電する。このとき、振動板２２は相対的に負に帯電する（ここでは、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等、共通電極端子２５を介してキャビティ基板２０には負の極性を有する電荷が供給される）。そのため、選択された個別電極１２と振動板２２との間では静電気力が発生し、個別電極１２に引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は広がる。そして電荷供給を止めると振動板２２は元に戻ろうとする。そのとき吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力で加圧された液体がノズル４１から液滴として吐出する。この液滴が例えば記録紙に着弾することによって印刷等が行われる。 For example, a voltage of about 40 V is applied to the individual electrode 12 selected by the driver IC 50 and is positively charged. At this time, the diaphragm 22 is relatively negatively charged (here, charge having a negative polarity is supplied to the cavity substrate 20 through the common electrode terminal 25 such as FPC (Flexible Print Circuit)). For this reason, an electrostatic force is generated between the selected individual electrode 12 and the diaphragm 22 and is attracted to the individual electrode 12 to bend. As a result, the volume of the discharge chamber 21 increases. When the charge supply is stopped, the diaphragm 22 tries to return to its original state. At that time, the volume of the discharge chamber 21 is also restored, and the liquid pressurized by the pressure is discharged from the nozzle 41 as droplets. Printing or the like is performed when the droplets land on a recording sheet, for example.

前述のように、本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、流路等となる凹部等を形成する加工を施した４枚の基板を積層して構成し、ノズルに至るまでの流路を形成している。高密度に形成された凹部を、対応するノズルに合わせて積層して接合（貼り合わせる）ためには、高精度の位置合わせ（アライメント）を行う必要がある。基板のアライメント方法については、例えば基板（ウェハ）にアライメントピン穴を形成し、アライメントピンに差し入れる方法がある。ここで、シリコン基板の加工（特にキャビティ基板２０を作製するための加工）では異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）により行うことが多く、アライメントピン穴はその加工時のウェットエッチングにより形成することが一般的である。 As described above, the droplet discharge head according to the present embodiment is formed by stacking four substrates that have been processed to form recesses or the like that serve as flow paths, and forms a flow path that leads to the nozzle. is doing. In order to stack the concave portions formed at a high density in accordance with the corresponding nozzles and bond (bond), it is necessary to perform alignment (alignment) with high accuracy. As a substrate alignment method, for example, there is a method of forming an alignment pin hole in a substrate (wafer) and inserting it into the alignment pin. Here, the processing of the silicon substrate (especially processing for manufacturing the cavity substrate 20) is often performed by anisotropic wet etching (hereinafter referred to as wet etching), and the alignment pin hole is formed by wet etching at the time of processing. It is common to do.

ただ、例えばウェットエッチングでは、表面が（１１０）面方位のシリコン基板に形成できるアライメントピン穴は円形状とはならず、いびつな形状となる。そのため、アライメントピン穴の一部のみがアライメントピンと接することでシリコン基板（キャビティ基板２０）が固定されることになる。このとき、過度の負荷（ストレス）がアライメントピン穴の一部にかかり、チッピング（欠損による微小粒子の発生）、基板の破損等を招くおそれがある。また、このようなチッピング等により、アライメントピンとうまく接しなくなり、貼り合わせ位置がずれることもある。 However, in wet etching, for example, alignment pin holes that can be formed on a silicon substrate having a (110) surface orientation are not circular but distorted. Therefore, the silicon substrate (cavity substrate 20) is fixed by only a part of the alignment pin hole coming into contact with the alignment pin. At this time, an excessive load (stress) is applied to a part of the alignment pin hole, which may cause chipping (generation of fine particles due to defects), damage to the substrate, and the like. Further, due to such chipping or the like, it may not be in good contact with the alignment pin, and the bonding position may be shifted.

そこで、本実施の形態では、位置合わせを行うためのアライメントピンを通すアライメントピン穴の形状の自由度を確保するために、アライメントピン穴を異方性ドライエッチング（以下、ドライエッチングという）を行って形成するようにする。例えば、アライメントピン穴をストレス耐性の高い円形状に形成し、アライメントピン穴全体がアライメントピンと接するようにして、チッピング、破損等を防止してアライメント精度を高める。また、流路等をシリコン基板に加工するためのウェットエッチングを行う前に、形成したアライメントピン穴をウェットエッチングから保護するための処理を行う。 Therefore, in this embodiment, the alignment pin hole is subjected to anisotropic dry etching (hereinafter referred to as dry etching) in order to ensure the degree of freedom of the shape of the alignment pin hole through which the alignment pin for alignment is passed. To form. For example, the alignment pin hole is formed in a circular shape having high stress resistance, and the entire alignment pin hole is in contact with the alignment pin to prevent chipping, breakage, and the like, thereby improving alignment accuracy. In addition, before the wet etching for processing the flow path and the like into the silicon substrate, a process for protecting the formed alignment pin hole from the wet etching is performed.

