(57)【要約】【課題】耐久性のある撥液性コーティングを流体噴射装置に施す。【解決手段】流体噴射装置のノズル板を形成する方法は、多層基板の第一面に穴をエッチングにより形成する工程と、穴内にライナーを付ける工程と、ライナーの閉端部を露出させるように多層基板の第二面から層を除去する工程と、撥液性コーティングをライナーの閉端部及びライナーの閉端部を囲む領域に施す工程と、ノズルを開けるようにライナーの閉端部を除去する工程と、を含む。【選択図】図２３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体噴射装置のノズル板を形成する方法であって、
多層基板の第一面に穴をエッチングにより形成する工程と、
前記穴内にライナーを付ける工程と、
前記ライナーの閉端部を露出させるように、前記多層基板の第二面から層を除去する工程と、
撥液性コーティングを前記ライナーの前記閉端部及び前記ライナーの前記閉端部を囲む領域に施す工程と、
ノズルを開けるように、前記ライナーの前記閉端部を除去する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記穴をエッチングにより形成する工程の前に、前記多層基板の第一面の酸化物層に凹部をエッチングにより形成する工程を更に含み、
前記穴は、前記酸化物層の凹部内に形成され、前記酸化物層の凹部よりも小さな直径を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記撥液性コーティングを施す工程は、自己平坦性材料をスピンコートする工程を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記自己平坦性材料はフルオロポリマーである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ライナーの前記閉端部を除去する工程の前に、前記撥液性コーティングを平坦化する工程を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記多層基板は、シリコンデバイス層と、埋没酸化物層と、ハンドル層と、を含み、
前記穴をエッチングにより形成する工程は、前記シリコンデバイス層及び前記埋没酸化物層を貫通して前記ハンドル層を部分的にのみエッチングする工程を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記多層基板の第二面から層を除去する工程により、前記ライナーの前記閉端部の周囲に平坦面が形成されて前記ライナーの前記閉端部は前記平坦面から突出する、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記撥液性コーティングを施す工程の前に、前記ライナーの前記閉端部を薄化させる工程を更に含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記撥液性コーティングを施す工程の前に、接着促進層を前記多層基板の第二面に付ける工程を更に含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記接着促進層は金属を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記接着促進層は金属のみから成る、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
完成時にポンプ室が前記ノズルと流体連通するように、前記ポンプ室を有する部材に前記多層基板の第一面を接合する工程を更に含む、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記多層基板の第一面に凹部をエッチングにより形成する工程を更に含み、
前記凹部は前記ライナーの外径を囲む、
請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記穴内にライナーを付ける工程は、略平行な壁を有する初期ライナーを付ける工程を含み、
前記多層基板の第二面から層を除去する工程は、ノズルライナーの閉端部を露出させるものであり、
前記多層基板の第一面に凹部をエッチングにより形成する工程の後に前記初期ライナーを除去する工程及び前記ノズルライナーを形成する工程を更に含み、
前記ノズルライナーは略平行な壁に繋がるテーパ部を有する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ノズルライナーは酸化物で形成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
流体噴射装置のノズル板を形成する方法であって、
第一面にノズル流入口を有する多層基板の第二面の層の前記ノズル流入口に対応する領域をパターニングする工程と、
前記多層基板の第二面の層をパターニングする工程の後に、前記多層基板の第二面に撥液性コーティングを施す工程と、
