JP2006027155A - Substrate bonding method, droplet discharge head manufacturing method, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 アクチュエータを構成する基板同士を高精度で位置決めして接合できる基板の接合方法、この接合方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法、この製造方法を用いて製造された液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供すること。
【解決手段】 電極部8を有するガラス基板1の接合面に形成された第1のアライメントマークとしての凹部15と、振動板部が形成される前のシリコン基板2に形成された第2のアライメントマークとしての凹部16とをガラス基板1の背面から可視光カメラ50を有する光学系で観測しながら位置合わせする。そしてガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合した後に、凹部16を基準としてシリコン基板2に異方性エッチングで振動板部を形成する。
【選択図】 図7
PROBLEM TO BE SOLVED: To bond a substrate capable of positioning and bonding substrates constituting an actuator with high accuracy, a method of manufacturing a droplet discharge head using this bonding method, and a droplet discharge head manufactured using this manufacturing method And a droplet discharge device.
A concave portion 15 as a first alignment mark formed on a bonding surface of a glass substrate 1 having an electrode portion 8 and a second alignment formed on a silicon substrate 2 before a diaphragm portion is formed. The concave portion 16 as a mark is aligned while being observed from the back surface of the glass substrate 1 with an optical system having a visible light camera 50. Then, after the glass substrate 1 and the silicon substrate 2 are anodically bonded, a vibration plate portion is formed on the silicon substrate 2 by anisotropic etching with the recess 16 as a reference.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、基板の接合方法、この接合方法を用いた液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a method for bonding substrates, a method for manufacturing a droplet discharge head that discharges liquid using the bonding method as droplets, a droplet discharge head, and a droplet discharge apparatus.
充填された液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドとしては、複数のノズル孔と、該ノズル孔のそれぞれに連通する複数の独立した吐出室と、吐出室の下面に形成された振動板(振動板部)と、振動板に空隙をもって対向する個別電極(電極部)とを備え、振動板と個別電極との間に電圧を印加して振動板を変形させて、ノズル孔よりインク滴を吐出させるインクジェットヘッドが知られている。この液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドの製造方法は、振動板を構成することとなる第1の基板と個別電極を備えた第2の基板とを接合した後に、第1の基板の厚みを減らして少なくとも振動板を形成する方法である(特許文献1)。 As a droplet discharge head for discharging the filled liquid as droplets, a plurality of nozzle holes, a plurality of independent discharge chambers communicating with each of the nozzle holes, and a diaphragm ( Diaphragm) and an individual electrode (electrode part) opposed to the diaphragm with a gap, applying a voltage between the diaphragm and the individual electrode to deform the diaphragm, so that ink droplets are ejected from the nozzle holes. An ink jet head for discharging is known. In this method of manufacturing an ink jet head as a droplet discharge head, the thickness of the first substrate is reduced after the first substrate that constitutes the diaphragm and the second substrate having the individual electrodes are joined. This is a method of forming at least a diaphragm (Patent Document 1).
また、このインクジェットヘッドの製造方法は、インクジェット記録装置の高速印字及び高解像度化に対応したノズルの数量増加と狭ピッチ化に伴う静電アクチュエータ(振動板とこれに所定の間隔で対向配置された電極部との構成による)の高密度化で生じた静電アクチュエータ間のクロストークを、第1の基板の厚みを減らすことで改善しようとするものである。 In addition, the inkjet head manufacturing method is arranged so as to face the electrostatic actuator (vibrating plate and this at a predetermined interval) as the number of nozzles is increased and the pitch is reduced corresponding to high-speed printing and high resolution of the inkjet recording apparatus. It is intended to improve the crosstalk between the electrostatic actuators caused by increasing the density (by the configuration with the electrode portion) by reducing the thickness of the first substrate.
このような従来の静電アクチュエータを有する液滴吐出ヘッドでは、隣り合う吐出室との間隔は高密度化によって非常に狭くなってきている。例えば、ノズルピッチ70μmの液滴吐出ヘッドでは、吐出室を隔てる隔壁の厚みは20〜30μmであるため、振動板を構成することとなる第1の基板と、個別電極を備えた第2の基板とを接合する場合、ミクロンオーダーの高精度な接合方法が求められている。もしも接合にズレが生ずると、振動板とこれに所定の間隔で対向配置された電極部とが平面方向にズレて、静電アクチュエータが正常に動作しない可能性がある。 In such a droplet discharge head having such a conventional electrostatic actuator, the interval between adjacent discharge chambers has become very narrow due to higher density. For example, in a droplet discharge head having a nozzle pitch of 70 μm, the partition walls separating the discharge chambers have a thickness of 20 to 30 μm. Therefore, the first substrate that constitutes the diaphragm and the second substrate that includes the individual electrodes When joining the two, a highly accurate joining method on the order of microns is required. If there is a deviation in the joining, the diaphragm and the electrode portion disposed facing the diaphragm at a predetermined interval may be displaced in the plane direction, and the electrostatic actuator may not operate normally.
本発明は上記の課題を考慮してなされたものであり、アクチュエータを構成する基板同士を高精度で位置決めして接合できる基板の接合方法、この接合方法を用いた液滴吐出ヘッドの製造方法、この製造方法を用いて製造された液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and a substrate bonding method capable of positioning and bonding substrates constituting an actuator with high accuracy, a method of manufacturing a droplet discharge head using this bonding method, It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head and a droplet discharge device manufactured using this manufacturing method.
本発明の基板の接合方法は、第1の基板の少なくとも1面に第1のアライメントマークを形成する第1マーク形成工程と、シリコン基板である第2の基板の少なくとも1面に第2のアライメントマークを形成する第2マーク形成工程と、第1のアライメントマークと第2のアライメントマークと位置合わせして、第1の基板と第2の基板との位置調整をするアライメント工程と、位置調整された第1の基板と第2の基板とを接合する接合工程とを備えることを特徴とする。 The substrate bonding method of the present invention includes a first mark forming step of forming a first alignment mark on at least one surface of a first substrate, and a second alignment on at least one surface of a second substrate that is a silicon substrate. The second mark forming step for forming the mark, the alignment step for adjusting the position of the first substrate and the second substrate by aligning the first alignment mark and the second alignment mark, and the position adjustment And a bonding step of bonding the first substrate and the second substrate.
この構成によれば、第1マーク形成工程で形成された第1のアライメントマークと第2マーク形成工程で形成された第2のアライメントマークとを用いて第1の基板と第2の基板とをアライメント工程で位置合わせして、接合されるため、高い位置精度で第1の基板と第2の基板とを接合することができる。 According to this configuration, the first substrate and the second substrate are bonded using the first alignment mark formed in the first mark formation step and the second alignment mark formed in the second mark formation step. Since alignment is performed in the alignment step and bonding is performed, the first substrate and the second substrate can be bonded with high positional accuracy.
この場合、第1の基板はガラス基板であって、第1の基板と第2の基板とを陽極接合することを特徴とする。これによれば、ガラス基板である第1の基板とシリコン基板である第2の基板とを高い位置精度で陽極接合することができる。 In this case, the first substrate is a glass substrate, and the first substrate and the second substrate are anodically bonded. According to this, the first substrate that is a glass substrate and the second substrate that is a silicon substrate can be anodically bonded with high positional accuracy.
またこの場合、第2マーク形成工程では、第2の基板に平行四辺形または台形状の第2のアライメントマークを異方性エッチングによって形成することが好ましい。これによれば、第2のアライメントマークは、シリコン基板である第2の基板に平行四辺形または台形状に異方性エッチングで形成されるため、形状が安定した第2のアライメントマークとすることができ、位置合わせの精度を向上させることができる。 In this case, in the second mark forming step, it is preferable to form a parallelogram or trapezoidal second alignment mark on the second substrate by anisotropic etching. According to this, since the second alignment mark is formed by anisotropic etching into a parallelogram or a trapezoidal shape on the second substrate which is a silicon substrate, the second alignment mark has a stable shape. Thus, the alignment accuracy can be improved.
またこの場合、第1マーク形成工程では、第1の基板の中心に対して略点対称な位置に第1のアライメントマークを形成することが好ましい。これによれば、第1マーク形成工程において、第1のアライメントマークは、第1の基板の中心に対して略点対称な位置に形成されるため、アライメント工程において、第1の基板と第2の基板とが回転方向にずれていても容易にずれ方向を認識して修正することができる。 In this case, in the first mark forming step, it is preferable to form the first alignment mark at a position that is substantially point-symmetric with respect to the center of the first substrate. According to this, since the first alignment mark is formed at a substantially point-symmetrical position with respect to the center of the first substrate in the first mark forming step, the first substrate and the second substrate in the alignment step. Even if the substrate is displaced in the rotation direction, the displacement direction can be easily recognized and corrected.
またこの場合、アライメント工程では、第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとをそれぞれ撮像して一方のアライメントマークを画像として記憶し、記憶された第1のアライメントマークの画像と第2のアライメントマークの画像とを重ねるように第1の基板と第2の基板とを相対移動させることによって位置合わせすることを特徴とする。 In this case, in the alignment step, each of the first alignment mark and the second alignment mark is imaged, one of the alignment marks is stored as an image, and the stored first alignment mark image and second alignment mark are stored. Alignment is performed by relatively moving the first substrate and the second substrate so as to overlap the image of the mark.
この構成によれば、アライメント工程において、第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを同時に認識することができない場合でも、それぞれのアライメントマークを撮像して一方のアライメントマークを画像として記憶し、この画像を重ねるように第1の基板と第2の基板とを相対移動させることによって、第1の基板と第2の基板とを正確に位置合わせすることができる。 According to this configuration, even when the first alignment mark and the second alignment mark cannot be recognized at the same time in the alignment step, each alignment mark is imaged and one alignment mark is stored as an image. By relatively moving the first substrate and the second substrate so that the images are superimposed, the first substrate and the second substrate can be accurately aligned.