図３、図４及び図５は本実施の形態に係る電極基板１０及びキャビティ基板２０の製造工程を表す図である。図３〜図５に基づいて液滴吐出ヘッドにおける電極基板１０及びキャビティ基板２０の製造について説明する。なお、ここではウェハ単位で複数個分の液滴吐出ヘッドの部位等を同時形成するが、図５〜図７ではその一部分だけを示している。 3, 4, and 5 are diagrams illustrating manufacturing steps of the electrode substrate 10 and the cavity substrate 20 according to the present embodiment. The manufacture of the electrode substrate 10 and the cavity substrate 20 in the droplet discharge head will be described with reference to FIGS. Here, a plurality of droplet discharge head portions and the like are simultaneously formed in units of wafers, but only a part of them is shown in FIGS.

シリコン基板６１の片面（電極基板１０との接合面側となる）を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚さの基板（キャビティ基板２０となる）を作製する。次に、シリコン基板６１のボロンドープ層を形成する面を、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とする固体の拡散源に対向させて石英ボートにセットする。さらに縦型炉に石英ボートをセットして、炉内を窒素雰囲気にし、温度を１０５０℃に上昇させて７時間保持することで、ボロンをシリコン基板６１中に拡散させ、ボロンドープ層（図示せず）を形成する。取り出したボロンドープ層の表面にはボロン化合物（ＳｉＢ₆：ケイ化６ホウ素）が形成されているが（図示せず）、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３０分酸化させると、フッ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂に化学変化させることができる。Ｂ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂に化学変化させた状態で、Ｂ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂を、フッ酸水溶液にて異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）して除去する。ボロンドープ層を形成した面に、プラズマＣＶＤ法により、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ³／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ³／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で例えば、絶縁膜２３を０．１μｍ成膜する（図３（ａ））。そして、液体取り入れ口１４となる部分の絶縁膜２３を除去する（図３（ｂ））。 One side of the silicon substrate 61 (becomes the bonding surface side with the electrode substrate 10) is mirror-polished to produce, for example, a 220 μm thick substrate (becomes the cavity substrate 20). Next, the surface of the silicon substrate 61 on which the boron doped layer is to be formed is set on a quartz boat so as to face a solid diffusion source containing B ₂ O ₃ as a main component. Further, a quartz boat is set in a vertical furnace, the inside of the furnace is put into a nitrogen atmosphere, the temperature is raised to 1050 ° C. and held for 7 hours, whereby boron is diffused into the silicon substrate 61 and a boron doped layer (not shown) ). A boron compound (SiB ₆ : 6 boron silicide) is formed on the surface of the boron doped layer taken out (not shown), but when oxidized in an oxygen and water vapor atmosphere at 600 ° C. for 1 hour and 30 minutes, It can be chemically changed to B ₂ O ₃ + SiO ₂ which can be etched with a hydrofluoric acid aqueous solution. B ₂ O ₃ + SiO ₂ is removed by anisotropic wet etching (hereinafter referred to as wet etching) with a hydrofluoric acid aqueous solution in a state of being chemically changed to B ₂ O ₃ + SiO ₂ . On the surface on which the boron doped layer is formed, the processing temperature during film formation is 360 ° C., the high frequency output is 250 W, the pressure is 66.7 Pa (0.5 Torr), and the gas flow rate is TEOS flow rate 100 cm ³ / min (100 sccm). For example, the insulating film 23 is formed to a thickness of 0.1 μm under the condition of an oxygen flow rate of 1000 cm ³ / min (1000 sccm) (FIG. 3A). Then, the portion of the insulating film 23 that becomes the liquid intake 14 is removed (FIG. 3B).