前記撥液性コーティングに開口部を形成するように前記撥液性コーティングをパターニングする工程と、
前記ノズル流入口に流体連通するノズル流出口を形成するように、前記撥液性コーティングの前記開口部を通して前記多層基板の層に開口部を開ける工程と、
を含む方法。
【請求項１７】
前記多層基板の第二面の層をパターニングする工程は、接着促進層をパターニングする工程を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記接着促進層は金属を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記撥液性コーティングを施す工程は、自己平坦性材料をスピンコートする工程を含む、請求項１６乃至１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記自己平坦性材料はフルオロポリマーである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記撥液性コーティングを平坦化する工程を更に含む、請求項１６乃至１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記開口部を開ける工程は、酸化物層に前記開口部を開ける工程を含む、請求項１６乃至２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
流体噴射装置のノズル板であって、
第一の表面及び前記第一の表面に平行に対向する第二の表面を有するデバイス層と、
前記デバイス層の前記第一面に置かれる第一の酸化物層と、
前記第一の酸化物層上の接着促進層と、
前記接着促進層上の撥液層と、
前記デバイス層の前記第二面に隣接する第二の酸化物層と、
前記第二の酸化物層、前記デバイス層、前記第一の酸化物層、前記接着促進層、及び前記撥液層を貫通し、前記デバイス層の前記第一の表面に垂直な第一の軸に沿って延びるノズル流路と、
を備えるノズル板。
【請求項２４】
前記第一の酸化物層の厚さは２μｍ以下である、請求項２３に記載のノズル板。
【請求項２５】
前記第二の酸化物層の厚さは１μｍ以上である、請求項２３又は２４に記載のノズル板。
【請求項２６】
前記第一の酸化物層及び前記第二の酸化物層は酸化シリコンのみから成る、請求項２３乃至２５のいずれかに記載のノズル板。
【請求項２７】
前記接着促進層は金属又は金属酸化物を含む、請求項２３乃至２６のいずれかに記載のノズル板。
【請求項２８】
前記接着促進層はタンタル、チタン、又はタンタル若しくはチタンの酸化物を含む、請求項２７に記載のノズル板。
【請求項２９】
前記接着促進層は前記第一の軸に垂直に延びる平坦な膜である、請求項２３乃至２８のいずれかに記載のノズル板。
【請求項３０】
前記接着促進層の前記平坦な膜は前記第一の軸に平行には延びない、請求項２９に記載のノズル板。
【請求項３１】
前記ノズルの内面をコーティングするライナーを更に備える、請求項２３乃至３０のいずれかに記載のノズル板。
【請求項３２】
前記ライナーは、前記第二の酸化物層の前記デバイス層から離れた側をコーティングする、請求項３１に記載のノズル板。
【請求項３３】
前記ライナーは、窒化物、二酸化シリコン、又は金属を含む、請求項３１又は３２に記載のノズル板。
【請求項３４】
前記ライナーの端部が丸められている、請求項３１乃至３３のいずれかに記載のノズル板。
【請求項３５】
前記デバイス層はシリコンのみから成る、請求項２３乃至３４のいずれかに記載のノズル板。
【請求項３６】
前記ノズルはテーパ部を有する、請求項２３乃至３５のいずれかに記載のノズル板。
【請求項３７】
前記テーパ部の上部は前記デバイス層の上部と位置合わせされている、請求項３６に記載のノズル板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、流体噴射装置へのコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、流体噴射装置（例えばインクジェットプリントヘッド）は、内面と、流体が噴射される孔と、外面と、を有する。流体は、孔から噴射される際に流体噴射装置の外面に蓄積し、例えば表面張力により、次に噴射される流体を所望の移動経路から遠くにそらせたり完全に遮断したりすることがある。流体噴射装置を形成するいくつかの材料（例えばシリコン）は、親水性であり、そのことは、流体が噴射される際の蓄積の問題に悪影響があることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３００６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撥液性コーティングを使用して、表面をコーティングすることができる。しかし、いくつかの種類の材料は、軟らかく、耐久性のあるコーティングではない。コーティングによっては、高価であったりパターニングが困難であったりするものがある。
【０００５】