またこの場合、アライメント工程は、第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを、第1の基板の接合面に対して反対面側から観測しながら位置合わせすることを特徴とする。 In this case, the alignment step is characterized in that the first alignment mark and the second alignment mark are aligned while being observed from the opposite surface side with respect to the bonding surface of the first substrate.
この構成によれば、第1の基板は、透明なガラス基板であるため、アライメント工程では、第1の基板の接合面に対して反対面側から第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを第1の基板を透かして観測しながら位置合わせすることができる。そして、接合工程で第1の基板と第2の基板とをより高い精度で接合することができる。 According to this configuration, since the first substrate is a transparent glass substrate, in the alignment step, the first alignment mark and the second alignment mark are formed from the opposite side to the bonding surface of the first substrate. Can be aligned while observing through the first substrate. In the bonding step, the first substrate and the second substrate can be bonded with higher accuracy.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、少なくとも、アクチュエータを構成する第1の基板と、少なくとも1面に液体が充填される吐出室となる流路を有する第2の基板と、吐出室に連通するノズルを有する第3の基板とによって構成され、アクチュエータにより吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、上記発明の基板の接合方法を用いて第1の基板と第2の基板とを接合することを特徴とする。 The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes at least a first substrate constituting an actuator, a second substrate having a flow path serving as a discharge chamber filled with liquid on at least one surface, and a discharge chamber. And a third substrate having a communicating nozzle, pressurizing the liquid filled in the discharge chamber by an actuator, and discharging the liquid from the nozzle as liquid droplets. The first substrate and the second substrate are bonded using a substrate bonding method.
この構成によれば、アクチュエータを構成する第1の基板と少なくとも1面に液体が充填される吐出室となる流路を有する第2の基板とを上記発明の基板の接合方法を用いて接合するため、アクチュエータと吐出室となる流路とが高い位置精度で位置合わせされ、接合された液滴吐出ヘッドを製造することができる。ゆえにアクチュエータと流路との位置ずれによる歩留まり低下を改善して、高い歩留まりで液滴吐出ヘッドを製造することができる。 According to this configuration, the first substrate constituting the actuator and the second substrate having a flow path serving as a discharge chamber in which at least one surface is filled with the liquid are bonded using the substrate bonding method of the invention. Therefore, it is possible to manufacture a droplet discharge head in which the actuator and the flow path serving as the discharge chamber are aligned with high positional accuracy and bonded. Therefore, it is possible to improve the yield reduction due to the positional deviation between the actuator and the flow path, and to manufacture the droplet discharge head with a high yield.
また本発明の他の液滴吐出ヘッドの製造方法は、電極部を有する第1の基板と、吐出室の一面を構成する振動板部を有する第2の基板と、吐出室に連通するノズルを有する第3の基板とによって構成され、振動板部と、この振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極部とからなる電気機械変換素子を有するアクチュエータにより振動板部を変位させて、液体を収容した吐出室の容積を変化させることによりノズルから液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、上記発明の基板の接合方法を用いて第1の基板と第2の基板とを接合することを特徴とする。 In another method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, a first substrate having an electrode portion, a second substrate having a vibration plate portion constituting one surface of the discharge chamber, and a nozzle communicating with the discharge chamber are provided. The diaphragm portion is displaced by an actuator having an electromechanical conversion element composed of a diaphragm portion and an electrode portion arranged opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval. A method of manufacturing a droplet discharge head that discharges liquid as droplets from a nozzle by changing the volume of a discharge chamber that contains a liquid, the first substrate and the first substrate using the substrate bonding method of the invention described above. It is characterized by joining two substrates.
この構成によれば、電極部を有する第1の基板と振動板部を有する第2の基板とは、上記発明の基板の接合方法を用いて接合されるため、電極部と振動板部とが高い位置精度で位置合わせされ、接合された液滴吐出ヘッドを製造することができる。ゆえに電極部と振動板部との位置ずれによる歩留まり低下を改善して、高い歩留まりで液滴吐出ヘッドを製造することができる。 According to this configuration, since the first substrate having the electrode portion and the second substrate having the diaphragm portion are joined using the substrate joining method of the invention, the electrode portion and the diaphragm portion are A droplet discharge head that is aligned and bonded with high positional accuracy can be manufactured. Therefore, it is possible to improve the yield reduction due to the positional deviation between the electrode portion and the diaphragm portion, and to manufacture the droplet discharge head with a high yield.
本発明の液滴吐出ヘッドは、電極部を有する第1の基板と、吐出室の一面を構成する振動板部を有する第2の基板と、吐出室に連通するノズルを有する第3の基板とによって構成され、振動板部と、この振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極部とからなる電気機械変換素子を有するアクチュエータにより振動板部を変位させて、液体を収容した吐出室の容積を変化させることによりノズルから液体を吐出する液滴吐出ヘッドであって、第1の基板の少なくとも1面には、第1のアライメントマークが形成されており、シリコン基板である第2の基板の少なくとも1面に第2のアライメントマークが形成されていることを特徴とする。 The droplet discharge head of the present invention includes a first substrate having an electrode portion, a second substrate having a vibration plate portion constituting one surface of the discharge chamber, and a third substrate having a nozzle communicating with the discharge chamber. Displacement of the diaphragm portion by an actuator having an electromechanical conversion element composed of the diaphragm portion and an electrode portion disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval, and containing liquid A droplet discharge head for discharging a liquid from a nozzle by changing a volume of a chamber, wherein a first alignment mark is formed on at least one surface of the first substrate, and a second substrate which is a silicon substrate. A second alignment mark is formed on at least one surface of the substrate.
この構成によれば、液滴吐出ヘッドを構成する第1の基板の少なくとも1面には、第1のアライメントマークが形成されており、シリコン基板である第2の基板の少なくとも1面に第2のアライメントマークが形成されているため、この第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを用いて第1の基板と第2の基板とを位置合わせして接合すれば、たとえ高密度に電極部および振動板部が形成されていても電極部と振動板部とを高い位置精度で対向配置させたアクチュエータを有する液滴吐出ヘッドとすることができる。ゆえに電極部と振動板部の相対位置ずれによるアクチュエータの動作不良発生が少ない、高い信頼性品質を有する液滴吐出ヘッドとすることができる。 According to this configuration, the first alignment mark is formed on at least one surface of the first substrate constituting the droplet discharge head, and the second alignment mark is formed on at least one surface of the second substrate that is a silicon substrate. Therefore, if the first substrate and the second substrate are aligned and bonded using the first alignment mark and the second alignment mark, the electrode is densely formed. Even if the portion and the diaphragm portion are formed, a droplet discharge head having an actuator in which the electrode portion and the diaphragm portion are arranged to face each other with high positional accuracy can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a liquid droplet ejection head having high reliability quality with less occurrence of actuator malfunction due to relative displacement between the electrode portion and the diaphragm portion.
この場合、第1のアライメントマークは、第2の基板と接合する第1の基板の接合面に形成されていることが好ましい。これによれば、電極部を有する第1の基板の第1のアライメントマークは、振動板部を有する第2の基板との接合面に形成されているため、この第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを用いて第1の基板と第2の基板とを位置合わせして接合すれば、電極部と振動板部とをより高い位置精度で対向配置させることができる。 In this case, it is preferable that the first alignment mark is formed on the bonding surface of the first substrate that is bonded to the second substrate. According to this, since the first alignment mark of the first substrate having the electrode portion is formed on the bonding surface with the second substrate having the diaphragm portion, the first alignment mark and the second alignment mark If the first substrate and the second substrate are aligned and joined using the alignment mark, the electrode portion and the diaphragm portion can be arranged to face each other with higher positional accuracy.
またこの場合、第1アライメントマークは、第1の基板の中心に対して略点対称な位置で第2の基板との接合面に形成されていることが好ましい。これによれば、第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを用いて第1の基板と第2の基板とを位置合わせする際に、第1アライメントマークは、第1の基板の中心に対して略点対称な位置で第2の基板との接合面に形成されているため、第1の基板と第2の基板とが回転方向にずれていてもずれ方向を容易に認識して位置修正することができる。ゆえに電極部と振動板部とを回転方向のずれが少ない状態で接合した液滴吐出ヘッドとすることができる。 In this case, it is preferable that the first alignment mark is formed on the bonding surface with the second substrate at a position substantially point-symmetric with respect to the center of the first substrate. According to this, when aligning the first substrate and the second substrate using the first alignment mark and the second alignment mark, the first alignment mark is positioned at the center of the first substrate. Since it is formed on the joint surface with the second substrate at a substantially point-symmetrical position, even if the first substrate and the second substrate are displaced in the rotational direction, the displacement direction can be easily recognized. It can be corrected. Therefore, it is possible to obtain a droplet discharge head in which the electrode portion and the diaphragm portion are joined in a state where the deviation in the rotation direction is small.
またこの場合、第2のアライメントマークは、第1の基板と接合する第2の基板の接合面に形成されていることが好ましい。振動板部を有する第2の基板の第2のアライメントマークは、電極部を有する第1の基板との接合面側に形成されているため、この第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを用いて第1の基板と第2の基板とを位置合わせして接合すれば、電極部と振動板部とをより高い位置精度で対向配置させることができる。 In this case, the second alignment mark is preferably formed on the bonding surface of the second substrate to be bonded to the first substrate. Since the second alignment mark of the second substrate having the vibration plate portion is formed on the bonding surface side with the first substrate having the electrode portion, the first alignment mark, the second alignment mark, If the first substrate and the second substrate are aligned and bonded using the electrode, the electrode portion and the diaphragm portion can be arranged to face each other with higher positional accuracy.
