(57)【要約】【課題】ダイシングブレードに負担をかけずに、所望するサイズに液滴吐出ヘッド（特に厚みがある積層数が多い液滴吐出ヘッド）を個片化することができる液滴吐出ヘッドの製造方法等を得る。【解決手段】液滴を吐出するための部位を設けた複数の基板を積層して形成した複数の液滴吐出ヘッドを有する基板をダイシング加工し、各液滴吐出ヘッドに切り離す液滴吐出ヘッドの製造方法において、最表層の基板である電極基板１０のダイシング加工を行う部分に対して、所望するダイシング幅よりも広い凹部を有するダイシング補助溝６７をダイシング加工前に形成する工程を有する。【選択図】図３
2008132646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するための部位を形成した複数の基板を積層してダイシング加工し、各液滴吐出ヘッドに切り離す液滴吐出ヘッドの製造方法において、
最表層の基板における前記ダイシング加工を行う部分に対し、所望するダイシング幅よりも広い凹部を有するダイシング補助用の溝を、前記ダイシング加工前に形成する工程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２】
サンドブラスト加工により、前記ダイシング補助用の溝を形成することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記ダイシング補助用の溝の形成と同じ工程で前記液滴吐出ヘッドに液体を供給するための液体供給口となる穴を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記液体供給口は、前記ダイシング補助用の溝と同じ深さまで前記穴を形成し、前記ダイシング補助用の溝にマスクを施した後、前記ダイシング補助用の溝を形成した面から貫通させることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記液体供給口は、前記ダイシング補助用の溝と同じ深さまで前記穴を形成し、前記ダイシング補助用の溝を形成した面と反対の面から貫通させることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、
底面に振動板を形成し、前記液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、
前記振動板に対向し、前記振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、
前記吐出室に液滴を供給する共通液滴室となる凹部と、前記共通液滴室から前記吐出室へ液滴を移送するための貫通孔と、前記吐出室から前記ノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔とを有するリザーバ基板と
を積層し、前記電極基板に前記ダイシング補助用の溝を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層した複数の基板をダイシング加工して形成する、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置の製造方法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、圧力センサ等がある。
【０００３】
液滴吐出方式（代表的なものとして、インクを吐出して印刷等を行うために用いるインクジェットがある）は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷（プリント）等に利用されている。液滴吐出方式は、微細加工素子である例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを、対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液体を吐出するものである。近年では、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、有機電界発光（Organic ElectroLuminescence ：以下、ＯＥＬという）素子を用いた表示基板（ＯＬＥＤ）、ＤＮＡ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】
液滴吐出方式を実現する吐出ヘッドとして、例えば、各ノズル内の液体を加熱して気体（バブル）を発生させ、その圧力によってインク液滴を吐出させるものがある。また、吐出液体を溜めておく吐出室の少なくとも一面の壁（例えば底壁とする。この壁は他の壁と一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする）が撓んで形状が変化するようにしておき、振動板を撓ませて吐出室内の圧力を高め、吐出室と連通するノズルから液滴を吐出させるものがある。
【０００５】
静電方式による液滴吐出ヘッドの場合には、振動板と各振動板と対向している個別電極との間に静電力を発生させ、振動板を個別電極に引きつける。その後、静電力を弱める又は発生を停止させると、振動板が元に戻って平衡状態になろうとする復元力（弾性力）が働くため、振動板が元の位置に変位する。これらを繰り返すことで振動板を駆動させ、液滴を吐出する。このような液滴吐出ヘッドを製造する際の材料として、例えば、ガラス基板、シリコン基板が用いられる。そして、各基板に部材形成を行い、積層し、接合して製造をしている。
