(57)【要約】【課題】より簡便な方法で、吐出性能の高いノズルとなる穴を形成することができるノズル基板等を得る。【解決手段】液体を吐出するためのノズル３１を備えるノズル基板３０において、ノズル３１は、ノズル基板３０に形成され、液体を吐出させる方向に向かって孔の口径を小さくした多段状のノズル孔（第１ノズル５８、第２ノズル５９）と、ノズル３１をテーパー形状にするため、ノズル孔（第１ノズル５８、第２ノズル５９）の段差部分に、液体に対する耐性を有する材料により形成した斜面部６０Ａとを備えるものである。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのノズルを備えるノズル基板において、
前記ノズルは、
前記ノズル基板に形成され、前記液体を吐出させる方向に向かって孔の口径を小さくした多段状のノズル孔と、
前記ノズルをテーパー形状にするため、前記ノズル孔の段差部分に、前記液体に対する耐性を有する材料により形成した斜面部と
を備えることを特徴とするノズル基板。
【請求項２】
前記斜面部をガラスで形成することを特徴とする請求項１記載のノズル基板。
【請求項３】
前記斜面部の角度θが、１０°≦θ≦６０°であることを特徴とする請求項１又は２記載のノズル基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のノズル基板と、
該ノズル基板が有する前記ノズルに液体を供給するための流路を有する流路基板と、
該流路基板内の液体を加圧するための加圧手段と
を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４記載の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
液体を吐出させる方向に向かって孔の口径を小さくした多段状のノズル孔を基板に形成する工程と、
前記液体に対する耐性を有する材料を、前記ノズル孔の段差部分に塗布する工程と、
塗布した前記材料を加熱して固定させ、斜面部を形成する工程と
を備えることを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項７】
前記液体に対する耐性を有する材料はガラスであり、前記段差部分にＳＯＧを塗布することを特徴とする請求項６記載のノズル基板の製造方法。
【請求項８】
インクジェット装置又はディスペンサーにより、前記段差部分だけに前記材料を塗布することを特徴とする請求項６又は７記載のノズル基板の製造方法。
【請求項９】
前記加熱に係る温度を１００℃以上１８０℃以下とすることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工によって形成したノズルを有するノズル基板、インク等の液滴の吐出を行う液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）が急激な進歩を遂げている。微細加工技術により形成される微細加工素子の例としては、例えば液滴吐出方式のプリンタのような記録（印刷）装置で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、マイクロポンプ、光可変フィルタ、モータのような静電アクチュエーター、圧力センサー等がある。
【０００３】
ここで、微細加工素子の一例として液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出方式の記録（印刷）装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物（紙等）との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等をするものである。この方式は、液晶（Liquid Crystal）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルター、有機化合物等の電界発光（ElectroLuminescence ）素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤｓ）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。
【０００４】
液滴吐出ヘッドによりノズルから液滴を吐出させる方法については、例えば液体を加熱し、発生した空気（気泡）の圧力で液滴を吐出させるものがある。また、液体をためておく吐出室を流路の一部に備え、吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは、底部の壁とし、以下、この壁のことを振動板ということにする）を撓ませて（動作させて）形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通するノズルから液滴を吐出させる方法がある。さらに振動板を可動電極とし、振動板と距離を空けて対向する電極（固定電極）との間に電圧を印加させ、発生する静電気力（静電引力を用いることが多いので、以下、静電引力とする）を利用し、発生させた静電引力により振動板を変位させてその圧力により吐出させるものもある。
