JP6168909B2 - Manufacturing method of substrate for liquid discharge head - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head.

特許文献１に示されるように、液体吐出ヘッド用基板では、吐出する液体を供給するための液体供給口がシリコン基板を貫通して形成されている。上記文献によると、耐エッチングマスクを基板の裏面側に形成した後にシリコン基板をウェットエッチングすることによって液体供給口が形成されている。   As disclosed in Patent Document 1, in a liquid discharge head substrate, a liquid supply port for supplying a liquid to be discharged is formed through the silicon substrate. According to the above document, the liquid supply port is formed by wet etching the silicon substrate after the etching resistant mask is formed on the back side of the substrate.

ここで、液体供給口を形成する工程以前の工程において、エッチング開始面に装置の搬送機構などによってキズが生じると、キズを起点にエッチングが不規則に進行し、液体供給口が異常な形状に形成される場合があった。   Here, in the process before the process of forming the liquid supply port, if scratches occur on the etching start surface due to the transport mechanism of the apparatus, the etching proceeds irregularly starting from the scratches, and the liquid supply port becomes an abnormal shape. Sometimes formed.

そこで、特許文献２では、キズを含むエッチング開始面を予め研磨することでキズを除去し清浄な面を形成することが提案されている。   Therefore, Patent Document 2 proposes that the etching start surface including scratches is polished in advance to remove the scratches and form a clean surface.

特開平１０−１８１０３２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-181032 特開平１０−４４４３８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-44438

しかし、図２（ｂ）に示されるように、シリコン基板を機械等により研磨すると、研磨面に結晶構造の歪みを含むダメージ層２２が形成される場合があった。エッチング開始面にダメージ層が存在すると、図２（ｄ）に示されるように、エッチングにより液体供給口を形成するときに、ダメージ層でエッチングが不規則に進行してしまう。その結果、液体供給口が意図しない形状に形成され、このことが歩留まりを低下させる原因となっていた。   However, as shown in FIG. 2B, when the silicon substrate is polished by a machine or the like, a damaged layer 22 including crystal structure distortion may be formed on the polished surface. If a damaged layer is present on the etching start surface, as shown in FIG. 2D, when the liquid supply port is formed by etching, the etching proceeds irregularly in the damaged layer. As a result, the liquid supply port is formed in an unintended shape, which causes a decrease in yield.

したがって、本発明は、液体供給口を歩留まりよく形成することができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, which can form a liquid supply port with a high yield.

本発明は、
液体供給口を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（１）第一の面上に液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板を用意する工程と、
（２）前記基板にウェットエッチング処理を行い、前記第一の面に未貫通の開口を形成する工程と、
（３）前記基板を前記第一の面と反対側の面である第二の面から薄化することによって、前記未貫通の開口を前記第二の面に開口させ、前記液体供給口を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法である。 The present invention
A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head having a liquid supply port,
(1) preparing a substrate having an energy generating element that generates energy for discharging liquid on the first surface;
(2) performing a wet etching process on the substrate to form a non-penetrating opening in the first surface;
(3) The liquid supply port is formed by opening the non-penetrating opening in the second surface by thinning the substrate from the second surface that is the surface opposite to the first surface. And a process of
A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, comprising:

本発明の構成によれば、液体供給口を歩留まりの良く形成することができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供することができる。   According to the configuration of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head capable of forming a liquid supply port with a high yield.

本実施形態により得られる液体吐出ヘッド用基板の構成例を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the structural example of the board | substrate for liquid discharge heads obtained by this embodiment. 発明が解決しようとする課題を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the subject which invention intends to solve. 本実施形態の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of this embodiment. 本実施形態の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of this embodiment. 本実施形態の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of this embodiment. 比較例１における工程を説明するための工程断面図である。11 is a process cross-sectional view for explaining a process in the comparative example 1. FIG.

本発明により得られる液体吐出ヘッド用基板は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッド装置を用いることによって、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。尚、本発明において「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。さらに、「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いはインク、または記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。   The substrate for a liquid discharge head obtained by the present invention can be mounted on an apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printer unit, or an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. is there. By using this liquid discharge head device, recording can be performed on various recording media such as paper, thread, fiber, leather, metal, plastic, glass, wood, and ceramic. In the present invention, “recording” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium but also giving an image having no meaning such as a pattern. Further, the term “liquid” is to be interpreted widely, and is applied to a recording medium to form an image, a pattern, a pattern, or the like, process the recording medium, or process ink or recording medium. It shall refer to the liquid provided. Here, as the treatment of the ink or the recording medium, for example, the fixing property is improved by coagulation or insolubilization of the coloring material in the ink applied to the recording medium, the recording quality or coloring property is improved, and the image durability is improved. Say that.

