(57)【要約】【課題】破損の発生を抑制しつつ、貫通孔を容易に形成できる基板の製造方法を提供する。【課題を解決するための手段】  基板１の製造方法が、板材１ａに、板材１ａの一方の面３に開口して他方の面６側に底部分を有する有底穴２ａを形成することと、有底穴２ａ内の一部に樹脂４を形成するとともに、残部に、樹脂４が充填されていない空隙部５を設けることと、板材１ａを研削し、底部分と有底穴２ａ内の樹脂４とを除去しつつ板材１ａを薄化することと、を含む。樹脂４は、有底穴２ａ内の他方の面６側に形成され、空隙部５は、有底穴２ａ内の樹脂４よりも一方の面３側に設けられる。板材１ａの研削を板材１ａの他方の面６側から行い、底部分と樹脂４を除去するとともに、空隙部５からなる貫通孔２を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材に、当該板材の一方の面に開口して他方の面側に底部分を有する有底穴を形成することと、
前記有底穴内の一部に樹脂を形成するとともに、残部に、前記樹脂が充填されていない空隙部を設けることと、
前記板材を研削し、前記底部分と前記有底穴内の前記樹脂とを除去しつつ前記板材を薄化することと、を含み、
前記樹脂は、前記有底穴内の前記他方の面側に形成され、前記空隙部は、前記有底穴内の前記樹脂よりも前記一方の面側に設けられ、
前記板材の研削を前記板材の前記他方の面側から行い、前記底部分と前記樹脂を除去するとともに、前記空隙部からなる貫通孔を形成することを特徴とする、基板の製造方法。
【請求項２】
前記板材の研削前の、前記板材の厚さと前記有底穴の深さは、完成状態の前記基板の厚さよりも大きい、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項３】
前記空隙部の深さと完成状態の前記基板の厚さとの差が±１０μｍ以下である、請求項１または２に記載の基板の製造方法。
【請求項４】
前記空隙部の深さは、完成状態の前記基板の厚さと一致する、請求項３に記載の基板の製造方法。
【請求項５】
前記空隙部を設けた後に前記有底穴の内部に残った前記樹脂を硬化させ、その後に前記板材の研削を行う、請求項１から４のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂が充填されていない前記空隙部に他の樹脂を充填させ、前記板材を研削した後に前記他の樹脂を除去する、請求項１から５のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項７】
前記有底穴の前記底部分の先端部分が湾曲している、請求項１から６のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項８】
前記有底穴の前記底部分の少なくとも湾曲した前記先端部分を前記樹脂で覆う、請求項７に記載の基板の製造方法。
【請求項９】
前記底部分の湾曲した前記先端部分の途中まで前記樹脂で覆い、前記板材を、前記先端部分の途中まで研削して、湾曲した前記先端部分の一部によって前記貫通孔の一部を構成する、請求項７に記載の基板の製造方法。
【請求項１０】
開口部から前記底部分に向かって先細の形状の前記有底穴を形成する、請求項１から９のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔の両開口端の開口面積が異なる、請求項９または１０に記載の基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板の製造方法によって製造された前記基板と、支持部材とを接合し、
前記支持部材に共通液室を形成し、前記基板の前記貫通孔と前記共通液室とを連通させ、