【０００５】
ここで、液体を液滴として吐出するためのノズルを有するノズル基板について考えてみる。ノズル基板は、主に異方性エッチングによる加工を基板に行って作製する。異方性エッチングとして、ドライエッチング（乾式エッチング）、ウェットエッチング（湿式エッチング）があるが、ノズルとなる穴を形成する場合には、通常、ドライエッチングを行う（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、ノズルの吐出性能を高めるために、ノズルの形状を２段以上の多段形状で形成することが行われる。しかしながら、段形状としているため、流路内に入り込んだ気泡が段差部分で溜まってしまうことがあった。整流作用等の吐出性能をさらに高めるためには基本的にはテーパー形状に近い方が望ましい。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題を解決するため、より簡便な方法で、吐出性能の高いノズルとなる穴を形成することができるノズル基板等を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るノズル基板は、液体を吐出するためのノズルを備えるノズル基板において、ノズルは、ノズル基板に形成され、液体を吐出させる方向に向かって孔の口径を小さくした多段状のノズル孔と、ノズルをテーパー形状にするため、ノズル孔の段差部分に、液体に対する耐性を有する材料により形成した斜面部とを備えるものである。
本発明によれば、多段状に形成したノズル孔の段差部分に、液体に対する耐性を有する材料により斜面部を形成し、段差を埋めてノズル形状をほぼテーパ状にするようにしたので、段差部分に生じうる気泡溜まりを防ぎ、また、ノズル内での液体の整流作用を促し、直進性を高めることができ、吐出性能をさらに高めることができる。
【００１０】
また、本発明に係るノズル基板は、斜面部をガラスで形成する。
本発明によれば、斜面部をガラスで形成することで、液体に対する耐性を有する材料を容易に入手、加工等を行うことができる。
【００１１】
また、本発明に係るノズル基板は、斜面部の角度が、１０°以上６０°以下である。
本発明によれば、斜面部の角度が１０°以上６０°以下とすることで、吐出する液滴の直進性をさらに高め、吐出性能が高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のノズル基板と、ノズル基板が有するノズルに液体を供給するための流路を有する流路基板と、流路基板内の液体を加圧するための加圧手段とを備えるものである。
本発明によれば、上記のノズル基板を備えることで、ノズルをほぼテーパー状に形成することができるため、吐出する液滴の直進性を高め、吐出性能が高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドが搭載されている。
本発明によれば、上記の製造方法で製造することにより、ノズルをほぼテーパー状に形成することができるため、吐出する液滴の直進性を高め、吐出性能が高い液滴吐出装置を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、液体を吐出させる方向に向かって孔の口径を小さくした多段状のノズル孔を基板に形成する工程と、液体に対する耐性を有する材料を、ノズル孔の段差部分に塗布する工程と、塗布した材料を加熱して固定させ、斜面部を形成する工程とを備える。
本発明によれば、液体に対する耐性を有する材料を、ノズル孔の段差部分に塗布して加熱して固定し、斜面部を形成するようにしたので、ノズル形状をほぼテーパ状に形成することができ、段差部分に生じうる気泡溜まりを防ぎ、また、ノズル内での液体の整流作用を促し、直進性を高めることができ、吐出性能をさらに高めることができるノズル基板を製造することができる。
【００１５】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法においては、液体に対する耐性を有する材料はガラスであり、段差部分にＳＯＧを塗布する。
本発明によれば、段差部分にＳＯＧを塗布し、斜面部をガラスで形成することで、液体に対する耐性を有する材料を容易に入手し、加工等を行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、インクジェット装置又はディスペンサーにより、段差部分だけに材料を塗布する。