電極基板１０については、上記図３（ａ）、（ｂ）とは別工程で作製する。約１ｍｍのガラスの基板の一方の面に対し、約０．３μｍの深さの凹部１１を形成する。凹部１１の形成後、例えばスパッタリング法を用いて、０．１μｍの厚さの個別電極１２、リード線１３を同時に形成する。最後に液体取り入れ口１４及び電極基板用アライメントピン穴６２Ａとなる穴をサンドブラスト法または切削加工等により所定の形状で形成する。これにより、電極基板１０を作製する。そして、シリコン基板６１と電極基板１０を３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板６１に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合を行う（図３（ｃ））。ここで、電極基板用アライメントピン穴６２Ａについては、ウェハ上に２つ形成しておけば、アライメントピンにより基板を固定することができる。そのため、本実施の形態では例えば、ウェハ中心を点対称とする基板端の２点に電極基板用アライメントピン穴６２Ａを形成する。ただ、これに限定するものではない。例えば予備用として、別の箇所に電極基板用アライメントピン穴６２Ａを設けるようにしてもよい。これは、以下に示す各基板のアライメントピン穴についても同様である。 The electrode substrate 10 is manufactured in a separate process from the above-described FIGS. 3 (a) and 3 (b). A recess 11 having a depth of about 0.3 μm is formed on one surface of a glass substrate of about 1 mm. After the formation of the recess 11, the individual electrode 12 and the lead wire 13 having a thickness of 0.1 μm are simultaneously formed by using, for example, a sputtering method. Finally, holes to be the liquid intake port 14 and the electrode substrate alignment pin hole 62A are formed in a predetermined shape by a sandblasting method or a cutting process. Thereby, the electrode substrate 10 is produced. And after heating the silicon substrate 61 and the electrode substrate 10 to 360 degreeC, a negative electrode is connected to the electrode substrate 10, a positive electrode is connected to the silicon substrate 61, and the voltage of 800V is applied and anodic bonding is performed (FIG.3 (c)). ). Here, if two electrode substrate alignment pin holes 62A are formed on the wafer, the substrate can be fixed by the alignment pins. Therefore, in the present embodiment, for example, the electrode substrate alignment pin holes 62A are formed at two points on the substrate end that are point-symmetric with respect to the wafer center. However, it is not limited to this. For example, the electrode substrate alignment pin hole 62 </ b> A may be provided at another location as a spare. The same applies to the alignment pin holes of each substrate shown below.

陽極接合後の接合済み基板（以下、接合済み基板という）に対し、シリコン基板６１の厚さが例えば約６０μｍになるまでシリコン基板６１表面の研削（研磨）加工を行って薄板化を行う。その後、加工変質層を除去する為に、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液により、シリコン基板６１に対して約１０μｍのウェットエッチングを行う。これによりシリコン基板６１の厚さを約５０μｍにする（図３（ｄ））。 The bonded substrate after anodic bonding (hereinafter referred to as bonded substrate) is thinned by grinding (polishing) the surface of the silicon substrate 61 until the thickness of the silicon substrate 61 becomes, for example, about 60 μm. Thereafter, in order to remove the work-affected layer, the silicon substrate 61 is wet-etched with a potassium hydroxide solution having a concentration of 32 w%. As a result, the thickness of the silicon substrate 61 is reduced to about 50 μm (FIG. 3D).

次に、ウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによる酸化シリコンのハードマスク（以下、ＴＥＯＳハードマスクという）６３をプラズマＣＶＤ法により成膜する（図３（ｅ））。成膜条件としては、例えば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ³／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ³／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で１．５μｍ成膜する。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができ、基板の加熱をできる限り抑えられる点で都合がよい。 Next, a silicon oxide hard mask (hereinafter referred to as TEOS hard mask) 63 made of TEOS is formed on the wet-etched surface by plasma CVD (FIG. 3E). As film formation conditions, for example, the processing temperature during film formation is 360 ° C., the high-frequency output is 700 W, the pressure is 33.3 Pa (0.25 Torr), the gas flow rate is TEOS flow rate 100 cm ³ / min (100 sccm), and the oxygen flow rate is 1000 cm. ^A film having a thickness of 1.5 μm is formed under the condition of ³ / min (1000 sccm). Film formation using TEOS can be performed at a relatively low temperature, which is advantageous in that heating of the substrate can be suppressed as much as possible.

ＴＥＯＳハードマスク６３を成膜した後、吐出室２１、ドライバ収容部２６、液体取り入れ口１４、キャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂ（貫通穴）となる部分のＴＥＯＳハードマスク６３をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてＴＥＯＳハードマスク６３が無くなるまで、それらの部分をエッチングしてＴＥＯＳハードマスク６３をパターニングし、それらの部分について、シリコン基板６１を露出させる。エッチングした後にレジストを剥離する（図３（ｆ））。 After the TEOS hard mask 63 is formed, resist patterning is performed in order to etch the TEOS hard mask 63 in the discharge chamber 21, the driver accommodating portion 26, the liquid intake port 14, and the cavity substrate alignment pin hole 62B (through hole). Apply. Then, these portions are etched using the hydrofluoric acid aqueous solution until the TEOS hard mask 63 disappears to pattern the TEOS hard mask 63, and the silicon substrate 61 is exposed for these portions. After the etching, the resist is peeled off (FIG. 3F).