前記基板の、前記支持部材との接合面と反対側の面に、吐出口を有する吐出口形成部材を積層することを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板および液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドに含まれる半導体ウエハ等の基板において、インクなどの流体を流通させるための貫通孔が設けられることがある。例えば厚さが１００μｍ〜３００μｍ程度の薄い基板にフォトリソグラフィ工程等により貫通孔を形成すると、基板の割れやクラックなどの破損が生じ易い。それに対し、所定の厚さよりも厚い基板に有底穴を形成しておき、有底穴の底部分側から基板を研削して所定の厚さまで薄化するとともに底部分を除去して貫通孔を形成する場合もある。その場合、特許文献１に記載されているように、有底穴の内部に樹脂を埋め込んでおくことにより、研削時の衝撃による破損を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2017-112268号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている方法では、有底穴の全体にモールド樹脂を充填させている。従って、研削して薄化した後の基板に、硬化した樹脂が残っている。薄化した後の割れ易い基板を破損することなく、硬化した樹脂を除去することは困難である。すなわち板材の研削時のチッピング等の破損を抑制して、薄化された基板から硬化した樹脂を除去して貫通孔を形成することは容易ではない。
【０００５】
本発明の目的は、破損の発生を抑制しつつ、貫通孔を容易に形成できる基板および液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の貫通孔を有する基板の製造方法は、板材に、当該板材の一方の面に開口して他方の面側に底部分を有する有底穴を形成することと、有底穴内の一部に樹脂を形成するとともに、残部に、樹脂が充填されていない空隙部を設けることと、板材を研削し、底部分と有底穴内の樹脂とを除去しつつ板材を薄化することと、を含み、樹脂は、有底穴内の他方の面側に形成され、空隙部は、有底穴内の樹脂よりも一方の面側に設けられ、板材の研削を板材の他方の面側から行い、底部分と樹脂を除去するとともに、空隙部からなる貫通孔を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、破損の発生を抑制しつつ、貫通孔を容易に形成できる基板および液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態の基板の製造方法の一部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】図２に示す製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１の基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２の板材と有底穴および樹脂を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２の基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例３の基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例４において製造された基板を示す断面図および拡大断面図である。
【図９】本発明の実施例４の基板の製造方法の各工程を示す断面図および拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施例５の基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の各工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の基板の製造方法の一部を示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態の基板１の製造方法の各工程を示す断面図であり、図３はその製造方法を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態の製造方法により製造される基板１は、厚さ方向に貫通する貫通孔２を有する基板である。