(57)【要約】【課題】ガラス基板にサンドブラスト加工法により貫通穴を形成する製造方法において、電極部や接合面に噴射材等の異物が付着しないように電極部及び接合面を保護すること、電極部や接合面に付着する異物を効率よく洗い落とすようにすること、振動板の割れなど他の部分に損傷を与えないように加工すること。【解決手段】電極パターン８が形成されたガラス基板２００に、流体を供給するための貫通穴２２ａをサンドブラスト加工法により加工する電極ガラス基板の製造方法において、電極パターン側に保護フィルム５０を被着する工程と、電極パターン側と反対のガラス基板の裏面から、ガラス基板だけを貫通するようにサンドブラスト加工法により貫通穴を加工する工程とを有する。【選択図】図４
2008143072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターンが形成されたガラス基板に、流体を供給するための貫通穴をサンドブラスト加工法により加工する電極ガラス基板の製造方法において、
前記電極パターン側に保護フィルムを被着する工程と、
前記電極パターン側と反対の前記ガラス基板の裏面から、該ガラス基板だけを貫通するように前記サンドブラスト加工法により前記貫通穴を加工する工程と、
を有することを特徴とする電極ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記保護フィルムは、ドライフィルムを用いることを特徴とする請求項１記載の電極ガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記貫通穴を加工後、前記保護フィルムを被着した状態で前記ガラス基板を第１の洗浄方法により洗浄する工程と、
前記保護フィルムを剥離後、前記ガラス基板を乾燥させずに、あるいは前記ガラス基板が乾燥しないうちに、該ガラス基板を第２の洗浄方法により洗浄する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載の電極ガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記ガラス基板を第１の洗浄方法により洗浄する工程では、超音波洗浄または温水を用いた温水超音波洗浄を行うことを特徴とする請求項３記載の電極ガラス基板の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス基板を第２の洗浄方法により洗浄する工程では、ブラシ洗浄、超音波洗浄、ＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄を組み合わせて行うことを特徴とする請求項３記載の電極ガラス基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電極ガラス基板の製造方法を適用することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法により製造された電極ガラス基板とシリコン基板とを接合する工程と、
接合後に、前記シリコン基板を薄板に加工する工程と、
接合済み基板上の前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して流路部を形成するとともに、前記電極ガラス基板に設けられた貫通穴のエッチングを進行させて該流路部に連通させる工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
ガラス基板に電極パターンを形成する工程と、
前記ガラス基板の前記電極パターン側の表面にシリコン基板を接合する工程と、
前記ガラス基板の裏面から、少なくとも該ガラス基板を貫通する穴をサンドブラスト加工法により加工する工程と、
前記穴を加工後、接合済み基板を洗浄する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記穴は、前記シリコン基板に形成されたボロンドープ層を貫通するようにサンドブラスト加工を行うことを特徴とする請求項８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記接合済み基板を洗浄する工程では、ブラシ洗浄、超音波洗浄、ＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄を組み合わせて行うことを特徴とする請求項８または９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
ガラス基板に電極パターンを形成する工程と、
前記ガラス基板の前記電極パターン側の表面にシリコン基板を接合する工程と、
前記ガラス基板の裏面から、少なくとも該ガラス基板を貫通する穴をサンドブラスト加工法により加工する工程と、
前記穴を加工後、接合済み基板を洗浄する工程と、
接合後に、前記シリコン基板を薄板に加工する工程と、
前記接合済み基板上の前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して流路部を形成するとともに、前記電極ガラス基板に設けられた貫通穴のエッチングを進行させて該流路部に連通させる工程と、