次に、キャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂとなる部分を貫通させたシリコンマスク６４をシリコン基板６１側から接合済み基板に載置する。そして、例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングを行い、キャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂを形成する（図４（ｇ））。ＩＣＰドライエッチングを行う条件について、エッチングプロセスにおいては、ＳＦ₆流量４００ｃｍ³／ｍｉｎ（４００ｓｃｃｍ）、エッチング時間３．５秒、チャンバー圧力８Ｐａ、コイルパワー２２００Ｗ、プラテンパワー５５Ｗ、プラテン温度２０℃とする。また、デポジションプロセスにおいては、Ｃ₄Ｆ₈流量２００ｃｍ³／ｍｉｎ（２００ｓｃｃｍ）、エッチング時間２．５秒、チャンバー圧力２．７Ｐａ、コイルパワー１８００Ｗ、プラテン温度２０℃とする。そして、エッチングプロセスとデポジションプロセスとを組み合わせて１サイクルとし、約１５０サイクル行って、キャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂとなる部分のシリコン基板６１を所定の形状で貫通させる。ここでは、基板表面に対して垂直方向にエッチングするのに適したＩＣＰドライエッチングとするが特に限定するものではない。 Next, a silicon mask 64 penetrating through the portion serving as the cavity substrate alignment pin hole 62B is placed on the bonded substrate from the silicon substrate 61 side. Then, for example, ICP (Inductively Coupled Plasma) dry etching is performed to form the cavity substrate alignment pin hole 62B (FIG. 4G). Regarding the conditions for ICP dry etching, in the etching process, the SF ₆ flow rate is 400 cm ³ / min (400 sccm), the etching time is 3.5 seconds, the chamber pressure is 8 Pa, the coil power is 2200 W, the platen power is 55 W, and the platen temperature is 20 ° C. In the deposition process, the C ₄ F ₈ flow rate is 200 cm ³ / min (200 sccm), the etching time is 2.5 seconds, the chamber pressure is 2.7 Pa, the coil power is 1800 W, and the platen temperature is 20 ° C. Then, the etching process and the deposition process are combined into one cycle, and about 150 cycles are performed to penetrate the silicon substrate 61 in a predetermined shape to become the cavity substrate alignment pin hole 62B. Here, ICP dry etching suitable for etching in a direction perpendicular to the substrate surface is used, but there is no particular limitation.

ここで、本実施の形態ではキャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂを形成してから、ウェットエッチングにより吐出室２１等の液体の流路を形成する。これは、例えば形成した流路に係る部分（特に振動板２２）が薄くて脆くなるため、例えばキャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂを形成する際に、破損する可能性が高くなるからである。そのため、ウェットエッチングの工程よりも先にキャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂを形成する。 In this embodiment, after the cavity substrate alignment pin hole 62B is formed, a liquid flow path such as the discharge chamber 21 is formed by wet etching. This is because, for example, a portion related to the formed flow path (particularly the diaphragm 22) is thin and fragile, and therefore, for example, when the cavity substrate alignment pin hole 62B is formed, the possibility of breakage increases. Therefore, the cavity substrate alignment pin hole 62B is formed prior to the wet etching step.

このような関係で、後に行うウェットエッチングの工程において、所定の形状で形成したキャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂがエッチングされて変形しないように、アルカリエッチング用の保護膜となる耐アルカリエッチング樹脂６５をポッティングして封止する（図４（ｈ））。ここでは電極基板用アライメントピン穴６２Ａの部分についてもポッティングし、封止している。耐アルカリエッチング樹脂６５としては、例えばジエチレングリコールジメチルエーテル、５−メチル−２−ヘキサノンを含むポリマー樹脂がある。 In such a relationship, in the subsequent wet etching process, the alkali etching resistant resin 65 serving as a protective film for alkaline etching is used so that the cavity substrate alignment pin hole 62B formed in a predetermined shape is not etched and deformed. Potting and sealing are performed (FIG. 4 (h)). Here, the electrode substrate alignment pin hole 62A is also potted and sealed. Examples of the alkali-resistant etching resin 65 include polymer resins containing diethylene glycol dimethyl ether and 5-methyl-2-hexanone.