【０００６】
ここで、通常、液滴吐出ヘッドはウェハ単位で加工を行う。そして、ウェハ単位で一体形成された複数の液滴吐出ヘッドを、チップ化（個片化）して製造する。このとき、ダイシングブレードを用いてダイシング（切り離し）加工、ブレーク加工等を行う（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
液滴吐出ヘッドのノズルはますます高密度化する傾向にあるが、ノズル間隔を狭くしていくと、吐出室も狭くなる。そのため、ある吐出室での振動が隣の吐出室内の液体に影響を与える。この影響を抑えようとすると吐出室の高さを低くする必要がある。そこで、従来、吐出室となる部材と同じ基板上に形成していたリザーバと呼ばれる共通液室となる部分を独立した基板（以下、リザーバ基板という）に形成し、吐出室となる部分を形成した基板に積層させた構造も提案され、実現されつつある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１７０５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、液滴吐出ヘッドの積層化が進むとその厚さが増すことになる。ここで、ブレーク加工は、例えば基板に亀裂等が入って破損する可能性があるため、破損を少なくするためにはダイシング加工を行う方が望ましい。ただ、液滴吐出ヘッドの厚さが増すと、ダイシングを行う際に、ダイシングブレードに多大な負荷をかけることになり、摩耗等、ダイシングブレードの損傷が早くなる。また、この摩耗でダイシングブレードの刃先の幅が変わる等により、各液滴吐出ヘッドのチップサイズのバラツキが生じることがある。また、ガラス基板にバリ等が発生することもあるため、他のユニットとの接合等がうまくいかず、組み立て不良が生じる場合がある。
【００１０】
そこで、個片化する際、ダイシングブレードに負担をかけずに、所望するサイズに液滴吐出ヘッド（特に厚みがある積層数が多い液滴吐出ヘッド）を個片化することができる液滴吐出ヘッドの製造方法等を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するための部位を設けた複数の基板を積層して形成した複数の液滴吐出ヘッドを有する基板をダイシング加工し、各液滴吐出ヘッドに切り離す液滴吐出ヘッドの製造方法において、最表層の基板のダイシング加工を行う部分に対して、所望するダイシング幅よりも広い凹部を有するダイシング補助用の溝をダイシング加工前に形成する工程を有する。
本発明によれば、最表層の基板におけるダイシング加工を行う部分に対して、所望するダイシング幅よりも広い凹部を有するダイシング補助用の溝をダイシング加工前に形成するようにしたので、ダイシングブレードによる研削量を減らすことができ、摩耗を少なくすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、サンドブラスト加工により、ダイシング補助用の溝を形成する。
本発明によれば、他の加工よりも深く、速く、所定の深さの溝を形成することができ、生産性を向上させることができる。また、テーパ状に形成することができるため、例えば溝側面がはみ出すようなことがなく、その後のユニット組み立ても容易におこなうことができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ダイシング補助用の溝の形成と同じ工程で液滴吐出ヘッドに液体を供給するための液体供給口となる穴を形成する。
本発明によれば、ダイシング補助用の溝の形成と同じ工程で、液滴吐出ヘッドに必要な液体供給口となる穴の形成も行うことができるので、時間的に効率がよく、低コスト化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法では、液体供給口は、ダイシング補助用の溝と同じ深さまで穴を形成し、ダイシング補助用の溝にマスクを施した後、ダイシング補助用の溝を形成した面から貫通させる。
本発明によれば、ダイシング補助用の溝形成と同じ工程で液体供給口となる穴を途中まで形成し、その後に貫通させるようにしたので、時間的に効率がよく、低コスト化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法では、液体供給口は、ダイシング補助用の溝と同じ深さまで穴を形成し、ダイシング補助用の溝を形成した面と反対の面から貫通させる。
本発明によれば、ダイシング補助用の溝形成と同じ工程で液体供給口となる穴を途中まで形成し、その後に貫通させるようにしたので、例えば貫通にドリル等を用いることができ、さらに時間的に効率がよく、低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、底面に振動板を形成し、液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、振動板に対向し、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、吐出室に液滴を供給する共通液滴室となる凹部と、共通液滴室から吐出室へ液滴を移送するための貫通孔と、吐出室からノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔とを有するリザーバ基板とを積層し、電極基板にダイシング補助用の溝を形成する。
