(57)【要約】【課題】外形加工工程におけるシリコンの切り屑の問題がなく、それ以降のハンドリングが容易であり、かつ製造工程を簡略化できるシリコンノズルプレートの製造方法の提供。【解決手段】シリコン基板の表面にシリコン基板をエッチングするためのエッチングマスクとなる膜を設けるための膜形成工程と、ノズル穴加工パターン及び外形加工パターンに対応して膜を部分的に除去するパターン膜形成工程と、パターン膜をエッチングマスクとしてシリコン基板をエッチング処理してノズル穴を形成すると共に外形加工パターンのうち少なくとも一部にハーフエッチング部を形成するエッチング処理工程と、シリコン基板を前記ハーフエッチング部に沿って割ることにより分離する分離工程と、を有することを特徴とするシリコンノズルプレートの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板をエッチング処理してノズル穴加工を行うシリコンノズルプレートの製造方法であって、
前記シリコン基板の表面に該シリコン基板をエッチングするためのエッチングマスクとなる膜を設けるための膜形成工程と、
ノズル穴加工パターン及び外形加工パターンに対応して前記膜を部分的に除去するパターン膜形成工程と、
前記パターン膜をエッチングマスクとして前記シリコン基板をエッチング処理してノズル穴を形成すると共に前記外形加工パターンのうち少なくとも一部にハーフエッチング部を形成するエッチング処理工程と、
前記シリコン基板を前記ハーフエッチング部に沿って割ることにより分離する分離工程と、
を有することを特徴とするシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項２】
前記外形加工パターンは所定の第１のパターン幅を有する第１のパターンと該所定の第１のパターン幅より狭い第２のパターン幅を有する第２のパターンとを有することを特徴とする請求項１に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項３】
前記エッチング処理工程において、前記シリコン基板の前記第２のパターンに対応した部分がハーフエッチング部としてエッチングされることを特徴とする請求項２に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項４】
前記第２のパターン幅は、前記ノズル穴の穴径よりも狭いことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項５】
前記シリコンノズルプレートは略長方形をなし、前記ハーフエッチング部は、該長方形の短辺を成すことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項６】
前記エッチング処理工程後であって、前記分離工程前に実行される、
前記パターン膜を除去するパターン膜除去工程と、
前記シリコン基板の表面に撥インク膜を形成する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン基板は複数個分のシリコンノズルプレートを作製可能な大きさを有し、前記パターン膜形成工程は前記複数個分のノズル穴加工パターン及び外形加工パターンに対応して前記膜を部分的に除去し、前記分離工程は前記シリコン基板を前記ハーフエッチング部に沿って割ることにより個々のシリコンノズルプレートに分離することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のに記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項８】
前記エッチング処理工程は、ドライエッチングであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
【請求項９】
シリコン基板をエッチング処理してノズル穴加工を行ったシリコンノズルプレートをヘッドチップに接着してインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の表面に該シリコン基板をエッチングするためのエッチングマスクとなる膜を設けるための膜形成工程と、
ノズル穴加工パターンと外形加工パターンおよび外形加工パターンに接する耳部に対応して前記膜を部分的に除去するパターン膜形成工程と、
前記パターン膜をエッチングマスクとして前記シリコン基板をエッチング処理してノズル穴を形成すると共に前記外形加工パターンのうち少なくとも一部に相当する第１のハーフエッチング部および、該外形加工パターンと耳部との境界部に沿った第２のハーフエッチング部を形成するエッチング処理工程と、
前記シリコン基板を前記第１のハーフエッチング部に沿って割ることにより分離する分離工程と、
分離されたシリコンノズルプレートをヘッドチップに接合した後に、前記第２のハーフエッチング部に沿って耳部を折り取る工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記エッチング処理工程後であって、前記分離工程前に実行される、
前記パターン膜を除去するパターン膜除去工程と、
