(57)【要約】【課題】  取り扱いが容易な保護治具、その保護治具の使用方法、その保護治具を用いることで処理液の、駆動機構の空間部への浸入を防止することができる液滴吐出ヘッドの製造方法、その方法で製造された液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置を提供する。【解決手段】  基板に真空吸着により取り付けられ、基板のその取付側の面を保護する保護治具７０であって、基板の取付側の面との間に真空保持用の空間を形成するための第２の凹部７６を有する保護治具本体７１と、基板に接触して空間の気密性を保持するためのＯ−リング７４とを備えたものである。【選択図】        図１
2006159587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に真空吸着により取り付けられ、前記基板の取付側の面を保護する保護治具であっ
て、
前記基板の取付側の面との間に真空保持用の空間を形成するための凹部を有する保護治
具本体と、
前記基板に接触して前記空間の気密性を保持するためのシール部材と、
を備えたことを特徴とする保護治具。
【請求項２】
前記凹部内に、真空吸着時の前記基板の変形を防止するための支柱を備えてなることを
特徴とする請求項１記載の保護治具。
【請求項３】
前記保護治具本体に取り付けられた前記基板を取り外す方向に反発力を発生させる反発
手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の保護治具。
【請求項４】
前記反発手段はコイルスプリング又は板バネであることを特徴とする請求項１乃至請求
項３の何れかに記載の保護治具。
【請求項５】
前記凹部の周囲に溝を設け、該溝に前記シール部材としてのＯリングが装着されてなる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の保護治具。
【請求項６】
前記保護治具本体はテフロン（登録商標）製であることを特徴とする請求項１乃至請求
項５の何れかに記載の保護治具。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３の何れかの保護治具上に、前記基板の保護対象面が前記保護治具
の前記凹部に対向するように配置し、且つ前記基板上に吸着補助治具を載せ、その状態で
真空チャンバ内に収容して真空チャンバ内を減圧することにより前記保護治具と前記基板
とを真空吸着により取り付けることを特徴とする保護治具の使用方法。
【請求項８】
前記保護治具と前記基板とを取り外す際には、真空チャンバー内に収容して真空チャン
バー内を前記真空吸着時よりも低い圧力まで減圧し、前記保護治具の前記反発手段の反発
力によって前記基板が持ち上げられて前記シール部材と前記基板との間に隙間ができたと
ころで真空チャンバーを大気開放することを特徴とする請求項７記載の保護治具の使用方
法。
【請求項９】
吐出室及びリザーバーとなる凹部を有し、前記吐出室の壁面の一部が振動板となるキャ
ビティ基板と、前記振動板に隙間をもって対向する個別電極を有し、前記隙間の外部連通
部を封止するための封止剤注入穴が貫通形成された電極ガラス基板とを接合して接合基板
を構成し、前記接合基板の前記キャビティ基板側の厚みを減らした後、前記キャビティ基
板に吐出室及びリザーバーとなる凹部を、少なくともエッチング、洗浄を含む湿式処理を
用いて形成する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記電極ガラス基板において接合面と反対側の面に前記封止剤注入穴を覆うように請求
項１乃至請求項６の何れかに記載の保護治具を取り付けた後に、前記湿式処理を行うこと
を特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法で製造された液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の一方の面を外部に露出させ、基板の他方の面を外部から保護されるよ
うに吸着・保持する保護治具、その使用方法、その保護治具を用いて基板の他方の面を保
護しながら湿式処理を行う工程を有する液滴吐出ヘッドの製造方法、及びその製造方法で
得られた液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトリソグラフィ技術等の加工により、半導体素子や水晶発振器等を作製する
いわゆるマイクロマシニング技術が盛んに行われている。
このマイクロマシニング技術においては、基板の一方の面に加工を行った後、加工を施
した反対側の面にエッチング等を施すことにより、基板を薄くしたり、孔を空けるといっ
た基板自体の加工が行われる。
ここで、このような基板の加工（エッチング）に際しては、加工を施した基板の一方の
面（既加工面）をエッチング液から保護する必要がある。そこで、既加工面を保護しなが
ら、反対側の面（エッチング面）のみエッチングが行えるようにした治具が開発されてい
る（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の治具では、治具内部の吸引穴からチュ
ーブを通して真空ポンプで常に吸引することで基板を保持するようにしている。
【０００３】
ところで、この種のマイクロマシン技術を用いて製造される製品として例えば液滴吐出
ヘッドの代表例として挙げられるインクジェットヘッドがある。インクジェットヘッドは
、高速印字に対応するため多ノズル化が進んでおり、また高解像度化の要求から微小な駆