本発明によれば、４層の基板を積層して構成した液滴吐出ヘッドに対して、最も厚い、土台となる電極基板にダイシング補助用の溝を形成するようにしたので、ダイシングブレードの研削量を減らす効果をさらに享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１は液滴吐出ヘッドの一部を示している。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動するフェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。（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位（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、図における上側を上とし、下側を下として説明する）。
【００１８】
図１に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０、リザーバ基板３０及びノズル基板４０の４つの基板が下から順に積層されて構成される。ここで本実施の形態では、電極基板１０とキャビティ基板２０とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板２０とリザーバ基板３０、リザーバ基板３０とノズル基板４０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
【００１９】
本実施の形態における液滴吐出ヘッドの土台となる電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えば硼珪酸系の耐熱硬質ガラス等の基板を主要な材料としている。本実施形態では、ガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板とすることもできる。電極基板１０の表面には、後述するキャビティ基板２０に形成される吐出室２１となる凹部に合わせて、例えば深さ約０．３μｍを有する複数の凹部１１が形成されている。また、キャビティ基板２０の各吐出室２１（振動板２２）と対向する凹部１１の内側（特に底部）には、固定電極となる個別電極１２が設けられている。ここで、製造の際に、個別電極１２が凹部１１からはみ出さないようにするため、必要な個別電極１２形状よりも大きな形状でパターンを形成しておく。個別電極１２は電極部、リード部及び端子部を有し、端子部を介してドライバＩＣ５０と電気的に接続され、ドライバＩＣ５０から電圧印加による電荷供給等が行われる。この個別電極１２の材料としてクロム等の金属材料を用いてもよいが、本実施の形態では、例えばスパッタ法により、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を０．１μｍの厚さで凹部１１の内側に成膜して形成する。例えば、ＩＴＯは可視光領域において透明であるため、振動板２２と個別電極１２との間において、凹部１１により振動板２２が撓む（変位する）ことができる一定のギャップ（凹部１１等に囲まれた空間、空隙室）の様子をガラス基板である電極基板１０側から観察しやすく、放電等の確認を行いやすいからである。
【００２０】
さらに、凹部１１には、後述するＦＰＣ５１からドライバＩＣ５０に各個別電極１２にそれぞれ個別の電荷供給制御を行うためのＳＥＧ信号を送信するためのリード線（配線）の役割を果たす信号リード線１３が設けられている、ドライバＩＣ５０が収容されたときに、ドライバＩＣ５０の直下となる部分に配される。また、電極基板１０には、他にも外部のタンク（図示せず）から供給された液体を取り入れてリザーバ３１に流す流路となる液体供給口１４となる貫通穴が設けられている。
【００２１】
ここで、本実施の形態においては、電極基板１０においてダイシング補助溝側面１５が形成されている。これは、ウェハ単位で製造した液滴吐出ヘッドを個片化のためにダイシングする際の補助を行うために形成された溝（以下、ダイシング補助溝という）を、ダイシングしてできる側面である。ダイシング補助溝の形成及びダイシング補助溝を用いたダイシングについては後述する。
【００２２】
キャビティ基板２０は、厚さ約５０μｍの例えば表面が（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（以下、シリコン基板という）を主要な材料としている。キャビティ基板２０には、吐出室２１となる凹部（底壁がボロンドープ層で形成された可動電極となる振動板２２となっている）が形成されている。また、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、振動板２２と個別電極１２との間を電気的に絶縁し、短絡防止を図るための絶縁膜２３が成膜されている。絶縁膜２３は、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍのＴＥＯＳ膜により成膜する。ここでは絶縁膜２３をＴＥＯＳ膜としているが、例えばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））を用いてもよい。さらに、キャビティ基板２０にも液体供給口１４となる貫通穴が設けられている（電極基板１０に設けられた貫通穴と連通する）。さらに、外部の電力供給手段（図示せず）から基板（振動板２２）に個別電極１２と反対の極性の電荷を供給する際の端子となる共通電極端子２７を備えている。また、ドライバＩＣ５０を収容するためのドライバ収容部２８となる貫通穴を有している。また、溝穴内に封止材料を堆積させ、不要な部分に堆積させずに所望範囲に封止材２６を形成するための貫通溝穴２９が形成されている。