前記流路部が形成された前記シリコン基板上に、該流路部と連通するノズル孔が形成されたノズル基板を接合する工程とにより製造された基板積層構造体を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１記載の液滴吐出ヘッドを備え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、インクジェットプリンタ等の液滴吐出ヘッドに使用される電極ガラス基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等を有するインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることにより吐出室底部の振動板を変位させて、インク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用する方式等がある。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドの製造プロセスでは、低コスト化、歩留まり向上が求められている。従来、電極基板には安価で透明なガラスが用いられており、材料費の低減が図られている。しかし、ガラス基板は深堀りエッチングが困難であるため、インク取り入れ口等の貫通穴を形成する場合、切削加工等の機械加工に頼っていた。この場合、機械加工で発生する屑が電極に付着して、駆動不良を引き起こしていた。
【０００４】
穴あけのための機械加工に代わるものとして、例えばサンドブラスト加工法がある。サンドブラスト加工法とは、加工したくない箇所をマスクした基板（この場合、ガラス基板）に、微粒子の噴射材を高圧の圧搾空気で吹き付けて溝や穴を加工する方法である。例えば、特許文献１には、電極パターンが形成された電極ガラス基板にサンドブラスト加工法を用いてインク取り入れ口となる貫通穴を形成する方法について記載されている。しかし、貫通穴は電極となる部位を加工後に形成されるが、貫通穴加工時に噴射材等の異物が電極部に付着するのを防止するための電極部保護方法や、貫通穴加工後において上記異物を除去するための洗浄方法については記載されていない。
一方、特許文献２には、Ｓｉキャビティ基板と電極ガラス基板を接合し振動板と電極間のギャップを気密封止後に、インク取り入れ口等の貫通穴を形成することで電極部に異物が付着するのを防ぐ方法について記載されている。しかし、薄い振動板を形成後に穴あけ加工を行うと、機械的振動が大きく、振動板が割れるといった課題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１１９９７号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サンドブラスト加工法によると、マスク部材を用いることによりウエハ状のガラス基板に目的の貫通穴を複数個一度に所定位置にあけることができる。その一方、噴射材やガラス屑などの異物が多量に発生するので、この異物が少しでも電極部やガラス基板の接合面に付着したままであると、駆動不良や接合不良を引き起こすことになる。
【０００７】
したがって、本発明は、ガラス基板にサンドブラスト加工法により貫通穴を形成する製造方法において、まず第一に、電極部や接合面に噴射材等の異物が付着しないように電極部及び接合面を保護すること、第二に、電極部や接合面に付着する異物を効率よく洗い落とすようにすること、第三に、振動板の割れなど他の部分に損傷を与えないように加工することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明に係る電極ガラス基板の製造方法は、電極パターンが形成されたガラス基板に、流体を供給するための貫通穴をサンドブラスト加工法により加工する電極ガラス基板の製造方法において、前記電極パターン側に保護フィルムを被着する工程と、前記電極パターン側と反対の前記ガラス基板の裏面から、該ガラス基板だけを貫通するように前記サンドブラスト加工法により前記貫通穴を加工する工程と、を有することを特徴とする。また、保護フィルムは、ドライフィルムを用いることが好ましい。
【０００９】
この製造方法によれば、電極パターン側が保護フィルムを被着することによって保護されているため、サンドブラスト加工時に電極部や接合面に噴射材等の異物が付着したり、電極部が傷付いたりするのを防止することができる。また、サンドブラスト加工であるため、穴のチッピングが少なく、量産性が高い穴あけ加工を行うことができる。
なお、上記貫通穴は、流体を供給するためのものであり、流体は、気体、液体、液状の材料を問わない。「液状の材料」とは、ノズルから吐出可能な粘度を有する材料をいい、材料が水性であると油性であるとを問わない。ノズルから吐出可能な流動性（粘度）を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。
【００１０】
本発明の電極ガラス基板の製造方法は、前記貫通穴を加工後、前記保護フィルムを被着した状態で前記ガラス基板を第１の洗浄方法により洗浄する工程と、前記保護フィルムを剥離後、前記ガラス基板を乾燥させずに、あるいは前記ガラス基板が乾燥しないうちに、該ガラス基板を第２の洗浄方法により洗浄する工程と、をさらに有するものである。
また、第１の洗浄方法は、超音波洗浄または温水を用いた温水超音波洗浄であり、第２の洗浄方法は、ブラシ洗浄、超音波洗浄、ＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄を組み合わせたものである。
【００１１】
第１の洗浄方法により、貫通穴に残存している噴射材やガラス屑をおおよそ除去できる。また保護フィルム（ドライフィルム）が電極側を保護しているため、貫通穴から掻き出された異物が電極部に付着することが無い。
【００１２】
第２の洗浄方法では、ガラス基板を乾燥させないことが肝要である。一旦基板を乾燥させてしまうと、異物が化学的に吸着して、ガラス基板上や電極上に付着した異物を除去するのが困難となるため、乾燥させないように、これらの洗浄方法を適宜組み合わせて洗浄することで、異物の付着率を低減することができる。乾燥方法は強制乾燥、自然乾燥を問わないが、一般には強制乾燥である。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの電極ガラス基板の製造方法を適用するものである。