動機構（アクチュエータ）が求められている。駆動機構が小型化され、高密度化されると
、インクを吐出するノズルごとに設けられた吐出室の隔壁が薄くなり、隔壁の剛性が低く
なるため、１つの吐出室のインクが吐出されたときに隣接する吐出室が影響を受けるとい
う、いわゆるクロストークの問題があった。
このクロストークの発生を抑制するためには、吐出室の隔壁の高さを低くして剛性を高
めるという方法があるが、吐出室（キャビティ）の隔壁を形成するキャビティ基板の厚さ
を薄くして吐出室の隔壁の高さを低くすると、キャビティ基板の取り扱いが難しくなり歩
留りが極端に低下するという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解決するために従来のインクジェットヘッドでは、比較的厚いキャ
ビティ基板と個別電極を備えた電極ガラス基板を接合した後に、キャビティ基板の厚みを
減らし、そして、振動板と吐出室の隔壁を形成することにより歩留りが低下するのを防止
し、吐出室の隔壁の剛性を高めてクロストークの発生を抑制するものがあった（例えば、
特許文献２参照）。
【０００５】
また従来のインクジェットヘッドでは、インクジェットヘッドの奥行きを小さくしてヘ
ッドサイズをコンパクトにするために、キャビティ基板の電極ガラス基板との接合面側に
封止剤注入溝を形成し、電極ガラス基板に封止剤注入溝に連通する封止剤注入穴及び封止
剤排出穴を貫通形成して、封止剤のインクジェットヘッドの奥行き方向への幅を小さくし
ているものがあった（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
上記のような、キャビティ基板と電極ガラス基板を接合し、キャビティ基板の厚さを減
らした後に、振動板と吐出室の隔壁を形成するインクジェットヘッドの製造方法と（例え
ば、特許文献２参照）、キャビティ基板に封止剤注入溝を形成し、電極ガラス基板に封止
剤注入穴及び封止剤排出穴を形成するインクジェットヘッドの製造方法を組み合わせると
（例えば、特許文献３参照）、駆動機構の高密度化、ヘッドサイズのコンパクト化を実現
できる。
【０００７】
ここで、キャビティ基板の厚さを減らす工程と、振動板と吐出室の隔壁を形成する工程
において、処理液を使用したウェットエッチングのような湿式処理の前に封止剤注入穴及
び封止剤排出穴といった駆動機構（アクチュエータ）の空間部に連通する貫通穴が形成さ
れていると、処理液が貫通穴を介して空間部に浸入し、駆動機構が正常に機能しなくなる
という問題点があった。
また電極ガラス基板に、リザーバー（共通インク室）に繋がるインク供給穴がウェット
エッチングの前に貫通形成されていると、キャビティ基板にインク供給穴がまだ形成され
ていなくても、インク供給穴付近の接合状態が不十分であった場合には、電極ガラス基板
とキャビティ基板の接合界面から処理液が浸入し、駆動機構の空間部に処理液が入ってし
まうという問題点があった。
【０００８】
そこで、特許文献１の治具を使って電極ガラス基板側を保護するように接合基板を保持
すれば、貫通穴からの処理液の侵入を防ぐことが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】ＵＳ  ６，４４３，４４０  Ｂ１
【特許文献２】特開平１１−９９３号公報（図３、図４）
【特許文献３】特開２００１−１７９９７４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、エッチングの際には、エッチング量の面内均一性を目的としてエッチング液
内で基板を回転させているが、上記特許文献１の技術のように治具にチューブが接続され
ていると、回転動作が不可能になり、また、多数枚を同時処理する際にチューブの取り扱
いが煩雑になるといった問題がある。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、取り扱いが容易な保護治具、その保護
治具の使用方法、その保護治具を用いることで処理液の、駆動機構の空間部への浸入を防
止することができる液滴吐出ヘッドの製造方法、その方法で製造された液滴吐出ヘッド、
その液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る保護治具は、基板に真空吸着により取り付けられ、基板の取付側の面を保
護する保護治具であって、基板の取付側の面との間に真空保持用の空間を形成するための
凹部を有する保護治具本体と、基板に接触して空間の気密性を保持するためのシール部材
と、を備えたものである。
これにより、保護治具本体の凹部によって形成される空間が真空保持用の空間として用
いられて真空吸着により基板１００が保持されるので、従来のチューブが不要となり、取
り扱いが容易となる。
【００１３】
また、本発明に係る保護治具は、凹部内に、真空吸着時の基板の変形を防止するための
支柱を備えてなるものである。
これにより、真空減圧時に基板の下面が凹部の底面に接触するなどの基板の極度な変形
を防止できる。
【００１４】
また、本発明に係る保護治具は、保護治具本体に取り付けられた基板を取り外す方向に
反発力を発生させる反発手段を備えたものである。
これにより、保護治具から基板を取り外す際に、取り外せないといった不都合を防止で
きる。
【００１５】
また、本発明に係る保護治具は、反発手段がコイルスプリング又は板バネであるもので
ある。
このように、反発手段としてコイルスプリング又は板バネを用いることができる。
【００１６】
また、本発明に係る保護治具は、凹部の周囲に溝を設け、溝にシール部材としてのＯリ
ングが装着されてなるものである。