気相コーティングは、腐食性流体、例えば尿素含有インク等の特定の種類の流体により腐食されやすい傾向がある。一方、フルオロポリマー等の特定の種類のスピンコート材料は、そのような腐食性流体に対する耐性を有し得るが、剥離しやすい傾向がある。
【０００６】
スピンコート材料をノズル層上に置く際の別の問題として、ノズル流路をスピンコート材料がない状態に保つことが挙げられる。材料がノズルに入ることを回避しようとしてノズル流路を開ける前にコーティングを施す場合、コーティングの開口部をノズル孔にフォトリソグラフィ的に正確に位置合わせすることは困難でありえる。この位置合わせの困難さは、少なくとも部分的には、表裏の位置合わせ誤差や、ノズル層が別の層に接合されることで生じる潜在的な非完全平坦性によるノズル層の小さな変形に起因し得る。したがって、ノズルを配置すべき場所を示すマスク又はグリッドに対して、ノズルの位置に歪みが生じ得る。撥液性コーティングの開口部とノズルとの位置合わせのずれは、ノズルの非対称性に繋がり、噴射される液滴の直進性に影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの問題に対処するために、撥液性コーティングをノズル板に接着するために、非多孔性接着層を使用することができる。非多孔性接着層は、多孔性接着層よりも、腐食性のある流体、例えばアルカリインクにより腐食される可能性が低い。
【０００８】
これらの問題に対処するために、流体噴射装置を組み立てるいくつかの方法は、撥液性コーティングの開口部とノズルとの自己整合性を提供することができ、それにより、位置合わせが向上し、噴射が非直進になる可能性が低減する。
【０００９】
一態様において、流体噴射装置のノズル板を形成する方法は、多層基板の第一面に穴をエッチングにより形成する工程と、穴内にライナーを付ける工程と、ライナーの閉端部を露出させるように多層基板の第二面から層を除去する工程と、撥液性コーティングをライナーの閉端部及びライナーの閉端部を囲む領域に施す工程と、ノズルを開けるようにライナーの閉端部を除去する工程と、を含む。
【００１０】
実施態様は、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含んでいてもよい。穴をエッチングにより形成する前に、多層基板の第一面の酸化物層に凹部をエッチングにより形成してもよい。穴は、酸化物層の凹部内に形成してもよく、酸化物層の凹部よりも小さな直径を有してもよい。撥液性コーティングを施す工程は、自己平坦性材料、例えばフルオロポリマーをスピンコートする工程を含んでいてもよい。撥液性コーティングは、ライナーの閉端部を除去する前に平坦化してもよい。多層基板は、シリコンデバイス層と、埋没酸化物層と、ハンドル層と、を含んでいてもよく、穴をエッチングにより形成する工程は、シリコンデバイス層及び埋没酸化物層を貫通してハンドル層を部分的にのみエッチングする工程を含んでいてもよい。多層基板の第二面から層を除去する工程により、ライナーの閉端部の周囲に平坦面が形成されてもよく、ライナーの閉端部は平坦面から突出してもよい。ライナーの閉端部は、撥液性コーティングを施す前に薄化させてもよい。撥液性コーティングを施す前に、接着促進層を多層基板の第二面に付けてもよい。接着促進層は、金属を含んでいてもよく、例えば、金属のみから成っていてもよい。完成時にポンプ室がノズルと流体連通するように、ポンプ室を含む部材に多層基板の第一面を接合してもよい。多層基板の第一面に凹部をエッチングにより形成してもよく、凹部はライナーの外径を囲んでいてもよい。穴内にライナーを付ける工程は、略平行な壁を有する初期ライナーを付ける工程を含んでいてもよい。多層基板の第二面から層を除去する工程は、ノズルライナーの閉端部を露出させるものであってもよい。多層基板の第一面に凹部をエッチングにより形成した後に初期ライナーを除去して、ノズルライナーを形成してもよい。ノズルライナーは、略平行な壁に繋がるテーパ部を有していてもよい。ノズルライナーは、酸化物であってもよい。
【００１１】
別の態様において、流体噴射装置のノズル板を形成する方法は、第一面にノズル流入口を有する多層基板の第二面の層のノズル流入口に対応する領域をパターニングする工程と、多層基板の第二面の層をパターニングする工程の後に、多層基板の第二面に撥液性コーティングを施す工程と、撥液性コーティングに開口部を形成するように撥液性コーティングをパターニングする工程と、ノズル流入口に流体連通するノズル流出口を形成するように、撥液性コーティングの開口部を通して多層基板の層に開口部を開ける工程と、を含む。
【００１２】
実施態様は、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含んでいてもよい。多層基板の第二面の層をパターニングする工程は、接着促進層をパターニングする工程を含んでいてもよい。接着促進層は金属を含んでいてもよい。撥液性コーティングを施す工程は、例えばフルオロポリマーなどの自己平坦性材料をスピンコートする工程を含んでいてもよい。撥液性コーティングを平坦化してもよい。開口部を開ける工程は、酸化物層に開口部を開ける工程を含んでいてもよい。