これにより、液滴吐出ヘッドの吐出不良や接合不良を減少させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの製造方法により製造された電極ガラス基板とシリコン基板とを、接合後に、前記シリコン基板を薄板に加工する工程と、接合済み基板上の前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して流路部を形成するとともに、前記電極ガラス基板に設けられた穴のエッチングを進行させて該流路部に連通させる工程と、を有するものである。
【００１５】
液滴吐出ヘッドの構成部材であるキャビティ基板をつくるのに、シリコン基板を上記のいずれかの製造方法により製造された電極ガラス基板と接合してからつくることにすると、ハンドリングが容易となり歩留まりが向上する。この場合、シリコン基板にエッチング加工で流路部が形成されるが、この時、電極ガラス基板に設けられた穴のエッチングを接合面側から進行させて該流路部に連通させることにより、薄膜の振動板部を損傷させることなく貫通穴を形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板に電極パターンを形成する工程と、前記ガラス基板の前記電極パターン側の表面にシリコン基板を接合する工程と、前記ガラス基板の裏面から、少なくとも該ガラス基板を貫通する穴をサンドブラスト加工法により加工する工程と、前記穴を加工後、接合済み基板を洗浄する工程と、を有するものである。
【００１７】
この製造方法は、電極パターンを形成したガラス基板とシリコン基板を接合してから、ガラス基板に穴をサンドブラスト加工法で形成するものである。したがって、シリコン基板によって電極部を完全に覆っているため、サンドブラスト加工時の噴射材等の異物が電極部や接合面に侵入することはない。また、上記の製造方法と同様に、エッチング加工でシリコン基板に流路部を形成すると同時に穴を流路部に連通させ貫通穴を形成することができる。さらに、洗浄も容易かつ簡単になる。洗浄は、ブラシ洗浄、超音波洗浄、ＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄を組み合わせて行うだけでよい。また、全体的に製造工程を簡略化することができる。穴は、シリコン基板に形成されたボロンドープ層を貫通するようにサンドブラスト加工を行ってもよい。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ガラス基板に電極パターンを形成する工程と、前記ガラス基板の前記電極パターン側の表面にシリコン基板を接合する工程と、前記ガラス基板の裏面から、少なくとも該ガラス基板を貫通する穴をサンドブラスト加工法により加工する工程と、前記穴を加工後、接合済み基板を洗浄する工程と、接合後に、前記シリコン基板を薄板に加工する工程と、前記接合済み基板上の前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して流路部を形成するとともに、前記電極ガラス基板に設けられた穴のエッチングを進行させて該流路部に連通させる工程と、前記流路部が形成された前記シリコン基板上に、該流路部と連通するノズル孔が形成されたノズル基板を接合する工程とにより製造された基板積層構造体を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い安価な液滴吐出ヘッドを提供することが可能となる。
【００１９】
また、上記の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置とすることにより、信頼性の高い安価な液滴吐出装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の製造方法により製造される液滴吐出ヘッドの実施の形態について図面に基づいて説明する。まず、本発明の製造方法を説明する前に、液滴吐出ヘッドの構成について説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動方式のインクジェットヘッドをとりあげて説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限られるものではなく、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものや、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型のものなどにも同様に適用することができる。さらにまた、駆動方式についても静電駆動方式に限らず、圧電素子によるピエゾ方式や発熱素子によるバブル方式にも適用することができる。
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は組立状態における図１の略右半分の構成を示すインクジェットヘッドの断面図、図３は図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
【００２２】
本実施の形態のインクジェットヘッド１０は、図１〜図３に示すように、以下に説明する構造を持つ３枚の基板１、２、３を貼り合わせることにより構成される積層構造体となっている。なお、このインクジェットヘッド１０は１個につきノズル孔４が２列に形成された構成となっており、ノズル孔４の列ごとに左右１個ずつのヘッド部分を持つ構成となっているが、当該ヘッド部分は１個ずつで構成されていても良い。またノズル孔４の数は制限されない。