また、以下の説明では、本発明の適用例として、液体吐出ヘッド用基板としてインクジェット記録ヘッド用基板を主な例として挙げて説明を行うが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。また、液体吐出ヘッド用基板としては、インクジェット記録ヘッド用基板の他、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッド用基板の製造方法にも適用できる。液体吐出ヘッド用基板としては、他にも例えばカラーフィルターの製造用途等も挙げられる。   In the following description, as an application example of the present invention, an inkjet recording head substrate will be described as a main example as a liquid discharge head substrate, but the scope of the present invention is not limited thereto. Absent. In addition to the inkjet recording head substrate, the liquid ejection head substrate can be applied to a manufacturing method of a liquid ejection head substrate for biochip manufacturing and electronic circuit printing. Other examples of the liquid discharge head substrate include a color filter manufacturing application.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本実施形態の液体吐出ヘッド用基板の構成例を示す模式的斜視図である。   FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a configuration example of a liquid discharge head substrate according to the present embodiment.

図１に示されるように、本実施形態の液体吐出ヘッド用基板は、エネルギー発生素子５が所定のピッチで２列並んで形成された基板１を有している。エネルギー発生素子は、基板の上に形成されており、基板に接触するように形成されていても良い。また、液体流路１８に宙空状態となるように形成されていても良く、すなわち基板１に対して宙に浮いていてもよい。基板１は例えばシリコン基板である。基板１の第一の面（図１において上側の面）の上には、流路形成部材１５が配置されている。流路形成部材１５は、吐出口１６及び該吐出口に連通する液体流路１８を形成する。吐出口１６はエネルギー発生素子５の上方に開口している。また、流路形成部材は、例えば、樹脂により形成されることができる。また、基板１には液体流路１８にインク等の液体を供給する液体供給口１７が形成されている。液体供給口１７は、基板１の第一の面及び該第一の面と反対側の面である第二の面（図１において下側の面）に開口している。また、液体供給口１７は、異方性エッチングによって、エネルギー発生素子５の２つの列の間に開口するように吐出口の列方向に沿って形成されている。この液体吐出ヘッド用基板では、液体供給口１７を介して液体流路内に液体が充填され、エネルギー発生素子５が発生する圧力を充填された液体に加えることによって液体が吐出口１６から吐出される。そして、吐出された液体が被記録媒体に付着することにより、記録が行われる。   As shown in FIG. 1, the substrate for a liquid discharge head of this embodiment has a substrate 1 on which energy generating elements 5 are formed in two rows at a predetermined pitch. The energy generating element is formed on the substrate and may be formed so as to be in contact with the substrate. Further, the liquid flow path 18 may be formed to be in an airborne state, that is, may be suspended in the air with respect to the substrate 1. The substrate 1 is, for example, a silicon substrate. On the first surface of the substrate 1 (the upper surface in FIG. 1), a flow path forming member 15 is disposed. The flow path forming member 15 forms a discharge port 16 and a liquid flow path 18 communicating with the discharge port. The discharge port 16 is opened above the energy generating element 5. Moreover, the flow path forming member can be formed of a resin, for example. Further, a liquid supply port 17 for supplying a liquid such as ink to the liquid flow path 18 is formed in the substrate 1. The liquid supply port 17 is open to the first surface of the substrate 1 and the second surface (the lower surface in FIG. 1) which is the surface opposite to the first surface. Further, the liquid supply port 17 is formed along the column direction of the discharge ports so as to open between two columns of the energy generating elements 5 by anisotropic etching. In this liquid discharge head substrate, the liquid flow path is filled with the liquid via the liquid supply port 17, and the liquid is discharged from the discharge port 16 by applying the pressure generated by the energy generating element 5 to the filled liquid. The Recording is performed by the discharged liquid adhering to the recording medium.

本実施形態では、液体供給口１７は、例えば以下のようにして形成される。まず、基板の第一の面にエッチング液を導入するための導入孔を形成し、その後、基板にウェットエッチング処理を施すことで第一の面に未貫通の開口を形成する。その後、第一の面と反対側の面である第二の面側から基板を研磨等により薄化することによって未貫通の開口を第二の面に貫通させ、液体供給口を形成する。   In the present embodiment, the liquid supply port 17 is formed as follows, for example. First, an introduction hole for introducing an etching solution is formed on the first surface of the substrate, and then a wet etching process is performed on the substrate to form a non-penetrating opening on the first surface. Thereafter, the substrate is thinned by polishing or the like from the second surface side, which is the surface opposite to the first surface, thereby penetrating the non-penetrating opening into the second surface to form a liquid supply port.

ウェットエッチング処理後に、吐出口１６及び液体流路１８を形成する流路形成部材１５を形成してもよい。また、ウェットエッチング処理は、第一の面側から行うことが好ましいが、第二の面からエッチングが進んでもよい。   After the wet etching process, the flow path forming member 15 that forms the discharge port 16 and the liquid flow path 18 may be formed. The wet etching treatment is preferably performed from the first surface side, but the etching may proceed from the second surface.

本発明の構成により、たとえ、基板裏面にダメージ層が存在したとしても、該ダメージ層をエッチング液に曝さずに液体供給口を形成できる。そのため、歩留まりよく液体吐出ヘッド基板用基板を製造できる。   According to the configuration of the present invention, even if a damaged layer exists on the back surface of the substrate, the liquid supply port can be formed without exposing the damaged layer to the etching solution. Therefore, the liquid discharge head substrate substrate can be manufactured with a high yield.