このように、シール部材としてＯリングを用いることができ、この場合、凹部の周囲に
設けた溝に装着すればよい。
【００１７】
また、本発明に係る保護治具は、保護治具本体がテフロン（登録商標）製であるもので
ある。
このように、耐薬品性の強い材料を用いて構成することにより長寿命化を図ることが可
能となる。
【００１８】
本発明に係る保護治具の使用方法は、上記の何れかの保護治具上に、基板の保護対象面
が保護治具の凹部に対向するように配置し、且つ基板上に吸着補助治具を載せ、その状態
で真空チャンバ内に収容して真空チャンバ内を減圧することにより保護治具と基板とを真
空吸着により取り付けるものである。
このように、真空チャンバを利用した真空減圧により保護治具と基板とを取り付けるこ
とができるので、従来のように基板を真空吸引により保持するためのチューブを用いるこ
となく使用することができる。
【００１９】
また、本発明に係る保護治具の使用方法は、保護治具と基板とを取り外す際には、真空
チャンバー内に収容して真空チャンバー内を真空吸着時よりも低い圧力まで減圧し、保護
治具の反発手段の反発力によって基板が持ち上げられてシール部材と基板との間に隙間が
できたところで真空チャンバーを大気開放するものである。
このように、保護治具と基板とを取り外す際には、反発手段の反発力によって基板が持
ち上げられるので、確実に取り外しを行うことができる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、吐出室及びリザーバーとなる凹部を有し、
吐出室の壁面の一部が振動板となるキャビティ基板と、振動板に隙間をもって対向する個
別電極を有し、隙間の外部連通部を封止するための封止剤注入穴が貫通形成された電極ガ
ラス基板とを接合して接合基板を構成し、接合基板のキャビティ基板側の厚みを減らした
後、キャビティ基板に吐出室及びリザーバーとなる凹部を、少なくともエッチング、洗浄
を含む湿式処理を用いて形成する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、電極ガラス基板に
おいて接合面と反対側の面に封止剤注入穴を覆うように上記の何れかに記載の保護治具を
取り付けた後に、湿式処理を行うものである。
これにより、隙間を形成する空間部、すなわち駆動機構の空間部に処理液が侵入するの
を防止できる。なお、この製造方法は、キャビティ基板と電極ガラス基板を接合した後に
キャビティ基板を減少させる方式と、電極ガラス基板に設けた封止剤注入穴を利用して外
部連通部を封止する方式を採用しているため、駆動機構を高密度化とヘッドサイズがコン
パクトな液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法で製造されたもので
ある。
これにより、駆動機構及びノズルが高密度でヘッドサイズがコンパクトな液滴吐出ヘッ
ドが得られる。
【００２２】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
これにより、駆動機構及びノズルが高密度でヘッドサイズがコンパクトな液滴吐出ヘッ
ドを搭載した高性能の液滴吐出装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の保護治具７０の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（
ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図２は、図１の保護治具７０を基板１００に
取り付けた状態を示す図である。
保護治具７０は、保護治具本体７１と、基板１００の表面に接触して後述の空間７２の
気密性を保持するためのＯ−リング７４と、基板１００を取り外す方向に反発力を発生さ
せる反発手段としての２つのコイルスプリング７７とを備えている。なお、反発手段とし
ては、図１に示したコイルスプリングに限られたものではなく、他に例えば図３に示すよ
うな板バネ７９を用いてもよい。なお、図３において（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ断面図である。
【００２５】
保護治具本体７１は、基板１００全体を載置できる形状に構成された第１の凹部７３と
、第１の凹部７３の内側に周状に形成されたＯ−リング装着凹部７５と、Ｏ−リング装着
凹部７５によって囲まれた領域内に形成された複数の第２の凹部７６と、コイルスプリン
グ７７を装着するためのスプリング装着用凹部７８とを有している。また、第２の凹部７
６を形成することにより、第１の凹部７３内には複数の支柱７６ａが構成されている。第
２の凹部７６は、保護治具７０を基板１００に真空吸着により取り付ける際の真空保持用
の空間７２を形成するためのものであり、真空を保持するのに十分な大きさに設定されて
いる。また、支柱７６ａは、基板１００を保護治具７０に取り付ける際の真空吸着時の基
板１００の変形を防止するためのものである。なお、保護治具７０の基板１００への取り
付け手順の詳細は後述する。かかる構成の保護治具７０は、エッチングや洗浄といった湿
式処理の処理液に晒されることになるため、長寿命化の観点から保護治具本体７１は耐薬
品性を有するテフロン（登録商標）製で構成することが好ましい。
【００２６】
図４は、保護治具７０を基板１００に真空吸着により取り付ける際の手順説明図である
。
保護治具７０の基板１００への取り付けは、上述したように真空減圧を利用して行われ
る。すなわち、まず（ａ）保護治具７０上に基板１００の保護対象面１００ａが保護治具