前記シリコン基板の表面に撥インク膜を形成する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットヘッドの液室や共通液室と言ったヘッド部材をシリコン基板（シリコンウェハ）のエッチングで形成することが提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
上述のように、シリコンをインクジェットヘッド部材に用いた場合、シリコン基板（シリコンウェハ）上に、複数のヘッドチップ部材を形成し、これを各チップ毎に分離する必要がある。この場合、シリコンウェハをチップに分割する手法として、一般的には、ダイシングが用いられる。ダイシングは、周囲にダイヤモンド粉が付いたブレードを高速回転し、該ブレードをチップが切り出される線に沿って動かしウェハを切断する方法である。
【０００４】
また、ダイシングによる切り屑付着の問題を解消するため、例えば、特許文献２に記載されているように、シリコンウェハに所定の外形加工パターンマスクを形成して、異方性エッチングを行ってＶ字溝での各チップに分離する方法、或いは、半導体チップの切り出し方法ではあるが、特許文献３に記載されているように、シリコンウェハに第１，第２のＶ字溝を形成し、これらの第１，第２のＶ字溝に応力を集中させてウェハをへき開して各チップに分離する方法などが提案されている。
【０００５】
また、ダイシングによるチップ破損の問題を解消するため、特許文献１に記載されているように、ダイシングと異方性エッチングを併用する方法も提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２５３６９５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５７１４９号公報
【特許文献３】特開平５−３６８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ダイシングあるいは特許文献１〜３に記載の分離方法をシリコンノズルプレートに適用した場合以下の問題がある。
【０００７】
ダイシングで外形加工すると、シリコンの切り屑がノズルプレート表面に付着したり、ノズルプレート表面に形成された撥インク層を傷つけてしまうという問題がある。また、切断時に微少なクラックが端面に発生するとクラックを基点として割れや欠けが発生する。特にノズルプレートに使用する薄いシリコン基板の場合、工程上問題である。特許文献１に記載されているように、ダイシングと異方性エッチングを併用した場合もこれらの問題を解決することは難しい。
【０００８】
また、特許文献２に記載されている技術を利用して、エッチング処理によりノズル加工と同時にすべての外形を分離することも考えられるが、それ以降のハンドリングが極めて難しくなる。
【０００９】
さらに、特許文献３に記載されている技術においては、へき開のためのＶ字溝の形成とノズル穴の形成を別々の工程で行うことになり、製造工程が複雑になる。
【００１０】
本発明は、上記諸点に鑑みなされたものであって、外形加工工程におけるシリコンの切り屑の問題がなく、それ以降のハンドリングが容易であり、かつ製造工程を簡略化できるシリコンノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法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】
【００１１】
上記の課題は、以下の構成により解決される。
１．
シリコン基板をエッチング処理してノズル穴加工を行うシリコンノズルプレートの製造方法であって、
前記シリコン基板の表面に該シリコン基板をエッチングするためのエッチングマスクとなる膜を設けるための膜形成工程と、
ノズル穴加工パターン及び外形加工パターンに対応して前記膜を部分的に除去するパターン膜形成工程と、
前記パターン膜をエッチングマスクとして前記シリコン基板をエッチング処理してノズル穴を形成すると共に前記外形加工パターンのうち少なくとも一部にハーフエッチング部を形成するエッチング処理工程と、
前記シリコン基板を前記ハーフエッチング部に沿って割ることにより分離する分離工程と、
を有することを特徴とするシリコンノズルプレートの製造方法。
２．
前記外形加工パターンは所定の第１のパターン幅を有する第１のパターンと該所定の第１のパターン幅より狭い第２のパターン幅を有する第２のパターンとを有することを特徴とする前記１に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
３．
前記エッチング処理工程において、前記シリコン基板の前記第２のパターンに対応した部分がハーフエッチング部としてエッチングされることを特徴とする前記２に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
４．
前記第２のパターン幅は、前記ノズル穴の穴径よりも狭いことを特徴とする前記２又は前記３に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
５．
前記シリコンノズルプレートは略長方形をなし、前記ハーフエッチング部は、該長方形の短辺を成すことを特徴とする前記１乃至４の何れか１項に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