またこの場合、第2のアライメントマークは、第1の基板と接合する第2の基板の接合面に対する反対面に形成してもよい。また、第1の基板と接合する前記第2の基板の接合面及び反対面に形成してもよい。これによれば、第2のアライメントマークは、第1の基板と接合する第2の基板の接合面に対する反対面に形成されている。または、第1の基板と接合する前記第2の基板の接合面及び反対面の両方に形成されているため、不透明なシリコン基板である第2の基板の第1の基板との接合面に対して反対面に形成された第2のアライメントマークは可視光で容易に認識することができ、第1の基板と第2の基板とを精度よく位置合わせして接合することができる。 In this case, the second alignment mark may be formed on the surface opposite to the bonding surface of the second substrate to be bonded to the first substrate. Moreover, you may form in the joint surface of the said 2nd board | substrate joined to a 1st board | substrate, and an opposite surface. According to this, the second alignment mark is formed on the surface opposite to the bonding surface of the second substrate to be bonded to the first substrate. Alternatively, since it is formed on both the bonding surface and the opposite surface of the second substrate to be bonded to the first substrate, the second substrate which is an opaque silicon substrate is bonded to the first substrate. The second alignment mark formed on the opposite surface can be easily recognized with visible light, and the first substrate and the second substrate can be accurately aligned and bonded.
またこの場合、第2のアライメントマークは、平行四辺形または台形状となるように第2の基板に異方性エッチングによって形成されていることが好ましい。これによれば、異方性エッチングで平行四辺形または台形状となるように形成された第2のアライメントマークは、形状が安定しているため、この第2のアライメントマークを用いて第1の基板と第2の基板とを位置合わせして接合すれば、第2の基板の振動板部と第1の基板の電極部とを高い位置精度で接合した液滴吐出ヘッドとすることができる。 In this case, the second alignment mark is preferably formed on the second substrate by anisotropic etching so as to have a parallelogram shape or a trapezoidal shape. According to this, since the shape of the second alignment mark formed so as to be a parallelogram or trapezoid by anisotropic etching is stable, the first alignment mark is used by using the second alignment mark. If the substrate and the second substrate are aligned and bonded, a droplet discharge head in which the diaphragm portion of the second substrate and the electrode portion of the first substrate are bonded with high positional accuracy can be obtained.
またこの場合、第1のアライメントマークは、電極部の形成領域外に形成され、第2のアライメントマークは、振動板部の形成領域外に形成されていることが好ましい。これによれば、たとえ電極部および振動板部が高密度に形成されていても、第1のアライメントマークは電極部の形成領域外に、第2のアライメントマークは振動板部の形成領域外に形成されているため、それぞれのアライメントマークを容易に見つけ出して認識し、位置合わせすることができる。 Further, in this case, it is preferable that the first alignment mark is formed outside the electrode portion formation region, and the second alignment mark is formed outside the diaphragm portion formation region. According to this, even if the electrode part and the diaphragm part are formed at a high density, the first alignment mark is outside the electrode part formation region, and the second alignment mark is outside the diaphragm part formation region. Since it is formed, each alignment mark can be easily found, recognized, and aligned.
本発明の液滴吐出装置は、上記発明の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする。これによれば、電極部および振動板部が高密度に形成されていても、電極部と振動板部の相対位置ずれによるアクチュエータの動作不良発生が少ない、高い信頼性品質を有する液滴吐出ヘッドが搭載されているため、高い品質特性を有する液滴吐出装置を提供することができる。 The liquid droplet ejection apparatus of the present invention is equipped with the liquid droplet ejection head of the above invention. According to this, even when the electrode part and the diaphragm part are formed with high density, the droplet discharge head having high reliability quality with less occurrence of malfunction of the actuator due to relative displacement between the electrode part and the diaphragm part. Therefore, a droplet discharge device having high quality characteristics can be provided.
まず本発明の一実施形態である液滴吐出ヘッドについて図1〜図3に基づいて説明する。図1は液滴吐出ヘッドの構造を示す概略分解斜視図である。図2は、図1の各基板が積層された液滴吐出ヘッドの概略断面図である。図2(a)は全体の概略断面図、同図(b)は等電位点の接合状態を示す概略断面図である。 First, a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing the structure of a droplet discharge head. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a droplet discharge head in which the substrates of FIG. 1 are stacked. 2A is a schematic cross-sectional view of the whole, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view showing a junction state of equipotential points.
図1に示すように本実施形態の液滴吐出ヘッド10は、電極部8を有する第1の基板としてのガラス基板1と吐出室5の一面を構成する振動板部4を有する第2の基板としてのシリコン基板2とノズル12を有する第3の基板としてのノズルプレート3が積層された三層構造となっている。
As shown in FIG. 1, the
そして液滴吐出ヘッド10は、図2に示すように振動板部4と振動板部4に所定の間隔Gで対向配置された電極部8とからなる電気機械変換素子19を有する静電アクチュエータ20によって振動板部4を変位させて、液体(インク)を収容した吐出室5の容積を変化させることにより、ノズル12から液体(インク)を液滴として吐出するものである。したがって、以降インクジェットヘッド10として説明する。また、図1に示すようにインクジェットヘッド10には、ノズル12に連通する吐出室5と静電アクチュエータ20とが、複数のノズル12に対応して各基板に複数区画形成されている。
As shown in FIG. 2, the
第1の基板としてのガラス基板1は、厚みがおよそ1mmのホウ珪酸系の耐熱硬質硝子を用いている。図1に示すようにガラス基板1には、電気機械変換素子19を構成する電極部8とこれに繋がる端子部11が凹部9の底面にITO(Indium Tin Oxide)をスパッタ法で厚みおよそ0.1μmに成膜して形成されている。
The
また後にガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合する際に、振動板部4とITOからなる電極部8との間で放電が起こることを防ぐために振動板部4と電極部8とを接合時に等電位とする等電位点25が、成膜されたITOを用いてガラス基板1の接合面に電極部8と並列して形成されている。
Further, when anodically bonding the
第2の基板としてのシリコン基板2は、厚みおよそ140μmの面方位(110)の単結晶シリコン基板を用いている。図1または図2に示すようにシリコン基板2には、振動板部4を一構成面とする吐出室5と吐出室5にインク(液体)を供給するための共通インクキャビティであるリザーバ7とが異方性エッチングによって形成されている。
The
またリザーバ7は、インクを外部から供給するためにガラス基板1に設けられたインク供給孔13と連通するように底面の一部が穿孔されている。
The
そして、図2に示すようにガラス基板1とシリコン基板2とを接合し、振動板部4とこれに所定の間隔Gで対向配置された電極部8との間に形成される隙間の一部を封止剤26で封止して振動室18を密閉状態に形成する。この際に、封止剤26を各振動室18に行き渡らせるため、ガラス基板1に設けられた封止剤注入孔24に連通するように封止溝23がシリコン基板2の接合面に異方性エッチングによって形成されている。
Then, as shown in FIG. 2, the
第3の基板としてのノズルプレート3は、厚みがおよそ180μmのシリコンの薄板を用いている。図1および図2に示すようにノズルプレート3には、吐出室5と連通するノズル12が複数形成されている。また吐出室5にリザーバ7からインクを供給するための流路であるオリフィス6を構成するための凹部6aが異方性エッチングにより形成されている。尚、ノズルプレート3は、第1の基板と同様にホウ珪酸系の硬質ガラスやステンレス等の鋼板、プラスチック等の樹脂板等も材料として用いることができる。
The
本実施形態のインクジェットヘッド10は、振動板部4が所望の厚さとなるようにシリコン基板2の接合面側にあらかじめボロンドープ層4aを形成する。ボロンドープ層4aは、高濃度(約5×1019atoms・cm-3以上)のボロンドープ領域を有しており、シリコン基板2をアルカリ性水溶液で異方性エッチングすると、このボロンドープ層4aでエッチングがストップする。このエッチングストップ技術を用いて振動板部4は形成されている。
In the
また静電アクチュエータ20を駆動したときに、振動板部4と電極部8とが当接して電気的に短絡しないように、シリコン基板2の接合面には、絶縁膜14が形成されている。この絶縁膜14は、TEOS(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane)をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により厚みおよそ0.1μmに成膜して形成されている。
In addition, an insulating
したがって、先に説明した等電位点25をボロンドープ層4aに接触させ電極部8と等電位とするには、図2(b)に示すように、電極部8および等電位点25が形成されたガラス基板1と振動板部4が形成されたシリコン基板2を接合する前に、シリコン基板2の接合面に形成された絶縁膜14は、等電位点25がボロンドープ層4aと接することができるように部分的にエッチングして取り除かれる。
Therefore, in order to bring the
図3は、図1の第1の基板の概略平面図である。図3に示すように等電位点25は、ガラス基板1の電極部8と並列するように接合面に形成されている。また等電位点25は、ガラス基板1とシリコン基板2とノズルプレート3とがそれぞれ接合された後に、1つのインクジェットヘッド10を取り出すために切断するダイシングライン33の右側で端子部11を経由して複数の電極部8と繋がっている。ゆえにダイシングライン33で切断すると、等電位点25は複数の電極部8と分断される。また複数の電極部8の間も分断されて個別の電極部8となる。
FIG. 3 is a schematic plan view of the first substrate of FIG. As shown in FIG. 3, the
上記のようなインクジェットヘッド10を駆動する方法は、図2(a)に示すように電極部8の端子部11とシリコン基板2に設けられた共通電極21との間に発振回路22を接続する。そして発振回路22から例えば24kHzで電極部8と共通電極21との間に駆動電圧30Vの電圧パルスを印加する。すると電極部8が正に帯電した場合、電極部8に対向する振動板部4は負に帯電して振動板部4は静電気力により電極部8に引き付けられる。電圧パルスの印加が解除され蓄えられた電荷が放電されると振動板部4は元の位置に戻る。このような振動板部4の変位により吐出室5の容積が変化して充填されたインクが加圧されノズル12から液滴として吐出される。
In the method of driving the
尚、使用されるインクは、水、アルコール等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調整される。さらに、インクジェットヘッド10にヒーター等を付設すれば、ホットメルトタイプのインクも使用できる。また本実施形態のインクジェットヘッド10は、フェイスインクジェット方式であるが、インクを吐出するノズル12をシリコン基板2またはノズルプレート3の端面に開口させたエッジインクジェット方式であってもよい。
The ink used is prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or pigment in a main solvent such as water or alcohol. Furthermore, if a heater or the like is attached to the
次にインクジェットヘッド10の製造方法について、図4〜図8に基づいて説明する。本実施形態のインクジェットヘッド10の製造方法は、第2の基板としてのシリコン基板2と接合する第1の基板としてのガラス基板1の少なくとも1面に第1のアライメントマークを形成する第1マーク形成工程と、第1マーク形成工程で形成された第1のアライメントマークに対応する位置でシリコン基板2の少なくとも1面に第2のアライメントマークを形成する第2マーク形成工程とを備えている。またガラス基板1とシリコン基板2とを第1のアライメントマークと第2のアライメントマークとを用いて位置合わせし陽極接合する接合工程とを備えている。さらに接合工程は、電極部8が形成されたガラス基板1と振動板部4が形成される前のシリコン基板2とを陽極接合するものである。
Next, the manufacturing method of the
図4は、インクジェットヘッドの製造方法を示すフローチャートである。図5は、図4のフローチャートに対応した各基板の加工状態を示す概略断面図である。詳しくは、図5.1は、(a)〜(f)までの概略断面図、図5.2は(g)〜(k)までの概略断面図、図5.3は(l)〜(p)までの概略断面図である。 FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the inkjet head. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a processing state of each substrate corresponding to the flowchart of FIG. Specifically, FIG. 5.1 is a schematic sectional view from (a) to (f), FIG. 5.2 is a schematic sectional view from (g) to (k), and FIG. It is a schematic sectional drawing to p).