７０の第２の凹部７６に対向するように配置し、（ｂ）更に基板１００上に吸着補助治具
１０１を載せ、その状態で図示しない真空チャンバー内に入れる。そして、真空チャンバ
ー内を徐々に減圧する。これにより保護治具７０の第２の凹部７６によって形成された空
間７２が徐々に減圧され、そして、真空チャンバーを急激に大気開放することにより空間
７２が減圧状態で取り残される。その結果、（ｃ）基板１００と保護治具７０とが真空吸
着される。ここで、保護治具７０には複数の支柱７６ａが設けられているので、真空減圧
時に例えば基板１００の下面が第２の凹部７６の底面に接触するなど、基板１００が極度
に変形するのを防止することができるようになっている。
【００２７】
ここで、吸着補助治具１０１は、保護治具７０に内蔵したコイルスプリング７７を変形
させて保護治具７０のＯ−リング７４全体に基板１００を接触させるための重りであり、
保護治具７０と基板１００とが確実に真空吸着されるように補助するためのものである。
また、基板１００には反りがあり完全に平坦ではないため、これを補正するためにも基板
１００を保護治具７０に押さえつける吸着補助治具１０１が必要となる。
【００２８】
ここで、吸着補助治具１０１の重量は、軽すぎると保護治具７０に内蔵したコイルスプ
リング７７が十分変形せず、基板１００を保護治具７０のＯ−リング７４全体に接触させ
ることができず吸着できない。一方、重過ぎると基板１００と保護治具７０のＯ−リング
７４とが密着し過ぎ、基板１００と保護治具７０との間の空間７２を減圧できず、同様に
吸着できない。このことから、吸着補助治具１０１は、保護治具７０に内蔵したコイルス
プリング７７の反発力に合わせて重量調整されたものとなっている。このように構成され
た吸着補助治具１０１の使用により基板１００と保護治具７０とを確実に吸着することが
できるようになっている。
【００２９】
なお、吸着補助治具１０１は、基板１００の外周部のみを押さえつける構造、或いは基
板面の素子形成領域以外の部分のみを押さえつける構造とし、基板面の素子形成領域に吸
着補助治具１０１が接触しない構成が望ましい。これにより吸着補助治具１０１が基板１
００の素子形成領域に接触することによる傷や汚れが発生といった接触ダメージを防止す
ることができる。
【００３０】
一方、基板１００から保護治具７０を取り外す場合は、保護治具７０を取り付けた状態
の基板１００を真空チャンバーに入れ、真空チャンバー内を減圧する。吸着時よりも低い
圧力まで減圧が達すると、内蔵したコイルスプリング７７の反発力によって基板１００が
持ち上げられ、Ｏ−リング７４と基板１００の間に隙間ができる。この状態で真空チャン
バーを大気開放して基板１００と保護治具７０との間の空間７２を大気圧に戻し、保護治
具７０を取り外す。
【００３１】
ここで、本発明の保護治具７０は、基板１００の一方の面に湿式処理に際して用いられ
るものであるが、この湿式処理として高温のウェットエッチング処理がある。この処理で
は、高温の処理液内に保護治具７０が浸漬されることになるため、Ｏ−リング７４から可
塑剤等が染み出して保護治具７０と基板１００とが密着してしまう恐れがある。そうする
と、保護治具７０を基板１００から取り外す場合に、Ｏ−リング７４と基板１００との間
に隙間ができず、空間７２内が大気圧に戻らず基板１００から取り外すことができなくな
ってしまう。この状態の保護治具７０を大気圧環境で外力印加により無理に外そうとする
と基板１００が破損してしまう恐れがある。しかしながら、本発明の保護治具７０では基
板１００を取り外す方向に反発力を発生させるコイルスプリング７７を設けているため、
このような不都合を防止できるようになっている。
【００３２】
以上のように構成された保護治具７０で基板１００を吸着保持した状態においては、保
護対象面１００ａのうちの保護必要領域がその外側に設けられたＯ−リング７４によって
シールされた構成となっているため、エッチング液等の処理液中に浸漬されても、その処
理液から保護必要領域を確実に保護することができる。
【００３３】
このように本実施の形態１によれば、保護治具本体７１の第２の凹部７６によって形成
される空間７２を真空保持用の空間として用いた真空吸着により基板１００を保持するよ
うにしたので、従来の真空吸引のためのチューブが不要となり、取り扱いが容易となる。
【００３４】
また、基板１００を取り外す方向に反発力を発生させるコイルスプリング７７を設けた
ので、基板１００を取り外す際に、取り外せないといった不都合を防止できる。
【００３５】
また、保護治具本体７１において、第２の凹部７６内に複数の支柱７６ａを設けた構成
としたので、真空減圧時に例えば基板１００の下面が第２の凹部７６の底面に接触するな
どの基板１００の極度な変形を防止できる。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態１の保護治具７０を用いることで、エッチングなどの処理液の、駆動機構の
空間部への浸入防止を図った液滴吐出ヘッドの製造方法について図５〜図１３を参照しな
がら説明する。まず、液滴吐出ヘッドの構成について説明する。
【００３７】
図５は、本発明の実施形態２に係る静電駆動方式の液滴吐出ヘッドの一例を示した図で
ある。図５（ａ）は液滴吐出ヘッドの裏面図であり、図５（ｂ）はｂ−ｂ線に沿った液滴
吐出ヘッドの縦断面図、図５（ｃ）はｃ−ｃ線に沿った横断面図である。図５に示す液滴
吐出ヘッドは、シリコン製のキャビティ基板１を、電極ガラス基板２とシリコン製のノズ
ル基板３が上下から挟む構造となっており、キャビティ基板１、電極ガラス基板２及びノ