本発明によれば、インクジェット装置又はディスペンサーにより、段差部分だけに材料を塗布するようにしたので、効率よく斜面部を形成することができる。
【００１７】
また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、加熱に係る温度を１００℃以上１８０℃以下とする。
本発明によれば、加熱に係る温度を１００℃以上１８０℃以下としたので、ノズル基板に形成している膜等に損傷等を与えることなく、斜面部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図３】ノズル基板３０の作製に係る工程図（その１）である。
【図４】ノズル基板３０の作製に係る工程図（その２）である。
【図５】ノズル基板３０の作製に係る工程図（その３）である。
【図６】ノズル基板３０の作製に係る工程図（その４）である。
【図７】ノズル基板３０の作製に係る工程図（その５）である。
【図８】ノズルに関する諸元等とＳＯＧ塗布の概略を表す図である。
【図９】液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。
【図１０】液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。
【図１１】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１は静電アクチュエーターの代表として、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドを表している（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する）。図１において、電極基板１０は厚さ約１ｍｍであり、図１では、キャビティー基板２０の下面に、振動板２２と対向して接合される。本実施の形態では、電極基板１０を構成する基板として硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを材料とする。電極基板１０には、キャビティー基板２０に形成される各吐出室２１に合わせ、例えば深さ約０．２５μｍの溝部１１を設け、その内側（特に底部）に各吐出室２２と対向する個別電極１２Ａ、リード部１２Ｂ及び端子部１２Ｃ（以下、特に区別しないときはこれらを合わせて電極部１２という）を設けている。本実施の形態では、電極部１２の材料として、酸化錫を不純物としてインジウムにドープしたＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用い、例えばスパッター等により溝部１１の底面に例えば０．１μｍの厚さで成膜する。液体供給口１３は、外部のタンク（図示せず）から液滴吐出ヘッドにインク等の液体を供給するための取り入れ口となる。
【００２０】
流路基板となるキャビティー基板２０は、例えば表面が（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板を含め、以下、単にシリコン基板という）を材料としている。キャビティー基板２０には、加圧して吐出するための液体を一時的にためる吐出室２１となる凹部（底壁が被駆動部となる振動板２２となる）及び各ノズル共通に吐出する液体をためておくためのリザーバー２３となる凹部を形成している。凹部の形成には、例えば異方性ウェットエッチング法（以下、ウェットエッチングという）を用いる。リザーバー２３は液体供給口１３を介して供給される液体を一旦ためて、各吐出室２２に液体を供給する。また、キャビティー基板１上に設けられた共通電極端子２４は、電極部１２に供給される電荷とは反対の電荷をキャビティー基板２０に供給するためのものである。また、個別電極１２Ａと振動板２２とを絶縁させるため、振動板２２の下面には酸化シリコン等からなる絶縁膜２５が成膜されている。また、特に図示していないが、吐出室２１となる凹部等を設けている側にも、キャビティー基板２０を吐出液体等から保護する液体保護膜を成膜するようにしてもよい。
【００２１】
ノズル基板３０は、電極基板１０とは反対側の面においてキャビティー基板２０と接合している。ここで、ノズル基板３０は、吐出室２１と連通する、円形のノズル３１を複数有しているものとする。特に、本実施の形態では、キャビティー基板２０と接合している側（図１の場合には下面）が、ノズル基板３０の外側（図１の場合には上面）よりも大きな円柱形状となっている２段で形成したノズルの段差部分に、吐出する液体に対する耐性を有する無機酸化物を利用して斜面部を形成する。これにより、段差部分を埋めてなくすことでテーパー状にするものである。ここで、本実施の形態では、加工及び入手の容易さ、吐出する液体（液滴）に対する耐性から、ＳＯＧ（スピン・オン・ガラス）を用いて、ガラスによる斜面部を形成し、段差部分をテーパ状にするものとする。ＳＯＧとは塗布によってガラス薄膜等を形成するための材料である。本実施の形態では、ノズル基板３０をシリコンを材料とするが、例えばステンレス、ニッケル等を材料として形成してもよい。