【００２３】
リザーバ基板３０は例えば厚さ１８０μｍのシリコン基板を主要な材料とする。リザーバ基板３０には、各吐出室２１に液体を供給するリザーバ（共通液室）３１となる凹部が形成されている。この凹部の底面にも、液体供給口１４となる貫通穴（電極基板１０に設けられた貫通穴と連通する）が設けられている。また、凹部の底面には、リザーバ３１から各吐出室２１に液体を供給するための供給口３２が各吐出室２１の位置に合わせて形成されている。そして、各吐出室２１とノズル基板４０に設けられたノズル４１との間の流路となり、吐出室２１で加圧された液体がノズル４１に移送する流路となる複数のノズル連通孔３３が各ノズル（各吐出室２１）に合わせて設けられている。また、ドライバＩＣ５０を収容するためのドライバ収容部２８となる貫通穴（キャビティ基板２０に設けられた貫通穴と連通する）を有している。ここで、特に限定するものではないが、本実施の形態では、キャビティ基板２０と対向する面側に吐出室２１の容積を拡げるための凹部を設ける。
【００２４】
ノズル基板４０についても、例えば厚さ約５０μｍのシリコン基板を主要な材料とする。ノズル基板４０には、複数のノズル４１が形成されている。各ノズル４１は、各ノズル連通孔３３から移送された液体を液滴として外部に吐出する。ノズル４１を複数段で形成すると、液滴を吐出する際の直進性向上が期待できる。本実施の形態ではノズル４１を２段で形成する。ここで、振動板２２によりリザーバ３１側の液体に加わる圧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。ここで、このノズル基板４０が蓋となって、ドライバ収容部２８に収容したドライバＩＣ５０が保護される。
【００２５】
ドライバＩＣ５０は、液滴吐出ヘッドにある複数の個別電極１２に対して、それぞれ独立して電圧を印加し、電荷供給、維持、放電等を行うための手段である。本実施の形態では、２つのドライバＩＣ５０を収容するようにしているが、この数について限定するものではない。また、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）５１は、駆動制御手段（図示せず）からの信号を液滴吐出ヘッド側に送信するための配線が設けられている。配線は、共通電極端子２７を介して液滴吐出ヘッド内の全振動板２２に対して共通した電荷供給制御を行うためのＣＯＭ信号を送信するＦＰＣ配線５１ａ及び信号リード線１３を介してドライバＩＣ５０に前述したＳＥＧ信号を送信するＦＰＣ配線５１ｂからなる。
【００２６】
図２は液滴吐出ヘッドの断面図である。ノズル１２のノズル孔から吐出させる液体を吐出室２１で溜めておき、吐出室２１の底壁となる振動板２２を撓ませることにより、吐出室２１内の圧力を高め、ノズル４１から液滴を吐出させる。ここで、本実施の形態の振動板２２は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。これは、例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液等のアルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェットエッチングを行った場合、高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）のボロン拡散領域で極端にエッチングレートが小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術を利用するためである。これにより、振動板２２の厚さ、吐出室２１の容積を高精度に形成することができる。
【００２７】
振動板２２と個別電極１２との間に形成されたギャップ（空間、空隙）は、封止材２６を貫通溝穴２９内に封止させることにより、ドライバ収容部２８の空間と連通することなく、外気と遮断されている。これにより、振動板２２と個別電極１２とが貼り付く原意となる水分等のギャップへの混入を防ぐことができる。ドライバＩＣ５０に選択された個別電極１２には例えば約３０Ｖの電圧が印可され、正に帯電する。このとき、振動板２２は相対的に負に帯電する（ここでは、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等、共通電極端子２７を介してキャビティ基板２０には負の極性を有する電荷が供給される）。そのため、選択された個別電極１２と振動板２２との間では静電気力が発生し、個別電極１２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。そして電荷供給を止めると振動板２２は元に戻ろうとする。そのとき吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力で加圧された液体がノズル４１から液滴として吐出する。この液滴が例えば記録紙に着弾することによって印刷等が行われる。なお、このような方法は引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いて液滴を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。