６．
前記エッチング処理工程後であって、前記分離工程前に実行される、
前記パターン膜を除去するパターン膜除去工程と、
前記シリコン基板の表面に撥インク膜を形成する工程と、
を更に有することを特徴とする前記１乃至５の何れか１項に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
７．
前記シリコン基板は複数個分のシリコンノズルプレートを作製可能な大きさを有し、前記パターン膜形成工程は前記複数個分のノズル穴加工パターン及び外形加工パターンに対応して前記膜を部分的に除去し、前記分離工程は前記シリコン基板を前記ハーフエッチング部に沿って割ることにより個々のシリコンノズルプレートに分離することを特徴とする前記１乃至６の何れか１項に記載のに記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
８．
前記エッチング処理工程は、ドライエッチングであることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項に記載のシリコンノズルプレートの製造方法。
９．
シリコン基板をエッチング処理してノズル穴加工を行ったシリコンノズルプレートをヘッドチップに接着してインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記シリコン基板の表面に該シリコン基板をエッチングするためのエッチングマスクとなる膜を設けるための膜形成工程と、
ノズル穴加工パターンと外形加工パターンおよび外形加工パターンに接する耳部に対応して前記膜を部分的に除去するパターン膜形成工程と、
前記パターン膜をエッチングマスクとして前記シリコン基板をエッチング処理してノズル穴を形成すると共に前記外形加工パターンのうち少なくとも一部に相当する第１のハーフエッチング部および、該外形加工パターンと耳部との境界部に沿った第２のハーフエッチング部を形成するエッチング処理工程と、
前記シリコン基板を前記第１のハーフエッチング部に沿って割ることにより分離する分離工程と、
分離されたシリコンノズルプレートをヘッドチップに接合した後に、前記第２のハーフエッチング部に沿って耳部を折り取る工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
１０．
前記エッチング処理工程後であって、前記分離工程前に実行される、
前記パターン膜を除去するパターン膜除去工程と、
前記シリコン基板の表面に撥インク膜を形成する工程と、
を更に有することを特徴とする前記９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るシリコンノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法は、前記シリコン基板をハーフエッチング部に沿って割ることにより分離するので、シリコンの切り屑の発生がほとんどなく、切り屑がノズルプレート表面に付着したり、ノズルプレート表面に形成された撥インク層を傷つけてしまうという問題がない。また、クラックを基点として割れや欠けが発生すような強度劣化をおこさない。
【００１３】
また、シリコン基板にノズル穴を貫通させるエッチング加工完了時点においてもハーフエッチング部が形成されてシリコン基板がバラバラとならず、以降の洗浄工程等におけるハンドリングが容易となる。
【００１４】
また、パターン膜をエッチングマスクとしてシリコン基板をエッチング処理してノズル穴を形成すると共に外形加工パターンのうち少なくとも一部にハーフエッチング部を形成することにより、ハーフエッチング部をノズル穴と同時に形成することが可能となる。一つのシリコン基板上に複数のノズルプレートを配置し、同時に製造することができるので、ノズルプレート製造にかかるスループットを向上することができるとともに、ノズル穴のエッチング及び分離のためのハーフエッチングを同一工程で行い、両者を一緒に形成することができ製造工程を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係わるシリコンノズルプレートの製造工程及び該シリコンノズルプレートを有するインクジェットヘッドの製造工程に関して、図を参照しながら以下に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１はシリコン基板の加工パターンを示す平面図であり、図２は、シリコンノズルプレートの製造工程の第１の実施の形態を示す断面図である。
【００１６】
図１において、シリコン基板１０の表裏面に形成されるノズル穴加工パターン１９ａ、１９ｂを白丸で、貫通する外形加工パターン２２ａ、２２ｂを二重線で、ハーフエッチング部となる外形加工パターン２１ａ、２１ｂを太線で表示してある。シリコンノズルプレートであるシリコン基板１０ｃの外形のうち、長辺の２辺が貫通する外形加工パターン２２ａ、２２ｂで加工され、短辺の２辺がハーフエッチング部となる外形加工パターン２１ａ、２１ｂで加工されるように両面からパターニングされている。
【００１７】