【００２２】
また、ノズル基板３０について、内側の面にはオリフィス３２となる細溝を設け、吐出室２１とリザーバー２３とを連通させ、リザーバー２３に溜めた液体を吐出室２１に供給するための連通溝とする。ここでは、特に図示していないが、例えば、振動板２２の加圧により、リザーバー２３に溜められた液体に伝播する力を緩衝するためのダイヤフラムを設けるようにしてもよい。図１ではノズル基板３０が上面となり、電極基板２０を下面としているが、実際に用いられる場合には、通常、ノズル基板３０の方が電極基板２０よりも下面となる。
【００２３】
図２は液滴吐出ヘッドの断面図である。端子部１２Ｃは電極取出し口２６において、外部に露出している。そして、発振回路４１は、直接又はワイヤー、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等の配線４２を介して電気的に端子部１２Ｃ、共通電極端子２４と接続され、個別電極１２Ａ、キャビティー基板２０（振動板２２）に電荷（電力）の供給及び停止を制御する回路である。発振回路４１は、発振することで、個別電極１２Ａに例えばパルス電圧を印加して電荷供給を行う。発振回路４１が発振駆動し、各個別電極１２Ａに選択的に電荷を供給して正又は負に帯電させ、また、振動板２２を相対的に逆相負に帯電させる。このとき、静電気力により振動板２２は個別電極１２Ａに引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は広がる。電荷供給を止めると振動板２２は元に戻るが、そのとき吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力により液滴が吐出する。この液滴が例えば吐出対象物に着弾して印刷等が行われる。端子部１２Ｃを外部に露出させることで、個別電極１２Ａと振動板２２との間の空間（ギャップ）が外気と連通するのを防ぐために、封止材２７により封止及び外気の遮断をしている。
【００２４】
本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、ノズル基板３０が有するノズル３１の孔において、一部がテーパー状となっている。ノズル３１の孔の一部をテーパー状にするため、本実施の形態では、２段形状に形成したノズルの段差部分にＳＯＧを流し込んで、ベーク等の加工を行って斜面部を形成する。斜面部を形成して段差部分をテーパー状にすることで、ノズル孔内での気泡の溜まりを防ぎ、整流作用、液滴の直進性をよくして吐出性能をさらに高めることができる。
【００２５】
図３〜図７は実施の形態１のノズル基板３０の作製方法の一例を表す図である。次に図３〜図７に基づいて、本発明におけるノズル基板３０の作製方法の手順について説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドのノズル基板３０を同時形成するが、図３〜図７ではその一部分となるノズル３１を形成する部分だけを示すものとする。ここで、以下では具体的な数値を挙げて説明するが、これらの数値は一例を表すものであり、これらの値に限定するものではない。
【００２６】
また、本実施の形態では、ノズル基板３０の作製において、ノズル３１を形成する際、多段形状のノズル孔を形成するが、ここでは円柱形状が２段になったノズル孔を形成するものとする。そして、吐出側に形成する孔径が小さい方のノズル孔を第１ノズル孔５８とし、液体供給側に形成する孔径が大きい方のノズル孔を第２ノズル孔５９として説明する。
【００２７】
まず、厚さ約２８０μｍのシリコン基板５１に、シリコン基板５１をエッチング材料等から保護するための膜（レジスト）となる酸化シリコン膜５２を例えば約１μｍ全面成膜する（図３（ａ））。成膜方法については特に限定しないが、ここでは、例えば、高温（約１０７５℃）で酸素及び水蒸気雰囲気中にシリコン基板５１を晒して成膜する熱酸化法を用いる。
【００２８】
そして、酸化シリコン膜５２を選択的にエッチングしてパターニングを行うため、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジスト膜５３となる感光剤を塗布する。そして、露光、現像により、第２ノズル孔５９となる部分のフォトレジスト膜５３を除去し、パターン形成（パターニング）を行う（図３（ｂ））。そして、例えばフッ酸水溶液、緩衝フッ酸水溶液（ＢＨＦ：例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液とを１：６で混合した液体）等に浸積し、第２ノズル孔５９となる部分の酸化シリコン膜５２を、ハーフエッチングにより除去する（図３（ｃ））。ハーフエッチングにより、第２ノズル孔５９となる部分の酸化シリコン膜５２を除去せず、シリコンは露出させないようにする。そして、このとき、第２ノズル孔５９となる部分の形成した側の裏面についてもハーフエッチングを行う。そして、硫酸洗浄等によりフォトレジスト膜５３を除去する（図３（ｄ））。