この完成状態の基板１の厚さ、言い換えると基板１の仕上げ厚さをＴとする。本実施形態では、厚さＴの基板１を製造するために、図１に示すように厚さＴよりも大きい厚さｔ１を有する板材１ａに深さｔ２の有底穴２ａを形成し、有底穴２ａ内の一部に樹脂４を形成し、残部に、樹脂４が充填されていない空隙部５を設ける。そして、この板材１ａを研削して、有底穴２ａの底部分と有底穴２ａ内の樹脂４とを除去しつつ板材１ａを薄化する。図１には研削停止線Ａを図示している。
【００１０】
本実施形態の基板１の製造方法について、より詳細に説明する。基板１を製造するために、一方の面（図２の下面である第１の面）３に半導体（図示せず）が形成され、完成状態の基板１の厚さＴよりも大きい厚さｔ１を有する板材１ａに対して、図２（ａ）に示すように第１の面３から有底穴２ａを形成する（ステップＳ１）。有底穴２ａは、板材１ａの一方の面（第１の面３）に開口して、他方の面側（図２の上面である第２の面６側）に底部分を有する。有底穴２ａの深さｔ２は、完成状態の基板１の厚さＴよりも大きい。次に、図２（ｂ）〜２（ｃ）に示すように、有底穴２ａに樹脂４を注入する（ステップＳ２）。それから、図２（ｄ）に示すように、有底穴２ａ内の樹脂４の一部を除去して、有底穴２ａ内に、樹脂４で充填されていない空隙部５を形成する（ステップＳ３）。空隙部５の深さｔ３は、完成状態の基板１の厚さＴと一致するか、それよりも僅かに大きい程度である。最後に、他方の面（図２の上面である第２の面）６から板材１ａを研削して、図２（ｅ）に示すように、完成状態の基板１の厚さＴになるまで薄化する（ステップＳ４）。研削量はｔ１−Ｔである。こうして、基板１が完成する。この基板１は、厚さ方向に貫通する貫通孔２を有している。なお、本明細書において、貫通孔２や有底穴２ａは、細長い平面形状を有する溝状であってもよい。
【００１１】
本実施形態の製造方法によると、板材１ａの研削される領域において、有底穴２ａ内に樹脂４が充填されている。従って、研削に起因して有底穴２ａおよびその周辺にチッピングやクラック等の破損が生じることが樹脂４によって抑制される。また、研削により薄化された後の基板１の貫通孔２には樹脂４が実質的に残っていないため、樹脂を除去する作業（例えば強力な洗浄工程）を行う必要がない。従って、貫通孔２を容易に形成できるとともに、樹脂を除去する作業によって基板１および貫通孔２の形状の精度が低下することはない。この製造方法の詳細について、以下に記載する。
【００１２】
（基板）
本発明の基板１としては、シリコン、ガリウムヒ素、インジウムリンなどからなる半導体基板を用いることができる。特に、深堀孔開け手法であるドライエッチング（ボッシュプロセス）や異方性ウェットエッチングの技術が確立しているシリコン基板が本発明に適している。例えば、平面形状が直径２００ｍｍの円形であって研削前の厚さｔ１が７２５μmのシリコン基板が、板材１ａとして好適に用いられる。また、事前に薄化等の加工が施された厚さ５０μm程度の薄いシリコン基板を、板材１ａとして用いることもできる。
【００１３】
（有底穴）
ステップＳ１において板材１ａに形成する有底穴２ａは、板材１ａの第１の面３に開口し、その反対側の第２の面６には開口せず閉じている。有底穴２ａの開口形状および断面形状は、円形、楕円形、四角形状、多角形など任意の形状であってよい。また、有底穴２ａの開口寸法は、樹脂４が充填されて硬化させられる寸法であればよく、例えば直径または長径の長さが１μmから数ｃｍ程度であってよい。板材１ａを薄化する前の有底穴２ａの深さｔ２は、完成状態の基板１の厚さＴよりも大きい。なお、完成状態の基板１では、基板１を厚さ方向に貫通する貫通孔２が形成されているため、貫通孔２の深さは基板１の厚さＴと一致する。有底穴２ａは、例えばシリコンからなる板材１ａに等方性ドライエッチングや、ボッシュプロセスによるエッチングや、異方性ウェットエッチング等によって形成することができる。また、有底穴２ａをレーザー加工によって形成することもできる。