図２は、シリコン基板を加工する工程を模式的に断面図（図１の断面ＡＡ）で示している。加工されたシリコン基板１０ｃ（図２（ｈ））には、ノズル穴１３が設けられ、材料のシリコン基板１０（図２（ａ））から分離されている。シリコン基板１０ｃは、シリコンノズルプレートであり、シリコン基板１０より複数個分離して得ることができるが、本例では１個としている。
【００１８】
ノズル穴１３は、加工されたシリコン基板１０ｃに穿孔されて形成されており、ノズル穴１３には、それぞれシリコン基板１０ｃのインク吐出面に吐出孔を有する小径部１３ａとその背後に位置する大径の大径部１３ｂとの２段構造とされている。このような構造は、シリコンノズルプレートの強度とインク吐出性能を両立する観点から好ましい。本実施形態において、ノズル穴１３の小径部１３ａ、大径部１３ｂは、断面円形で略円筒状に形成されている。なお、ノズル穴１３の形状は図１に示す形状に限定されず、形状が異なる種々のノズル穴を採用することが可能である。また、穴径を大小の２段に限定する必要はなく、３段以上にしても良い。
【００１９】
材料となるシリコン基板１０は、エッチング加工が可能なシリコンであれば特に限定されることはない（図２（ａ））。シリコン基板１０の表面にシリコン基板をエッチング処理する際のエッチングマスクとなる膜１２を設ける（図２（ｂ））。膜１２の材料及び形成方法は、特に限定されないが、シリコン基板１０をエッチング処理する上で、耐エッチング性が良好で、シリコン基板に対する密着性が良好であるものが好ましく、熱酸化膜（酸化珪素）が好ましい。膜１２の厚さは、エッチングレート比、エッチング深さ等を考慮して、予め実験等を行い、決めれば良い。実施例としては、１．５μｍ厚を使用した。
【００２０】
次に、膜１２を設けたシリコン基板１０のインク吐出側面に小径部に対応した第１の径を有するノズル穴加工パターン１９ａ及びシリコン基板１０から加工されたシリコン基板１０ｃを分離するための外形加工パターン２１ａ、２２ａを設けてパターン膜１２ａを形成する（図２（ｃ））。また、膜１２を設けたシリコン基板１０のインク導入側面に大径部に対応した第２の径を有するノズル穴加工パターン１９ｂ及びシリコン基板１０から加工されたシリコン基板１０ｃを分離するための外形加工パターン２１ｂ、２２ｂを設けてパターン膜１２ｂを形成する（図２（ｃ））。
【００２１】
このように、本実施形態では、シリコン基板の両面からエッチング処理するため、両面にノズル穴加工パターン１９及び外形加工パターン２１，２２を形成する。ノズル穴加工パターン１９及び外形加工パターン２１、２２の形成方法は、シリコン基板１０や膜１２に損傷を与えることがなければ特に限定されることはなく、例えば、公知のフォトリソグラフィー処理及びエッチング処理がある。フォトレジストを膜１２の上に塗布し、ノズル穴加工パターン１９及び外形加工パターン２１，２２を有するフォトマスクを用いて露光し、フォトレジストを現像後、フォトレジストパターンをマスクとして膜１２をエッチング処理して部分的に除去すれば良い。
【００２２】
ここでシリコン基板のパターン膜形成工程において、所定の径を有するノズル穴加工パターン１９に対して、少なくとも一部が前記径よりも狭いパターン幅を有する外形加工パターンに前記熱酸化膜を部分的に除去することが重要である。本実施形態においては、エッチングマスクの外形加工パターン２１ａの開口幅は、前記第１の径に比較して狭く、また、外形加工パターン２１ｂの開口幅は、前記第２の径に比較して狭くしている。すなわち、外形加工パターン２１ａ、２１ｂのパターン幅をノズル穴１３のエッチング加工完了時点においてもシリコン基板を貫通しない形態で終了する程度に狭く設計することにより、ハーフエッチング部をノズル穴１３と同時に形成することが可能となる。ノズル穴のエッチング及び分離のためのハーフエッチングを同一工程で行い、両者を一緒に形成することができ製造工程を簡略化できる。なお、外形加工パターン２２ａ、２２ｂの開口幅は、前記第２の径に略等しくすることにより、外形加工パターン２２ａ、２２ｂは、ノズル穴１３のエッチング加工完了時点において、シリコン基板を貫通するようにしている。
【００２３】
ここで、前記第１の径及び第２の径はそれぞれノズル１３の小径部の径及び大径部の径に対応しているが、この径とは、断面円形の場合は直径をさし、断面形状が円でない場合、断面積を同じ面積の円形に置き換えた場合の直径とする。
【００２４】
このように、エッチングの深さはマスクパターンの幅や径で制御される。上記の様なハーフエッチング部を形成するためのパターン幅の目安として、シリコン基板の加工工程におけるエッチング深さの穴径（幅）依存性の実験データを図３に示す。
【００２５】
ここで、図３においては、ノズル穴についてのエッチング深さの穴径依存性の実験データを示したが、溝幅についても同様の実験を行い、同様の実験データを得ることができることを確認している。
【００２６】
図３において、横軸が後述するボッシュプロセスでのエッチングのサイクル数であり、縦軸がエッチング深さを示している。実際の加工に適用する場合、使用する装置、エッチング条件で図３のようなグラフを作成し、図３を目安としてノズル穴加工パターンの径に対して外形加工パターンの幅を決定する必要がある。図３より、例えば、ノズル加工パターンの径が約３０μｍに対して外形加工パターンのパターン幅を５μｍ程度に設定すれば、ノズル穴部と外形加工部で有意なエッチングレートの差が生じることが判る。