【００２３】
中間の第１の基板１は、キャビティ基板とも呼ばれ、例えば面方位が（１１０）の単結晶のシリコン基板からなり、その表面には複数の流路となる溝もしくは凹部がエッチングにより形成されている。個々の流路には、底部を振動板５とする吐出室６となる凹部１１が形成されている。また、各流路に共通に連通するリザーバ部７となる凹部１２が形成される。なお、上記の４層構造の場合は、第4の基板としてリザーバ部が別のシリコン基板（リザーバ基板とも呼ばれる）に設けられる構成となっている。
【００２４】
第１の基板１の下面に接合される第２の基板２は、電極基板もしくは電極ガラス基板とも呼ばれ、ガラス基板を用いて形成されている。第２の基板２は第１の基板１と陽極接合により接合されるので、剥離のない接合強度を確保するために、熱膨張係数がシリコンのそれに近いホウ珪酸系ガラスが一般に用いられている。なお、第２の基板２の接合面２３をわかりやすくするために、図１において接合面２３を塗りつぶして表してある。
第２の基板２の表面には、一般にＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極８が形成されている。各個別電極８は上記振動板５と対向する位置にエッチングにより形成された凹部２１内に形成されている。振動板５と個別電極８とは所定の間隔（ギャップ長という）Ｇを隔てて対向配置される。また、絶縁破壊や短絡を防止するために振動板５と個別電極８との間には絶縁膜１３が介在されているので、実質的に有効なギャップ長Ｇは絶縁膜１３と個別電極８間の距離ということになる。このギャップ長Gは例えば０．１μmで設計されている。絶縁膜１３を含む振動板５と個別電極８により静電アクチュエータ部が構成される。本実施の形態では、振動板５は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。所望の厚さの振動板を形成するために、同じだけの厚さのボロンドープ層を形成する。本実施の形態では、アルカリ性水溶液でＳｉの異方性ウェットエッチングを行った場合、ボロンをドーパントとしたときには高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）の領域で極端にエッチングレートが小さくなることを利用した、いわゆるエッチングストップ技術を用いて、絶縁膜１３を含む振動板５の厚さ、吐出室６の容積を高精度で形成する。エッチングストップとは、エッチング面から発生する気泡が停止した状態と定義し、実際のウェットエッチングにおいては、気泡の発生の停止をもってエッチングがストップしたものと判断する。
【００２５】
絶縁膜１３はシリコンの熱酸化膜やＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用いるシリコン酸化膜、あるいはいわゆるＨｉｇｈ−ｋ材（高誘電率ゲート絶縁膜）と呼ばれる酸化シリコンよりも比誘電率の高い高誘電材料等により形成されている。また、第２の基板２には本発明のサンドブラスト加工法により加工されるインク供給孔２２が１つもしくは複数個形成されている。インク供給孔２２は、図１に表面を塗りつぶしで示すように第２の基板２の島状の接合部２３ａに設けられ、さらに上記リザーバ部７に連通するように底部を貫通している。また、インク供給孔２２は図示しないインクタンクに接続されている。
【００２６】
また、振動板５と個別電極８との間に形成されるギャップの開放端部はエポキシ樹脂等による封止材１６で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。
【００２７】
第１の基板１の上面に接合される第３の基板３は、ノズル基板とも呼ばれ、単結晶のシリコン基板からなり、エッチングにより上記の吐出室６に連通し第３の基板３に対し垂直に貫通するように形成されたノズル孔４と、吐出室６とリザーバ部７とを連通させるように下面に細溝状に形成された供給口３１と、リザーバ部７部の圧力変動を補償するためのダイヤフラム部３２とを有する構成となっている。ノズル孔４は、径の小さい噴射口部とこれより径の大きい導入口部とから２段に構成することにより、インク滴の直進性を向上させることができる。なお、上記の４層構造の場合、リザーバ基板（図示せず）にはリザーバ部のほか、ノズル孔４と吐出室６とを連通する連通孔ならびにリザーバ部と吐出室６とを連通する孔が設けられる。また、リザーバ部の底部をダイヤフラム部とすることもある。
【００２８】
また、上記第１の基板１および第３の基板３の後端部は、図１〜図３に示すように、エッチングにより開口された電極取り出し部１４となっており、電極取り出し部１４の形状は、平面視で略コ字状の開口部を有するものとなっている。そして、第２の基板２上に形成された個別電極８は、リード部８ａと端子部８ｂを有し、端子部８ｂが電極取り出し部１４において露出するように形成されている。また、第１の基板１の上面の後端部において片側もしくは両側に金属膜からなる共通電極１５が形成されている。そして、静電アクチュエータ部の駆動手段として、振動板５と個別電極８との間にパルス電圧を印加するためのドライバＩＣ等の駆動制御回路９を搭載したＦＰＣ（図示せず）が各個別電極８の端子部８ｂと共通電極１５とに例えば導電性接着剤を用いて接続される。
【００２９】
次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