【００２８】
図３はウェハに形成されたダイシング補助溝と液滴吐出ヘッドとの関係例を表す図である。例えば、本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０、リザーバ基板３０及びノズル基板４０となるウェハ状の基板を積層した後に、あらかじめ定められた部分（これをダイシングラインという）に沿って個々に切り離して製造する。例えば、図３では、直径１００ｍｍの基板から１０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの液滴吐出ヘッドを１０個に切り離す。ここで、積層数が多くなり、液滴吐出ヘッドの高さ方向に対する厚さが増すと、ダイシングブレードにかかる負荷が大きくなり、摩耗等、損傷がはやくなる。これが、製造される液滴吐出ヘッドのサイズのバラツキにも影響する。そこで本実施の形態では、最表層に形成された、最も厚く、硬いガラス基板である電極基板１０において、ダイシングラインに沿ってあらかじめダイシング補助溝を形成しておき、ダイシング加工を行いやすくするものである。
【００２９】
図４は電極基板１０の製造工程を表す図である。図４に基づいて電極基板１０の製造について説明する。実際には電極基板１０は、ウェハ状のガラス基板で複数個分を同時形成する。そして、他の基板と接合等をした後、個々に切り離して液滴吐出ヘッドを製造するが、図４では１つの液滴吐出ヘッドの電極基板１０の一部分だけを示している。
【００３０】
約１ｍｍのガラス基板６１の一方の面に対し、例えば、マスクとなるクロム（Ｃｒ）膜６２を成膜する（図４（ａ））。クロム膜６２の形成は、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition ）法で行う。例えば、ＰＶＤ法としては、スパッタ、真空蒸着、イオンプレーティング等の方法がある。さらに、クロム膜６２上の全面にフォトレジスト６３を塗布する。そして、フォトリソグラフィ（Photolithography）法を用い、クロム膜上の全面に塗布したフォトレジスト用の感光性樹脂をマスクアライナ等で露光し、現像液で現像することで、ガラス基板６１に、後に電極基板１０の凹部１１となる部分を形成するためのフォトレジスト６３によるパターンを形成する。
【００３１】
フォトレジストパターンを形成した後、例えば硝酸セリウムアンモニウム水溶液によりウェットエッチングを行い、クロム６２膜の不要な部分を除去する（図４（ｂ））。これによりガラス基板５１上には、クロム膜６２により凹部１１となる部分のエッチングパターンが形成される。そして、例えばフッ化アンモニウム水溶液によりガラス基板６１をウェットエッチングを行って、約０．３μｍの高さの側壁を有する凹部１１を形成する（図４（ｃ））。その後、クロム膜６２を剥離する（図４（ｄ））。
【００３２】
そして、個別電極１２、信号リード線１３となるＩＴＯの膜６４（以下、ＩＴＯ膜６４という）を凹部１１を形成した面に対して全面成膜する（図４（ｅ））。ここで、成膜方法については特に限定するものではないが、例えばスパッタ等により成膜を行う。そして、ＩＴＯ膜６４に対して、前述したフォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト６５を塗布し、パターニングを行う（図４（ｆ））。その後、ＩＴＯ膜６４をウェットエッチングを行い、フォトレジスト６５を剥離して個別電極１２を形成する（図４（ｇ））。
【００３３】
そして、個別電極１２を形成した面とは反対の面にマスクのためのドライフィルム６６をラミネート法により貼付する（両面に貼付してもよい）。パターニングを行ってドライフィルム６６において、液体供給口１４となる部分及びダイシング補助溝６７となる部分を開口した後（図４（ｈ））、液体供給口１４及びダイシング補助溝６７を形成する（図４（ｉ））。液体供給口１４に関してはこの段階では貫通させないようにする。
【００３４】
ここで、溝、孔等の形成には、例えばドリル等の切削加工等も考えられるが、ここではサンドブラスト加工により液体供給口１４となる穴（この段階では貫通させない）及びダイシング補助溝６７を形成するものとする。サンドブラスト加工は、孔、溝を各個に形成しければならない切削加工とは異なり、ウェハレベルで一度に加工することができるため、加工レートが高く、加工時間が加工箇所の多さに依存することなく時間短縮を図ることができる。そのため、ダイシング補助溝６７を液体供給口１４と同じ工程で形成することができ、ダイシング補助溝６７を形成するために特別な工程を必要としない。また、エッチングによる加工とは異なり、孔、溝を深く、速く形成することができる。特に本実施の形態のような硼珪酸系の耐熱硬質ガラスでは、エッチングレートが非常に低いため、１００μｍ以上の加工は困難であることから、本実施の形態のようにダイシングの負荷を軽減するために深い溝を形成する場合にはサンドブラスト加工の方が都合がよい。
【００３５】