【００１４】
（樹脂）
本実施形態で用いられる樹脂４は、硬化処理前は一般的な溶剤によって剥離可能であるが、硬化処理後は剥離困難な硬化樹脂である。有底穴２ａに樹脂４を形成するための各工程は、板材１ａへの樹脂４の塗布、塗布した樹脂４の有底穴２ａ内への充填、板材１ａの表面上の樹脂４と有底穴２ａ内の樹脂４の一部の除去、有底穴２ａの内部に残った樹脂４の硬化処理の順番に実施される。板材１ａへの塗布の均一性や、有底穴２ａへの充填の容易性等の観点から、硬化処理前の樹脂４は低粘度であることが好ましい。また、板材１ａの表面上の樹脂４と有底穴２ａ内の樹脂４の一部の除去の際に、未硬化の樹脂４が一般的な溶剤や剥離液で容易に除去でき、かつ有底穴２ａ内の未硬化の樹脂４の除去量を制御できることが望ましい。有底穴２ａ内の未硬化の樹脂４の除去量の制御は、溶剤や剥離液の浸漬時間によって制御することができる。また、樹脂４は、板材１ａの研削時の有底穴２ａの形状保持性の観点から、硬化後の硬度が高く、硬化処理における体積収縮率が低いことが好ましい。さらに、樹脂４は、有底穴２ａ内に残された樹脂４が十分に硬化されるような硬化処理を実施できるものであることが好ましい。このような樹脂４として、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が適している。
【００１５】
（樹脂を有底穴内に形成する工程）
前述した各材料を用いて、貫通孔２を有する薄い基板１を製造するための各工程の詳細について、さらに説明する。
樹脂４を有底穴２ａ内に形成する工程では、図２（ａ）に示すように完成状態の基板１の厚さＴよりも大きい厚さｔ１を有し、第１の面３から形成された有底穴２ａを有する板材１ａを、真空環境下に配置する。そして、図２（ｂ）に示すように、有底穴２ａが形成されている第１の面３を樹脂４で被覆する。これにより、有底穴２ａ内は真空状態で密閉される。その後、図２（ｃ）に示すように、板材１ａを大気に開放すると、差圧で樹脂４が有底穴２ａ内に浸入して充填される。なお、樹脂４による板材１ａの被覆は、ドライフィルムを用いたラミネート法、真空環境下でのスピン塗布法、あるいはスリットコーター法等によって行われる。また、有底穴２ａ内への樹脂４の充填は、毛細管現象を利用した方法によって行ってもよい。
【００１６】
（樹脂の一部を除去して有底穴内に空隙部を設ける工程）
図２（ｄ）に示すように、板材１ａの第１の面３を被覆する樹脂４を除去するとともに、有底穴２ａ内に充填された樹脂４の一部を除去して空隙部５を形成する。空隙部５は、樹脂４で被覆されていた第１の面３側に設けられ、樹脂４は、有底穴２ａ内において、第２の面６側に位置する。空隙部５の深さｔ３、すなわち樹脂４を除去する深さは、完成状態の基板の厚さ（仕上げ厚さ）Ｔと同程度の大きさである。このように樹脂４の一部を除去して空隙部５を形成することは、板材１ａを有機溶剤や剥離剤の槽に浸漬して樹脂４を溶解させることによって行える。有機溶剤としては一般的な溶剤が使用可能であり、剥離剤としては、使用される樹脂４に対応した一般的な剥離剤が使用可能である。樹脂の除去量および空隙部５の深さｔ３は、有機溶剤または剥離剤の種類の選択や、浸漬時間の調整によって制御できる。あるいは、アッシングによって樹脂４の一部を除去して空隙部５を形成することもできる。その場合、プラズマ密度や、バイアス電圧や、アッシング時間を調整することにより、樹脂４の除去量および空隙部５の深さｔ３を制御することができる。
【００１７】
（板材を薄化する工程）
板材１ａを、半導体および有底穴２ａが形成された第１の面３と反対側の第２の面６から研削して、図２（ｅ）に示すように所定の厚さＴの基板１を形成する。この時、有底穴２ａの底部分が除去されるとともに、有底穴２ａ内に残っていた樹脂４も板材１ａとともに研削されて除去される。その結果、基板１を厚さ方向に貫通して基板１の両面に開口する貫通孔２が形成される。板材１ａの研削は、一般的なバックグラインド装置を用いて実施できる。