ズル基板３は互いに接合されている。なお、ノズル基板３は必ずしもシリコン製である必
要はなく、ホウ珪酸ガラス等であってもよい。ノズル基板３の表面には多数のノズル穴４
が開口している。ノズル基板３及びキャビティ基板１の間には、リザーバー５と、オリフ
ィス６を介してリザーバー５に連通している吐出室７が設けられており、各吐出室７には
ノズル穴４が設けられている。オリフィス６及び吐出室７は、ノズル穴４ごとに個別に設
けられている。なおノズル穴４は、キャビティ基板１又はノズル基板３に溝を設けて横方
向（図５（ｂ）の左方向）から液滴を吐出できるように設けてもよい。
【００３８】
リザーバー５には、液滴供給穴８を介して外部から液滴が供給されるようになっている
。各吐出室７の底面部分（図５（ｂ）の上側の部分）は、電極ガラス基板２の方向に振動
可能な振動板９となっている。電極ガラス基板２のキャビティ基板１との接合面側には、
各振動板９に対向する位置に細長い一定の深さの空間部１０が設けられている。なお、こ
の空間部１０は電極ガラス基板２に凹部を形成する他に、キャビティ基板１に凹部を形成
したり、スペーサーを挟むことによって設けることもできる。電極ガラス基板２の空間部
１０に面する位置には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｈｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる個別電
極１１が備えられており、この個別電極１１は一定の間隔の隙間をもって振動板９に対向
している。個別電極１１は、空間部１０の底面に沿って電極ガラス基板２の後端面１２ま
で延びており、その後端部分が外部配線に接続するための電極取り出し部１３となってい
る。
【００３９】
キャビティ基板１の電極ガラス基板２との接合面側には、封止剤注入溝１４がエッチン
グにより形成されている。この封止剤注入溝１４は、空間部１０の外部連通部１５よりも
内側の位置において、各空間部１０に対して直交する方向に延び、各空間部１０に連通し
ている。
電極ガラス基板２には、キャビティ基板１に設けられた封止剤注入溝１４の両端に対応
する位置に、電極ガラス基板２を厚さ方向に貫通する２つの封止剤注入穴１６が形成され
ている。
この封止剤注入穴１６及び封止剤注入溝１４は、空間部１０に塵埃等の異物が入るのを
防止するために、封止剤を空間部１０に注入するために設けられたものである（図９（ｄ
）参照）。封止剤注入穴１６のうちの一方からディスペンサ等により封止剤（接着剤）を
圧入すると、その封止剤は、封止剤注入溝１４内部をもう一方の封止剤注入穴１６に向け
て流れる。封止剤注入溝１４は、細長い空間部１０と連通しているため、毛細管力によっ
て封止剤は各空間部１０に若干入り込んだ状態で充填される。そして封止剤が封止剤注入
溝１４の他端に達し、もう一方の封止剤注入穴１６に入り込むまで封止剤の注入を行うこ
とによって、空間部１０は密閉されることとなる。
【００４０】
図５に示す液滴吐出ヘッドは、振動板９と個別電極１１との間に電圧を与え電位差を生
じさせることにより、静電気力を発生させて、振動板９を電極ガラス基板２側に湾曲させ
、リザーバー５からオリフィス６を介して吐出室７に液滴を供給する。そして振動板９と
個別電極１１との間に与えた電圧を除去することにより、振動板９が元の状態に復元する
ように振動して液滴をノズル穴４から吐出するようになっている。
【００４１】
図６、図７、図８及び図９は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を
示す断面図である。図６は、キャビティ基板１と電極ガラス基板２を接合する前の工程の
キャビティ基板１の断面図であり、図７は、キャビティ基板１と電極ガラス基板２を接合
する前の工程の電極ガラス基板２の断面図である。また図８及び図９は、キャビティ基板
１と電極ガラス基板２を接合する工程及び接合した後の工程の断面図である。
以下に図６から図９において、図５に示す液滴吐出ヘッドの製造方法を詳細に説明する
。なお、この液滴吐出ヘッドの製造方法は、駆動機構（吐出室７、振動板９等）が高密度
でヘッドサイズがコンパクトな液滴吐出ヘッドを製造する際の湿式処理において、駆動機
構の空間部１０への処理液浸入防止が図られたものである。
【００４２】
図６は、キャビティ基板１の製造工程の途中までを示した図である。
液滴吐出ヘッドのキャビティ基板１となる下面の研磨された厚さ５２５μｍのＳｉ（シ
リコン）基板１ａを、１０７５℃下の水蒸気を含む酸素雰囲気中で熱酸化し、Ｓｉ基板の
表側表面及び裏側表面に厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜２１を形成する（図６（ａ））。次にＳ
ｉ基板１ａの裏面に、フォトリソグラフィーにより封止剤注入溝１４となる部分２２のＳ
ｉＯ2 膜２１をパターニングして、エッチングにより封止剤注入溝１４となる部分２２の
ＳｉＯ2 膜を除去し（図６（ｂ））、続いてＳｉ基板１ａを、濃度が３５重量％で８０℃
の水酸化カリウム水溶液でエッチングして封止剤注入溝１４を形成する（図６（ｃ））。
そして、Ｓｉ基板１ａのＳｉＯ2 膜２１をフッ酸水溶液によってすべて除去する（図６（
ｄ））。その後、Ｓｉ基板１ａの裏側表面に、ボロンを高濃度に拡散し、ボロン拡散層９
ａを形成する（図６（ｅ））。そして、裏側表面のボロン拡散層９ａに重ねて、プラズマ
ＣＶＤによって絶縁膜９ｂを形成する（図６（ｆ））。
【００４３】
図７は、電極ガラス基板２の製造工程の途中までを示した図である。