また、ダイシング補助溝６７については、深さを約８００μｍ（この点は液体供給口１４となる穴も同じ）とし、底面部分の幅を約５００μｍとするように形成する。深さ約８００μｍとするのは、約２００μｍの厚みを残しておくことで、その後の加工等により、基板の割れ等の損傷を防げる強度を確保するためである。また、底面部分の幅を約５００μｍとするのは、ダイシングブレードの厚さが約３００μｍであるため、ダイシングブレードが底面部分に到達するまで電極基板１０との接触しないようにして負荷を軽減するためである。ここで、ダイシング補助溝６７となる部分のドライフィルム６６の開口については、形成された溝、孔がテーパ形状となるサンドブラスト加工の特性を考慮し、底部分の幅が５００μｍとなるように開口させるようにする。
【００３６】
そして、ドライフィルム６６を剥離する（図４（ｊ））。ここで、例えばサンドブラスト加工により荒れた溝、穴内部を滑らかにするために、ウェットエッチング等を行ってもよい。そして、例えば、個別電極１２が形成された面側から、切削加工により液体供給口１４となる穴を貫通させ、電極基板１０を作製する（図４（ｋ））。ここでは、切削加工により穴を貫通させているが、例えばダイシング補助溝６７をマスクした後、液体供給口１４となる穴に対しては、さらにサンドブラスト加工を行って貫通させるようにしてもよい。
【００３７】
図５及び図６は実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１の製造工程を表す図である。図５及び図６に基づいて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、ウェハ単位で複数個分の液滴吐出ヘッドの部位等を同時形成するが、図５及び図６ではその一部分だけを示している。
【００３８】
酸素の濃度が低いシリコン基板７１の片面（電極基板１０との接合面側となる）を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚さの基板（キャビティ基板２０となる）を作製する。次に、シリコン基板７１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。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、温度を１０５０℃に上昇させて７時間保持することで、ボロンをシリコン基板７１中に拡散させ、ボロンドープ層（図示せず）を形成する。取り出したボロンドープ層の表面にはボロン化合物（ＳｉＢ6 ：ケイ化６ホウ素）が形成されているが（図示せず）、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３０分酸化させると、フッ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 に化学変化させることができる。Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 に化学変化させた状態で、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2 を、フッ酸水溶液にて等方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）して除去する。ボロンドープ層により振動板２２を形成することで、ボロンドープ層は、ウェットエッチングにおけるシリコンとの選択比が大きくなるため、ウェットエッチングによる板厚のバラツキを抑えることができる。そして、ボロンドープ層を形成した面に、プラズマＣＶＤ法により、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）の条件で例えば、絶縁膜２３を０．１μｍ成膜する（図５（ａ））。
【００３９】
そして、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（図５（ｂ））。
【００４０】
陽極接合後の接合済み基板に対し、シリコン基板７１の厚さが例えば約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為に、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液により、シリコン基板７１に対して約１０μｍのウェットエッチングを行う。これによりシリコン基板７１の厚さを約５０μｍにする（図５（ｃ））。
【００４１】
次に、ウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによる酸化シリコンのハードマスク（以下、ＴＥＯＳハードマスクという）をプラズマＣＶＤ法により成膜する。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点で都合がよい。ＴＥＯＳハードマスクを成膜した後、吐出室２１、ドライバ収容部２８（貫通穴）、貫通溝穴２９及び液体供給口１４（貫通穴）となる部分のＴＥＯＳハードマスクをエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてＴＥＯＳハードマスクが無くなるまで、それらの部分をエッチングしてＴＥＯＳハードマスクパターニングし、それらの部分について、シリコン基板７１を露出させる。エッチングした後にレジストを剥離する。