駆動制御回路９により個別電極８と第１の基板１の共通電極１５の間にパルス電圧を印加すると、振動板５は個別電極８側に引き寄せられて撓み、吐出室６内に負圧を発生させて、リザーバ部７内のインクを吸引し、インクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板５は離脱して、その復元力によりインクをノズル孔４から押し出し、インク滴を記録紙（図示せず）に向けて吐出する。
【００３０】
次に、本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造方法の一例について、図４〜図８を参照して説明する。なお、実際には、一枚のウエハから複数個分のインクジェットヘッドの部材を同時形成するが、図４、図６〜図８ではその一部分だけを示している。
【００３１】
図４はガラス基板の製造方法を示すもので製造工程における概略の断面図である。同図の（ａ）〜（ｎ）に従ってガラス基板の製造方法を説明する。
（ａ）約１ｍｍのガラス基板２００の片面に、エッチングマスクとなるＣｒ膜２０１を厚さ０．１μｍで成膜する。
（ｂ）成膜したＣｒ膜２０１の表面にレジスト２０２を塗布し、個別電極８の電極部を作り込むためのレジストパターニングを施す。
（ｃ）硝酸セリウムアンモニウム水溶液でエッチングし、Ｃｒ膜２０１をパターニングする。
（ｄ）レジスト２０２を付けた状態でガラス基板２００をフッ化アンモニウム水溶液に浸し、電極部形成のための凹部２１を深さ０．２μｍでエッチングする。
（ｅ）レジスト２０２を剥離した後、Ｃｒ膜２０１を硝酸セリウムアンモニウム水溶液を用いて剥離する。
（ｆ）凹部２１を形成後、例えばスパッタ法を用いて０．１μｍの厚さの電極部材８０をパターニング面全面に成膜する。本実施例では電極部材８０としてＩＴＯを用いる。
（ｇ）凹部２１内に電極８が残るようにレジスト２０３をパターニングする。
（ｈ）硝酸と塩酸の混合液を用いて電極部材８０のＩＴＯ膜をエッチングする。
（ｉ）レジストを剥離する。これにより凹部２１内に電極８が形成される。
以上により、ウエハ状のガラス基板に電極パターンが形成された電極ガラス基板（第２の基板）２Ａが作製される。
【００３２】
（ｊ）次に、電極８に異物が付着するのを防ぐために、保護フィルム５０として、電極８のパターニング面側に厚さ１００μｍのドライフィルム５１をラミネート法により貼り付ける。ここでのラミネート法というのは、ドライフィルム５１を気泡が生じないように８０℃に加熱しながらローラ等で電極ガラス基板２Ａに押しつけて貼り付けるものである。
保護フィルム５０を電極パターン側に被着することによって、以下に述べるサンドブラスト加工時に噴射材等の異物が電極部や接合面に付着したり、電極が傷付いたりするのを防止することができる。
【００３３】
（ｋ）次に、電極８のパターニング面と反対面に、マスク部材として、ここでは厚さ１００μｍの感光性のドライフィルム５２を上記と同じラミネート法により貼り付ける。その後、インク供給孔２２を作りこむためのパターニングを上記感光性ドライフィルム５２に施す。なお、マスク部材はゴム製のマスクを用いてもよい。また、上記保護フィルム５０は同じ感光性ドライフィルムを使用してもよい。
【００３４】
（ｌ）次に、インク供給孔２２となる貫通穴２２ａをサンドブラスト加工法により形成する。本実施例では、粒径２０〜３０μｍのシリコンカーボン（ＳｉＣ）を０．３５ＭＰａの圧力で噴射してサンドブラスト加工を行った。貫通穴２２ａはガラス基板２００のみを貫通させ保護フィルム５０を貫通しないように時間管理のもとでサンドブラスト加工を行う。この時点では貫通穴２２ａの内部にはサンドブラスト加工で用いた噴射材やガラス屑等の異物６０が大量に残存している。
【００３５】
（ｍ）そこで、ドライフィルム５１、５２を貼り付けた状態で、第１の洗浄方法により電極ガラス基板２Ａを洗浄する。第１の洗浄方法では、例えば５０℃の純水に浸し、６００Ｗのパワーで２０分間超音波洗浄（温水超音波洗浄）を行う。これにより、貫通穴２２ａに残存している噴射材やガラス屑等の異物をおおよそ除去できる。またドライフィルム５１が電極８側を保護しているため、貫通穴２２ａから掻き出された異物が電極部や接合面に付着することが無い。なお、第１の洗浄方法では純水を用いた超音波洗浄でもよいが、上記の温水超音波洗浄のほうがより効率的に異物を除去することができる。
【００３６】
（ｎ）次に、モノエタノールアミン水溶液を用いてドライフィルム５１、５２を剥離する。剥離後、電極ガラス基板２Ａは乾燥させないように、あるいは電極ガラス基板２Ａが乾燥しないうちに、第２の洗浄方法により電極ガラス基板２Ａを洗浄する。第２の洗浄方法では、ブラシ洗浄、アルカリ性薬液を用いた超音波洗浄、ＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄を組み合わせて行う。これにより、貫通穴内部や電極部、接合面に付着する異物を除去する。そして、電極ガラス基板２Ａを乾燥させる。乾燥方法は強制乾燥、自然乾燥を問わない。
一旦基板を乾燥させてしまうと、異物が化学的に吸着して、ガラス基板上やＩＴＯ膜上に付着した異物を除去するのが困難となる。乾燥させないように、あるいは乾燥しないうちに、様々な洗浄方法を組み合わせることで、異物の付着率を低減することができる。
ブラシ洗浄は、基板面や電極部を傷つけないようなブラシで基板面や貫通穴内部を洗浄液とともに擦り洗いし、主に噴射材等の大径粒子を除去する洗浄法である。
アルカリ性薬液を用いた超音波洗浄は、さらに細かい粒子を除去する洗浄法である。
ＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄は、アンモニア水と過酸化水素水の混合液（ＡＰＭ）を用いてパーティクルと呼ばれる超微粒子を除去する洗浄法である。
【００３７】
図５はインク供給孔をサンドブラスト加工法により形成した後の電極ガラス基板の洗浄方法を示すフロー図である。