液滴吐出ヘッドの電極ガラス基板２となるホウ珪酸ガラス製（厚さ１ｍｍ）のガラス基
板２ａの表側表面にＣｒ／Ａｕ膜３１（クロム・金合金膜）をスパッタにより形成する（
図７（ａ））。次に、空間部１０に対応する形状にフォトリソグラフィーによりＣｒ／Ａ
ｕ膜３１をパターニングし、エッチングによりＣｒ／Ａｕ膜３１の空間部１０に対応する
部分を除去する（図７（ｂ））。そして、Ｃｒ／Ａｕ膜３１をエッチングマスクとして、
フッ酸水溶液でガラス基板２ａをエッチングして空間部１０となる凹部１０ａを形成する
（図７（ｃ））。その後、Ｃｒ／Ａｕ膜３１をエッチングによりすべて除去し（図７（ｄ
））、表側表面全体にＩＴＯ膜１１ａをスパッタにより成膜する（図７（ｅ））。次に、
フォトリソグラフィーによりＩＴＯ膜１１ａを個別電極１１に対応する形状をパターニン
グし、個別電極１１の部分以外のＩＴＯ膜１１ａをエッチングにより除去して個別電極１
１を形成する（図７（ｆ））。そして、封止剤注入穴を形成する部分と液滴供給穴を形成
する部分を掘削し、封止剤注入穴１６及び液滴供給穴８を形成する（図７（ｇ））。
【００４４】
図８及び図９は、キャビティ基板１となるＳｉ基板１ａと、電極ガラス基板２となるガ
ラス基板２ａを接合する工程及び接合してから液滴吐出ヘッドの完成までの工程を示した
図である。
図６の工程で封止剤注入穴１６、ボロン拡散層９ａ及び絶縁膜９ｂを形成したＳｉ基板
１ａと、図７の工程で個別電極１１、封止剤注入穴１６及び液滴供給穴８を形成したガラ
ス基板２ａとを準備し（図８（ａ））、Ｓｉ基板１ａとガラス基板２ａとの間に電圧をか
けて陽極接合し、接合基板４１を作成する（図８（ｂ））。これにより、封止剤注入穴１
６、封止剤注入溝１４、アクチュエータとなる空間部１０が連通することになる。
【００４５】
そして、Ｓｉ基板１ａの表側表面から、３５重量％、８０℃の水酸化カリウムでエッチ
ングを行い、後にキャビティ基板１となるＳｉ基板１ａの厚さを１４０μｍまで減少させ
るＳｉ基板１ａの厚さを１４０μｍまで減少させる（図８（ｃ））。
【００４６】
ここで、図８（ｃ）のエッチング工程や、後述の図８（ｅ）及び図８（ｆ）に示す工程
では、封止剤注入穴１６及び液滴供給穴８を介して空間部１０に処理液が侵入するのを防
止するために実施の形態１の保護治具７０を用いているが、その詳細については後述の図
１０、図１２及び図１３によってそれぞれ順に説明する。
【００４７】
続いて、接合基板４１のＳｉ基板１ａの表面に、ＣＶＤ装置によって厚さ１μｍのＳｉ
Ｏ2 膜４２を形成する（図８（ｄ））。その後、ＳｉＯ2 膜４２の吐出室７に対応する部
分７ａ、リザーバー５に対応する部分５ａ及び電極取り出し部１３に対応する部分１３ａ
をフォトリソグラフィーによりパターニングし、この部分のＳｉＯ2 膜を除去する（図８
（ｅ））。なおこのとき、ＳｉＯ2 膜４２のリザーバー５に対応する部分５ａは完全に除
去せず、ハーフエッチングするようにする。
【００４８】
そして、水酸化カリウム水溶液で接合基板４１をエッチングし、その後、ＳｉＯ2 膜４
２のリザーバー５に対応する部分５ａを、２５℃のフッ酸、フッ化アンモニウム混合液に
よるエッチングで除去する。そして、再度、接合基板４１をエッチングして吐出室７とな
る凹部７ｂ、電極取り出し部１３となる凹部１３ｂ、リザーバー５となる凹部５ｂを完成
する（図８（ｆ））。その後、接合基板４１をフッ酸水溶液に浸し、Ｓｉ基板１ａの表側
表面に形成したＳｉＯ2膜４２をすべて除去する（図８（ｇ））。
【００４９】
図９は、図８の製造工程の続きの工程の図であり、液滴吐出ヘッドの完成までを示した
ものである。
リザーバー５となる凹部５ｂ部にＹＡＧレーザー或いはフェムト秒レーザーを照射して
液滴供給穴８とリザーバー５となる凹部５ｂを貫通させ、液滴供給穴８を完成する（図９
（ａ））。ここまでの工程で、キャビティ基板１と電極ガラス基板２が完成する。
【００５０】
次に、封止剤注入穴１６から封止剤５２を注入し（図５参照）、空間部１０（アクチュ
エータ）を密閉する（図９（ｂ））。最後にキャビティ基板１の表側にノズル基板３を接
着剤で接着し（図９（ｃ））、ダイシングすることで液滴吐出ヘッドが完成する（図９（
ｄ））。
【００５１】
図１０は、図８（ｂ）で陽極接合した後のＳｉ基板１ａの全面エッチング工程の詳細を
説明するためのフローチャートで、図８（ｂ）から図８（ｃ）の工程を更に詳細に説明し
たものである。
まず、後述のステップＳ３のＳｉ基板１ａの全面エッチング工程に先だって、陽極接合
された接合基板４１のガラス基板２ａ側に図１１に示すように保護治具７０を取り付ける
（Ｓ１）。この取り付けの手順は上述した通りである。そして、保護治具７０が取り付け
られた接合基板４１を、３５重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液内に浸漬してエッチ
ングし（Ｓ２）、Ｓｉ基板１ａ側を厚み１４０μｍにする。
【００５２】
そして、エッチング終了後、水洗、乾燥（Ｓ３）した後、７０℃のアンモニア、過酸化
水素混合液でアンモニア過水洗浄を行う（Ｓ４）。そして、水洗、乾燥（Ｓ５）した後、
保護治具７０を取り外す（Ｓ６）。
【００５３】
このように、エッチングや洗浄などの湿式処理の際に保護治具７０を使用することによ
り、ガラス基板２ａの貫通穴（封止剤注入穴１６及び液滴供給穴８）からエッチング液が
浸入するのを防止できるようになっている。
【００５４】
また、図８（ｅ）に示した、ＳｉＯ2 膜４２のパターニング工程においても、保護治具
７０を使用する。
【００５５】