【００４２】
その後、接合済み基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸し、吐出室２１、ドライバ収容部２８、貫通溝穴２９となる部分の厚さが約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、ボロンドープ層が露出し、エッチングの進行が極度に遅くなるエッチングストップが十分効いたものと判断するまでウェット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エッチングを行うことによって、吐出室２１となる部分に形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚さ精度を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。
【００４３】
ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板をフッ酸水溶液に浸し、シリコン基板７１表面のＴＥＯＳハードマスクを剥離する。次に、ドライバ収容部２８となる部分、貫通溝穴２９及び液体供給口１４となる貫通穴となる部分のボロンドープ層を除去するため、それらの部分を開口したシリコンマスクを、接合済み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、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチング（異方性ドライエッチング）を３０分間行い、シリコンマスクが開口した部分のみにプラズマを当てて、開口する（図５（ｄ））。ここで、例えば接合済み基板とシリコンマスクとのアライメント精度を高めるため、シリコンマスクの装着は、接合済み基板とシリコンマスクとにピンを通すピンアライメントにより行うようにするとよい。
【００４４】
さらに、貫通溝穴２９の部分を開口したマスクを接合済み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、ギャップへの水分透過等を防ぐために、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ、蒸着、スパッタ等により、封止材２６を貫通溝穴２９に堆積させて封止を行う（図５（ｅ））。ここで、エポキシ樹脂等を封止材として用いてもよい。堆積させる封止材２６の厚さについては、特に限定しないが、ギャップの幅が約０．２μｍであることから、例えば最薄部分で約２〜３μｍ又はそれ以上、他の基板との接合に影響しない範囲で堆積できればよい。さらに共通電極端子２７となる部分を開口したマスクを、接合済み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等を行い、共通電極端子２７を形成する。
【００４５】
あらかじめ別工程で作製していたリザーバ基板３０を、例えばエポキシ系接着剤により、接合済み基板のキャビティ基板２０側から接着し、接合する（図５（ｆ））。また、ドライバＩＣ５０を個別電極１２及び信号リード線１３と接続する（図６（ｇ））。さらに別工程で作製していたノズル基板４０についても同様に、例えばエポキシ系接着剤により、接合したリザーバ基板３０側から接着する（図６（ｈ））。
【００４６】
そして、ダイシング補助溝６７に沿ってダイシングブレードを切断して個々のチップに切り離して個片化し、ダイシング補助溝側面１５を有する液滴吐出ヘッドが完成する（図６（ｉ））。
【００４７】
以上のように実施の形態１によれば、ウェハ単位で形成した液滴吐出ヘッドを個々に切り離すダイシング工程を行う場合に、あらかじめ電極基板１０に形成したダイシング補助溝６７をに沿ってダイシングを行うようにしたので、ダイシングブレードによるガラスの研削量を減らすことができる。そのため、ダイシングブレードの摩耗を少なくすることができ、個々に切り離した液滴吐出ヘッドのサイズのバラツキを抑えて、そろえることができる。そのため、例えば、カートリッジタンク等と整合させることができ、ユニットとして組み立てることができる。以上のことは、４層の基板で構成される積層数の多い液滴吐出ヘッドにおいて特に有効である。
【００４８】
そして、電極基板１０の製造の際、ダイシング補助溝６７をサンドブラスト加工により形成するようにしたので、エッチング加工、切削加工よりも深く、速く、所定の深さの溝をテーパ状に形成することができ、生産性を向上させることができる。そして、その際、液体供給口１４となる穴の形成と同じ工程でダイシング補助溝６７を形成するようにしたので、時間的に効率がよく、低コスト化を図ることができる。また、ダイシング補助溝６７の深さを約８００μｍとすることで、基板の加工による割れ等の損傷を発生させないだけの強度を保ちつつ、ダイシングの際のダイシングブレードの負担を軽減することができる。さらに、ダイシング補助溝６７の底面部分の幅を約５００μｍとしたので、ダイシングブレードが接触することなく、底面部分から電極基板１０の研削を行うことができる。
【００４９】