次に、接合済み基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸し、吐出室２１、ドライバ収容部２６、液体取り入れ口１４となる部分の厚さが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う。さらに、接合済み基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層が露出し、エッチングの進行が極度に遅くなるエッチングストップが十分効いたものと判断するまでウェットエッチングを続ける（図４（ｉ））。このように、前記２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、吐出室２１となる部分に形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚さ精度を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる。 Next, the bonded substrate is dipped in a 35 wt% potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, and wet etching is performed until the thicknesses of the discharge chamber 21, driver accommodating portion 26, and liquid intake port 14 become about 10 μm. Do. Further, the bonded substrate is immersed in a 3 wt% potassium hydroxide aqueous solution, the boron doped layer is exposed, and the wet etching is continued until it is determined that an etching stop that causes the etching progress to be extremely slow has been effective (FIG. 4). (I)). In this way, by performing etching using the two types of potassium hydroxide aqueous solutions having different concentrations, the surface roughness of the diaphragm 22 formed in the portion serving as the discharge chamber 21 is suppressed, and the thickness accuracy is reduced to 0. It can be set to 80 ± 0.05 μm or less. As a result, the discharge performance of the droplet discharge head can be stabilized.

ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板を有機溶剤中に浸して耐アルカリエッチング樹脂６５を除去する（図４（ｊ））。この有機溶剤としては、例えば５−メチル−２−ヘキサノンを含む有機溶剤がある。 When the wet etching is completed, the bonded substrate is immersed in an organic solvent to remove the alkali-resistant etching resin 65 (FIG. 4 (j)). Examples of the organic solvent include an organic solvent containing 5-methyl-2-hexanone.

ドライバ収容部２６、液体取り入れ口１４となる部分のボロンドープ層を除去するため、ドライバ収容部２６となる部分が開口したシリコンマスク６６を、接合済み基板のシリコン基板６１側の表面に取り付ける。そして、例えば、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ₄流量３０ｃｍ₃／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチング（異方性ドライエッチング）を３０分間行い、ドライバ収容部２６、液体取り入れ口１４となる部分にプラズマを当てて、開口する（図４（ｋ））。ここで、例えば接合済み基板とシリコンマスク６６とのアライメント精度を高めるため、シリコンマスク６６の装着は、接合済み基板とシリコンマスク６６とをアライメントピン６７に通して行うようにするとよい。 In order to remove the boron doped layer in the portion that becomes the driver accommodating portion 26 and the liquid intake port 14, a silicon mask 66 having an opening in the portion that becomes the driver accommodating portion 26 is attached to the surface of the bonded substrate on the silicon substrate 61 side. Then, for example, RIE dry etching (anisotropic dry etching) is performed for 30 minutes under the conditions of an RF power of 200 W, a pressure of 40 Pa (0.3 Torr), and a CF ₄ flow rate of 30 cm ₃ / min (30 sccm). Plasma is applied to the portion that becomes the liquid intake 14 to open it (FIG. 4 (k)). Here, for example, in order to increase the alignment accuracy between the bonded substrate and the silicon mask 66, the silicon mask 66 may be attached by passing the bonded substrate and the silicon mask 66 through the alignment pins 67.

さらに共通電極端子２５となる部分を開口したマスク６８を、接合済み基板のシリコン基板６１側の表面に取り付ける。そして、共通電極端子２５となる部分のＴＥＯＳハードマスク６３を除去した後（図５（ｌ））、さらに、例えばプラチナ（Ｐｔ）をターゲットとしてスパッタ等を行い、共通電極端子２５を形成する（図５（ｍ））。このときも、接合済み基板とマスク６８とをアライメントピン６７に通して行うようにするとよい。 Further, a mask 68 having an opening at the portion to be the common electrode terminal 25 is attached to the surface of the bonded substrate on the silicon substrate 61 side. Then, after removing the TEOS hard mask 63 in the portion to be the common electrode terminal 25 (FIG. 5L), further, for example, sputtering is performed using platinum (Pt) as a target to form the common electrode terminal 25 (FIG. 5). 5 (m)). Also at this time, the bonded substrate and the mask 68 are preferably passed through the alignment pins 67.

さらに、例えば、ギャップへの水分透過等を防ぐために、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ、蒸着、スパッタ等により、封止材２４を堆積させて封止を行う（図５（ｎ））。堆積させる封止材２４の厚さについては、特に限定しないが、ギャップの幅が約０．２μｍであることから、例えば最薄部分で約２〜３μｍ又はそれ以上、他の基板との接合に影響しない範囲で堆積できればよい。以上のようにして、キャビティ基板２０の作製等を行い、キャビティ基板２０と電極基板１０とが接合された接合済み基板を作製する。 Further, for example, in order to prevent moisture permeation through the gap, sealing is performed by depositing the sealing material 24 by plasma CVD using TEOS, vapor deposition, sputtering, or the like (FIG. 5 (n)). The thickness of the sealing material 24 to be deposited is not particularly limited, but since the gap width is about 0.2 μm, for example, the thinnest part is about 2 to 3 μm or more, for bonding to other substrates. It suffices if it can be deposited in a range that does not affect. As described above, the cavity substrate 20 is manufactured, and a bonded substrate in which the cavity substrate 20 and the electrode substrate 10 are bonded is manufactured.