【００１８】
前述したように、空隙部５の深さｔ３は、完成状態の基板１の厚さＴと一致することが好ましいが、厚さＴよりも僅かに大きくてもよく、僅かに小さくてもよい。空隙部５の深さｔ３が完成状態の基板１の厚さＴよりも小さい場合には、研削されて薄化された後の基板１の貫通孔２内に僅かに樹脂４が残る。硬化後の樹脂４は除去困難な材料であるため、樹脂４を形成する前に有底穴２ａ内に離型材を塗布しておき、樹脂４を形成して板材１ａを研削した後に洗浄工程を追加することで、樹脂４を容易に除去することができる。すなわち、この場合には、板材１ａの研削と洗浄とによって有底穴２ａ内の樹脂４を完全に除去する。有底穴２ａの内面に離型材を塗布すると、板材１ａを研削する際の研削粉が有底穴２ａの内面に付着しにくいという利点がある。ただし、樹脂４の除去の容易さを考慮すると、空隙部５の深さｔ３は、完成状態の基板１の厚さＴよりも数μｍ程度小さい程度までに留めることが好ましい。
【００１９】
一方、空隙部５の深さｔ３が完成状態の基板１の厚さＴよりも大きい場合には、板材１ａの研削時に有底穴２ａ内の樹脂４も除去されて、貫通孔２を有する基板１が形成される。ただし、板材１ａが所定の厚さＴになる前、すなわち、研削による板材１ａの薄化が完了する前に、有底穴２ａ内の樹脂４が消失して板材１ａを厚さ方向に貫通する貫通孔２が形成される。その状態で板材１ａの研削を続行すると、研削粉が貫通孔２の内面に付着する可能性がある。空隙部５の深さｔ３が、完成状態の基板１の厚さＴよりも数μｍ程度大きい程度であると、貫通孔２の内面に付着する研削粉は少量であるので、薄化した後の基板に簡易な洗浄工程を施すことで容易に研削粉を除去することができるため好ましい。すなわち、空隙部５の深さｔ３と完成状態の基板１の厚さＴとの差が±１０μｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明によると、硬化後に除去することが容易ではない樹脂４が、研削されて薄化された基板１の貫通孔２内にはほとんど残らないため、硬化した樹脂４を除去するための強力な洗浄工程が不要である。そして、硬化した樹脂４を除去するための工程による基板１の割れ等のリスクを低減し、信頼性を向上させることができる。
【００２１】
以下、本発明のより詳細な実施例について具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
本発明の実施例１の基板１の製造方法について説明する。本実施例では、平面形状が直径２００ｍｍの円形であって厚さｔ１が７２５μmのシリコンからなる板材１ａを用いる。板材１ａの第１の面３には図示しない半導体が形成されており、ドライエッチング（シリコンエッチング）によって、図４（ａ）に示すように第１の面３において開口してその反対側の第２の面６側は閉じている有底穴２ａが形成されている。有底穴２ａの開口形状は直径１００μｍの円形であり、有底穴２ａの深さｔ２は２００μmである。図４に示す例では、有底穴２ａの底部分に湾曲形状を有しているが、湾曲形状が設けられていなくてもよい。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、厚さ１００μmのベースフィルム１１上に、平面形状が２５０ｍｍ×２５０ｍｍの正方形であって厚さが３０μmの樹脂層４ａを形成して、２層構造のドライフィルム１０を形成する。ベースフィルム１１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロピレン）などからなる一般的な樹脂フィルムである。樹脂層４ａは、１５０℃で１０分間の加熱により硬化する低粘度型熱硬化型エポキシ樹脂からなる。この低粘度型熱硬化型エポキシ樹脂は、３０℃環境下での粘度は７Ｐａ・ｓである。樹脂層４ａは市販のスピン塗布装置を用いて形成され、樹脂層４ａの膜厚はスピン塗布装置のフィルム回転数の調整によって制御される。
【００２３】