【００２９】
そして、再度フォトレジスト膜５４を成膜し、第１ノズル孔５８となる部分及びオリフィス３２となる部分のフォトレジスト膜５４を除去し、パターン形成（パターニング）を行う（図３（ｅ））。第２ノズル孔５９となる部分の酸化シリコン膜５２を除去した場合と同様に、第１ノズル孔５８となる部分の酸化シリコン膜５２を、ハーフエッチングにより除去する（図３（ｆ））。このとき、第１ノズル孔５８となる部分のシリコンが露出する。また、裏面についても酸化シリコン膜５２がすべて除去してシリコンが露出する。そして、硫酸洗浄等によりフォトレジスト膜５４を除去する（図４（ｇ））。
【００３０】
次に、ドライエッチングを行い、第１ノズル孔５８となる部分に対して、例えば口径約２５μｍ、深さ約２５μｍの凹部（孔）を形成する（図４（ｈ））。ドライエッチングの種類等については特に限定しないが、例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電によるドライエッチングを行うようにしてもよい。この場合、エッチングに用いるガスとして、例えばフッ素系のＣ4 Ｆ8 （クタフルオロシクロブタン）で側壁面の保護を行いつつ、ＳＦ6 （６フッ化硫黄）で深さ方向へのエッチングを交互に繰り返し、ドライエッチングを行う。そして、フォトリソグラフィー法等により、ハーフエッチングにより残されていた第２ノズル孔５９となる部分及びオリフィス３２となる部分の酸化シリコン膜５２を除去する（図４（ｉ））。
【００３１】
さらに、ドライエッチングを行い、口径約３５〜５０μｍ、深さ４０μｍの凹部（孔）となる円柱状の第２ノズル孔５９を形成する。上述の第１ノズル孔５８となる部分はさらに４０μｍ深い部分まで凹部が形成され、円柱状の第１ノズル孔５８となる。また、ドライエッチングによりオリフィス３２も同時に形成する（図４（ｊ））。ここでもドライエッチングの種類等については特に限定しない。
【００３２】
ここで、第２ノズル孔５９における口径については、後の工程で段差部分にＳＯＧを塗布する関係上、第１ノズル孔５８と第２ノズル孔５９との口径差が１０μｍ以上（半径としては５μｍ以上）となるようにする。また、段差部分に形成した斜面部の斜面に係る角度θ（後述する図７参照）が、経験的に直進性を高くすることが期待できる約１０°＜θ＜約６０°となるように、第２ノズル孔５９の口径を調整する。ここでは、第２ノズル孔５９の口径を調整するようにしたが、第１ノズル孔５８と第２ノズル孔５９とをそれぞれ調整するようにしてもよい。
【００３３】
そして、ドライエッチングが終了すると、保護膜として成膜していた酸化シリコン膜５２を除去する。酸化シリコン膜５２の除去は、例えば前述したフッ酸水溶液等で全面をウェットエッチングすることで行う。
【００３４】
そして、酸化シリコン膜５５を全面に成膜する（図４（ｋ））。ここでは、例えば、約１０００℃の酸素雰囲気中にシリコン基板５１を２時間晒して成膜するドライ熱酸化法を用いて０．１μｍの膜を全面に成膜する。
【００３５】
そして、シリコン基板５１のエッチングを行った面５１Ａと支持基板６１とを例えば両面テープ６２で接着して固定する（図５（ｌ））。この両面テープ６２については特に限定するものでないが、例えば、熱、紫外線等により接着強度（粘着強度）が低下する、自己剥離層を有するテープとしてもよい。本実施の形態では、例えば、紫外線照射により接着強度が弱まるＵＶ硬化型接着層６３を両面に備えた両面テープ６２を用いる。ここで、接着界面に気泡が含まれると、研磨時に板厚がばらつく可能性があるため、支持基板６１に貼り合わせた両面テープ６２のＵＶ硬化型接着層６３と支持基板６１とを向かい合わせて真空中で貼り合わせ、接着界面に気泡が残らないようにしてきれいな接着を行うようにする。
【００３６】
両面テープ６２により支持基板６１と接着した面と反対の面から、所望の板厚より若干広い厚さになるまで、バックグラインダ（図示せず）によりシリコン基板５１を研削する。ここでは、板厚が約７１μｍとなるまで研削するものとする。そして、さらにポリッシャー、ＣＭＰ（Chemichal Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）装置により所定の板厚（約６５μｍ）まで研磨を行う（図５（ｍ））。ここでは、ドライポリッシャーによる研磨を行わず、シリコン研磨用のスラリーを用いて研磨を行う。
【００３７】