図１２は、ＳｉＯ2 膜４２のパターニング工程の詳細を示すフローチャートである。
まず、接合基板４１に保護治具７０を取り付け（Ｓ１１）、接合基板４１の上面を１０
０℃の硫酸過水混合液（硫酸と過酸化水素との混合液）で硫酸洗浄する（Ｓ１２）。その
後、水洗、乾燥し（Ｓ１３）、保護治具７０を取り外す（Ｓ１４）。そして、１５０℃で
ベークして（Ｓ１５）、レジストコーターで接合基板４１の上面全体にレジストコートを
行なった（Ｓ１６）後、９０℃でプレベークする（Ｓ１７）。そして、露光（Ｓ１８）、
現像（Ｓ１９）を行い、水洗、乾燥（Ｓ２０）した後、１２０℃でポストベークする（Ｓ
２１）。その後、保護治具７０を取り付け（Ｓ２２）、２５℃のフッ酸とフッ化アンモニ
ウムとの混合液でフッ酸エッチングを行う（Ｓ２３）。そして、水洗、乾燥（Ｓ２４）し
た後、１００℃の硫酸過水混合液でレジストを剥離し（Ｓ２５）、再度水洗、乾燥する（
Ｓ２６）。以上のステップＳ１２〜ステップＳ２６の処理を２回くり返すことにより、Ｓ
ｉＯ2 膜を２段にエッチングする（Ｓ２７）。図８（ｅ）は、ＳｉＯ2 膜の２段エッチン
グ後の状態を示しており、ＳｉＯ2 膜４２の吐出室７に対応する部分７ａ及び電極取り出
し部１３に対応する部分１３ａを完全に除去されていると共に、ＳｉＯ2 膜４２のリザー
バー５に対応する部分５ａが一部残された状態となっている。
【００５６】
このように、硫酸洗浄工程（Ｓ１２）の前に、接合基板４１に保護治具７０を取り付け
ることにより、硫酸が封止剤注入穴１６及び液滴供給穴８を介して空間部１０に侵入する
のを防止できる。そして、ステップＳ１４の水洗、乾燥工程が終了した後、ベーク工程（
Ｓ１５）の前に保護治具７０を取り外す（Ｓ１４）。これは、接合基板４１を加熱する各
ベーク工程を行う各ホットプレートや、レジストコートを行うレジストコーター、露光機
、現像を行うデベロッパー等の装置には、保護治具７０を取り付けた状態のままでは載せ
ることができないため取り外すようにしている。
【００５７】
そして、ポストベーク工程（Ｓ２１）終了後、フッ酸エッチング工程（Ｓ２３）に先だ
って保護治具７０が再度取り付けられる（Ｓ２２）。これにより、ステップＳ２３のフッ
酸エッチング工程や水洗工程において空間部１０に対する液侵入を防止できるようになっ
ている。
【００５８】
また、図８（ｆ）に示した、Ｓｉ基板１ａのエッチング工程においても保護治具７０を
使用する。
【００５９】
図１３は、Ｓｉエッチング工程の詳細を示すフローチャートである。なお、Ｓｉエッチ
ング工程の開始段階においては、図１２のステップＳ２２で取り付けられた保護治具７０
がそのまま取り付けられた状態となっている。まず、３５重量％、８０℃の水酸化カリウ
ム水溶液に、保護治具７０が取り付けられた状態の接合基板４１を浸し、吐出室７となる
凹部７ｂ、電極取り出し部１３となる凹部１３ｂを途中までエッチングする（Ｓ３１）。
そして、水洗、乾燥した（Ｓ３２）後、ＳｉＯ2 膜４２のリザーバー５に対応する部分５
ａを、２５℃のフッ酸、フッ化アンモニウム混合液によるエッチングで除去し（Ｓ３３）
、その後、水洗、乾燥する（Ｓ３４）。
【００６０】
そして、３５重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液で接合基板４１のエッチングを継
続し（Ｓ３５）、これにより吐出室７となる凹部７ｂ、電極取り出し部１３となる凹部１
３ｂが完成する。そして水洗、乾燥する（Ｓ３６）。このステップＳ３５のエッチングで
は、ボロン拡散層９ａに到達する前にエッチングが終了するようになっている。一方、Ｓ
ｉ基板１ａのエッチングの開始を遅らせたリザーバー５となる凹部５ｂの底面部分のシリ
コンは、ボロン拡散層９ａまでエッチングが進まず厚く残ることとなる。
【００６１】
そして、リザーバー５となる凹部５ｂが所望の深さとなるように更にエッチングを継続
するのであるが、このまま３５重量％の水酸化カリウム水溶液でエッチングを継続すると
、ボロン拡散層９ａまでエッチングされてしまう。そのため、ボロン拡散層９ａのエッチ
ングが進まないように、ボロン拡散層９ａのエッチング速度が小さくなる低濃度の水酸化
カリウム水溶液を用いて行う。ここでは３重量％で８０℃の水酸化カリウム水溶液でエッ
チングを行う（Ｓ３７）。そして、水洗、乾燥する（Ｓ３８）。これにより、エッチング
されずに残ったボロン拡散層９ａ及び絶縁膜９ｂが振動板９となり、所望の深さを有する
凹部５ｂが形成される（図８（ｆ））。その後、２５℃のフッ酸とフッ化アンモニウムと
の混合液に接合基板４１を浸してフッ酸エッチングを行い（Ｓ３９）、Ｓｉ基板１ａの表
側表面に形成したＳｉＯ2 膜４２をすべて除去する（図８（ｇ））。そして、水洗、乾燥
（Ｓ４０）した後、保護治具７０を取り外す（Ｓ４１）。保護治具７０を取り外した後、
再度水洗、乾燥（Ｓ４２）する。
【００６２】
以上のように、本実施の形態２によれば、エッチング、洗浄といった湿式処理において
保護治具７０を使用するようにしているので、エッチング液等の処理液中に投入されるな
どしても、封止剤注入穴１６及び液滴供給穴８の形成領域がその外側に設けられたＯ−リ
ング７４によってシールされているため、接合基板４１に形成された貫通穴（封止剤注入
穴１６及び液滴供給穴８）を介して処理液が駆動機構の空間部１０へ侵入するのを確実に
防止できる。
また、キャビティ基板１の厚さを、キャビティ基板１と電極ガラス基板２を接合した後
に減少させる方式を採用しているので、吐出室７の隔壁を低くして剛性を高めることがで
き、駆動機構の高密度化を実現することができる。また、初めに比較的厚いＳｉ基板１ａ