図４（ｃ）に示すように、板材１ａとドライフィルム１０を真空チャンバー１２内に挿入し、板材１ａの第１の面３とドライフィルム１０の樹脂層４ａの表面とが向かい合うように配置する。そして、真空チャンバー１２内を圧力５０Ｐａになるまで真空引きし、ラミネート温度３０℃でドライフィルム１０を板材１ａにラミネートする。真空引きされた状態で有底穴２ａの開口部がドライフィルム１０によって塞がれ、有底穴２ａは減圧状態で密閉される。
【００２４】
ドライフィルム１０を板材１ａにラミネートした後に、真空チャンバー１２を大気開放するか、または、ドライフィルム１０がラミネートされた板材１ａを真空チャンバー１２から取り出す。それにより、有底穴２ａ内の負圧とドライフィルム１０の外側の大気圧との差圧で、図４（ｄ）に示すように、樹脂層４ａを形成している樹脂４の一部が有底穴２ａ内に充填される。このように、真空チャンバー１２内を用いた真空引きとラミネート法とを用いて、樹脂４の有底穴２ａ内への充填を行うことができる。ただし、真空チャンバー１２内を用いた真空引きとスピン塗布法またはスリットコーター法とを用いて、樹脂４の有底穴２ａ内への充填を行うこともできる。また、有底穴２ａの径が小さい場合には、毛細管現象を利用して樹脂４を有底穴２ａ内へ充填することもできる。
【００２５】
樹脂４が有底穴２ａ内に充填された状態で、図４（ｅ）に示すようにベースフィルム１１を剥離して、樹脂層４ａを露出させる。樹脂４の粘度が低い場合には、５０〜６０℃程度の仮硬化処理を施して、樹脂４が板材１ａ内を流動することを抑制することが好ましい。そして、樹脂層４ａがラミネートされた板材１ａを、アセトンなどの一般的な有機溶剤に３０分程度浸漬する。有機溶剤によって、図４（ｆ）に示すように、板材１ａの第１の面３にラミネートされた樹脂層４ａを除去するとともに、有底穴２ａ内の樹脂４の一部を除去する。有底穴２ａ内の樹脂４は開口部側（第１の面３側）の一部が除去され、底部分側（第２の面６側）の一部は残留する。有底穴２ａの、樹脂４が除去された部分は空隙部５になる。有底穴２ａ内の樹脂４の除去量、言い換えると空隙部５の深さｔ３は、溶剤の種類の選択や浸漬時間の調整などによって制御することができるため、空隙部５の深さｔ３が、完成状態の基板１の厚さＴと同程度になるように制御する。
【００２６】
第１の面３上の樹脂層４ａと有底穴２ａ内の樹脂の一部が除去された板材１ａを、図示しないオーブン内に挿入して１５０℃で１０分間程度ベークする。それにより、有底穴２ａ内に残っている樹脂４を硬化させる。図４（ｇ）に示すように、有底穴２ａ内の一部に樹脂４が残るとともに空隙部５が形成された板材１ａの第１の面３に、研削用テープ１３を貼り付ける。研削用テープ１３は第１の面３の保護を目的としており、市販のＵＶ硬化型バックグラインドテープを使用することができる。
【００２７】
図４（ｈ）に示すように、板材１ａの第２の面６を研削して、厚さＴになるまで板材１ａを薄化する。この研削によって、板材１ａの有底穴２ａの底部分と、有底穴２ａ内の一部に残る樹脂４とが除去される。本実施例では、厚さｔ１−Ｔ＝５７５μｍだけ研削し、研削されずに残った基板１の厚さＴは１５０μｍである。こうして厚さＴになるまで薄化された基板１の研削加工面上には、底部分が除去された貫通孔２が開口している。こうして、両面に開口する貫通孔２を有する基板１が形成される。板材１ａの研削は、市販の研削装置を用いて行うことができる。図４（ｉ）に示すように、研削用テープ１３に対してＵＶ照射を行い、研削用テープ１３を剥離することで、貫通孔２を有する厚さ１５０μｍの基板１が製造される。このように、有底穴２ａに樹脂４と空隙部５を設け、板材１ａが研削される範囲に樹脂４を位置させ、研削されない範囲に空隙部５を位置させることで、研削加工時の有底穴２ａの周囲のチッピングやクラックの発生を抑制しながら、樹脂４を容易に除去できる。
【００２８】
［実施例２］
本発明の実施例２の基板１の製造方法について説明する。以下、実施例１との相違点について主に説明し、実施例１と同様な方法および構成については説明を省略する場合がある。