図4のステップS1は、ガラス基板1に電極部8及び等電位点25並びに第1のアライメントマークとしての凹部15を形成する工程である。図5.1(a)に示すようにガラス基板1は、まず厚み1mmのホウ珪酸系硬質ガラスに凹部9及び凹部15を深さおよそ0.3μmとなるようにエッチングする。エッチング方法は、ガラス基板1のエッチング面以外の表面をCr−Auでマスクし、常温でフッ化アンモニウムと過酸化水素水の混合液にガラス基板1を浸漬する方法で行う。
Step S1 in FIG. 4 is a step of forming the
そして凹部9,15が形成された接合面1aに電極部となるITO膜をスパッタ法でおよそ0.1μmの厚みに成膜し、フォトリソグラフィ方式で電極部8を対応する凹部9の底面に形成すると共に、等電位点25を接合面1aに形成する。尚、等電位点25の形状は、本実施形態では線状となっているが、ボロンドープ層4aと接することができればどのような形状であってもよい。
Then, an ITO film serving as an electrode portion is formed on the
さらにガラス基板1は、接合面1a側からダイヤモンドドリル等を用いた切削方法で、インク供給孔13と封止剤注入孔24とを穿孔する。ただし、ガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合した後に行う加工工程で使用する薬剤や異物等が振動室18に侵入しないようにガラス基板1を貫通させない位置で穿孔を止めておく。そしてステップS2へ進む。
Further, the
ステップS2は、シリコン基板2に第2のアライメントマークとしての凹部16をガラス基板1との接合面2aに、同じく第2のアライメントマークとしての凹部17を凹部16に対して反対側の接合面2bに形成する工程である。図5.1(b)に示すようにシリコン基板2は、酸素濃度の低い面方位(110)の単結晶シリコン基板の両面を鏡面研磨して得られたものであり、厚みはおよそ525μmである。このシリコン基板2を水蒸気雰囲気中にて温度1075℃で4時間放置することにより、表面に厚さおよそ1μmのシリコン酸化膜27を形成する。
In step S2, the
そして両面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ方式によりシリコン酸化膜27をフッ酸水溶液に浸漬エッチングして凹部16,17に対応したパターンを形成する。そしてステップS3へ進む。
Then, a photoresist is applied to both surfaces, and the
ステップS3は、図5.1(c)に示すようにステップS2でシリコン基板2に形成されたシリコン酸化膜27のパターンをマスクとし第2のアライメントマークとしての凹部16,17を深さおよそ10μmにエッチングする工程である。このときのエッチング方法は、シリコン基板2を35wt%の水酸化カリウム水溶液に浸漬して異方性エッチングする。そしてステップS4へ進む。
In step S3, as shown in FIG. 5.1 (c), using the pattern of the
ステップS4は、ステップS3で形成された第2のアライメントマークとしての凹部16(または凹部17)を基準として、シリコン基板2のガラス基板1との接合面2aに封止溝23を形成する工程である。図5.1(d)に示すように封止溝23は、接合面2aにフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ方式でまずフッ酸水溶液を用いてシリコン酸化膜27をエッチングする。次にシリコン基板2を35wt%の水酸化カリウム水溶液に浸漬して深さおよそ100μm異方性エッチングする。そしてステップS5へ進む。
Step S4 is a process of forming the sealing
ステップS5は、シリコン基板2の両面に形成されたシリコン酸化膜27を除去する工程である。図5.1(e)に示すようにシリコン基板2は、次のステップS6でボロンドープ層4aを形成するが、その際に表面にシリコン酸化膜27が存在するとボロンが拡散しにくいためこれを除去しておく。この場合、フッ酸水溶液にシリコン基板2を浸漬して除去する。そしてステップS6へ進む。
Step S5 is a process of removing the
ステップS6は、シリコン基板2にボロンドープ層4aを形成する工程である。シリコン基板2は、まずボロンドープ層4aを形成する接合面2aに付着している微小異物や金属等を除去して清浄化する洗浄を行う。この場合は、アンモニア水と過酸化水素水の混合液による洗浄および塩酸と過酸化水素水の混合液による洗浄を行っている。
Step S <b> 6 is a step of forming the boron doped
次に清浄化されたシリコン基板2をB2O3を主成分とする固体の拡散源を有する拡散炉内に接合面2aと拡散源が対向するようにセットし、炉内を窒素雰囲気にして温度1050℃で7時間保持する。これによって、図5.1(f)に示すようにボロンをシリコン基板2の接合面2aに拡散させボロンドープ層4aを形成する。
Next, the cleaned
ステップS6において、拡散炉内にシリコン基板2を投入するときと、取り出すときの温度は、いずれも800℃とすることが好ましい。これによれば、シリコン基板2に酸素欠陥が生じやすい600〜800℃の温度領域をすばやく通過させて酸素欠陥が発生することを防止することができる。酸素欠陥が生じるとその部分に穴が開くことがある。またシリコン基板2を異方性エッチングする際に酸素欠陥部でエッチング異常が発生し易い。さらには、ボロンドープ層4aの表面に形成されたボロン化合物(SiB6)(図示せず)は除去することが好ましい。これによれば、このボロン化合物は、次のステップS7で形成される絶縁膜14の密着性を阻害することがわかっている。したがって、シリコン基板2を酸素及び水蒸気雰囲気で600℃に加熱し1時間半放置してボロン化合物を酸化し、B2O3+SiO2としてからフッ酸水溶液でエッチングして除去する。そしてステップS7へ進む。
In step S6, the temperature at which the
ステップS7は、図5.2(g)に示すようにボロンドープ層4aの表面に絶縁膜14を形成する工程である。絶縁膜14は、TEOSをプラズマCVD法により厚みおよそ0.1μmに成膜して形成する。この場合の成膜条件は、例えば温度360℃、高周波出力250W、圧力66.7Pa(0.5Torr)、TEOSガス流量100cm3/分(100sccm)、酸素流量1000cm3/分(1000sccm)である。そしてステップS8へ進む。
Step S7 is a step of forming the insulating
ステップS8は、ステップS1でガラス基板1に形成された等電位点25がボロンドープ層4aと接することができるように前段のステップS7で形成された絶縁膜14の一部を図5.2(h)に示すようにエッチングして取り除く工程である。絶縁膜14の表面にフォトレジストを塗布しパターニングして、フッ酸水溶液でエッチングすることによって、開口部2cを形成する。そしてステップS9へ進む。尚、図5.2(h)は、等電位点25に対応した位置のシリコン基板2の概略断面図である。
In step S8, a part of the insulating
ステップS9は、ガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合する接合工程である。この接合工程は、第1のアライメントマークとしての凹部15と第2のアライメントマークとしての凹部16または凹部17とを用いてガラス基板1とシリコン基板2とを位置調整するアライメント工程を備えており、アライメント工程については、詳しく後述する。
Step S9 is a bonding process in which the
ステップS9の陽極接合方法は、アライメント工程で位置合わせが終了したガラス基板1とシリコン基板2とを温度360℃で30分加熱した後に、ガラス基板1を負極とし、シリコン基板2を正極として800Vの電圧を5分間印加して接合する。このとき、電圧の昇圧レートを速くし過ぎると、等電位点25に大電流が流れ、ITO配線が損傷する惧れがあるため、電流が10mAを越さないようにして接合することが好ましい。そしてステップS10へ進む。
In the anodic bonding method in step S9, the
ステップS10は、図5.2(j)に示すようにシリコン基板2の表面をシリコン基板2の厚みがおよそ150μmとなるように研削する工程である。また研削によってシリコン基板2の表面に組成が脆い加工変質層が現れるため、この加工変質層を32wt%の水酸化カリウム水溶液でおよそ10μmエッチングする。これによってシリコン基板2の厚みは、およそ140μmとなる。そしてステップS11へ進む。
Step S10 is a step of grinding the surface of the
ステップS11は、図5.2(k)に示すように加工変質層が取り除かれたシリコン基板2の表面にTEOS膜28を形成する工程である。TEOS膜28は、次のステップS12でシリコン基板2を異方性エッチングする際のエッチングマスクとする。TEOS膜28の成膜条件は、例えば温度360℃、高周波出力700W、圧力33.3Pa(0.25Torr)、TEOSガス流量100cm3/分(100sccm)、酸素流量1000cm3/分(1000sccm)である。これにより厚さおよそ1.5μmのTEOS膜28を形成する。そしてステップS12へ進む。
Step S11 is a step of forming the
ステップS12は、図5.3(l)に示すようにシリコン基板2に振動板部4と吐出室5を構成する凹部29及びリザーバ7を構成する凹部30、電極取り出し口32(同図(m)参照)を形成するための凹部31を異方性エッチングで形成する工程である。この場合、キャビティエッチング工程と呼ぶ。
In step S12, as shown in FIG. 5.3 (l), the
まず、TEOS膜28の表面にフォトリソグラフィ方式で各凹部29,30,31に対応するレジストパターンを形成する。そして、TEOS膜28をフッ酸水溶液でエッチングしてエッチングマスクパターンを形成する。このとき、凹部30に対応するTEOS膜28の面にはTEOS膜28が厚さおよそ0.3μm残るようにエッチングする。
First, a resist pattern corresponding to each of the
次に接合されたガラス基板1とシリコン基板2とを35wt%の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、凹部29の底面部の厚みがおよそ10μmとなるように異方性エッチングを行う。そして今度は、3wt%の水酸化カリウム水溶液に浸漬して、ボロンドープ層4aでエッチングがストップするまで異方性エッチングを行う。このように濃度の異なる2段階の異方性エッチングを行うことによって、エッチング面荒れを抑制して厚みが0.8±0.05μm以下の精度を有する振動板部4が形成される。また凹部30は、TEOS膜28が0.3μm残されていたことにより、異方性エッチングが遅く始まって厚みおよそ40μmを残して形成される。振動板部4の厚み精度が確保されることにより、静電アクチュエータ20としての特性が安定する。すなわちインクジェットヘッド10のインク吐出特性を安定させることができる。そしてステップS13へ進む。
Next, the bonded
ステップS13は、図5.3(m)に示すようにシリコン基板2に電極取り出し口32を形成する工程である。まず接合されたガラス基板1とシリコン基板2とをフッ酸水溶液に浸漬してシリコン基板2のTEOS膜28をエッチング除去する。次に電極取り出し口32に対応する部分以外をマスキングしてRIEドライエッチングによって開口させる。このときのドライエッチング条件は、例えばRFパワー200W、圧力40Pa(0.3Torr)、CF4流量30cm3/分(30sccm)で50分間エッチングする。そしてステップS14へ進む。