（STEP１）
穴あけ加工後、ドライフィルム５１、５２が電極ガラス基板の両面に付いている状態で、純水を５０℃に温めた温水で超音波洗浄を行う（第１の洗浄方法）。超音波のパワーは６００Ｗで２０分間行う。これにより、貫通穴２２ａ内に残存している噴射材やガラス屑をおおよそ除去できる。
（STEP２）
電極ガラス基板を水に浸した状態で、モノエタノールアミン水溶液に電極ガラス基板を移し、ドライフィルム５１、５２を剥離する。
（STEP３）
純水でリンスした後、電極ガラス基板を水に浸した状態で、ブラシで電極ガラス基板を擦る洗浄を行う（第２の洗浄方法の第１段階の洗浄）。これにより、貫通穴２２ａ内にまだ残っている異物を掻き出すことができる。ブラシ洗浄では、石鹸素地の洗剤を用いて、擦り洗浄を行う。
（STEP４）
純水でリンスした後、電極ガラス基板を水に浸した状態で、アルカリ性薬液を用いて超音波洗浄を行う（第２の洗浄方法の第２段階の洗浄）。本実施例では、アルカリ性薬液として、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩を含有した洗剤とＮａイオンを含む電解還元イオン水の２種類を用いて洗浄を行う。超音波のパワーは６００Ｗ、室温で２０分間洗浄を行う。これにより、電極ガラス基板上に付着した異物を除去できる。
（STEP５）
純水でリンスした後、アンモニア水と過酸化水素水の混合液を用いてＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄を行う（第２の洗浄方法の第３段階の洗浄）。温度は７０℃で、１０分間洗浄を行う。これにより、電極上やガラス基板上に付着した異物（パーティクル）を除去できる。
（STEP６）
電極ガラス基板を乾燥させる。
これらの洗浄方法を適宜組み合わせて行うことにより、ガラス基板上や電極上に付着する異物の数を低減させ、キャビティ基板との接合不良やインク吐出不良を低減させることができる。
【００３８】
図６〜図８はインクジェットヘッドの製造工程を示す概略断面図である。図６（ａ）〜図８（ｕ）に基づいて本発明における０．８μｍの振動板を有するインクジェットヘッド製造工程について説明する。なお、実際には、一枚のシリコン基板から複数個分のインクジェットヘッドの部材が同時形成されるが、図６〜図８ではその一部分だけを示している。
【００３９】
（ａ）図４及び図５の製造方法により電極ガラス基板２Ａを作製する。
（ｂ）（１１０）を面方位とする酸素濃度の低いシリコン基板１００の片面を鏡面研磨し、２２０μｍの厚みの基板を作製する。
次に、酸素及び水蒸気雰囲気中、１０７５℃の条件で４時間熱酸化することで、シリコン基板の両面に約１．２μｍのＳｉＯ2膜１０１を成膜する。
（ｃ）シリコン基板１００の両面にレジストを塗布し、選択拡散部１０２のレジストパターニングを施し、ふっ酸水溶液でエッチングして、ＳｉＯ2膜１０１をパターニングする。そしてレジストを剥離する。
【００４０】
（ｄ）シリコン基板１００のボロンドープ層を形成する面をＢ2Ｏ3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。縦型炉に石英ボートをセットし、炉内を窒素雰囲気にし、温度を１１００℃に上昇させ、そのまま温度を６時間保持し、ボロンをシリコン基板中に拡散させ、電極取り出し部等の開口部にボロンドープ層１０３を形成する。ボロンドープ工程では、シリコン基板の投入温度を８００℃とし、シリコン基板の取出し温度も８００℃とする。これにより、酸素欠陥の成長速度が速い領域（６００℃から８００℃）をすばやく通過することができるため、酸素欠陥の発生を抑えることができる。
この時、開口部以外の部分及び拡散面と反対面にはＳｉＯ2膜１０１が残っているため、ＳｉＯ2膜１０１がマスクとなってボロンが拡散されることがない。
【００４１】
（ｅ）ボロンドープ層の表面にはボロン化合物が形成されるが（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、ふっ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2に化学変化させることができる。
選択拡散した面と反対面にレジストを塗布し、シリコン基板をふっ酸水溶液に１０分間浸す。すると、選択拡散部のＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2膜及び拡散面側のＳｉＯ2膜がエッチング除去される。そしてレジストを剥離する。
【００４２】
（ｆ）工程（ｄ）と同様に、シリコン基板のボロンドープ層を形成する面をＢ2Ｏ3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。縦型炉に石英ボートをセットし、炉内を窒素雰囲気にし、温度を１０５０℃に上昇させ、そのまま温度を７時間保持し、ボロンをシリコン基板中に拡散させ、拡散面側全面にボロンドープ層１０３を形成する。
ボロンドープ工程では、シリコン基板の投入温度を８００℃とし、シリコン基板の取出し温度も８００℃とする。これにより、酸素欠陥の成長速度が速い領域（６００℃から８００℃）をすばやく通過することができるため、酸素欠陥の発生を抑えることができる。この時、拡散面と反対面にはＳｉＯ2膜１０１が残っているため、ボロンが反対面に回り込んでも、ＳｉＯ2膜１０１がマスクとなって反対面に拡散されることがない。
先に選択拡散した開口部のボロン濃度は他の部分に比べて濃くなり、シリコン基板のより内部へボロンが拡散される。
【００４３】