本実施例では、例えばボッシュプロセスを行うエッチングによって、底部分の先端部分が湾曲した湾曲形状部分（Ｒ形状部分）２ｂになっている有底穴２ａを形成する。有底穴２ａを有する板材１ａの断面図である図５（ａ）と、そのＣ部分の拡大図である図５（ｂ）に示すように、ボッシュプロセスで形成された有底穴２ａの底部分は、略半球状である。この構成によると、板材１ａを第２の面６から研削して底部分を除去する際に鋭利な形状が形成されず、チッピングの発生により貫通孔２の形状が崩れることが抑制できる。特に、本実施例では、図５に示すように、有底穴２ａの、湾曲した先端部分２ｂを含む底部分に樹脂４を充填し、その樹脂４を硬化している。それにより、有底穴２ａの、湾曲した先端部分２ｂを含む底部分が、硬化した樹脂４によって保護され、チッピングを抑制する信頼性が高い。
【００２９】
本実施例では、図４（ａ）〜図４（ｅ）に示す実施例１の各工程と同様に、有底穴２ａを有する板材１ａに、ベースフィルム１１と樹脂層４ａとを有する２層構造のドライフィルム１０を重ね合わせる。そして、真空引きと、ラミネート法、スピン塗布法またはスリットコーター法とを用いて、あるいは毛細管現象を利用して、有底穴２ａ内に樹脂４を充填する。それからベースフィルム１１を剥離して、樹脂層４ａを露出させる。
【００３０】
次に、樹脂層４ａがラミネートされた板材１ａを、アセトンなどの一般的な有機溶剤に６０分程度浸漬する。有機溶剤によって、図６（ａ）に示すように、板材１ａの第１の面３にラミネートされた樹脂層４ａを除去するとともに、有底穴２ａ内の樹脂４の一部を除去し、空隙部５を形成する。本実施例では、実施例１よりも板材１ａの溶剤への浸漬時間が長く、有底穴２ａ内の樹脂４の除去量が多いが、少なくとも有底穴２ａの底部分の湾曲した先端部分２ｂを樹脂４で覆うようにする。それから、この樹脂４を硬化させる。図６（ｂ）に示すように、空隙部５が形成された板材１ａの第１の面３に研削用テープ１３を貼り付け、板材１ａの第２の面６を研削して、図６（ｃ）に示すように厚さＴになるまで板材１ａを薄化する。図６（ｄ）に示すように研削用テープ１３を剥離して、貫通孔２を有する基板１が完成する。本実施例では、例えばボッシュプロセスによって有底穴２ａの底部分の先端部分のコーナー部分を湾曲形状にすることにより、有底穴２ａ内に残る樹脂４の量が少なくても、板材１ａの研削時のチッピング等の破損を抑制できる。なお、図示しないが、有底穴２ａの底部分の先端部分２ｂをＲ形状部分ではなく傾斜部分（面取り部分）にすることもできる。
【００３１】
［実施例３］
本発明の実施例３の基板１の製造方法について説明する。以下、実施例１〜２との相違点について主に説明し、実施例１〜２と同様な方法および構成については説明を省略する場合がある。
本実施例では、図４（ａ）〜図４（ｆ）に示す実施例１の各工程と同様に、有底穴２ａを有する板材１ａに、ベースフィルム１１と樹脂層４ａとを有する２層構造のドライフィルム１０を重ね合わせる。そして、真空引きと、ラミネート法、スピン塗布法またはスリットコーター法とを用いて、あるいは毛細管現象を利用して、有底穴２ａ内に樹脂４を充填する。それからベースフィルム１１を剥離して、樹脂層４ａを露出させる。樹脂層４ａがラミネートされた板材１ａを有機溶剤に浸漬して、板材１ａの第１の面３にラミネートされた樹脂層４ａと有底穴２ａ内の樹脂４の一部を除去し、有底穴２ａ内に空隙部５を形成する。空隙部５の深さｔ３が、完成状態の基板１の厚さＴと同程度になるように制御する。
【００３２】
次に、樹脂４が充填されていない空隙部５に他の樹脂を充填させる。他の樹脂は、溶剤等を用いて容易に溶解させることができるため、便宜上、溶解樹脂と称することがある。図７（ａ）に示すように、厚さ１００μmのベースフィルム１１上に、平面形状が２５０ｍｍ×２５０ｍｍの正方形であって厚さが３０μmの溶解樹脂層（例えばフォトレジスト層１４ａ）を形成して、２層構造のドライフィルム１５を形成する。ベースフィルム１１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロピレン）などからなる一般的な樹脂フィルムである。フォトレジスト層１４ａは、粘度が０．５Ｐａ・ｓ程度の一般的なポジレジストからなる。ただし、フォトレジスト層１４ａに代えて、他の溶解樹脂からなる溶解樹脂層を形成することもできる。フォトレジスト層１４ａは市販のスピン塗布装置を用いて形成され、樹脂層４ａの膜厚はスピン塗布装置のフィルム回転数の調整によって制御される。