また、ウェットエッチング処理は、結晶異方性エッチングであることが好ましい。また、液体供給口が（１１１）面に囲まれた形状、つまり液体供給口が（１１１）面で構成されることで、エッチング時間の制御が容易になり、また、アルカリ性の液体に対するシリコン等の基板成分の溶出を少なくすることができる。   The wet etching process is preferably crystal anisotropic etching. In addition, since the liquid supply port is surrounded by the (111) plane, that is, the liquid supply port is configured by the (111) plane, the etching time can be easily controlled, and silicon or the like with respect to the alkaline liquid can be used. Elution of substrate components can be reduced.

また、本実施形態において、基板を薄化する工程の前に、第一の面に未貫通の溝（例えばダイシング溝）を形成しておき、基板を薄化して未貫通の開口を貫通させる際に、未貫通の溝を第二の面に貫通させ、基板を分割することもできる。これにより、分割時のチッピングを低減することができる。   Further, in this embodiment, when a non-penetrating groove (for example, a dicing groove) is formed on the first surface before the step of thinning the substrate and the substrate is thinned to pass through the non-penetrating opening. In addition, the substrate can be divided by penetrating a non-penetrating groove through the second surface. Thereby, chipping at the time of division can be reduced.

以下、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

（実施形態）
図３は、本実施形態を説明するための断面工程図である。 (Embodiment)
FIG. 3 is a sectional process diagram for explaining the present embodiment.

まず、図３（ａ）に示すように、第一の面の上にエネルギー発生素子１０３が形成されている基板１０１を用意する。また、基板１０１の第一の面上であってエネルギー発生素子１０３の２つの列の間には犠牲層１０２が形成されている。エネルギー発生素子１０３及び基板１０１の上には保護層１０４が形成されている。また、保護層１０４の上にはシード層１０５が形成されている。   First, as shown in FIG. 3A, a substrate 101 having an energy generating element 103 formed on a first surface is prepared. A sacrificial layer 102 is formed on the first surface of the substrate 101 and between the two rows of the energy generating elements 103. A protective layer 104 is formed on the energy generating element 103 and the substrate 101. A seed layer 105 is formed on the protective layer 104.

犠牲層は、ウェットエッチング時の基板の第一の面における開口寸法を制御する目的で形成される。   The sacrificial layer is formed for the purpose of controlling the opening size on the first surface of the substrate during wet etching.

次に、図３（ｂ）に示すように、基板１０１内に後工程におけるウェットエッチング処理に用いるエッチング液を導入するための未貫通の導入孔１０６を形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, a non-penetrating introduction hole 106 for introducing an etching solution used for a wet etching process in a later step is formed in the substrate 101.

導入孔は、犠牲層を貫通するように設けることができる。また、導入孔の形状は、特に制限されるものではないが、例えば、溝形状であってもよい。また、導入孔は、例えば、レーザーを用いて形成できる。   The introduction hole can be provided so as to penetrate the sacrificial layer. The shape of the introduction hole is not particularly limited, but may be a groove shape, for example. The introduction hole can be formed using a laser, for example.

次に、図３（ｃ）に示すように、基板をウェットエッチング処理し、基板内に未貫通の開口１０７を形成する。ウェットエッチング処理は、第一の面側から行うことが好ましいが、第二の面からエッチングが進行しても構わない。つまり、第二の面を保護してからウェットエッチングを行っても良いし、第二の面を保護せずにウェットエッチングを行い、第一の面からのエッチングに加えて、第二の面からエッチングを進ませても良い。   Next, as shown in FIG. 3C, the substrate is wet-etched to form a non-penetrating opening 107 in the substrate. The wet etching treatment is preferably performed from the first surface side, but the etching may proceed from the second surface. That is, wet etching may be performed after protecting the second surface, or wet etching may be performed without protecting the second surface, and in addition to etching from the first surface, Etching may be advanced.

ウェットエッチング処理は、例えば、結晶異方性エッチングである。また、ウェットエッチング処理に用いるエッチング液としては、例えば、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）等を用いることができる。   The wet etching process is, for example, crystal anisotropic etching. Moreover, as an etchant used for the wet etching process, for example, TMAH (tetramethylammonium hydroxide), KOH (potassium hydroxide), NaOH (sodium hydroxide), or the like can be used.

ウェットエッチング処理によって犠牲層１０２は除去される。   The sacrificial layer 102 is removed by wet etching.

次に、図３（ｄ）に示すように、シード層１０５の一部を、未貫通の開口の開口寸法に合わせて除去する。   Next, as shown in FIG. 3D, a part of the seed layer 105 is removed in accordance with the opening dimension of the non-penetrating opening.

シード層１０５の除去方法としては、例えば、シード層上にフォトリソグラフィー技術を用いてマスクを形成した後にドライエッチングすることによって除去する事ができる。   For example, the seed layer 105 can be removed by dry etching after forming a mask on the seed layer using a photolithography technique.

次に、図３（ｅ）に示すように、第一の面の上に、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材１０８を形成する。   Next, as shown in FIG. 3E, a flow path forming member 108 that forms a discharge port for discharging liquid and a liquid flow channel communicating with the discharge port is formed on the first surface.