【００１３】
別の態様において、流体噴射装置のノズル板は、第一の表面及び第一の表面に平行に対向する第二の表面を有するデバイス層と、デバイス層の第一面に置かれる第一の酸化物層と、第一の酸化物層上の接着促進層と、接着促進層上の撥液層と、デバイス層の第二面に隣接する第二の酸化物層と、第二の酸化物層、デバイス層、第一の酸化物層、接着促進層、及び撥液層を貫通し、デバイス層の第一の表面に垂直な第一の軸に沿って延びるノズル流路と、を含む。
【００１４】
実施態様は、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含んでいてもよい。第一の酸化物層の厚さは２μｍ以下であってもよい。第二の酸化物層の厚さは１μｍ以上であってもよい。第一の酸化物層及び第二の酸化物層は、酸化シリコンのみから成っていてもよい。接着促進層は、金属又は金属酸化物、例えばタンタル、チタン、又はタンタル若しくはチタンの酸化物であってもよい。接着促進層は、第一の軸に対して垂直に延びる平坦な膜であってもよい。接着促進層の平坦な膜は、第一の軸に対して平行には延びていなくてもよい。ノズルの内面をライナーがコーティングしていてもよい。ライナーは、第二の酸化物層のデバイス層から離れた側をコーティングしていてもよい。ライナーは、窒化物、二酸化シリコン、又は金属であってもよい。ライナーの端部は丸められていてもよい。デバイス層はシリコンのみから成っていてもよい。ノズルはテーパ部を有していてもよい。テーパ部の上部はデバイス層の上部と位置合わせされていてもよい。
【００１５】
特定の実施態様は、以下の利点のうちの一つ又は複数を有することができる。本明細書に記載の流体噴射装置の組み立て方法は、撥液性コーティングの開口部とノズルの開口部との自己整合性を提供し、それにより、位置合わせを向上させ、噴射が非直進的に行われる危険性を低減することができる。非多孔性接着層を使用して、撥液性コーティングをノズル板に接着することができる。非多孔性接着層は、多孔性接着層よりも、例えばアルカリインクなどの腐食性のある流体により腐食される可能性が低い。したがって、この接着層は劣化する可能性がより低い。これにより、撥液性コーティング層はノズル板の表面上により長く留まることができ、撥液性コーティング層の寿命が延びると共に、装置がより正確に噴射できる時間が延びる。スピンオン撥液性コーティング層をより厚くすることができ、それにより、コーティングを蒸着層よりも頑強にすることができる。本明細書に記載のコーティングにより、より腐食性の高い材料を流体噴射装置で使用することが可能になる。したがって、流体噴射装置は、噴射可能な材料の種類に関してより広い用途及び柔軟性を有する。
【００１６】
本発明の一つ又は複数の実施態様の詳細を添付図面及び以下の説明において説明する。他の特徴、目的、及び利点が、説明及び図面から、並びに特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一つの噴射構造の側面断面図である。
【図２】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図３】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図４】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図５】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図６】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図７】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図８】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図９】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１０】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１１】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１２】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１３】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１４】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１５】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１６】撥液性コーティングを有するノズルをノズル板に形成する一工程を示す図である。