シリコン基板５１の液滴吐出面５１Ｂに、耐インク保護膜、かつ、撥液層の下地となる酸化物系金属膜を成膜する。本実施の形態では、スパッター法により０．１μｍの厚さの酸化シリコン膜５６を成膜する（図５（ｎ））。ここでは、スパッター法により酸化シリコン膜５６（酸化物系金属膜）を成膜しているが、ＵＶ硬化型接着層６３が劣化せず、シリコン基板５１との密着性を確保できるような温度（１００℃程度）以下で成膜できるのであればスパッター法に限るものではない。また、例えば、酸化ハフニウム膜、酸化タンタル、酸化チタン、酸化インジウム錫、酸化ジルコニウム等も酸化物系金属膜の材料とすることができる。
【００３８】
さらに、酸化シリコン膜５６を成膜した液滴吐出面５１Ｂの表面に撥液処理を施す。フッ素（Ｆ）原子を含む有機珪素化合物を主成分とした撥液性を有する材料を、蒸着、ディッピング等で成膜し、撥液層５７を形成する（図５（ｏ））。この撥液処理により、本来、形成しなくてもよいノズル３１の内壁にも撥液層５７が形成されることになる。ここでは、スパッタ、ＣＶＤ等で成膜するようにしてもよい。
【００３９】
シリコン基板５１の液滴吐出面５１Ｂに、上述した両面テープ６２と同様に、ＵＶ硬化型接着層６６を有する両面テープ６５を用いて支持基板６４を貼り付ける（図５（ｐ））。ここで、図５（ｐ）以降の図においては基板の上下を逆転している。そして、支持基板６１側から紫外線光を照射し（図６（ｑ））、両面テープ６２のＵＶ硬化型接着層６３を硬化させ、支持基板６１とシリコン基板５１とを分離させる。
【００４０】
そして、Ａｒプラズマ処理又は０2 プラズマ処理によって、エッチングを行った面５１Ａから、余分に形成されたノズル３１の内壁面の撥液層５７を除去（アッシング）する（図６（ｒ））。本実施の形態では、Ａｒプラズマ処理を行うものとする。その後、キャビティー基板２０との接着強度を上げるため、プライマー処理を行う。
【００４１】
図８はシリコン基板５１に形成した第１ノズル孔５８と第２ノズル孔５９の諸元等とＳＯＧ塗布の概略とを表す図である。そして、第１ノズル孔５８と第２ノズル孔５９とにより形成している段差部分に対してＳＯＧ６０を塗布する（図６（ｓ））。塗布方法については、特に限定するものではないが、例えば、インクジェット装置、ディスペンサー等を用いて、段差部分にピンポイントで塗布することができるようにする。このとき、インクジェット装置を構成する液滴吐出ヘッドのノズルの口径は例えば５μｍ以内とし、１回の吐出（１ドット）あたり、例えば約１０ｐｌを目安に吐出できるようにする。ディスペンサーについても同様に、シリンジにあるニードル（針）の先端部分が、例えば５μｍ以内のものを用いて、１回の供給で例えば約１０ｐｌを目安に供給できるようにする。
【００４２】
塗布が完了すると、ＳＯＧを段差部分に固定させた斜面部６０Ａを形成するためにホットプレート方式によるベーク処理を行う（図７（ｔ））。ベーク処理においてシリコン基板５１を晒す温度（ベーク温度）については、形成する膜等の関係から、約１００℃〜約１８０℃とする。
【００４３】
上述したように、紫外線光を照射して支持基板６４とシリコン基板５１とを分離させる（図７（ｕ））。そして、カッター等を用いて切断（ダイシング）等を行うことにより、シリコン基板５１から各ノズル基板３０に分割して個片（チップ）化し、ノズル基板３０を作製する（図７（ｖ））。
【００４４】
図９は液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図９に基づいて他の基板の作製をはじめとする液滴吐出ヘッドの製造工程について説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図９ではその一部分だけを示している。
【００４５】
電極基板１０となる約１ｍｍのガラスの基板の一方の面に対し、電極部１２の形状パターンに合わせて０．２μｍの深さの溝部１１を形成する。そして、例えばスパッター等の方法を用いて、０．１μｍの厚さのＩＴＯを溝部１１の内側（特に底壁）に成膜し、電極部１２を形成する。さらに液体供給口１３をサンドブラスト法または切削加工により形成する。これにより、ガラス基板１０が作製される（図９（ａ））。
【００４６】
キャビティー基板２０となる基板については、まず例えば表面が（１１０）面方位の酸素濃度の低いシリコン基板７１の片面を鏡面研磨し、２２０μｍの厚みにする。次に、シリコン基板７１にボロンドープ層７２を形成する面を、Ｂ2 Ｏ3 を主成分とする固体の拡散源に対向させて石英ボートにセットする。さらに縦型炉に石英ボートをセットして、炉内を窒素雰囲気にし、例えば、温度を１０５０℃に上昇させて７時間保持してボロンをシリコン基板７１中に拡散させ、ボロンドープ層７２を形成する。このとき、ボロンドープ層７２の表面にはボロン化合物が形成されているが（図示なし）、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３０分酸化することで、フッ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 に化学変化させ、フッ酸水溶液にてウェットエッチングして除去する。そして、さらにボロンドープ層７２を形成した面に、プラズマＣＶＤ法により絶縁膜２５を成膜する（図９（ｂ））。絶縁膜２５は、例えばプラズマＣＶＤ法により、成膜時の処理温度を３６０℃、高周波出力を２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量をＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で０．１μｍ成膜する。