図６及び図７はリザーバ基板３０及びノズル基板４０接合等に係る工程を表す図である。接合済み基板を例えば前述したアライメントピン６７に通す。そして、あらかじめ別工程で作製していたリザーバ基板３０を、例えばエポキシ系接着剤により、接合済み基板のキャビティ基板２０側から接着し、接合する（図６（ａ））。ここで、リザーバ基板３０についても、リザーバ３１となる凹部等を形成する際に、ウェットエッチングを行うため、リザーバ基板３０となるシリコン基板に対し、例えばＩＣＰドライエッチングによるリザーバ基板用アライメントピン穴６２Ｃを形成しておく。ここで、リザーバ基板３１となるシリコン基板にリザーバ３１となる凹部等を形成する際にもウェットエッチングを行うため、前述したように耐アルカリエッチング樹脂によりリザーバ基板用アライメントピン穴６２Ｃを保護する。ウェットエッチングが終了すると、有機溶剤により耐アルカリエッチング樹脂を除去するようにする。また、ドライバＩＣ５０を個別電極１２等と接続する（図６（ｂ））。 6 and 7 are diagrams showing processes related to bonding of the reservoir substrate 30 and the nozzle substrate 40, and the like. For example, the bonded substrate is passed through the alignment pin 67 described above. Then, the reservoir substrate 30 manufactured in a separate process in advance is bonded and bonded from the cavity substrate 20 side of the bonded substrate, for example, with an epoxy adhesive (FIG. 6A). Here, the reservoir substrate 30 is also provided with an alignment pin hole 62C for reservoir substrate by, for example, ICP dry etching with respect to the silicon substrate to be the reservoir substrate 30 in order to perform wet etching when forming a recess or the like to be the reservoir 31. Form it. Here, in order to perform wet etching also when forming a recess or the like to be the reservoir 31 on the silicon substrate to be the reservoir substrate 31, as described above, the reservoir substrate alignment pin hole 62C is protected by an alkali-resistant etching resin. When the wet etching is completed, the alkali-resistant etching resin is removed with an organic solvent. Further, the driver IC 50 is connected to the individual electrode 12 or the like (FIG. 6B).

さらに別工程で作製していたノズル基板４０についても同様に、例えばエポキシ系接着剤により、接合したリザーバ基板３０側から接着し、接合する（図７（ｃ））。ノズル基板４０についても、ノズル４１を形成する際に例えばＩＣＰドライエッチングによるノズル基板用アライメントピン穴６２Ｄを形成しておく。そして、ダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々のチップに切断し、液滴吐出ヘッドが完成する（図７（ｄ））。このとき、アライメントピン穴の部分はダイシングにより、基本的には液滴吐出ヘッドには残らない。 Further, the nozzle substrate 40 manufactured in a separate process is similarly bonded and bonded from the bonded reservoir substrate 30 side using, for example, an epoxy adhesive (FIG. 7C). Also for the nozzle substrate 40, when the nozzle 41 is formed, a nozzle substrate alignment pin hole 62D is formed by, for example, ICP dry etching. Then, dicing is performed along the dicing line, and the wafer is cut into individual chips, thereby completing the droplet discharge head (FIG. 7D). At this time, the portion of the alignment pin hole is basically not left in the droplet discharge head by dicing.

以上のように実施の形態１によれば、キャビティ基板２０におけるキャビティ基板用アライメントピン穴６２Ｂの形成をＩＣＰドライエッチング等の異方性ドライエッチングにより行うようにしたので、所定の形状でアライメントピン穴を形成することができる。そのため、チッピング、基板の破損等を防ぎ、積層する他の基板（リザーバ基板３０、ノズル基板４０）と精度の高い貼り合わせを実現することができる。 As described above, according to the first embodiment, since the cavity substrate alignment pin hole 62B in the cavity substrate 20 is formed by anisotropic dry etching such as ICP dry etching, the alignment pin hole has a predetermined shape. Can be formed. Therefore, chipping, damage to the substrate, and the like can be prevented, and high-precision bonding can be realized with other substrates to be stacked (the reservoir substrate 30 and the nozzle substrate 40).