（ｇ）工程（ｅ）と同様に、ボロンドープ層１０３の表面にはボロン化合物が形成されるが（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、ふっ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2に化学変化させることができる。そして、シリコン基板をふっ酸水溶液に１０分間浸す。すると、拡散面のＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2膜及び反対面のＳｉＯ2膜がエッチング除去される。
（ｈ）ボロンドープ層１０３を形成した面にプラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳ絶縁膜１３を、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で０．１μｍ成膜する。
【００４４】
（ｉ）シリコン基板１００と電極ガラス基板２Ａを３６０℃に加熱した後、電極ガラス基板２Ａに負極、シリコン基板１００に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合する。
（ｊ）陽極接合後、シリコン基板１００の厚みが約６０μｍになるまで研削加工を行う。その後、加工変質層を除去するために、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板１００を約１０μｍエッチングする。これによりシリコン基板１００の厚みは約５０μｍとなる。
【００４５】
（ｋ）全面エッチング面にプラズマＣＶＤを用いて、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ＴＥＯＳエッチングマスク１０４を１．０μｍ成膜する。
（ｌ）次に、ＴＥＯＳエッチングマスク１０４にレジストパターニングを施し、ふっ酸水溶液でエッチングし、吐出室６及び電極取り出し部１４にそれぞれ対応する部分６ａ、１４ａをパターニングする。そしてレジストを剥離する。
【００４６】
（ｍ）ＴＥＯＳエッチングマスク１０４にレジストパターニングを施し、ふっ酸水溶液で０．７μｍだけエッチングし、リザーバ部７に対応する部分７ａをパターニングする。リザーバ部７に対応する部分７ａのＴＥＯＳエッチングマスク１０４の残りは０．３μｍとなる。これは、最終的にリザーバ部に厚みを持たせ、リザーバ部の剛性を高めるためである。そしてレジストを剥離する。
（ｎ）接合済み基板４０を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室６及び電極取り出し部１４の底部の厚みが約１０μｍになるまで行う。この時、リザーバ部７はエッチングがまだ始まらない。しかし、電極ガラス基板２Ａに設けられた穴２２ａは、エッチング液（水酸化カリウム水溶液）の濃度が高いため、ボロンドープ層１０３でのエッチングレートが低下するものの、接合面側からエッチングが進行していく。
（ｏ）リザーバ部７のＴＥＯＳエッチングマスクを除去するため、ふっ酸水溶液に接合済み基板４０を浸す。
【００４７】
（ｐ）接合済み基板４０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１０３でのエッチングレート低下によるエッチングストップが十分効くまでエッチングを続ける。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エッチングを行うことによって、振動板６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、インクジェットヘッドの吐出性能を安定化することができる。また、この時、リザーバ部７のエッチング終了と同時に穴２２ａはリザーバ部７の底部を貫通し、インク供給孔２２が形成される。
また、電極取り出し部１４は高濃度で深いボロン拡散層１０３が形成されているため、エッチングストップが振動板部に比べ、早く効き始め、電極取り出し部１４の厚みは約３μｍとなる。このため、強度が向上し、Ｓｉエッチング中に広い面積を持つ電極取り出し部１４が割れることが無くなり、歩留まりを向上することができる。
【００４８】
（ｑ）Ｓｉエッチングが終了したら、基板をふっ酸水溶液に浸し、シリコン基板表面のＴＥＯＳエッチングマスクを剥離する。
（ｒ）電極取り出し部１４に残っているＳｉ薄膜を除去するために、Ｓｉマスクをシリコン基板表面に取り付け、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4流量３０ｃｍ3／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングを１時間行い、電極取り出し部１４のみにプラズマを当て、開口する。この時ギャップ内は大気開放される。
【００４９】
（ｓ）ギャップ内の水分除去及び疎水化処理を行った後、エポキシ樹脂を電極取り出し部１４の端部に沿って流し込み、ギャップを封止する。これによって、ギャップは密閉状態になる。
（ｔ）ノズル基板３Ａをエポキシ系接着剤により接着する。
（ｕ）ダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々のヘッドに切断する。
以上により、図２に示したインクジェットヘッド１０が完成する。
【００５０】
以上のように、このインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、インク供給孔２２はリザーバ部７のエッチング終了と同時に貫通するため、薄膜の振動板部を損傷することがなく歩留まりが向上し、歩留まりが向上し、製造コストの低減化が可能となる。
【００５１】
次に、本発明のインクジェットヘッドの別の製造方法を図９〜図１１に基づいて説明する。