【００４７】
次にシリコン基板７１と電極基板１０を３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板７１に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合を行う。そして、陽極接合後の接合済み基板において、シリコン基板７１の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板７１表面の研削加工を行う。その後、加工変質層を除去するために、例えば３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム水溶液でシリコン基板７１を約１０μｍウェットエッチングする。これによりシリコン基板７１の厚みを約５０μｍにする（図９（ｃ））。
【００４８】
ウェットエッチングを行った面に対し、例えばエッチングマスクとなる酸化シリコン膜７３を、ＴＥＯＳによるプラズマＣＶＤ法で成膜する。酸化シリコン膜７３の成膜条件としては、例えば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で１．５μｍ成膜する。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができ、基板の加熱をできる限り抑えられる。さらに、フォトリソグラフィー法を用い、酸化シリコン膜７３において、吐出室２１、リザーバー２３及び電極取出し口２６となる部分をエッチングにより除去する（図９（ｄ））。ここで、例えば吐出室２１及び電極取出し口２６となる部分についてはシリコンを露出させ、リザーバー２３についてはハーフエッチングにより酸化シリコン膜７３を残す。これはリザーバー２３となる部分についてはシリコンを残すことにより、剛性を持たせるようにするためである。
【００４９】
次に、接合済み基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室２１となる部分の厚みが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う。さらに、接合済み基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層７２において、エッチングストップが十分効いたものと判断するまでエッチングを続ける。このように、前記２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたウェットエッチングを行うことによって、形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる（図９（ｅ））。ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板を例えばフッ酸水溶液に浸し、シリコン基板７１表面の酸化シリコン膜７３を除去する（図９（ｆ））。
【００５０】
シリコン基板７１の電極取出し口２６となる部分のシリコン（ボロンドープ層７２）を除去し、開口する。除去の方法については、特に限定しないが、例えばピン等で突いて壊すこともできる。また、ドライエッチングを行って開口することもできる。その後、電極取出し口２６の端部にあるキャビティー基板２０と各凹部１１との間で形成されるギャップの開口部に沿って、例えばエポキシ樹脂を流し込んだり、酸化シリコンを堆積等させたりして封止材２７を形成して封止し、ギャップを外気から遮断する（図９（ｇ））。ここで、特に図示はしないが、例えば、キャビティー基板２０の上面に、液体保護のための酸化シリコン膜を、例えばＴＥＯＳを用い、プラズマＣＶＤ法により形成するようにしてもよい。
【００５１】
封止が完了すると、例えば、共通電極端子２４となる部分を開口したマスクを、接合基板のシリコン基板７１側の表面に取り付ける。そして、例えばプラチナ（Ｐｔ）をターゲットとしてスパッター等を行い、共通電極端子２４を形成する。そして、別工程で作製した前述のノズル基板３０を、例えばエポキシ系接着剤により、接合基板のキャビティー基板２０側から接着し、接合する（図９（ｈ））。そして、ダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断し、液滴吐出ヘッドが完成する。