【００２７】
次に、エッチングマスク１２ｂを用いてドライエッチング等によるエッチング処理を行うことで大径部１３ｂ、外形加工の溝部２３ｂ、２４ｂを形成する（図２（ｄ））。次に、シリコン基板１０を反転させて、エッチングマスク１２ａを用いてドライエッチング等によるエッチング処理を行うことで小径部１３ａ、外形加工の溝部２３ａ、２４ａを形成する（図２（ｅ））。ノズル穴１３が貫通して完成した時点で、外形加工の溝２４ｂが貫通する。一方、外形加工の溝２３ｂは貫通せず、ハーフエッチング部が形成される。
【００２８】
外形加工が終了した時点においてもハーフエッチング部により、シリコンノズルプレートとなるシリコン基板１０ｃはシリコン基板１０から分離していない。従って、その後の各工程でシリコン基板１０ｃの外側の部分をつかんで作業ができるので、ハンドリングが容易となる。また、シリコン基板をヘッドチップに貼り合わせる前にハーフエッチング部に沿って割ることにより分離するので、シリコンの切り屑の発生がほとんどなく、切り屑がノズルプレート表面に付着したり、ノズルプレート表面に形成された撥インク層を傷つけてしまうという問題がない。また、クラックを基点として割れや欠けが発生すような強度劣化をおこさない。
【００２９】
なお、ドライエッチングにおいては、エッチングと側壁保護を繰り返すスイッチングプロセス（いわゆるボッシュプロセス）を採用することが好ましい。ボッシュプロセスでは、弗素ラジカルによるシリコンの高速エッチングとＣＦ系ガスを用いたコンフォーマルＣＶＤによる保護膜の形成の繰り返しにより、高アスペクト比でのシリコンの深堀りが容易になる。保護膜は、側壁のみならずエッチング底面にも形成されるが、底面の保護膜は高いエネルギーを持った弗素イオンの衝突により容易に除去されると同時にシリコンもさらにエッチングされる。また、このプロセスに適したプラズマとしては、エッチング速度を確保するための高分解・高密度のプラズマが得られ、かつ、ＣＶＤにおいて低分解から高分解までの制御性のよい条件設定ができる誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）発生源を用いる。
【００３０】
また、実際の加工ではシリコン基板を、例えばシリコンやガラスの基板を台板として、この台板上にグリースまたは粘着性がグリース程度の粘着性が比較的弱い粘着剤を用いて仮固定すると作業性が良くなるので好ましい。仮固定の方法の具体例としては、例えばクールグリース（商品名）等の熱伝導性グリースや熱伝導性粘着シートを用いることが挙げられる。
【００３１】
さらに、以上で説明したエッチング処理工程においては、大径部側を加工する第１の工程（図２（ｄ））と小径部側を加工する第２の工程（図２（ｅ））の２つの工程を有しており、この２つの工程の順番は入れ替えても良い。
【００３２】
次に、膜１２をウエットエッチング法又はドライエッチング法等により除去した後、洗浄する（図２（ｆ））。
【００３３】
次に、シリコン基板のインク吐出側の面に撥インク膜２６を形成する（図２（ｇ））。撥インク膜２６は、ＦＥＰ（四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、フッ素シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが好ましく、塗布や蒸着等の方法でインク吐出面に成膜される。
【００３４】
次にハーフエッチング部に沿って割ることにより、個々のシリコン基板１０ｃ（シリコンノズルプレート）に分離して、シリコンノズルプレートの製造が完了する（図２（ｈ））。
【００３５】
次に、図４に示すように、これまでに用意したシリコン基板１０ｃ（シリコンノズルプレート）のインク導入側の面とヘッドチップ１００とを接着剤を用いて貼り合わせ、インクジェットヘッド２０とした。
【００３６】
インクジェットヘッドは、インクチャネル内のインクを該インクチャネルの一端に形成されたノズル孔からインク滴として吐出するように構成されたものであれば、インクを吐出するエネルギーを発生するための構造はどのようなタイプでもよいが、ここではインクチャネルを構成する側壁が分極された圧電性材料により形成され、この側壁に電界を印加することにより側壁をせん断変形させてインクチャネル内のインクを吐出する、いわゆるシェヤーモードタイプのヘッドを例に挙げて説明する。
【００３７】
図４は、インクジェットヘッドの一例であるマルチチャネル型インクジェットヘッドの構造例を示す一部破断斜視図である。
【００３８】
同図において、１００はヘッドチップ、１０ｃは本発明に係るシリコンノズルプレート、１０４はインクマニホールドである。
【００３９】
同図に示すヘッドチップ１００は、アクチュエータ基板１１１と、該アクチュエータ基板１１１の上面に接合されたカバー基板１２０とにより構成されている。
【００４０】
アクチュエータ基板１１１は、電界を印加することにより変形を生じる２枚の圧電材料基板１１１ａ、１１１ｂを、分極方向を互いに反対に向けてエポキシ系接着剤等を用いて上下に接合されてなり、それら２枚の圧電材料基板１１１ａ、１１１ｂに亘って円盤状の砥石（ダイシングブレード）等の公知の研削機を用いて所定ピッチで互いに平行な複数列の溝が加工されることにより、チャネル１１３と隔壁１１４とが交互に形成されている。