Step S13 is a step of forming an
ステップS14は、図5.3(n)に示すように振動室18を封止剤26を用いて密閉封止する工程である。またシリコン基板2に共通電極21を形成する工程である。まずガラス基板1の接合面1aの反対面から未貫通となっているインク供給孔13と封止剤注入孔24とをレーザー加工により貫通させる。次に貫通した封止剤注入孔24から封止剤26を注入し封止溝23を通って振動板部4と電極部8とが対向配置された各振動室18に封止剤26を充填する。これによって各振動室18は密閉状態となる。
Step S14 is a step of hermetically sealing the
そしてシリコン基板2の接合面2bに開口したキャビティ部をマスキングしてクロム−金(Cr−Au)または白金(Pt)をスパッタ法で成膜し共通電極21を形成する。そしてステップS15へ進む。
Then, the cavity portion opened in the
ステップS15は、図5.3(o)に示すようにシリコン基板2の接合面2bにノズルプレート3を接合する接合工程である。ノズルプレート3は、あらかじめ複数のノズル12とオリフィス6を構成することとなる凹部6aが異方性エッチングし形成されている。ノズル12や凹部6aは、ドライエッチングでも形成することができる。
Step S15 is a joining step for joining the
またノズルプレート3をシリコン基板2に接合する前に、リザーバ7となる凹部30の底面にインク供給孔13に連通する孔を切削またはレーザーによって形成する。
Further, before joining the
そしてシリコン基板2とノズルプレート3の接合は、エポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂を用いて接着している。またこの場合、シリコン基板2の接合面2aに形成した第2のアライメントマークとしての凹部16に対応して、ノズルプレート3の接着面に対して反対面にアライメントマーク(図示省略)を異方性エッチングで形成し、シリコン基板2とノズルプレート3を位置合わせしている。そしてステップS16へ進む。
The
ステップS16は、ダイシングによる切断工程である。本実施形態のインクジェットヘッド10の製造方法は、ウェハ状の各基板(ガラス基板1、シリコン基板2、ノズルプレート3)を用いるものであり、複数のノズル12に対応する静電アクチュエータ20を1単位として、複数個分のインクジェットヘッド10が形成される形成領域がウェハ内に区画配置されている。よって図5.3(p)に示すようにダイシングライン33(図3参照)で切断し1つのインクジェットヘッド10を取り出す。以上の工程を経てインクジェットヘッド10の製造工程が終了する。尚、この後、発振回路22(図2参照)を接続する実装工程やプリンタ等の記録装置に組み込む組立工程があることは言うまでもない。
Step S16 is a cutting process by dicing. The manufacturing method of the
次にアライメントマークの形成方法について図6に基づいて詳しく説明する。図6(a)〜(g)は、アライメントマークの形成方法を示す概略図である。 Next, an alignment mark forming method will be described in detail with reference to FIG. 6A to 6G are schematic views illustrating a method for forming alignment marks.
図6(a)は、ウェハ状の基板にアライメントマークを配置した概略平面図である。ガラス基板1及びシリコン基板2はウェハ状であって、複数のノズル12に対応する複数の静電アクチュエータ20を1単位とする複数の電極部8及び複数の振動板部4を形成する区画された複数の形成領域61をウェハ状のそれぞれの基板(ウェハ60)内に有し、アライメントマーク62は、複数の形成領域61以外のウェハ領域(形成領域外)に1組形成されている。さらにアライメントマーク62は、ウェハ60の中心に対して略点対称な位置に形成されている。
FIG. 6A is a schematic plan view in which alignment marks are arranged on a wafer-like substrate. The
尚、アライメントマーク62は、前述の第1のアライメントマークとしての凹部15および第2のアライメントマークとしての凹部16(または凹部17)を総称して形成位置を示すものである。またアライメントマーク62を形成領域61毎に少なくとも1組形成してもよい。これによれば、完成したインクジェットヘッド10毎にアライメントマーク62が存在することになり、ガラス基板1とシリコン基板2の接合状態をインクジェットヘッド10毎に確認することができる。
The
図6(b)〜(d)はシリコン基板に形成されるアライメントマークの形状を示す概略平面図である。単結晶シリコン基板である第2の基板としてのシリコン基板2には、面方位(110)面に平面形状が平行四辺形または台形状の第2のアライメントマークとしての凹部16,17が異方性エッチングで形成されている。例えば図6(b)のような所定の角度を有する平行四辺形であればエッチングは、(111)面に沿って進行し、想像線で示す稜が現れた深さでストップしてそれ以上進まない。よって、第2のアライメントマークとしての凹部16,17は安定した形状の平行四辺形となる。同図(c)の平行四辺形、同図(d)の台形も同様である。
6B to 6D are schematic plan views showing the shape of alignment marks formed on the silicon substrate. The
図6(e)は、ガラス基板とシリコン基板とを位置合わせする際のアライメントマークの相対位置関係を示す概略平面図である。第1の基板としてのガラス基板1の接合面に形成された第1のアライメントマークとしての凹部15と第2の基板としてのシリコン基板2に形成された第2のアライメントマークとしての凹部16(または凹部17)とが正しく位置合わせされたときには、平面視で所定の間隔を置いて位置している。例えば図6(e)に示すように凹部15,16を平行四辺形として重なり合うようにすれば、所定の間隔は8μmとなりミクロンオーダーの位置合わせが可能となる。
FIG. 6E is a schematic plan view showing the relative positional relationship of the alignment marks when the glass substrate and the silicon substrate are aligned. A
図6(f)は、図6(e)のA−A線で切断したアライメントマークを示す概略断面図である。図6(e)に示したガラス基板1に形成された凹部15とシリコン基板2に形成された凹部16とが接合面で相対した場合は、図6(f)に示す状態となり、凹部16は深さ方向に30度の角度を持って異方性エッチングがストップした稜16aが現れる。
FIG. 6F is a schematic cross-sectional view showing the alignment mark cut along the line AA in FIG. When the
図6(g)は、他のアライメントマークの配置を示す概略平面図である。例えば図6(g)に示すようにガラス基板1の接合面に4つの凹部15を配置し、平面視で凹部15が配置された中央部に所定の間隔を置いて位置するようにシリコン基板2に凹部16を形成してもよい。このようなアライメントマークの配置方法は、アライメント工程で用いる光学系の視野の広さや視認し易いアライメントマークの大きさなどを考慮して適宜配置すればよい。
FIG. 6G is a schematic plan view showing the arrangement of other alignment marks. For example, as shown in FIG. 6 (g), four
次に上記のようなアライメントマークを用いて位置合わせを行うアライメント工程について図7に基づいて説明する。本実施形態のインクジェットヘッド10の製造方法において、第1の基板としてのガラス基板1と振動板部4が形成される前の第2の基板としてのシリコン基板2とを陽極接合する接合工程は、ガラス基板1に形成された第1のアライメントマークとシリコン基板2に形成された第2のアライメントマークとを用いてガラス基板1とシリコン基板2とを位置調整するアライメント工程を有している。図7(a)〜(e)は、ガラス基板とシリコン基板のアライメント方法を示す概略断面図である。このアライメント方法は、可視光カメラ50を有する光学系でアライメントマークを観測して認識する方法である。
Next, an alignment process for performing alignment using the above alignment marks will be described with reference to FIG. In the method for manufacturing the
その1つは、図7(a)に示すように、まず可視光カメラ50をガラス基板1の接合面の上方に位置させて、ガラス基板1に形成された第1のアライメントマークとしての凹部15を撮像して画像として記憶する。次に図7(b)に示すように、ガラス基板1の接合面に、接合面を所定の間隔を置いて対向配置させる状態にシリコン基板2を配置し、シリコン基板2のガラス基板1との接合面に対して反対面に形成された第2のアライメントマークとしての凹部17を撮像して画像として逐時記憶する。先に記憶した凹部15の画像と凹部17の画像とを重ね合わせるようにガラス基板1とシリコン基板2とを平面方向に相対移動させることにより位置合わせする。そして図7(c)に示すように、位置合わせされたガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合する。その後、シリコン基板2に凹部17を基準として振動板部4をエッチング形成すれば、所定の位置で振動板部4と電極部8とを対向配置させることができる。この場合、ガラス基板1との接合面側に形成されたシリコン基板2の凹部16は無くしてもよい。
One of them is that, as shown in FIG. 7A, first, the
また他の1つは、図7(d)に示すように、ガラス基板1とシリコン基板2との接合面で相対する第1のアライメントマークとしての凹部15と第2のアライメントマークとしての凹部16とを、ガラス基板1の接合面に対して反対面側から可視光カメラ50を有する光学系で撮像して認識し位置合わせを行う方法である。この場合は、ガラス基板1とシリコン基板2とを所定の間隔で対向配置したままで、透明なガラス基板1側からこのガラス基板1を透かして、接合面に位置する凹部15と凹部16とを撮像して画像として逐時記憶しながら位置合わせすることが可能である。そして図7(e)に示すように、位置合わせされたガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合する。その後、シリコン基板2に凹部16を基準として振動板部4をエッチング形成すれば、所定の位置で振動板部4と電極部8とを対向配置させることができる。この場合、シリコン基板2の凹部17は無くしてもよい。
Another one is a