【図１７】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する一工程を示す図である。
【図１８】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する一工程を示す図である。
【図１９】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する一工程を示す図である。
【図２０】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する一工程を示す図である。
【図２１】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する一工程を示す図である。
【図２２】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する一工程を示す図である。
【図２３】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する工程の流れ図である。
【図２４】ノズル板上に撥液性コーティングを形成する工程の流れ図である。
【００１８】
それぞれの図面における同様の参照符号は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、インクジェットプリント装置等の流体噴射装置１００の一つの噴射構造の断面図である。同様の構造が、２０１０年２月２５日に出願された米国特許出願第１２／７１２，６１４号明細書に記載されている。単一の噴射構造のみが図示されているが、流体噴射装置のダイは、数十、数百、更には数千の噴射構造を含み得る。
【００２０】
インク等の流体が、例えば貯液槽（不図示）から、部材（例えばインターポーザ）１０内の流路２０を通って流体噴射装置１００に入る。部材１０は、流体への露出から電気構成要素を保護するカバー層であってもよく、任意に、回路等の電気素子を含んでいてもよい。流体は、ポンプ室３５に繋がる部材３０の充填流路３２に入る。部材３０上の膜４０が、ポンプ室３５の上にアクチュエータ５０を支持する。アクチュエータ５０は、膜４０をポンプ室３５内又はポンプ室３５外に湾曲させ、それにより、ノズル板５５内のノズル孔６０を通して流体をポンプ室３５から吐出させ、又は膜４０の流入口から流体をポンプ室３５に充填することが可能である。いくつかの実施態様では、ノズルは約２μｍ〜２０μｍの直径を有する。
【００２１】
撥液性コーティング６５が、環境に露出する最外層としてノズル板５５上にある。撥液性コーティング６５は、コーティングの開口部がノズル板５５のノズル孔６０と位置合わせされるように形成される。ノズル板のノズル孔６０は、円形、楕円形、正方形、又は長方形であり得る。多くの種類の材料を撥液性コーティングに使用できるが、スピンオンコーティングが撥液性コーティングの一選択肢である。撥液性コーティングは、非晶質構造によりフッ化溶媒への良好な溶解性を有するフルオロポリマー等のフルオロポリマーから形成することができる。好適なスピンコート可能なフルオロポリマーとして、日本国東京都に所在する旭硝子株式会社から入手可能なＣｙｔｏｐ（登録商標）等の、ペルフルオロトリアルキルアミンを挙げることができる。スピンオン撥液性コーティングを施す際には、撥液性コーティングがノズルに入らないようにするのと同時に撥液性コーティングの開口部をノズル層の開口部に位置合わせすることが、潜在的な問題の一つである。
【００２２】
ノズル板を形成する方法の一実施態様を図２３で説明する。この方法の実施態様の詳細を図２〜図１６に示す。
【００２３】
図２に示すように、ＳＯＩウエハ２００等の多層基板は、ハンドル層２１０と、ＢＯＸと呼ばれることもある埋没酸化物層２１５と、デバイス層２２０と、を有する。ハンドル層２１０及びデバイス層２２０はシリコンであり得る。いくつかの実施態様では、ハンドル層２１０の厚さは約６００μｍであり、デバイス層２２０の厚さは約３０μｍであり、ハンドル層２１０とデバイス層２２０との間にある埋没酸化物層２１５の厚さは、わずか数μｍ、例えば２μｍ以下、例えば１μｍである。多層基板２００は、デバイス層２２０に最も近い第一面即ち裏面と、ハンドル層２１０に最も近い第二面即ち表面とを有する。
【００２４】
図３に示すように、基準位置２３０をデバイス層２２０にエッチングにより形成する。基準位置２３０は、処理の後の段階でマスクを位置合わせできるようにするためのものである。例えば熱酸化物である酸化物層２３５をデバイス層２２０上に成長させ、例えば熱酸化物である酸化物層２４０をハンドル層２１０のデバイス層２２０とは反対側に成長させる。いくつかの実施態様では、酸化物層２３５の最小厚は１μｍである。図４に示すように、次に、凹部２５０を多層基板の第一面即ち裏面にエッチングにより形成する（図２３のステップ１０１０）。いくつかの実施態様では、この凹部は、デバイス層２２０に直接接触して酸化物層２３５に形成される。凹部２５０は、酸化物層２３５を貫通して延びる開口部を形成する。凹部２５０は、緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）等のウェットエッチング又はドライエッチングにより形成することができる。リソグラフィにより、凹部２５０を所望の位置に配置することができる。