【００４１】
各隔壁１１４の壁面には該隔壁１１４に電界を印加するための金属電極（図示せず）が形成されている。この金属電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、めっき法等の公知の手段を用いることができる。図示する態様では、隔壁１１４は分極方向の異なる２枚の圧電材料基板１１１ａ、１１１ｂからなるため、各金属電極は、それら両圧電材料基板１１１ａ、１１１ｂを駆動させるべく、少なくとも各隔壁１１４を構成している圧電材料基板１１１ａ及び１１１ｂに亘る側面の全面に形成されている。
【００４２】
カバー基板１２０は、アクチュエータ基板１１１のチャネル１１３が形成されている上面にエポキシ系接着剤等を用いて接合される。
【００４３】
ヘッドチップ１００の前端面には、ヘッドチップ１００の複数のチャネル１１３に対応するように形成されたインク吐出用のノズル孔となる小径部１３ａを有するシリコンノズルプレート１０ｃが、また、ヘッドチップ１００の後端面には、チャネル１１３内にインクを供給するインクマニホールド１０４が接着剤を用いてそれぞれ接合されている。
【００４４】
圧電材料であるＰＺＴで構成されるヘッドチップ１００の前面に接合されるノズルプレート１０ｃは、シリコンからなる１枚の板状の基板によって形成されている。シリコンの熱膨張係数は、２．７ｐｐｍ／℃であり、ヘッドチップ１００に通常用いられる、圧電材料であるＰＺＴの熱膨張係数（４〜６ｐｐｍ／℃）と近いため、ヘッドチップ１００に対して正確に接合でき、また、熱膨張率の差に起因するヘッドチップ１００の歪み等の発生を抑えることができる。
＜第２の実施の形態＞
第２の実施形態においては、シリコン基板の片面からパターニングしてエッチング処理を行う以外は、第１の実施形態と同様である。
【００４５】
シリコン基板の加工パターンは基本的に図１に示すパターンと同様である。図５は、シリコンノズルプレートの製造工程の第２の実施の形態を示す断面図である。図５において（ｆ）以降の工程は、図２の（ｆ）以降の工程がそのまま適用されるため、図示を省略してある。
【００４６】
材料となるシリコン基板１０は、エッチング加工が可能なシリコンであれば特に限定されることはない（図５（ａ））。シリコン基板１０の表面にシリコン基板をエッチング処理する際のエッチングマスクとなる膜１２を設ける（図５（ｂ））。
【００４７】
次に、膜１２を設けたシリコン基板１０のインク導入側面に大径部に対応した第２の径を有するノズル穴加工パターン１９ｂ、小径部に対応した第１の径を有するノズル穴加工パターン１９ａ及びシリコン基板１０から加工されたシリコン基板１０ｃを分離するための外形加工パターン２１ｂ、２２ｂを設けてパターン膜１２ｂを形成する（図５（ｃ））。
【００４８】
このように、本実施形態では、シリコン基板の片面からエッチング処理するため、インク導入側の面にノズル穴加工パターン１９及び外形加工パターン２１，２２を形成する。ノズル穴加工パターン１９及び外形加工パターン２１、２２の形成方法は、シリコン基板１０や膜１２に損傷を与えることがなければ特に限定されることはなく、例えば、公知のフォトリソグラフィー処理及びエッチング処理がある。
【００４９】
まず、フォトレジストを膜１２の上に塗布し、小径部に対応した第１の径を有するノズル穴加工パターン１９ａ及び外形加工パターン２１ｂ，２２ｂを有するフォトマスクを用いて露光し、フォトレジストを現像後、フォトレジストパターンをマスクとして膜１２をエッチング処理して部分的に除去する。次に、再度フォトレジストを膜１２の上に塗布し、大径部に対応した第２の径を有するノズル穴加工パターン１９ｂを有するフォトマスクを用いて露光し、フォトレジストを現像後、フォトレジストパターンをマスクとして膜１２をエッチング処理して部分的に除去すれば良い。
【００５０】
ここでシリコン基板のパターン膜形成工程において、所定の径を有するノズル穴加工パターン１９に対して、少なくとも一部が前記径よりも狭いパターン幅を有する外形加工パターンに前記熱酸化膜を部分的に除去することが重要である。本実施形態においては、エッチングマスクの外形加工パターン２１ｂの開口幅は、前記第１の径に比較して狭くしている。すなわち、外形加工パターン２１ｂのパターン幅をノズル穴１３のエッチング加工完了時点においてもシリコン基板を貫通しない形態で終了する程度に狭く設計することにより、ハーフエッチング部をノズル穴１３と同時に形成することが可能となる。ノズル穴のエッチング及び分離のためのハーフエッチングを同一工程で行い、両者を一緒に形成することができ製造工程を簡略化できる。なお、外形加工パターン２１ｂの開口幅は、前記第２の径に略等しくすることにより、外形加工パターン２２ｂは、ノズル穴１３のエッチング加工完了時点において、シリコン基板を貫通するようにしている。
【００５１】
次に、エッチングマスク１２ｂを用いてドライエッチング等によるエッチング処理を行うことで小径部１３ａ、外形加工の溝部２３ｂ、２４ｂを形成する（図５（ｄ１））。次に、ドライエッチング等によるエッチング処理を行うことで小径部１３ａに対応したパターン膜１２ｂを部分的に除去する（図５（ｄ２））。