流路形成部材の材料は、特に制限されるものではないが、例えば、樹脂や金属、或いは無機材料等が挙げられる。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂のような感光性樹脂が挙げられる。金属としては、例えば、ニッケルプレートが挙げられる。無機材料としては、例えば、ＳｉＮやＳｉＣ等が挙げられる。   The material of the flow path forming member is not particularly limited, and examples thereof include a resin, a metal, or an inorganic material. Examples of the resin include a photosensitive resin such as an epoxy resin. An example of the metal is a nickel plate. Examples of the inorganic material include SiN and SiC.

次に、図３（ｆ）に示すように、第一の面と反対側の面である第二の面から基板１０１を薄化し、未貫通の開口１０７を第二の面で開口させ、液体供給口を形成する。   Next, as shown in FIG. 3 (f), the substrate 101 is thinned from the second surface, which is the surface opposite to the first surface, and the non-penetrating opening 107 is opened at the second surface, so that the liquid Form a supply port.

基板を第二の面から薄化する方法としては、例えば、化学的機械研磨（ＣＭＰ）やバックグラインド、ドライポリッシュ、ポリグラインド等の研磨が挙げられる。   Examples of the method of thinning the substrate from the second surface include chemical mechanical polishing (CMP), back grinding, dry polishing, poly grinding and the like.

基板を研磨する際、研磨量を調整することで液体供給口の第二の面における開口寸法を制御することができる。   When polishing the substrate, the opening size of the second surface of the liquid supply port can be controlled by adjusting the polishing amount.

次に、図３（ｇ）に示すように、基板をチップごとに切断し、液体吐出ヘッド用基板が完成する。   Next, as shown in FIG. 3G, the substrate is cut into chips to complete a liquid discharge head substrate.

なお、流路形成部材を形成する工程（ｅ）は、未貫通の開口を形成する工程より後であって、基板を分割する工程より前であれば、どのタイミング形成してもよい。また、実施形態は上記工程が少なくとも１回以上含まれていればよく２回同じ工程を使用してもよい。工程を簡略にするには本実施形態が好ましい。   The step (e) of forming the flow path forming member may be formed at any timing as long as it is after the step of forming the non-penetrating opening and before the step of dividing the substrate. In the embodiment, the above steps may be included at least once, and the same steps may be used twice. This embodiment is preferable to simplify the process.

［実施例］
以下、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により限定されるものではない。 [Example]
Hereinafter, although it demonstrates more concretely using an Example, this invention is not limited by the following Example.

（実施例１）
図３を用いて、実施例１を説明する。 Example 1
Example 1 will be described with reference to FIG.

図３（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の第一の面（表３において下側の面）上には、エネルギー発生素子１０３が複数個配置されている。また、シリコン基板の第一の面上であってエネルギー発生素子１０３の２つの列の間には犠牲層１０２が形成されている。エネルギー発生素子１０３及びシリコン基板１０１の上には保護層１０４が形成されている。また、保護層１０４の上にはシード層１０５が形成されている。エネルギー発生素子１０３としてはＴａＳｉＮ、保護層としてはＳｉＯ、シード層としては金、犠牲層としてはアルミニウムをそれぞれ用いた。   As shown in FIG. 3A, a plurality of energy generating elements 103 are arranged on the first surface (the lower surface in Table 3) of the silicon substrate 101. A sacrificial layer 102 is formed between the two rows of energy generating elements 103 on the first surface of the silicon substrate. A protective layer 104 is formed on the energy generating element 103 and the silicon substrate 101. A seed layer 105 is formed on the protective layer 104. TaSiN was used as the energy generating element 103, SiO was used as the protective layer, gold was used as the seed layer, and aluminum was used as the sacrificial layer.

次に、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板の第一の面側から、導入孔１０６を形成した。導入孔１０６は、シード層１０５の上から、犠牲層１０２を貫通させ、シリコン基板内に留まるように形成した。導入孔は、エネルギー発生素子の列方向に沿って、列状に形成した。導入孔は、レーザーを用いて形成した。   Next, as shown in FIG. 3B, the introduction hole 106 was formed from the first surface side of the silicon substrate. The introduction hole 106 was formed so as to penetrate the sacrificial layer 102 from above the seed layer 105 and stay in the silicon substrate. The introduction holes were formed in a row along the row direction of the energy generating elements. The introduction hole was formed using a laser.

ここで、導入孔を形成することにより、シリコン基板の第一の面における液体供給口の開口寸法及び深さの設計自由度を広げることができる。例えば、溝状の導入孔の加工深さを変化させることで、液体供給口の開口幅を変化させずに液体供給口の深さを変化させることができる。   Here, by forming the introduction hole, the degree of freedom in designing the opening size and depth of the liquid supply port on the first surface of the silicon substrate can be expanded. For example, by changing the processing depth of the groove-shaped introduction hole, the depth of the liquid supply port can be changed without changing the opening width of the liquid supply port.

次に、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板を第一の面側からウェットエッチングし、基板の第一の面に未貫通の開口１０７を形成した。   Next, as shown in FIG. 3C, the silicon substrate was wet-etched from the first surface side to form a non-penetrating opening 107 on the first surface of the substrate.