【００２５】
図５に示すように、多層基板の第一面に穴をエッチングにより形成する（図２３のステップ１０２０）。例えばレジスト層である犠牲層２６０を、酸化物層２３５上に置く。犠牲層２６０に、円形、楕円形、長方形、正方形、又は他の形状等の所望の断面を有する開口部を形成する。犠牲層２６０の開口部は、凹部２５０内に配置する。犠牲層２６０の開口部の横方向の直径は、酸化物層２３５の開口部２５０の横方向の寸法より小さくてもよい。いくつかの実施態様では、犠牲層２６０の開口部の中心は、酸化物層２３５の凹部２５０の中心に合わせられる。次に、多層基板を、犠牲層２６０をマスクとして使用してエッチングして、穴又は凹部２６５を形成する。凹部２６５は、デバイス層２２０及び埋没酸化物層２１５を貫通し、ハンドル層２１０内に部分的に延びる（しかし、ハンドル層２１０は貫通しない）。いくつかの実施態様では、ハンドル層２１０内へのエッチングは、約１μｍ〜５μｍであり、例えば約２μｍである。凹部２６５は、複数のエッチング工程により形成してもよい。
【００２６】
図６に示すように、ライナーを穴内に付ける（図２３のステップ１０３０）。このライナーは、付けられる複数のライナーのうちの初期ライナー２７０であってもよい。初期ライナー２７０は、凹部２６５の壁及び底並びにデバイス層の部分を、例えばＫＯＨエッチング等のエッチングから保護することができる。ライナー２７０を付ける前に、ライナーを高温で付けることができるように、レジスト２６０を除去してもよい。初期ライナー２７０は、窒化物、二酸化シリコン、又は金属であってもよい。窒化物ライナーは、低圧化学蒸着法（ＬＰＣＶＤ）により形成することができる。酸化物ライナーは、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）又は熱的手段により付けることができる。金属ライナーは、化学蒸着法（ＣＶＤ）により付けることができる。一実施態様では、犠牲層２６０を除去した後に、初期ライナーを凹部２６５内に堆積させてもよい。いくつかの実施態様では、初期ライナー２７０の最小厚は、０．２μｍである。
【００２７】
ドライエッチングにより、初期ライナー２７０のデバイス層２２０の面上にある部分を除去することができる。ドライエッチングは、初期ライナー２７０の凹部２６５の側壁及び底部上にある部分をより低速でエッチングするので、マスクをしなくても、図８に示すように初期ライナー２７０をデバイス層２２０の面上から除去しつつ凹部２６５の側壁及び底部上に選択的に残すことができる。任意に、ドライエッチングの選択性が不十分な場合は、ドライエッチング前に図７に示すように凹部２６５上の初期ライナー２７０にフォトレジスト２８０を充填して、エッチング後にフォトレジスト２８０を除去してもよい。いくつかの実施態様では、初期ライナー２７０は、円筒形壁部及び底部を有し、中央領域に沿って中空である。いくつかの実施態様では、ライナーの断面は、底が閉じられ、中空の垂直部分があり、水平部分がライナーの上部から外側に延びる、概ねＴ字形に見える。
【００２８】
レジストが必要であるか否かは、初期ライナー２７０の材料に依存し得る。例えば、初期ライナー２７０が酸化物で形成される場合は、ライナー領域の底部にある酸化物、即ち、ハンドル層２１０に最も近い部分にある酸化物をエッチングすることは困難でありえるので、レジスト２８０は必要ない場合がある。レジストを、酸化物層２３５の全体を覆わずに所望の領域のみに配置するように、スピンオンし露光し現像することができる。
【００２９】
初期ライナー材料のデバイス層２２０上に残った部分があった場合は、図８に示すように初期ライナー材料を多層基板の上面から除去する。ドライエッチング等のエッチングにより、初期ライナー材料を除去することができる。ドライエッチングは選択的であり、垂直面よりも水平面から多くの材料を除去する。エッチングは、酸化物層２３５も薄くすることがある。
【００３０】
図９に示すように、初期ライナーを囲む漏斗形の凹部を、多層基板の第一面からエッチングにより形成する（図２３のステップ１０４０）。漏斗形凹部２９０は、初期ライナーの周囲かつデバイス層２２０内部に、エッチングにより形成する。例えばＫＯＨエッチング等のウェットエッチングにより、漏斗形凹部２９０を形成することができる。レジスト２８０が初期ライナー２７０内にあった場合には、漏斗形凹部をエッチングにより形成する前にレジストを除去してもよい。いくつかの実施態様では、漏斗形凹部２９０は、埋没酸化物層２１５まで延びる。いくつかの実施態様では、漏斗形凹部２９０は、デバイス層２２０内に部分的に延びるがデバイス層２２０を貫通はしない。シリコンの結晶面により、漏斗形凹部は、切頭ピラミッド形、即ち頂部が除去されて二つの平行面を有するピラミッド形であり得る。