【００５２】
エッチングマスク１２ｂを用いて再度、ドライエッチング等によるエッチング処理を行うことで大径部１３ｂ、外形加工の溝部２３ｂ、２４ｂを形成する（図５（ｅ））。ノズル穴１３が貫通して完成した時点で、外形加工の溝２４ｂが貫通する。一方、外形加工の溝２３ｂは貫通せず、ハーフエッチング部が形成される。
【００５３】
以降は、図２（ｆ）のパターン膜１２の除去以降の工程が適用される。
【００５４】
以上の第１、第２実施形態で説明した外形加工パターンの例では、シリコンノズルプレートであるシリコン基板１０ｃの外形のうち、長辺の２辺が貫通する外形加工パターン２２で加工され、短辺の２辺がハーフエッチング部となる外形加工パターン２１で加工されるようパターンとしているが、このようなパターンに限定される必要はなく、外形加工パターンの少なくとも一部をハーフエッチング部となる外形加工パターンとし、残りを貫通する外形加工パターンとすればよい。例えば、外形部分すべてをハーフエッチング部となる外形加工パターンとしたり、１辺のみをハーフエッチング部となる外形加工パターンとしてもよい。
【００５５】
以上のように、本実施形態に係るシリコンノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法は、前記シリコン基板をハーフエッチング部に沿って割ることにより分離するので、シリコンの切り屑の発生がほとんどなく、切り屑がノズルプレート表面に付着したり、ノズルプレート表面に形成された撥インク層を傷つけてしまうという問題がない。また、クラックを基点として割れや欠けが発生すような強度劣化をおこさない。
【００５６】
また、シリコン基板にノズル穴を貫通させるエッチング加工完了時点においてもハーフエッチング部が形成されてシリコン基板がバラバラとならず、以降の洗浄工程等におけるハンドリングが容易となる。
【００５７】
また、所定の径を有するノズル穴加工パターン及び少なくとも一部が前記径よりも狭いパターン幅を有する外形加工パターンに膜を部分的に除去するパターン膜形成工程を有するので、エッチングマスクの外形加工パターンの少なくとも一部の開口幅は、エッチング加工完了時点においてもシリコン基板を貫通しない形態で終了する程度に狭く設計することにより、ハーフエッチング部をノズル穴と同時に形成することが可能となる。一つのシリコン基板上に複数のノズルプレートを配置し、同時に製造することができるので、ノズルプレート製造にかかるスループットを向上することができるとともに、ノズル穴のエッチング及び分離のためのハーフエッチングを同一工程で行い、両者を一緒に形成することができ製造工程を簡略化できる。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
図６に示す小径部の直径（ノズル径）２３μｍ、ノズル小径部の長さを４０μｍ、大径部の直径を４０μｍ、ノズル大径部の長さを１６０μｍ、ノズル穴の長さ（小径部＋大径部）が２００μｍの穴を１４１μｍ間隔で１列に１２８個とするノズル穴１３を有する厚さ２００μｍ、大きさ３ｍｍ幅×４１ｍｍ長の複数個のシリコン基板１０ｃを、直径６インチのシリコン基板（以降、シリコン基板と称する。）１０を用いて作製した。
【００５９】
図６において、シリコン基板１０の表裏面に形成されるノズル穴加工パターン１９ａ、１９ｂを黒丸で、貫通する外形加工パターン２２ａ、２２ｂを二重線で、ハーフエッチング部となる外形加工パターン２１ａ、２１ｂを太線で表示してある。シリコンノズルプレートであるシリコン基板１０ｃの外形のうち、長辺の２辺が貫通する外形加工パターン２２ａ、２２ｂで加工され、短辺の２辺がハーフエッチング部となる外形加工パターン２１ａ、２１ｂで加工されるようにパターニングされている。
【００６０】
以下、図２、図６に沿って説明する。
（１）熱酸化法でシリコン基板１０を水蒸気雰囲気で１０００〜１１００℃に加熱・維持した状態で、膜厚１．５μｍのエッチングマスクとなる熱酸化膜１２を設けた。
（２）熱酸化膜１２を設けたシリコン基板１０のインク吐出側面にフォトレジストを塗布後、フォトマスクを用いてマスクアライナーで露光した後、現像及びエッチング処理を行って直径２３μｍの穴を１４１μｍ間隔で１列に１２８個の小径部のノズル穴加工パターン１９ａ及びハーフエッチング部を形成するための前記ノズル径よりも狭い５μｍのパターン幅を有する外形加工パターン２１ａ、前記ノズル径より大きい４０μｍのパターン幅を有する外形加工パターン２２ａをパターンニングした。
（３）パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクとして熱酸化膜をエッチングして部分的に熱酸化膜を除去してパターン膜１２ａを形成した。
（４）熱酸化膜１２を設けたシリコン基板１０のインク導入側面にフォトレジストを塗布後、フォトマスクを用いてマスクアライナーで露光した後、現像及びエッチング処理を行って直径４０μｍの穴を１４１μｍ間隔で１列に１２８個の大径部のノズル穴加工パターン１９ｂ及びハーフエッチング部を形成するための前記ノズル径よりも狭い５μｍのパターン幅を有する外形加工パターン２１ｂ、前記大径部の直径と同じ４０μｍのパターン幅を有する外形加工パターン２２ｂをパターンニングした。