導入孔の深さは、シリコン基板を貫通しなければよい。しかし、シリコン基板の第二の面に耐エッチング層を設けていない場合は、第二の面からもエッチングが進行する。この場合、第二の面からのエッチングも考慮し、導入孔の深さを決定することが重要である。つまり、導入孔の深さと、シリコン基板の第二の面からのエッチング量の合計が基板厚みより小さくなるように設定する。   The depth of the introduction hole is not required to penetrate the silicon substrate. However, when the etching resistant layer is not provided on the second surface of the silicon substrate, the etching also proceeds from the second surface. In this case, it is important to determine the depth of the introduction hole in consideration of etching from the second surface. That is, the sum of the depth of the introduction hole and the etching amount from the second surface of the silicon substrate is set to be smaller than the substrate thickness.

本実施例では、シリコン基板１０１を（１００）基板、基板厚みを７２５μｍ、エッチング液をＴＭＡＨ（２２ｗｔ％）、エッチング温度を８０℃としたので、（１００）面におけるエッチングレートは０．５μｍ／ｍｉｎとなる。そして、第二の面からのエッチング量はエッチング時間と（１００）面レートとの積となる。本実施例において、エッチングは、図３（ｃ）に示すように、（１１１）面に囲まれる形状となるまで結晶異方性エッチングを行った。このときのエッチングは、溝状の導入孔を左右に広げる（１１０）面方向に導入孔の頂点と第一の面開口部からそれぞれ５４．７°の角度を成す（１１１）面が交わる交点まで進んだ。未貫通の開口１０７の横幅は、幾何学的な計算から犠牲層の幅を１００μｍ、溝状の導入孔の深さを４００μｍとすると３３３μｍとなり、（１１０）面のレートが１．００μｍ／ｍｉｎであることからエッチング時間は１６７ｍｉｎとなった。したがって、第二の面からのエッチング量は８４μｍとなり、溝状の導入孔４００μｍとの合計が基板厚み７２５μｍ以下となり、条件を満たす。   In this embodiment, since the silicon substrate 101 is a (100) substrate, the substrate thickness is 725 μm, the etching solution is TMAH (22 wt%), and the etching temperature is 80 ° C., the etching rate on the (100) plane is 0.5 μm / min. It becomes. The etching amount from the second surface is the product of the etching time and the (100) surface rate. In this example, as shown in FIG. 3C, the crystal anisotropic etching was performed until the shape surrounded by the (111) plane was obtained. Etching at this time extends the groove-shaped introduction hole to the left and right (110) plane direction to the intersection where the top of the introduction hole and the (111) plane form an angle of 54.7 ° from the first surface opening, respectively. Progressed. The lateral width of the non-penetrating opening 107 is 333 μm when the width of the sacrificial layer is 100 μm and the depth of the groove-like introduction hole is 400 μm by geometric calculation, and the (110) plane rate is 1.00 μm / min. As a result, the etching time was 167 min. Therefore, the etching amount from the second surface is 84 μm, and the total of the groove-shaped introduction holes 400 μm is the substrate thickness of 725 μm or less, which satisfies the condition.

次に、図３（ｄ）に示すように、未貫通の開口１０７の開口部に位置する部分のシード層を除去した。   Next, as shown in FIG. 3D, the seed layer in the portion located in the opening of the non-penetrating opening 107 was removed.

次に、図３（ｅ）に示すように、基板の第一の面の上に流路形成部材を形成した。   Next, as shown in FIG. 3E, a flow path forming member was formed on the first surface of the substrate.

本実施例では、基板を薄化する工程より前に流路形成部材を形成したが、未貫通の開口を形成する工程よりも後であって基板をチップごとに分割する工程よりも前の間であれば、どのタイミングで流路形成部材を形成しても構わない。   In this embodiment, the flow path forming member is formed before the step of thinning the substrate, but after the step of forming the non-penetrating opening and before the step of dividing the substrate into chips. If so, the flow path forming member may be formed at any timing.

次に、図３（ｆ）に示すように、流路形成部材を保護し、ダイシングの為にシリコン基板の第一の面側にダイシングテープを設けた。   Next, as shown in FIG. 3F, the flow path forming member was protected, and a dicing tape was provided on the first surface side of the silicon substrate for dicing.

そして、シリコン基板の第二の面からシリコン基板を研磨によって薄化することで、未貫通の開口を第二の面で開口させ、液体供給口を形成した。   Then, the silicon substrate was thinned from the second surface of the silicon substrate by polishing, thereby opening the non-penetrating opening on the second surface and forming a liquid supply port.

研磨量は、特に制限されるものではないが、例えば、シリコン基板の厚みを導入孔の加工深さ以下にすれば未貫通の開口は第二の面で開口する。それ以上薄化してもよく、研磨の量によって液体供給口の第二の面での開口寸法を調整することができる。本実施例では、最終の基板厚みを２００μｍとする為、第二の面からのエッチング量８４μｍを考慮し、研磨量は４４１μｍとした。   The amount of polishing is not particularly limited, but for example, if the thickness of the silicon substrate is made equal to or less than the processing depth of the introduction hole, the non-penetrating opening is opened on the second surface. It may be further thinned, and the opening size on the second surface of the liquid supply port can be adjusted by the amount of polishing. In this example, in order to set the final substrate thickness to 200 μm, the polishing amount was set to 441 μm in consideration of the etching amount of 84 μm from the second surface.