を用いているので、歩留りが低下することもない。
さらに、キャビティ基板１に封止剤注入溝１４を形成し、電極ガラス基板２に封止剤注
入穴１６を形成する方式を採用しているので、ヘッドサイズのコンパクト化を実現するこ
とができる。
【００６３】
なお、本実施の形態２では、液滴吐出ヘッドの製造に際して本発明の保護治具を用いる
場合を例に説明したが、液滴吐出ヘッド製造の場合に限られたものではなく、静電アクチ
ュエータを用いたマイクロポンプやマイクロミラーなどのＭＥＭＳ（Micro Electro Mech
anical System）デバイスの製造の際にも使用できる。その他、一方の面を保護し、他方
の面のみを湿式処理することによって製造されるデバイスの製造の際にも適用できる。
【００６４】
実施形態３．
図１４は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出装置の例を示したものである。図１４に
示される液滴吐出装置１５０は、インクジェットプリンタであり、実施形態２の液滴吐出
ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドを搭載している。実施形態２の液滴吐出ヘッ
ドの製造方法で得られる液滴吐出ヘッドは、駆動機構が高密度であり、封止剤注入溝１４
が設けられているため、封止剤が液滴吐出ヘッドの奥行き方向に広がっておらずヘッドサ
イズがコンパクトなため、高速でかつ高解像度の印字が可能である。このため、本実施形
態３では、高速、高解像度の液滴吐出装置１５０を得ることができる。
【００６５】
図１５は、図１４に示す液滴吐出装置の印字部を示した図である。実施形態１の液滴吐
出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッド２００は、キャリッジ２０１に設置されて
いる。キャリッジ２０１は、ガイドレール２０２に沿って左右方向に移動可能となってお
り、記録紙面２０３は、ローラー２０４が回転することによって、ガイドレール２０２に
垂直な方向にスライドするようになっている。キャリッジ２０１が左右方向に移動し、ロ
ーラー２０４が回転するのに合わせて液滴吐出ヘッド２００からインクが吐出されること
により文字、画像の印刷が可能となっている。
【００６６】
本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッドは、図
１４に示すようなインクジェットプリンタの他に、有機エレクトロルミネッセンス表示装
置の製造や、液晶表示装置のカラーフィルタの製造、ＤＮＡデバイスの製造等に使用する
こともできる。
なお、本発明の実施形態２の液滴吐出ヘッドの製造方法は、静電アクチュエータを用い
たミラーデバイス等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  
Ｓｙｓｔｅｍｓ、微小電子機械システム）デバイスの製造にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態１の保護治具の構成を示す図。
【図２】基板に保護治具を取り付けた状態を示す図。
【図３】保護治具の他の構成例を示す図。
【図４】接合基板に保護治具を真空吸着により取り付ける際の手順説明図。
【図５】実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの一例を示した図。
【図６】キャビティ基板の製造工程の途中までの断面図。
【図７】電極ガラス基板の製造工程の途中までの断面図。
【図８】キャビティ基板と電極ガラス基板を接合した後の工程の断面図。
【図９】図８の製造工程の続きの製造工程の断面図。
【図１０】Ｓｉ基板の全面エッチング工程詳細を説明するためのフローチャート。
【図１１】接合基板に保護治具を取り付けた状態を示す図。
【図１２】ＳｉＯ2 膜のパターニング工程の詳細を示すフローチャート。
【図１３】Ｓｉエッチング工程の詳細を示すフローチャート。
【図１４】実施形態３に係る液滴吐出装置の例を示した図。
【図１５】図１４の液滴吐出装置の印字部を示した図。
【符号の説明】
【００６８】
１  キャビティ基板、２  電極ガラス基板、５  リザーバー、７  吐出室、８  液滴供
給穴、９  振動板、１１  個別電極、１５  外部連通部、１６  封止剤注入穴、４１  接
合基板、７０  保護治具、７１  保護治具本体、７２  空間、７４  Ｏ−リング（シール
部材）、７６  第２の凹部（凹部）、７７  コイルスプリング、７９  板バネ、１００  
基板、１００ａ  保護対象面、１０１  吸着補助治具、１５０  液滴吐出装置、２００  
液滴吐出ヘッド。
【図１】
2006159587.tif 000003
【図２】
2006159587.tif 000004
【図３】
2006159587.tif 000005
【図４】
2006159587.tif 000006
【図５】
2006159587.tif 000007
【図６】
2006159587.tif 000008
【図７】
2006159587.tif 000009
【図８】
2006159587.tif 000010
【図９】
2006159587.tif 000011
【図１０】
2006159587.tif 000012
【図１１】
2006159587.tif 000013
【図１２】
2006159587.tif 000014
【図１３】
2006159587.tif 000015
【図１４】
2006159587.tif 000016
【図１５】
2006159587.tif 000017