図8(a)〜(c)は、赤外光を用いたアライメント方法を示す概略断面図である。上記の可視光を用いる方法とは別に赤外光を用いる方法である。シリコン基板2は、不透明な基板であるため、シリコン基板2のガラス基板1との接合面に形成された第2のアライメントマークとしての凹部16を認識するためにIR(赤外)カメラ51を有する光学系を用いる。図8(a)に示すように、まずガラス基板1とシリコン基板2とを対向配置し、シリコン基板2を介してガラス基板1に形成された第1のアライメントマークとしての凹部15を撮像して画像として逐時記憶する。続いて図8(b)に示すように、シリコン基板2の接合面に形成された第2のアライメントマークとしての凹部16を撮像して画像として逐時記憶する。そして先に記憶した凹部15の画像に後から記憶した凹部16の画像を重ね合わせるようにガラス基板1とシリコン基板2とを平面方向に相対移動させることによって位置合わせを行う。これによれば、ガラス基板1とシリコン基板2とを対向配置させた状態で凹部15と凹部16とを観測しながら位置合わせすることができる。そして図8(c)に示すように位置合わせされたガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合する。その後、シリコン基板2に凹部16を基準として振動板部4をエッチング形成すれば、所定の位置で振動板部4と電極部8とを対向配置させることができる。この場合、シリコン基板2の凹部17は無くすことができる。
8A to 8C are schematic cross-sectional views showing an alignment method using infrared light. In addition to the above-described method using visible light, it is a method using infrared light. Since the
尚、上記アライメント工程は、モニタをオペレータが観察して行う方法であるが、画像処理により2つのアライメントマークが一致あるいは所定の相対位置にあることを認識して第1の基板と第2の基板とを位置合わせするようにしてもよい。 The alignment step is a method in which an operator observes the monitor. However, the first substrate and the second substrate are recognized by recognizing that two alignment marks are coincident or in a predetermined relative position by image processing. May be aligned.
また、上記のアライメントマークの形成方法およびこの方法で形成されたアライメントマークを有する単結晶シリコンからなるシリコン基板を接合する方法は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術として適用することができる。 Further, the method for forming the alignment mark and the method for bonding the silicon substrate made of single crystal silicon having the alignment mark formed by this method can be applied as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technique.
次に本発明の一実施形態であるインクジェットプリンタについて図9に基づいて説明する。本実施形態の液滴吐出装置としてのインクジェットプリンタ400は、液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド10を搭載したものである。
Next, an ink jet printer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An
図9は、インクジェットプリンタの構造を示す概略図である。詳しくは、インクジェットヘッド10が搭載されたキャリッジ406の走査方向から見た概略図である。
FIG. 9 is a schematic view showing the structure of an inkjet printer. Specifically, it is a schematic view seen from the scanning direction of the
図9に示すとおり、インクジェットプリンタ400は、記録紙401を搬送するための送りローラ402,405と、送りローラ402,405に対向配置された記録紙401を押さえる押さえローラ403,404と、インクジェットヘッド10と、インク供給管41と、インクタンク部材409とで構成されている。
As shown in FIG. 9, the
インクジェットヘッド10は、ノズル面44が記録紙401の印字面と所定の間隔で平行となるようにベース部材43を介してキャリッジ406に固定されている。またガラス面45にインクタンク部材409に繋がったインク供給管41が接合されている。
The
インクジェットヘッド10を移動させるキャリッジ406は、キャリッジ軸408に軸支され、図示しない駆動機構と連結してキャリッジ406を移動させるベルト407を有している。
A
このインクジェットプリンタ400は、フェイスインクジェット方式のインクジェットヘッド10を搭載しており、インクジェットヘッド10のガラス面45に接合したインク供給管41を通じてインクタンク部材409からインクが供給される。すなわちインク供給方向Kとインク吐出方向Lが同一方向となるように構成されている。したがって、インクジェットヘッド10が駆動されると、インク液滴42がノズル面44と平行に位置した記録紙401に吐出され、キャリッジ406の走査と記録紙401の送りによって印刷される。
The
本実施形態の効果は、以下のとおりである。
(1)インクジェットヘッド10の製造方法は、電極部8を有するガラス基板1に形成された第1のアライメントマークとしての凹部15と振動板部4が形成される前のシリコン基板2に形成された第2のアライメントマークとしての凹部16(または凹部17)とを用いてガラス基板1とシリコン基板2とを位置決めし、ガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合する。その後、凹部16(または凹部17)を基準としてシリコン基板2に振動板部4を形成するため、振動板部4と電極部8とが高い精度で所定の位置に対向配置されたインクジェットヘッド10を製造することができる。
(2)振動板部4と電極部8とが高い精度で所定の位置に対向配置されるように位置決めされるため、ガラス基板1とシリコン基板2とを陽極接合する際に、ガラス基板1に形成された等電位点25が確実にシリコン基板2のボロンドープ層4aと接触し、振動板部4と電極部8との間で放電が起こることなく陽極接合され、電極部8の損傷等の接合不良を防ぐことができる。
(3)振動板部4と電極部8とがミクロンオーダーの高い精度で所定の位置に対向配置されるように位置決め可能で、且つガラス基板1とシリコン基板2とが陽極接合されるため、振動板部4とこれに対向配置された電極部8とからなる電気機械変換素子19を有する静電アクチュエータ20は、高密度に形成されていても高い接合信頼性を有して正常に動作することができる。ゆえに高密度に形成された静電アクチュエータ20を備え高い信頼性を有するインクジェットヘッド10を提供することができる。
(4)第2のアライメントマークとしての凹部16または凹部17は、シリコン基板2の面方位(110)面に平面形状で平行四辺形または台形状となるように異方性エッチングで形成される。したがってエッチングは面方位(111)に沿って進行し、30度の角度を有した深さでストップしてそれ以上進まない。ゆえに寸法バラツキが少ない安定した形状の凹部16または凹部17を形成することができる。よって凹部16または凹部17を用いた位置合わせの精度を向上させることができる。
(5)第1のアライメントマークとしての凹部15と第2のアライメントマークとしての凹部16とは、ガラス基板1とシリコン基板2とが正しく接合されたときに、平面視で所定の間隔(8μm)を置いて位置するようにガラス基板1とシリコン基板2の接合面に相対配置されているため、この間隔を確認すれば正しく位置合わせできているか容易に判別することができる。
(6)インクジェットヘッド10の製造方法は、電極部8が形成されたガラス基板1と振動板部4が形成される前のシリコン基板2(厚さ525μm)を陽極接合し、その後シリコン基板2を研削して厚さ140μmとしてから振動板部4を異方性エッチングで形成するため、初めから厚さ140μmの薄いシリコン基板2を用いて加工を行う場合に比べて、シリコン基板2の取り扱いによる破損の発生を低減することができる。ゆえに歩留まりよくインクジェットヘッド10を製造することができる。
(7)アライメントマーク62は、複数の形成領域61以外のウェハ60領域に、ウェハ60の中心に対して略点対称な位置で少なくとも1組形成されているため、アライメントマーク62の視認性がよく、且つ回転方向に位置ズレしても容易に修正方向と修正量の判別がつき易い。また形成領域61内にアライメントマーク62を配置する場合に比べて、アライメントマーク62の配置スペースを確保する必要がなく、形成領域61を効率的にウェハ60内に配置することができる。ゆえにウェハ60からのインクジェットヘッド10の取り数が低下することを防ぐことができる。
(8)アライメント工程では、可視光を用いて、ガラス基板1に形成された第1のアライメントマークとしての凹部15を撮像し画像として記憶する。そしてシリコン基板2のガラス基板1との接合面に対して反対面に形成された第2のアライメントマークとしての凹部17を撮像し画像として逐時記憶し、先に記憶した凹部15の画像と凹部17の画像とを重ね合わせることによって、第1の基板と第2の基板とを位置合わせする。ゆえにシリコン基板2は不透明であるが、正確に位置合わせすることができる。
(9)アライメント工程では、可視光を用いて、ガラス基板1とシリコン基板2との接合面で相対して位置している凹部15と凹部16とを透明なガラス基板1側からガラス基板1を透かして撮像し画像として逐時記憶しているため、この凹部15と凹部16とを同時に観測しながら位置合わせすることができる。
(10)アライメント工程では、IR(赤外光)を用いて、ガラス基板1とシリコン基板2との接合面で相対して位置している凹部15と凹部16とを不透明なシリコン基板2側から撮像し画像として逐時記憶しているため、シリコン基板2のガラス基板1との接合面に対して反対面側からこの凹部15,16とを同時に観測しながら位置合わせすることができる。
(11)アライメント工程において、IR(赤外光)を用いて各アライメントマーク(第1のアライメントマークおよび第2のアライメントマーク)を撮像する方法は、各アライメントマークが形成されている面の面荒れによる光の散乱や基板の厚み方向の光の減衰等の影響を受けやすく撮像された画像が不鮮明となる場合がある。これに対して可視光を用いて各アライメントマークを撮像して画像として認識または記憶する方法は、各基板(第1の基板,第2の基板)に形成された各アライメントマークをより鮮明に撮像することができる。ゆえにより正確に第1の基板と第2の基板とを位置合わせすることができる。
(12)インクジェットプリンタ400は、高密度に形成されていても確実に動作する静電アクチュエータ20を備えたインクジェットヘッド10を搭載しているため、高い品質特性を有するインクジェットプリンタ400を提供することができる。
The effect of this embodiment is as follows.