（５）パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクとして熱酸化膜をエッチングして部分的に熱酸化膜を除去してパターン膜１２ｂを形成した。
（６）シリコン基板１０をダミーのシリコンウエハー上にクールグリースを用いて貼り付け固定した後、（５）で作製したパターン膜１２ｂをエッチングマスクとしてシリコン基板１０をボッシュプロセスによりドライエッチング処理することにより深さ１６０μｍの大径部１３ｂ、外形加工の溝部２３ｂ、２４ｂを形成した。
（７）シリコン基板１０を反転させて、ダミーのシリコンウエハー上にクールグリースを用いて貼り付け固定した後、（３）で作製したパターン膜１２ａをエッチングマスクとしてシリコン基板１０をボッシュプロセスによりドライエッチング処理することにより深さ４０μｍの小径部１３ａ、外形加工の溝部２３ａ、２４ａを形成した。ノズル穴１３が貫通して完成した時点で、（６）で設けた外形加工の溝２４ｂが貫通する。一方、（６）で設けた外形加工の溝２３ｂは貫通せず、ハーフエッチング部が形成さる。
（８）シリコン基板１０を熱酸化膜用エッチング液であるフッ酸に浸けてパターン膜１２ａ，１２ｂを完全に除去した後、洗浄した。
（９）シリコン基板１０のインク吐出側の面にパーフルオロアルキルシランからなる膜厚０．１μｍの撥インク膜２６を蒸着により成膜した。
（１０）ハーフエッチング部に沿って割ることにより、個々のシリコン基板１０ｃ（シリコンノズルプレート）に分離した。
【００６１】
従って、直径６インチのシリコン基板１０からノズル穴を有する大きさ３ｍｍ幅×４１ｍｍ長のシリコン基板１０ｃを得ることができた。
【００６２】
得られたシリコン基板１０ｃ表面を顕微鏡にて観察した結果、ノズル穴の形状の乱れもなく、切り屑の付着やクラックの発生は認められなかった。また撥インク膜の傷も見られず良好であった。
（１１）次に、図４に示すように、これまでに用意したシリコン基板１０ｃ（シリコンノズルプレート）とヘッドチップ１００とをエポキシ系の接着剤を用いて貼り合わせ、１００℃に加熱して硬化させて、インクジェットヘッド２０とした。
【００６３】
シリコンの熱膨張係数は、２．７ｐｐｍ／℃であり、ヘッドチップ１００に通常用いられる、圧電材料であるＰＺＴの熱膨張係数（４〜６ｐｐｍ／℃）と近いため、ヘッドチップ１００に対して位置ずれは認められなく良好であった。
【００６４】
本実施例に拠れば、シリコン基板１０から多数の複数のノズルプレートを得るようにした場合、ヘッドチップ１００にノズルプレートを貼り付ける直前に、シリコン基板から個々のノズルプレートを分離するので、それまでの工程間では一体となったシリコン基板のままでハンドリングを行うことができ、個々のノズルプレートを個々に扱う必要がなく、ハンドリングが容易である。
【００６５】
（実施例２）
図７に示すように耳部１０ｄが形成されるように、貫通する外形加工パターン２２ａ、２２ｂの形状を変更し、また、耳部１０ｄを分離するためのハーフエッチング部となる外形加工パターン２１ａ、２１ｂを追加した（追加した部分は点線で表示）以外は実施例１と同様に加工し、耳部１０ｄを有した状態でヘッドチップ１００に接着し、その後ハーフエッチング部（点線）に沿って折ることにより耳部１０ｄを分離した。
【００６６】
評価結果は実施例１と同様に良好であった。
【００６７】
また、本実施形態においては、（１０）の工程において、シリコン基板１０ｃ（シリコンノズルプレート）からはみ出た耳部１０ｄが形成される。耳部１０ｄを有していると、（１１）のヘッドチップ１００とへの貼り付け工程で耳部１０ｄをつかんで作業ができるので、ハンドリングが容易となる。また、作業の際にノズルプレートのノズル近傍やプレート面を挟持する必要がなく、撥インク膜やノズルプレートの不用意な損傷を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】シリコン基板の加工パターンを示す図である。
【図２】シリコンノズルプレートの製造工程の第１の実施形態を示す断面図である。
【図３】シリコン基板の加工工程におけるエッチング深さの穴径依存性を示す図である。
【図４】マルチチャネル型インクジェットヘッドの構造例を示す一部破断斜視図である。
【図５】シリコンノズルプレートの製造工程の第２の実施形態を示す断面図である。
【図６】実施例１におけるシリコン基板の加工パターンを説明する図である。
【図７】実施例２におけるシリコン基板の加工パターンを説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  材料となるシリコン基板
１０ｃ  外形加工されたシリコン基板（シリコンノズルプレート）
１２  エッチングマスクとなる膜
１２ａ、１２ｂ  パターン膜
１３  ノズル穴
１３ａ  小径部
１３ｂ  大径部
１９、１９ａ、１９ｂ  ノズル穴加工パターン
２１，２１ａ、２１ｂ  外形加工パターン（ハーフエッチング部に対応）
２２、２２ａ、２２ｂ  外形加工パターン（貫通部に対応）
【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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