図９（ａ）は、図４（ａ）〜（ｉ）工程を実施することにより作製された、貫通穴の無い電極ガラス基板２Ａを表したものである。
図９（ｂ）は、図６（ｂ）〜（ｈ）工程を実施することにより作製されたシリコン基板１００を表したものである。
次に、図９（ｃ）に示すように、上記のシリコン基板１００と電極ガラス基板２Ａを図７（ｉ）工程と同様に陽極接合する。
【００５２】
次に、図９（ｄ）に示すように、電極ガラス基板２Ａの裏面（接合側と反対面）に感光性のドライフィルム５２を被着し、貫通穴に対応する部分をパターニングする。この工程は、図４（ｋ）と同じである。あるいは、ドライフィルム５２に代えてゴム製のマスク部材を使用してもよい。
【００５３】
図９（ｅ）では、サンドブラスト加工法により穴２２ａを形成する。穴２２ａは、少なくともガラス基板２００を貫通するように形成する。また、穴２２ａはシリコン基板１００のボロンドープ層１０３を貫通させてもよい。これにより、リザーバ部７のエッチング終了と同時に穴２２ａを開口することができる。
また、シリコン基板１００を接合してから穴２２ａを形成するので、電極ガラス基板２Ａの電極パターン側はシリコン基板１００で覆われているため、噴射材やガラス屑等の異物６０が電極パターン側に侵入することはない。
【００５４】
次に、図９（ｆ）に示すように、穴２２ａ内部に残存している噴射材やガラス屑等の異物６０を除去するため接合済み基板４０を洗浄する。この場合、シリコン基板やガラス基板の外面に異物が付着するのは何ら問題でなく穴２２ａの内面に付着することが問題であるため、洗浄方法は穴２２ａ内部の異物を効率よく除去する方法を選ぶ必要がある。したがって、必ずしも前述の第１及び第２の洗浄方法の全部を実施する必要はない。しかし、少なくとも接合済み基板４０を乾燥させないようにして洗浄する。洗浄は第２の洗浄方法だけでもよい。あるいは場合によっては、温水超音波洗浄と、アルカリ性薬液を用いた超音波洗浄、及びＳＣ−１（ＡＰＭ）洗浄でもよい。
【００５５】
その後は、図７（ｊ）〜（ｏ）工程と同様に、シリコン基板２００を薄板化してから異方性ウェットエッチングにより吐出室６及び電極取り出し部１４を形成する（図９（ｇ）〜図１０（ｌ））。
そして、図７（ｐ）工程と同様に、リザーバ部７をエッチングすることにより、貫通穴２２ａの上部が開口しインク供給孔２２が形成される（図１０（ｍ））。
これ以降は図８（ｒ）〜（ｕ）工程と同様であり、インクジェットヘッド１０が完成する（図１１（ｎ）〜（ｑ））。
【００５６】
このインクジェットヘッドの製造方法によれば、電極ガラス基板をシリコン基板と接合してから、サンドブラス加工法により穴を、少なくともガラス基板を貫通するように形成するものであるから、異物が電極部や接合面に付着する機会がなく、したがって異物の付着を完全に防止することができる。また、洗浄工程もより簡単となり、さらにリザーバ部７のエッチング終了と同時に穴が開口してリザーバ部に連通するインク供給孔２２を形成できるので、工程を簡略化することができ、よりコスト低減が可能となる。
【００５７】
なお、上記の実施の形態では、インクジェットヘッドおよびその製造方法について述べたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、本発明は、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、例えば図１２に示すようなインクジェットプリンタ５００のほか、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態の一例におけるインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図。
【図２】組立状態における図１の略右半分の構成を示すインクジェットヘッドの断面図。
【図３】図２のインクジェットヘッドの上面図。
【図４】ガラス基板の製造工程における概略断面図。
【図５】穴あけ加工後のガラス基板の洗浄方法を示すフロー図。
【図６】インクジェットヘッドの製造工程を示す概略断面図。
【図７】図６に続く製造工程の概略断面図。
【図８】図７に続く製造工程の概略断面図。
【図９】本発明のインクジェットヘッドの別の製造方法を示す製造工程における概略断面図。
【図１０】図９に続く製造工程の概略断面図。
【図１１】図１０に続く製造工程の概略断面図。
【図１２】本発明のインクジェットヘッドを使用したインクジェットプリンタの概要図。
【符号の説明】
【００５９】
１  第１の基板、２  第２の基板、２Ａ  電極ガラス基板、３  第３の基板、３Ａ  ノズル基板、４  ノズル孔、５  振動板、６  吐出室、７  リザーバ部、８  個別電極、９  駆動制御回路、１０  インクジェットヘッド、１３  絶縁膜、１４  電極取り出し部、１５  共通電極、１６  封止材、２１  凹部、２２  インク供給孔、２２ａ  貫通穴、２３  接合面、３１  供給口、３２  ダイヤフラム部、４０  接合済み基板、５０  保護フィルム、５０  保護フィルム、５１  ドライフィルム、５２  ドライフィルム、６０  異物、８０  電極部材、１００  シリコン基板、２００  ガラス基板、５００  インクジェットプリンタ。
【図１】
2008143072.tif 000003
【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】
2008143072.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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