(1) The manufacturing method of the
(2) Since the
(3) Since the
(4) The
(5) The
(6) The
(7) Since at least one set of the alignment marks 62 is formed in the
(8) In the alignment step, the
(9) In the alignment step, the
(10) In the alignment step, IR (infrared light) is used to make the
(11) In the alignment step, the method of imaging each alignment mark (first alignment mark and second alignment mark) using IR (infrared light) is a rough surface of the surface on which each alignment mark is formed. In some cases, the captured image is unclear due to light scattering caused by light or attenuation of light in the thickness direction of the substrate. On the other hand, the method of capturing each alignment mark using visible light and recognizing or storing it as an image captures each alignment mark formed on each substrate (first substrate, second substrate) more clearly. can do. Therefore, the first substrate and the second substrate can be more accurately aligned.
(12) Since the
本実施形態以外の変形例は、以下のとおりである。
(変形例1)ノズルプレート3は、ウェハ状に限定されない。例えばシリコン以外の材料を用いた場合は、ウェハ状以外の形状とすることも可能である。
(変形例2)液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド10に充填する液体はインクに限定されない。例えば金属材料の微粒子を液媒体に分散した分散溶液を用いれば、これを液滴として基板(ワーク)に吐出し金属材料からなる配線パターンを形成することができる。
Modifications other than the present embodiment are as follows.
(Modification 1) The
(Modification 2) The liquid that fills the
本実施形態および変形例から把握される技術的思想は、以下のとおりである。
(1)電極部を有する第1の基板と振動板部を有する第2の基板とノズルを有する第3の基板とによって構成され、前記振動板部が面して位置する吐出室に充填された液体を前記振動板部と前記振動板部に所定の間隔で対向配置された前記電極部とからなる電気機械変換素子を有する静電アクチュエータで加圧し、前記ノズルから前記液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記第2の基板と接合する前記第1の基板の接合面に第1のアライメントマークを形成する第1マーク形成工程と、前記第1マーク形成工程で形成された前記第1のアライメントマークに対応する位置で前記第2の基板の少なくとも1面に第2のアライメントマークを形成する第2マーク形成工程と、前記第1の基板と前記第2の基板とを前記第1のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとを用いて位置合わせし接合する接合工程とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法。
(2)(1)において、前記接合工程は、前記電極部が形成されたガラス基板である前記第1の基板と前記振動板部を形成する前の単結晶シリコン基板である前記第2の基板とを陽極接合する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(3)(1)または(2)において、前記第2マーク形成工程は、単結晶シリコン基板である第2の基板の(110)面に平面形状が平行四辺形または台形状の第2のアライメントマークを異方性エッチングによって少なくとも1組形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(4)(1)〜(3)のいずれか一項において、前記第1マーク形成工程は、前記第1の基板と前記第2の基板とが正しく位置合わせされたときに、前記第1のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとが平面視で所定の間隔を置いて位置するように前記第1の基板の接合面に前記第1のアライメントマークを少なくとも1組形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(5)(1)〜(4)のいずれか一項において、前記第2マーク形成工程は、前記第2の基板に振動板部を形成する前に前記第2のアライメントマークを前記第1の基板との接合面に形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(6)(1)〜(4)のいずれか一項において、前記第2マーク形成工程は、前記第2の基板に振動板部を形成する前に前記第2のアライメントマークを前記第1の基板との接合面に対する反対面に形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(7)(1)〜(4)のいずれか一項において、前記第2マーク形成工程は、前記第2の基板に振動板部を形成する前に前記第2のアライメントマークを前記第1の基板との接合面及び反対面に形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(8)(1)〜(7)のいずれか一項において、前記第1の基板及び前記第2の基板はウェハ状であって、複数の前記ノズルに対応する複数の前記静電アクチュエータを1単位とする複数の前記電極部及び複数の前記振動板部を形成する区画された複数の形成領域をウェハ状のそれぞれの基板内に有し、前記第1のアライメントマーク及び前記第2のアライメントマークは、前記複数の形成領域以外のウェハ領域に形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(9)(1)〜(7)のいずれか一項において、前記第1の基板及び前記第2の基板はウェハ状であって、複数の前記ノズルに対応する複数の前記静電アクチュエータを1単位とする複数の前記電極部及び複数の前記振動板部を形成する区画された複数の形成領域をウェハ状のそれぞれの基板内に有し、前記第1マーク形成工程及び前記第2マーク形成工程は、前記第1のアライメントマーク及び前記第2のアライメントマークを前記形成領域毎に少なくとも1組形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(10)(8)または(9)において、前記第1マーク形成工程は、ウェハ状の前記第1の基板の中心に対して略点対称な位置に前記第1のアライメントマークを少なくとも1組形成し、前記第2マーク形成工程は、前記第1の基板に形成された前記第1のアライメントマークに対し相対的に同一座標となるように前記第2の基板に前記第2のアライメントマークを少なくとも1組形成する液滴吐出ヘッドの製造方法。
(11)(1)〜(5)、(7)〜(10)のいずれか一項において、前記接合工程は、前記電極部が形成されたガラス基板である前記第1の基板と前記振動板部が形成される前の単結晶シリコン基板である前記第2の基板とを所定の接合位置に位置合わせするアライメント工程を有し、前記アライメント工程は、前記第1の基板と前記第2の基板との接合面で相対する前記第1のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとを、前記第1の基板の接合面に対して反対面側から可視光で撮像し画像として逐時記憶しながら位置合わせする液滴吐出ヘッドの製造方法。
(12)(1)〜(5)、(7)〜(10)のいずれか一項において、前記接合工程は、前記電極部が形成されたガラス基板である前記第1の基板と前記振動板部が形成される前の単結晶シリコン基板である前記第2の基板とを所定の接合位置に位置合わせするアライメント工程を有し、前記アライメント工程は、まず前記第1の基板に形成された前記第1のアライメントマークを赤外光で撮像して画像として記憶し、次に前記第1の基板の接合面の上方に配置された前記第2の基板の接合面に対して反対面に形成された前記第2のアライメントマークを前記赤外光で撮像して画像として逐時記憶して、先に記憶された前記第1のアライメントマークの前記画像と前記第2のアライメントマークの前記画像とを重ねるように前記第1の基板と前記第2の基板とを平面方向に相対移動させることによって位置合わせする液滴吐出ヘッドの製造方法。
(13)(1)〜(4)、(6)〜(10)のいずれか一項において、前記接合工程は、前記電極部が形成されたガラス基板である前記第1の基板と前記振動板部が形成される前の単結晶シリコン基板である前記第2の基板とを所定の接合位置に位置合わせするアライメント工程を有し、前記アライメント工程は、まず前記第1の基板に形成された前記第1のアライメントマークを可視光で撮像して画像として記憶し、次に前記第1の基板の接合面の上方に配置された前記第2の基板の接合面に対して反対面に形成された前記第2のアライメントマークを前記可視光で撮像して画像として逐時記憶して、先に記憶された前記第1のアライメントマークの前記画像と前記第2のアライメントマークの画像を重ねるように前記第1の基板と前記第2の基板とを平面方向に相対移動させることによって位置合わせする液滴吐出ヘッドの製造方法。
(14)(1)〜(13)のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を用いて製造された液滴吐出ヘッド。
The technical idea grasped from this embodiment and the modification is as follows.