【００３１】
図１０に示すように、任意に、初期ライナー２７０を除去する。初期ライナー２７０は、窒化シリコンライナーである場合には熱リン酸により、二酸化シリコンライナーである場合にはフッ化水素（ＨＦ）酸によるなどして、剥がすことができる。そして、ノズルライナー３００を、凹部内の、初期ライナーがあった場所に形成する。ノズルライナー３００は、酸化物又は窒化物で形成することができる。ノズルライナー３００は、初期ライナーのように、底面と、円筒形又は矩形の壁等の中空空間を囲む壁部とを有するが、空間の形状は他の形状であってもよい。形成するノズルライナー３００の厚さは、約１μｍ未満、例えば０．２μｍ〜１μｍとする。いくつかの実施態様では、ライナー３００は熱的に成長させた酸化物であり、その場合、ライナーはデバイス層２２０及びハンドル層２１０の表面上にのみ存在し得る。いくつかの実施態様では、二つのライナーを別々に形成するのではなく、単一のライナーのみを形成する。その場合、初期ライナー及びノズルライナーは同じものである。
【００３２】
図１１に示すように、酸化物層２３５やライナー３００がある多層基板の第一面を、新しい層に接合する。いくつかの実施態様では、新しい層は、図１で説明したような、ポンプ室等の噴射装置の形状を有するベース基板３１０である。ベース基板３１０は、接合材料により、又はシリコン−シリコン若しくはシリコン−酸化シリコンの熱融着により、多層基板に接合することができる。
【００３３】
次に、ライナーの、多層基板の第二面に最も近い閉じられた端部等の部分を、各層を多層基板の第二面、即ち表側から除去することにより露出させる（図２３のステップ１０５０）。図１２に示すように、酸化物層２４０及びハンドル層２１０を除去する。この除去は、研削、研磨、及びドライエッチングの組み合わせにより行うことができる。例えば、酸化物層２４０をドライエッチングにより除去することができ、ハンドル層２１０を研削により部分的に除去することができ、研削プロセス後に残っているハンドル層材料は熱酸化物３００及び埋没酸化物層２１５に対して選択的なウェットエッチング又はドライエッチングにより除去することができる。多層基板の第二面から材料を除去することにより、ノズルライナー３００の閉端部を囲む平坦面が形成される。いくつかの実施態様では、ノズルライナー３００は囲まれる平坦面から突出する。任意に、ノズルライナー３００の閉端部である部分等は、薄くなってもよい。
【００３４】
ここで露出した埋没酸化物層２１５に、任意に、図１３に示すように接着促進層３３０を付ける。いくつかの実施態様では、接着促進層３３０は、タンタルやチタン等の金属又はこれらの材料のうちの一つの酸化物等の層である。いくつかの実施態様では、接着促進層３３０はシリコーン接着促進剤である。いくつかの実施態様では、接着促進層３３０は、非多孔性であって、ピンホールなしで連続し得る。しかしながら、接着促進層３３０は、続く撥液性コーティングの装置への接着を助ける材料であれば、どんな材料で形成してもよい。
【００３５】
図１４に示すように、撥液性材料の層を、多層基板の第二面に付ける（図２３のステップ１０６０）。撥液性材料は、自己平坦性を有するか又は平坦化されることにより、撥液層３４０に平坦面を形成することができる。上述したように、撥液性材料は、Ｔｅｆｌｏｎ（ＰＴＦＥ）又はＣｙｔｏｐ（商標）等のフルオロカーボン材料であってもよい。いくつかの実施形態では、撥液層３４０は、０．５μｍ以上、例えば１μｍ以上の厚さで付けられる。撥液層３４０が付けられる接着促進層や酸化物層よりも撥液層の材料が速くエッチングされる場合には、例えば１μｍを超える比較的厚い撥液層３４０が望ましいことがある。スピンコートの代わりに、スプレーコートや化学蒸着（ＣＶＤ）により撥液性材料を付けてもよい。ＣＶＤコーティングやスプレーコーティング等のいくつかの種類のコーティングは、自己平坦性を有さずコンフォーマルであり、その基板の形状に沿った外面形状を呈する。化学機械研磨（ＣＭＰ）により、コンフォーマルなコーティングを平坦化すると共にノズルライナー３００の底面を露出させて、ノズルを開けることができるようにすることができる。
【００３６】
図１５に示すように、ノズルライナーの多層基板の第二面に隣接する部分を除去して、ノズル孔を開ける（図２３のステップ１０７０）。撥液層３４０、任意の接着促進層３３０、及びノズルライナー３００層の底部をエッチングして、ノズルを開ける。いくつかの撥液性コーティング材料は、レジストして機能する。したがって、撥液性コーティング３４０は、ノズルと位置合わせされた開口部を有するようにパターニングされた後、接着促進層３３０及びノズルライナー３００を貫通してエッチングするためのエッチングプロセスにおいてマスクとして使用される。撥液性コーティングは、例えばＣＦ４プラズマエッチング等のドライプラズマエッチングによりエッチングすることができる。このエッチングは、撥液性コーティングを薄化し得る。任意の接着促進層３３０及びノズルライナー３００層の底部は、好適なエッチング条件でエッチングすることができる。