実施の形態２．
前述の実施の形態では、４つの基板を積層して構成する液滴吐出ヘッドについて説明したが、積層する基板の数を４つに限定するものではない。例えば３層の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。 Embodiment 2. FIG.
In the above-described embodiment, the droplet discharge head configured by stacking four substrates has been described. However, the number of substrates stacked is not limited to four. For example, the present invention can also be applied to a three-layer droplet discharge head.

また、上述の実施の形態では、ウェハ単位でアライメント及び接合を行ったが、例えば先にダイシングした後、各液滴吐出ヘッド単位でアライメント及び接合を行うことができる。この場合には、各基板のアライメントピン穴は、液滴吐出ヘッド単位で形成するようにする。 In the above-described embodiment, alignment and bonding are performed in units of wafers. However, for example, after dicing first, alignment and bonding can be performed in units of each droplet discharge head. In this case, the alignment pin hole of each substrate is formed for each droplet discharge head.

実施の形態３．
図８は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置（プリンタ１００）の外観図である。また、図９は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図８及び図９の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図９において、被印刷物であるプリント紙１１０が支持されるドラム１０１と、プリント紙１１０にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１０１の軸方向に移動するようになっている。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is an external view of a droplet discharge apparatus (printer 100) using the droplet discharge head manufactured in the above embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of main constituent means of the droplet discharge device. 8 and 9 is intended for printing by a droplet discharge method (inkjet method). Further, it is a so-called serial type device. In FIG. 9, a drum 101 that supports a printing paper 110 that is a substrate to be printed and a droplet discharge head 102 that discharges ink to the printing paper 110 and performs recording are mainly configured. Although not shown, there is an ink supply means for supplying ink to the droplet discharge head 102. The print paper 110 is held by being pressed against the drum 101 by a paper press roller 103 provided parallel to the axial direction of the drum 101. A feed screw 104 is provided parallel to the axial direction of the drum 101, and the droplet discharge head 102 is held. As the feed screw 104 rotates, the droplet discharge head 102 moves in the axial direction of the drum 101.

一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモータ１０６により回転駆動される。また、プリント制御手段１０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、モータ１０６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板４を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。 On the other hand, the drum 101 is rotationally driven by a motor 106 via a belt 105 or the like. Further, the print control unit 107 drives the feed screw 104 and the motor 106 based on the print data and the control signal, and although not shown here, drives the oscillation drive circuit to vibrate the diaphragm 4, Printing is performed on the print paper 110 while controlling.

ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。 Here, the liquid is ejected onto the print paper 110 as ink, but the liquid ejected from the droplet ejection head is not limited to ink. For example, in an application to be discharged onto a substrate to be a color filter, a light emitting element is used in an application to be discharged onto a substrate of a display panel (OLED or the like) using an electroluminescent element such as a liquid containing a color filter pigment or an organic compound. For example, a liquid containing a conductive metal and a liquid containing a conductive metal may be discharged from a droplet discharge head provided in each device. In addition, when the droplet discharge head is used as a dispenser and used for discharging onto a substrate that is a microarray of biomolecules, DNA (Deoxyribo Nucleic Acids: deoxyribonucleic acid), other nucleic acids (for example, Ribo Nucleic Acid: ribonucleic acid, Peptide (Nucleic Acids: peptide nucleic acids, etc.) A liquid containing a probe such as a protein may be discharged. In addition, it can also be used for discharging dyes such as cloth.

上述した実施の形態では、キャビティ基板となるシリコン基板について、アライメントピン穴となる部分をマスクで覆った後、ドライエッチングで加工する方法について説明した。ただ、特にキャビティ基板における作製の際に限定するものではなく、液滴吐出ヘッド製造の工程において、他のシリコン基板を加工する際に、上記の実施の形態のような方法を用いることができる。また、液滴吐出ヘッドだけでなく、他の加工素子においても適用することができる。 In the above-described embodiment, the method of processing the silicon substrate serving as the cavity substrate by dry etching after covering the portion serving as the alignment pin hole with the mask has been described. However, the present invention is not particularly limited to the fabrication on the cavity substrate, and the method described in the above embodiment can be used when processing another silicon substrate in the process of manufacturing the droplet discharge head. Further, it can be applied not only to the droplet discharge head but also to other processing elements.