最後に、基板をチップごとに分割し、液体吐出ヘッド用基板を製造した。   Finally, the substrate was divided for each chip to manufacture a liquid discharge head substrate.

本実施例によれば、シリコン基板を研磨することによって生じるダメージ層をエッチング液に曝すことなく液体供給口を形成でき、歩留まりの良い液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供できる。   According to this embodiment, a liquid supply port can be formed without exposing a damaged layer generated by polishing a silicon substrate to an etching solution, and a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head with a high yield can be provided.

（実施例２）
図４（ｅ−２）〜（ｈ−２）を用いて、実施例２を説明する。 (Example 2)
Example 2 will be described with reference to FIGS. 4 (e-2) to (h-2).

実施例２は、実施例１の工程（ａ）から（ｄ）までが同一工程であり、実施例１の工程（ｅ）以降において工程が異なる。したがって、図４には、実施例１の工程（ｅ）以降に対応する（ｅ−２）から（ｈ−２）を示す。   In Example 2, steps (a) to (d) in Example 1 are the same step, and the steps are different after step (e) in Example 1. Therefore, FIG. 4 shows (e-2) to (h-2) corresponding to step (e) and subsequent steps in the first embodiment.

まず、実施例１の工程（ａ）から（ｄ）により、未貫通の開口１０７が形成された基板１０１を用意した。   First, the substrate 101 in which the non-penetrating opening 107 was formed was prepared by steps (a) to (d) of Example 1.

次に、図４（ｅ−２）に示すように、基板を分割する予定の位置に、シリコン基板の第一の面から未貫通のダイシング溝を形成した。   Next, as shown in FIG. 4E-2, dicing grooves not penetrating from the first surface of the silicon substrate were formed at positions where the substrate was to be divided.

このとき、未貫通のダイシング溝の深さは、薄化後の最終的な基板厚み以上であればよい。また、未貫通のダイシング溝の深さは、薄化後の最終的な基板厚み以上、未貫通の開口の深さ以下であることが好ましい。本実施例では、薄化後の基板厚みを２００μｍと設定したので、未貫通のダイシング溝は２５０μｍの深さで設定した。   At this time, the depth of the non-penetrating dicing groove may be equal to or greater than the final substrate thickness after thinning. The depth of the non-penetrating dicing groove is preferably not less than the final substrate thickness after thinning and not more than the depth of the non-penetrating opening. In this example, since the substrate thickness after thinning was set to 200 μm, the non-penetrating dicing grooves were set to a depth of 250 μm.

次に、図４（ｆ−２）に示すように、シリコン基板の第一の面に流路形成部材を形成した。   Next, as shown in FIG. 4F-2, a flow path forming member was formed on the first surface of the silicon substrate.

流路形成部材を形成するタイミングは、特に制限されるものではないが、本実施形態では未貫通の開口を形成する工程の後であって、基板を薄化する工程の前であることが好ましい。   The timing for forming the flow path forming member is not particularly limited, but in the present embodiment, it is preferably after the step of forming the non-penetrating opening and before the step of thinning the substrate. .

次に、図４（ｇ−２）に示すように、シリコン基板の第二の面からシリコン基板を研磨により薄化することで、未貫通のダイシング溝を貫通させてチップに分割し、未貫通の開口を第二の面で開口させた。   Next, as shown in FIG. 4 (g-2), the silicon substrate is thinned by polishing from the second surface of the silicon substrate to penetrate the non-penetrating dicing grooves to be divided into chips, and the non-penetrating Was opened on the second surface.

研磨量は、本実施例では、実施例１と同様に薄化後の基板厚みを２００μｍとするため、４４１μｍ研磨した。   In this example, the polishing amount was 441 μm in order to make the substrate thickness after thinning 200 μm as in Example 1.

本実施例によれば、未貫通のダイシング溝を基板の薄化工程で貫通させることによって基板を分割できる。これにより、チッピングを低減することができ、歩留まりの良い液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供できる。   According to this embodiment, the substrate can be divided by penetrating the non-penetrating dicing grooves in the substrate thinning step. Thereby, chipping can be reduced, and a method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head with a high yield can be provided.

（実施例３）
図５（ａ−３）〜（ｃ−３）を用いて、実施例３を説明する。 (Example 3)
Example 3 will be described with reference to FIGS. 5 (a-3) to (c-3).

実施例３は、実施例１の工程（ｅ）から（ｇ）が同一工程であり、実施例１の工程（ｄ）以前において工程が異なる。また、本実施例は、実施例２の工程（ｅ−２）以前の変形例でもある。したがって、図５には、実施例１の工程（ｄ）以前、実施例２の工程（ｅ−２）以前に対応する（ａ−３）から（ｃ−３）を示す。   In Example 3, steps (e) to (g) in Example 1 are the same steps, and the steps are different from those in Step (d) of Example 1. Further, the present example is also a modification before the step (e-2) of the second example. Therefore, FIG. 5 shows (a-3) to (c-3) corresponding to the step (d) before Example 1 and the step (e-2) before Example 2.