(1) A first substrate having an electrode portion, a second substrate having a vibration plate portion, and a third substrate having a nozzle, and filled in a discharge chamber located facing the vibration plate portion. The liquid is pressurized by an electrostatic actuator having an electromechanical conversion element composed of the vibrating plate portion and the electrode portion arranged to face the vibrating plate portion at a predetermined interval, and the liquid is discharged as a droplet from the nozzle. In the method of manufacturing a droplet discharge head, the first mark forming step of forming a first alignment mark on the bonding surface of the first substrate to be bonded to the second substrate, and the first mark forming step. A second mark forming step of forming a second alignment mark on at least one surface of the second substrate at a position corresponding to the first alignment mark; and the first substrate and the second substrate. Said Method for manufacturing a droplet discharge head provided with a bonding step of bonding aligning and using one of the alignment mark and the second alignment mark.
(2) In (1), in the bonding step, the first substrate which is a glass substrate on which the electrode portion is formed and the second substrate which is a single crystal silicon substrate before the diaphragm portion is formed. Manufacturing method of a droplet discharge head.
(3) In (1) or (2), the second mark formation step includes a second alignment in which the planar shape is a parallelogram or trapezoid in the (110) plane of the second substrate which is a single crystal silicon substrate. A method of manufacturing a droplet discharge head, wherein at least one set of marks is formed by anisotropic etching.
(4) In any one of (1) to (3), the first mark formation step includes the first mark and the second substrate when the first substrate and the second substrate are correctly aligned. A droplet discharge head that forms at least one pair of the first alignment marks on the bonding surface of the first substrate so that the alignment marks and the second alignment marks are positioned at a predetermined interval in a plan view. Production method.
(5) In any one of (1) to (4), in the second mark formation step, the second alignment mark is placed on the first substrate before the diaphragm portion is formed on the second substrate. A method of manufacturing a droplet discharge head formed on a bonding surface with a substrate.
(6) In any one of (1) to (4), in the second mark formation step, the second alignment mark is moved to the first alignment mark before the diaphragm portion is formed on the second substrate. A method of manufacturing a droplet discharge head formed on a surface opposite to a bonding surface with a substrate.
(7) In any one of (1) to (4), in the second mark formation step, the second alignment mark is placed on the first substrate before the diaphragm portion is formed on the second substrate. A manufacturing method of a droplet discharge head formed on a bonding surface and an opposite surface to a substrate.
(8) In any one of (1) to (7), the first substrate and the second substrate are in a wafer shape, and a plurality of the electrostatic actuators corresponding to the plurality of nozzles are provided as one. A plurality of partitioned formation regions for forming a plurality of electrode portions and a plurality of diaphragm portions as a unit are formed in each wafer-like substrate, and the first alignment mark and the second alignment mark A method for manufacturing a droplet discharge head formed in a wafer region other than the plurality of formation regions.
(9) In any one of (1) to (7), the first substrate and the second substrate are in a wafer shape, and the plurality of electrostatic actuators corresponding to the plurality of nozzles are set to one. The first mark forming step and the second mark forming step have a plurality of partitioned forming regions for forming the plurality of electrode portions and the plurality of diaphragm portions as a unit in each wafer-like substrate. A method for manufacturing a droplet discharge head, wherein at least one set of the first alignment mark and the second alignment mark is formed for each of the formation regions.
(10) In (8) or (9), in the first mark forming step, at least one set of the first alignment marks is formed at a position substantially point-symmetric with respect to the center of the wafer-like first substrate. In the second mark forming step, at least the second alignment mark is placed on the second substrate so as to have the same coordinates relative to the first alignment mark formed on the first substrate. A manufacturing method of a droplet discharge head for forming one set.
(11) In any one of (1) to (5) and (7) to (10), the joining step includes the first substrate and the diaphragm that are glass substrates on which the electrode portions are formed. An alignment step of aligning the second substrate, which is a single crystal silicon substrate before the portion is formed, at a predetermined bonding position, and the alignment step includes the first substrate and the second substrate. The first alignment mark and the second alignment mark that are opposed to each other on the bonding surface with respect to the first substrate are imaged with visible light from the opposite surface side to the bonding surface of the first substrate and stored as an image every time. A method of manufacturing a droplet discharge head for alignment.
(12) In any one of (1) to (5) and (7) to (10), the bonding step includes the first substrate and the diaphragm that are glass substrates on which the electrode portions are formed. An alignment step of aligning the second substrate, which is a single crystal silicon substrate before the portion is formed, with a predetermined bonding position, and the alignment step is performed by first forming the first substrate on the first substrate. The first alignment mark is imaged with infrared light and stored as an image, and then formed on a surface opposite to the bonding surface of the second substrate disposed above the bonding surface of the first substrate. The second alignment mark is imaged with the infrared light and stored as an image every time, and the previously stored image of the first alignment mark and the image of the second alignment mark are stored. The first substrate and Method for manufacturing a droplet discharge head to align by relatively moving the serial second substrate in a planar direction.
(13) In any one of (1) to (4) and (6) to (10), the joining step includes the first substrate and the diaphragm that are glass substrates on which the electrode portions are formed. An alignment step of aligning the second substrate, which is a single crystal silicon substrate before the portion is formed, with a predetermined bonding position, and the alignment step is performed by first forming the first substrate on the first substrate. The first alignment mark was imaged with visible light and stored as an image, and then formed on the surface opposite to the bonding surface of the second substrate disposed above the bonding surface of the first substrate. The second alignment mark is imaged with the visible light and stored as an image, and the image of the first alignment mark and the image of the second alignment mark stored in advance are overlapped with each other. A first substrate and the first substrate Method for manufacturing a droplet discharge head for aligning by moving of the substrate in the planar direction relative.
(14) A droplet discharge head manufactured using the method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of (1) to (13).
1…第1の基板としてのガラス基板、2…第2の基板としてのシリコン基板、3…第3の基板としてのノズル基板、4…振動板部、5…吐出室、8…電極部、10…液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド、12…ノズル、15…第1のアライメントマークとしての凹部、16,17…第2のアライメントマークとしての凹部、19…電気機械変換素子、20…静電アクチュエータ、50…可視光カメラ、51…IR(赤外)カメラ、60…ウェハ、61…形成領域、62…ウェハ状の基板に略点対称な位置で形成されたアライメントマーク、400…液滴吐出装置としてのインクジェットプリンタ。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
第1の基板の少なくとも1面に第1のアライメントマークを形成する第1マーク形成工程と、
シリコン基板である第2の基板の少なくとも1面に第2のアライメントマークを形成する第2マーク形成工程と、
前記第1のアライメントマークと前記第2のアライメントマークと位置合わせして、前記第1の基板と前記第2の基板との位置調整をするアライメント工程と、
位置調整された前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する接合工程とを備えることを特徴とする基板の接合方法。 A method for bonding substrates,
A first mark forming step of forming a first alignment mark on at least one surface of the first substrate;
A second mark forming step of forming a second alignment mark on at least one surface of a second substrate which is a silicon substrate;
An alignment step of aligning the first alignment mark and the second alignment mark to adjust the position of the first substrate and the second substrate;
A method for bonding substrates, comprising: a bonding step of bonding the first substrate and the second substrate whose positions are adjusted.
請求項1ないし6のいずれか一項に記載の基板の接合方法を用いて前記第1の基板と前記第2の基板とを接合することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 At least a first substrate constituting an actuator, a second substrate having a flow path serving as a discharge chamber filled with liquid on at least one surface, and a third substrate having a nozzle communicating with the discharge chamber A method of manufacturing a droplet discharge head configured to pressurize the liquid filled in the discharge chamber by the actuator and discharge the liquid as droplets from the nozzle;
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: bonding the first substrate and the second substrate using the substrate bonding method according to claim 1.
請求項1ないし6のいずれか一項に記載の基板の接合方法を用いて前記第1の基板と前記第2の基板とを接合することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 The diaphragm unit includes a first substrate having an electrode part, a second substrate having a diaphragm part constituting one surface of the discharge chamber, and a third substrate having a nozzle communicating with the discharge chamber. And the displacement of the diaphragm portion by an actuator having an electromechanical conversion element composed of the electrode portion disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval, so that the volume of the discharge chamber containing the liquid is increased. A method of manufacturing a droplet discharge head that discharges the liquid as droplets from the nozzle by changing,
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: bonding the first substrate and the second substrate using the substrate bonding method according to claim 1.
前記第1の基板の少なくとも1面には、第1のアライメントマークが形成されており、シリコン基板である前記第2の基板の少なくとも1面に第2のアライメントマークが形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 The diaphragm unit includes a first substrate having an electrode part, a second substrate having a diaphragm part constituting one surface of the discharge chamber, and a third substrate having a nozzle communicating with the discharge chamber. And the volume of the discharge chamber containing the liquid is changed by displacing the diaphragm part by an actuator having an electromechanical conversion element composed of the electrode part disposed opposite to the diaphragm part at a predetermined interval. A liquid droplet discharge head for discharging the liquid from the nozzle,
A first alignment mark is formed on at least one surface of the first substrate, and a second alignment mark is formed on at least one surface of the second substrate which is a silicon substrate. A droplet discharge head.
前記第2のアライメントマークは、前記振動板部の形成領域外に形成されていることを特徴とする請求項9ないし15のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 The first alignment mark is formed outside the formation region of the electrode part,
The liquid droplet ejection head according to claim 9, wherein the second alignment mark is formed outside a region where the vibration plate portion is formed.
A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to any one of claims 9 to 16.
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2004
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