実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。2 is an exploded view of a droplet discharge head according to Embodiment 1. FIG. 液滴吐出ヘッドの断面を表す図である。It is a figure showing the cross section of a droplet discharge head. 電極基板１０及びキャビティ基板２０の製造を表す図（その１）である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating manufacturing of an electrode substrate 10 and a cavity substrate 20; 電極基板１０及びキャビティ基板２０の製造を表す図（その２）である。FIG. 6 is a diagram (part 2) illustrating the manufacture of the electrode substrate 10 and the cavity substrate 20; 電極基板１０及びキャビティ基板２０の製造を表す図（その３）である。FIG. 6 is a diagram (part 3) illustrating the manufacture of the electrode substrate 10 and the cavity substrate 20; リザーバ基板３０及びノズル基板４０接合等を表す図（その１）である。FIG. 3 is a diagram (part 1) illustrating a bonding of a reservoir substrate 30 and a nozzle substrate 40; リザーバ基板３０及びノズル基板４０接合等を表す図（その２）である。FIG. 10 is a diagram (part 2) illustrating the bonding of the reservoir substrate 30 and the nozzle substrate 40, and the like. 液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。It is an external view of a droplet discharge device using a droplet discharge head. 液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the main structural means of a droplet discharge apparatus.

Explanation of symbols

１液滴吐出ヘッド、１０電極基板、１１凹部、１２個別電極、１２ａギャップ、１３信号リード線、１４液体取り入れ口、２０キャビティ基板、２１吐出室、２２振動板、２３絶縁膜、２４封止材、２５共通電極端子、２６ドライバ収容部、３０リザーバ基板、３１リザーバ、３２供給口、３３ノズル連通孔、４０ノズル基板、４１ノズル、５０ドライバＩＣ、５１ＦＰＣ５１ａ，５１ｂＦＰＣ配線、６１シリコン基板、６２Ａ電極基板用アライメントピン穴、６２Ｂキャビティ基板用アライメントピン穴、６２Ｃリザーバ基板用アライメントピン穴、６２Ｄノズル基板用アライメントピン穴、６３ＴＥＯＳハードマスク、６４シリコンマスク、６５耐アルカリエッチング樹脂、６６シリコンマスク、６７アライメントピン、６８マスク、１００プリンタ、１０１ドラム、１０２液滴吐出ヘッド、１０３紙圧着ローラ、１０４送りネジ、１０５ベルト、１０６モータ、１０７プリント制御手段、１１０プリント紙。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head, 10 Electrode substrate, 11 Recessed part, 12 Individual electrode, 12a Gap, 13 Signal lead wire, 14 Liquid intake port, 20 Cavity substrate, 21 Discharge chamber, 22 Vibration plate, 23 Insulating film, 24 Sealing material , 25 common electrode terminal, 26 driver accommodating portion, 30 reservoir substrate, 31 reservoir, 32 supply port, 33 nozzle communication hole, 40 nozzle substrate, 41 nozzle, 50 driver IC, 51 FPC 51a, 51b FPC wiring, 61 silicon substrate, 62A Alignment pin hole for electrode substrate, 62B Alignment pin hole for cavity substrate, 62C Alignment pin hole for reservoir substrate, 62D Alignment pin hole for nozzle substrate, 63 TEOS hard mask, 64 Silicon mask, 65 Alkali-resistant etching resin, 66 Silicon Disk, 67 the alignment pin 68 masks, 100 printer, 101 drum, 102 droplet discharge head, 103 paper press roller, 104 a feed screw, 105 belt, 106 motor, 107 print control means 110 print paper.

Claims

An alignment pin hole of a cavity substrate made of silicon and having a vibration plate that pressurizes liquid by vibration and an alignment pin hole of at least one other substrate are passed through the alignment pin, and the cavity substrate and the other A droplet discharge head manufacturing method for forming the liquid flow path by bonding the substrate to the substrate,
A step of covering with a mask other than the portion serving as the alignment pin hole of the substrate to be the cavity substrate;
And a step of forming an alignment pin hole of the substrate to be the cavity substrate by anisotropic dry etching.

After forming the alignment pin hole by anisotropic dry etching, performing a process for protecting the alignment pin hole of the substrate to be the cavity substrate from a wet etching solution;
The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, further comprising a step of forming a part of the flow path on the substrate to be the cavity substrate by wet etching.

3. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 2, wherein an alkali-resistant etching resin is used to protect the alignment pin holes of the cavity substrate from a wet etching solution.

After joining an electrode substrate having an electrode for vibrating the diaphragm and a substrate to be the cavity substrate, from a surface opposite to the joined surface, other than a portion to be an alignment pin hole of the substrate to be the cavity substrate The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the droplet is covered with a mask.

A method for manufacturing a droplet discharge device, wherein the droplet discharge device is manufactured by applying the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1.