【００３７】
図１６に示すように、接着促進層がない場合には、撥液層３４０はノズルの外径により近い。図示するように、エッチングにより、ノズルライナー３００層にノズル開口部を画成する丸められた端部が形成されることがある。ノズルを画成する酸化物よりもとても速く撥液性コーティングがエッチングされる場合には、これによってもノズルが突出部分３５０を有することがある。ノズル板の保守等のためにワイピング機構が使用されてノズル板がクリーニングされる場合、突出したノズルはクリーニングに対して脆すぎることがある。したがって、撥液性コーティングを付ける際にその厚さを最適化したり、又は突出した薄膜を蒸発プロセス又はプラズマプロセスによりエッチングして除去したりして、ノズル板上のあらゆる突出部を少なくすることが有利であり得る。
【００３８】
代替の方法として、ノズルを形成するための空間部を全て多層基板の片側から形成するのではなく、多層基板の両側からノズルを形成してもよい。この方法を図２４において説明し、各工程を図１７〜図２２に示す。
【００３９】
図１７に示すように、ノズル流入口４００を、多層基板４０５に、例えば多層基板の第一面即ち裏面に形成する。ノズル流入口４００は、シリコン４１０層に例えばＫＯＨエッチング等のウェットエッチングを行うことにより形成することができる。ウェットエッチングは、流入口４００にテーパ側部、例えば切頭ピラミッド形をもたらすことができる。エッチングは、酸化物層４２０で停止する。酸化物層４２０は、平坦でそのままの連続した層である。任意に、例えばチタンやタンタルの層である金属層４３０等の接着促進層が、酸化物層４２０のノズル流入口４００の反対側、即ち多層基板の第二面にある。或いは、金属層４３０に代えて、Ｔａ２Ｏ５やＴｉＯ２等の金属酸化物層が使用される。
【００４０】
レジストを、多層基板の第二面に形成する（図２４のステップ１１１０）。したがって、フォトレジスト層４４０は、金属層４３０の酸化物層４２０とは反対側にある。フォトレジスト層４４０に、所望のノズル流出口の形状及び寸法をパターニングする。フォトレジスト層４４０は、多層基板の第一面にあるノズル流入口４００に対応する多層基板の第二面の領域にノズル流出口が形成されるように、かつノズル板が完成したときに流入口及び流出口が互いに流体連通するように、パターニングされる。フォトレジスト層４４０は、基板の基準位置をマスクに位置合わせすることによりパターニングすることができる。ノズル層は、別の層に接着する前に加工することにより、ノズル層が接合により変形するいかなる可能性をも低減することができる。
【００４１】
図１８に示すように、フォトレジスト４４０に形成された開口部を使用して、接着促進層等の多層基板の第二面をパターニングする（図２４のステップ１１２０）。即ち、フォトレジスト４４０は、下層をエッチングする際のマスクとして使用される。接着促進層が金属層４３０である場合、金属層４３０はＨＦ等によりエッチングすることができる。フォトレジスト４４０を剥がす。次に、撥液性コーティング層４６０を、多層基板の第二面に形成する（図２４のステップ１１４０）。図１９に示すように、撥液性コーティング層４６０は、開口部４５０を満たし、平坦面４７０を形成する。撥液性コーティング層４６０が金属層４３０の凹部の形状に沿った外面形状を呈する場合は、撥液性コーティング層４６０を研磨又はエッチングすることによって平坦面４７０を形成することができる。図２０に示すように、更なるフォトレジストの層４８０を、撥液性コーティング層４６０に付けて、パターニングする。フォトレジストをパターニングするマスクは、ステッパによる赤外線即ち表裏位置合わせ技術を用いて位置合わせすることができる。更なるフォトレジスト層４８０に形成される開口部の寸法は、金属層４３０の開口部よりも広い。次に、図２１に示すように、例えば、フォトレジスト４８０をマスクとして使用してその下にある撥液性コーティング４６０をエッチングすることにより、撥液性コーティング層４６０をパターニングする（図２４のステップ１１５０）。任意に、更なるフォトレジスト層４８０を除去する。
【００４２】
図２２に示すように、多層基板の第二面から酸化物層４２０をエッチングして、ノズルの開口を完了する（図２４のステップ１１６０）。この一連の工程によりノズルを有するノズル板を形成し、その後、そのノズル板を装置本体に接合することができる。
【００４３】
或いは、酸化物の内側に、ニッケル層等の金属層を使用してもよい。
【００４４】
本発明の多くの実施態様について説明した。しかしながら、様々な変更を行ってもよいことが理解されよう。したがって、他の実施態様も以下の特許請求の範囲内にある。
【００４５】
本明細書において参照した全ての引用文献は、参照により本明細書に援用される。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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