【００５２】
以上のように実施の形態１によれば、基板において、多段状に形成したノズル孔の段差部分にＳＯＧ等の液体に対する耐性を有する無機酸化物を塗布し、ベークして斜面部６０Ａを形成し、ノズル形状をほぼテーパ状にするようにしたので、段差部分に生じうる気泡溜まりを防ぎ、また、ノズル内での整流作用を促し、直進性を高めることができる。このため、吐出性能をさらに高めることができる。
【００５３】
実施の形態２．
上述の実施の形態における液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティー基板２０及びノズル基板３０の３つの基板を積層して構成したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、リザーバー２３の容積を大きくするため、リザーバー２３となる凹部を独立した基板に形成し、４つの基板を積層した構成の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。
【００５４】
上述の実施の形態では、振動板２２と個別電極１２との間に発生する静電力により振動板２２を変位させて液体を加圧し、ノズル３１から液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドについて説明した。本発明はこれに限定するものではない。例えば、気体を発生させたり、圧電素子を用いる等、他の加圧方法による液滴吐出ヘッドについても適用することができる。
【００５５】
実施の形態３．
図１０は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。また、図１１は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図１０及び図１１の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図１１において、被印刷物であるプリント紙１００が支持されるドラム１０１と、プリント紙１００にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラー１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１０１の軸方向に移動するようになっている。
【００５６】
一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモータ１０６により回転駆動される。また、プリント制御手段１０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、モータ１０６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板２２を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。
【００５７】
ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルターとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルター用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ等の表示基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０  電極基板、１１  溝部、１２  電極部、１２Ａ  個別電極、１２Ｂ  リード部、１２Ｃ  端子部、１３  液体供給口、２０  キャビティー基板、２１  吐出室、２２  振動板、２３  リザーバー、２４  共通電極端子、２５  絶縁膜、２６  電極取出し口、２７  封止材、３０  ノズル基板、３１  ノズル、３２  オリフィス、４１  発振回路、４２  配線、５１  シリコン基板、５１Ａ  エッチングを行った面、５１Ｂ  液滴吐出面、５２，５５，５６  酸化シリコン膜、５３，５４  フォトレジスト膜、５７  撥液層、５８  第１ノズル孔、５９  第２ノズル孔、６０、ＳＯＧ、６０Ａ  斜面部、６１、６４  支持基板、６２、６５  両面テープ、６３、６６  ＵＶ硬化型接着層、７１  シリコン基板、７２  ボロンドープ層、７３  酸化シリコン膜、１００  プリンタ、１０１  ドラム、１０２  液滴吐出ヘッド、１０３  紙圧着ローラー、１０４  送りネジ、１０５  ベルト、１０６  モータ、１０７  プリント制御手段、１１０  プリント紙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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