図５（ａ−３）に示すように、シリコン基板１０１の第一の面上には、エネルギー発生素子１０３が複数個配置されている。エネルギー発生素子１０３及びシリコン基板１０１の上には保護層１０４が形成されている。また、保護層１０４の上にはシード層１０５が形成されている。シリコン基板１０１の第一の面上であってエネルギー発生素子１０３の２つの列の間には、開口部１２０が配置されている。エネルギー発生素子としてはＴａＳｉＮ、保護層としてはＳｉＯ、シード層としては金を、それぞれ用いた。   As shown in FIG. 5A-3, a plurality of energy generating elements 103 are arranged on the first surface of the silicon substrate 101. A protective layer 104 is formed on the energy generating element 103 and the silicon substrate 101. A seed layer 105 is formed on the protective layer 104. An opening 120 is disposed on the first surface of the silicon substrate 101 and between the two rows of energy generating elements 103. TaSiN was used as the energy generating element, SiO was used as the protective layer, and gold was used as the seed layer.

次に、図５（ｂ−３）に示すように、開口部１２０に露出する第一の面に導入孔を形成した。   Next, as shown in FIG. 5 (b-3), introduction holes were formed in the first surface exposed to the opening 120.

なお、シリコン基板は開口部１２０に露出しているので、導入孔を設ける必要は必ずしもないが、未貫通の開口１０７を深く形成する場合には開口部を広げなければならない。本実施例では、導入孔を設けることによって開口部の開口幅を小さく抑えることができる。   Since the silicon substrate is exposed at the opening 120, it is not always necessary to provide the introduction hole. However, when the non-penetrating opening 107 is formed deeply, the opening must be widened. In this embodiment, the opening width of the opening can be reduced by providing the introduction hole.

次に、図５（ｃ−３）に示すように、シリコン基板の第一の面からウェットエッチングによって未貫通の開口１０７を形成した。   Next, as shown in FIG. 5C-3, a non-penetrating opening 107 was formed by wet etching from the first surface of the silicon substrate.

その後、実施例１工程（ｅ）から（ｇ）または実施例２工程（ｅ−２）から（ｈ−２）の工程を経て、液体吐出ヘッド用基板を製造した。   Thereafter, a substrate for a liquid discharge head was manufactured through steps (e) to (g) of Example 1 or steps (e-2) to (h-2) of Example 2.

本実施例によれば、未貫通の開口を形成した後の保護層、シード層の不要部分の除去工程が削減できる。   According to this embodiment, it is possible to reduce the step of removing unnecessary portions of the protective layer and the seed layer after the non-penetrating opening is formed.

（比較例１）
図２を用いて、比較例１を説明する。
図２（ａ）に示すように、シリコン基板を用意した。シリコン基板の第二の面側には、キズを含む層２１が形成されている。
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板の第二の面からシリコン基板を研磨によって薄化した。シリコン基板の第二の面側には、ダメージ部分２２が形成されている。
次に、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板の第二の面側にエッチングマスク２３を形成した。
次に、図２（ｄ）に示すように、ＴＭＡＨ（２２ｗｔ％）を用い、エッチング温度を８０℃としてエッチングを行った。
この結果、ダメージ部分でエッチングが不規則に進行し、第二の面での液体供給口の開口幅を精度よく形成できなかった。
（比較例２）
比較例２は、実施例１において、先にシリコン基板を第二の面から研磨し、その後ウェットエッチングを用いて貫通液体供給口を形成する。図６を用いて比較例２を説明する。 (Comparative Example 1)
The comparative example 1 is demonstrated using FIG.
As shown in FIG. 2A, a silicon substrate was prepared. A layer 21 containing scratches is formed on the second surface side of the silicon substrate.
Next, as shown in FIG. 2B, the silicon substrate was thinned by polishing from the second surface of the silicon substrate. Damaged portions 22 are formed on the second surface side of the silicon substrate.
Next, as shown in FIG. 2C, an etching mask 23 was formed on the second surface side of the silicon substrate.
Next, as shown in FIG.2 (d), it etched using TMAH (22 wt%) and the etching temperature of 80 degreeC.
As a result, the etching progressed irregularly at the damaged portion, and the opening width of the liquid supply port on the second surface could not be formed with high accuracy.
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, in Example 1, the silicon substrate is first polished from the second surface, and then the penetrating liquid supply port is formed using wet etching. Comparative Example 2 will be described with reference to FIG.