また、シリコン基板７１と電極基板１０を接合した後に、シリコン基板７１に吐出室２１等の各部位を形成するようにしたので、電極基板１０が支持基板となって、部位が形成されるシリコン基板７１の基板の割れを低減することができ、基板を大口径化することができる。大口径化により、１枚の基板に多くの液滴吐出ヘッドを製造することができるため、生産性を向上させることができる。また、３層構造の基板構成の液滴吐出ヘッドでも適用することができるが、本実施の形態では、特にキャビティ基板２０より厚いリザーバ基板３０をキャビティ基板２０に積層する４層構造の液滴吐出ヘッドにしたので、リザーバ３１における流路抵抗を低くすることができ、吐出能力の向上を図りつつ、小型化を図ることができる。このようにしてダイシング補助溝６７を切断することによってできたダイシング補助溝側面１５により、電極基板１０において特に必要がないガラス部分が除かれているため、ユニット化する際も容易に組み立てることができる。
【００５０】
実施の形態２．
上述の実施の形態においては、静電方式の液滴吐出ヘッドについて説明したが、これに限定するものではない。例えば、ピエゾ（圧電）素子を変形させて液体を加圧するピエゾ方式、液体を加熱して気体を発生させて加圧する方式等、他の方式を用いた様々な液滴吐出ヘッドにおいても、上述のように、あらかじめダイシング補助溝を形成した上で、ダイシング加工を行うようにすることができる。また、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドだけではなく、例えば、エッジイジェクト型の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。例えば、エッジイジェクト型の場合には、その反対側の表層の基板が土台となるようなガラス基板となる場合もあるため、そのような場合等には、ダイシング補助溝は、電極基板１０側でなくても、その基板に形成することもできる。また、積層数が多い方が効果が大きいが、例えばリザーバ３１と吐出室２１とを同じ基板に形成してリザーバ基板３０を除いた３層基板で構成した液滴吐出ヘッドについても適用することができる。
【００５１】
実施の形態３．
図７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（プリンタ１００）の外観図である。また、図８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７及び図８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８において、被印刷物であるプリント紙１１０が支持されるドラム１０１と、プリント紙１１０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。
【００５２】
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４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。
【００５３】
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、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
上述した実施の形態では、液滴吐出ヘッドについて説明したが、同様にモータ、センサ、ＳＡＷフィルタのような振動素子（レゾネータ）、波長可変光フィルタ、ミラーデバイス等、他の種類の微細加工のアクチュエータ、圧力センサ等のセンサ等の微細加工素子についても、上述のように、本方法を用いて、土台となる例えば最も厚い基板において、あらかじめダイシング補助溝を形成した上で、ダイシング加工を行うようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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】液滴吐出ヘッド断面を表す図である。
【図３】ダイシング補助溝と液滴吐出ヘッドとの関係例を表す図である。
【図４】電極基板１０の製造工程を表す図である。
【図５】実施の形態１の液滴吐出ヘッドの製造工程（その１）を表す図である。
【図６】実施の形態１の液滴吐出ヘッドの製造工程（その２）を表す図である。
【図７】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８】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  液滴吐出ヘッド、１０  電極基板、１１  凹部、１２  個別電極、１２ａ  ギャップ、１３  信号リード線、１４  液体供給口、２０  キャビティ基板、２１  吐出室、２２  振動板、２３  絶縁膜、２３ａ  絶縁膜開口部、２４  測定用凹部、２５  測定板、２６  封止材、２７  共通電極端子、２８  ドライバ収容部、３０  リザーバ基板、３１  リザーバ、３２  供給口、３３  ノズル連通孔、４０  ノズル基板、４１  ノズル、５０  ドライバＩＣ、５１  ＦＰＣ  ５１ａ，５１ｂ  ＦＰＣ配線、７１  シリコン基板、７２  ＴＥＯＳハードマスク、１００  プリンタ、１０１  ドラム、１０２  液滴吐出ヘッド、１０３  紙圧着ローラ、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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