図６（ａ）に示すように、実施例１と同様のシリコン基板を用意した。その後図６（ｂ）に示すようにシリコン基板第二の面より研磨しシリコン基板を薄化した。このとき研磨によりシリコン基板第二の面上にはダメージ層２２が形成された。研磨方法は実施例１に従う。次に図６（ｃ）に示すようにシリコン基板第一の面側から未貫通エッチング液導入溝を形成し、図６（ｄ）に示すようにウェットエッチングを用いてシリコン基板に貫通液体供給口を形成した。このとき、研磨工程で発生したダメージ層２２から進んだ異常形成部と貫通液体供給口が繋がり、第二の面での液体供給口の開口幅を精度よく形成できなかった。   As shown in FIG. 6A, a silicon substrate similar to that in Example 1 was prepared. Thereafter, as shown in FIG. 6B, the silicon substrate was thinned by polishing from the second surface of the silicon substrate. At this time, a damaged layer 22 was formed on the second surface of the silicon substrate by polishing. The polishing method follows that in Example 1. Next, as shown in FIG. 6C, a non-penetrating etchant introduction groove is formed from the first surface side of the silicon substrate, and a through-liquid supply port is formed in the silicon substrate using wet etching as shown in FIG. Formed. At this time, the anomaly formation part which advanced from the damaged layer 22 generated in the polishing step and the penetrating liquid supply port were connected, and the opening width of the liquid supply port on the second surface could not be formed with high accuracy.

１ 基板
５ エネルギー発生素子
１５ 流路形成部材
１６ 吐出口
１７ 液体供給口
１８ 液体流路
２１ キズを含む層
２２ ダメージ部分
２３ エッチングマスク
２４ 異常形成部
１０１ 基板
１０２ 犠牲層
１０３ エネルギー発生素子
１０４ 保護層
１０５ シード層
１０６ 導入孔
１０７ 未貫通の開口
１０８ 流路形成部材
１０９ ダイシング溝
１１０ 未貫通のダイシング溝
１２０ 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 5 Energy generating element 15 Flow path forming member 16 Ejection port 17 Liquid supply port 18 Liquid flow path 21 Scratched layer 22 Damaged portion 23 Etching mask 24 Abnormal formation part 101 Substrate 102 Sacrificial layer 103 Energy generating element 104 Protective layer 105 Seed layer 106 Introduction hole 107 Unpenetrated opening 108 Flow path forming member 109 Dicing groove 110 Unpenetrated dicing groove 120 Opening

Claims (9)

液体供給口を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
（１）第一の面上に液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板を用意する工程と、
（２）前記基板にウェットエッチング処理を行い、前記第一の面に未貫通の開口を形成する工程と、
（３）前記基板を前記第一の面と反対側の面である第二の面から薄化することによって、前記未貫通の開口を前記第二の面に開口させ、前記液体供給口を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head having a liquid supply port,
(1) preparing a substrate having an energy generating element that generates energy for discharging liquid on the first surface;
(2) performing a wet etching process on the substrate to form a non-penetrating opening in the first surface;
(3) The liquid supply port is formed by opening the non-penetrating opening in the second surface by thinning the substrate from the second surface that is the surface opposite to the first surface. And a process of
A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head, comprising: 前記工程（３）は、前記基板を研磨により薄化する工程である請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。   The method of manufacturing a substrate for a liquid discharge head according to claim 1, wherein the step (3) is a step of thinning the substrate by polishing. 前記研磨の量を調整することで、前記液体供給口の前記第二の面での開口寸法を制御する請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。   The method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head according to claim 2, wherein an opening size of the liquid supply port on the second surface is controlled by adjusting an amount of the polishing. 前記ウェットエッチング処理が結晶異方性エッチングである請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。   4. The method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head according to claim 1, wherein the wet etching process is crystal anisotropic etching. 前記未貫通の開口は（１１１）面で構成される請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。   The method for manufacturing a substrate for a liquid ejection head according to claim 1, wherein the non-penetrating opening is configured by a (111) plane. 前記工程（２）の前に、前記基板の前記第一の面に、前記ウェットエッチング処理に用いるエッチング液を導入する未貫通の導入孔を形成する工程を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。   6. The method according to claim 1, further comprising a step of forming, before the step (2), an unpenetrated introduction hole for introducing an etching solution used for the wet etching process on the first surface of the substrate. The manufacturing method of the liquid discharge head board | substrate of description. 前記基板の前記第一の面の上に、前記未貫通の開口の開口寸法を制御する犠牲層が設けられており、前記導入孔は該犠牲層を貫通して設けられている請求項６に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。   The sacrificial layer which controls the opening dimension of the non-through hole is provided on the first surface of the substrate, and the introduction hole is provided through the sacrificial layer. The manufacturing method of the liquid discharge head board | substrate of description. 前記工程（３）より前に、前記基板の前記第一の面に未貫通の溝を形成しておき、
前記工程（３）において、前記基板を薄化して前記未貫通の溝を前記第二の面に貫通させることにより、前記基板を分割する、請求項１乃至７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 Prior to the step (3), a non-penetrating groove is formed in the first surface of the substrate,
8. The liquid ejection head according to claim 1, wherein in the step (3), the substrate is divided by thinning the substrate and causing the non-penetrating groove to penetrate the second surface. 9. Manufacturing method for industrial use. 前記工程（２）より後に、前記基板の前記第一の面の上に、前記液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を形成する流路形成部材を形成する工程を有する請求項１乃至８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
After the step (2), the method includes a step of forming a discharge port for discharging the liquid and a flow channel forming member for forming a liquid flow channel communicating with the discharge port on the first surface of the substrate. A method for manufacturing a substrate for a liquid discharge head according to claim 1.

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