【００３３】
図７（ｂ）に示すように、板材１ａとドライフィルム１５を真空チャンバー１２内に挿入し、板材１ａの第１の面３とドライフィルム１０のフォトレジスト層１４ａの表面とが向かい合うように配置する。真空チャンバー１２内を圧力５０Ｐａになるまで真空引きし、ラミネート温度６０℃でドライフィルム１５を板材１ａにラミネートする。真空チャンバー１２を大気開放するか、または、ドライフィルム１５がラミネートされた板材１ａを真空チャンバー１２から取り出す。それにより、図７（ｃ）に示すように、空隙部５の負圧とドライフィルム１５の外側の大気圧との差圧で、フォトレジスト層１４ａを形成しているフォトレジスト１４の一部が空隙部５内に充填される。このように、真空引きと、ラミネート法、スピン塗布法またはスリットコーター法とを用いて、あるいは毛細管現象を利用して、空隙部５内にフォトレジスト１４を充填する。それから、図７（ｄ）に示すように、ベースフィルム１１を剥離してフォトレジスト層１４ａを露出させる。
【００３４】
フォトレジスト層１４ａがラミネートされた板材１ａを、フォトレジスト用の一般的な剥離液に１０分程度浸漬する。それにより、図７（ｅ）に示すように、板材１ａの第１の面３にラミネートされたフォトレジスト層１４ａを溶解剥離する。この時、空隙部５内に浸入したフォトレジスト１４は除去されずに残り、有底穴２ａ内において樹脂４の上にフォトレジスト１４が積層された状態になる。図７（ｆ）に示すように、有底穴２ａ内に樹脂４とフォトレジスト１４が形成された板材１ａの第１の面３に研削用テープ（例えば市販のＵＶ硬化型バックグラインドテープ）１３を貼り付ける。図７（ｇ）に示すように、板材１ａの第２の面６を研削して、厚さＴ（例えば１５０μｍ）になるまで板材１ａを薄化する。この研削によって、板材１ａの有底穴２ａの底部分と、有底穴２ａ内の樹脂４とを除去して貫通孔２を形成する。ただし、貫通孔２内のフォトレジスト１４の少なくとも一部は除去されずに残る。それから、フォトレジスト１４用の一般的な剥離液に板材１ａを３０分程度浸漬し、図７（ｈ）に示すように、フォトレジスト１４を溶解剥離する。図７（ｉ）に示すように、研削用テープ１３に対してＵＶ照射を行い、検索用テープ１３を剥離することで、貫通孔２を有する厚さＴの基板１が製造される。このように、本実施例では、容易に除去できる溶解樹脂（例えばフォトレジスト１４）を、薄化した後の板材１ａの貫通孔２に残しておく。それにより、板材１ａを研削する際に貫通孔２の周辺の破損を抑えるとともに、研削粉が貫通孔２内に付着することを抑えることができる。
【００３５】
［実施例４］
本発明の実施例４の基板１の製造方法について説明する。以下、実施例１〜３との相違点について主に説明し、実施例１〜３と同様な方法および構成については説明を省略する場合がある。
本実施例では、実施例２と同様に、例えばボッシュプロセスを行うエッチングによって、底部分に湾曲した先端部分（Ｒ形状部分）２ｂを有する有底穴２ａを形成し、実施例２と同様な効果を奏する。ただし、板材１ａの断面図である図８（ａ）と、そのＣ部分の拡大図である図８（ｂ）に示すように、板材１ａを、湾曲した先端部分２ｂの途中までしか研削せず、完成状態の基板１の貫通孔２の第２の面６側の端部が湾曲形状（Ｒ形状）の一部になっている。
【００３６】
具体的には、実施例２と同様に、板材１ａに、底部分が実質的に半球状である有底穴２ａを形成し、その有底穴２ａ内に樹脂４を充填する。有底穴２ａの深さｔ２は例えば１５３μｍである。それから、板材１ａの第１の面３にラミネートされた樹脂層４ａと有底穴２ａ内の樹脂４の一部を除去し、図９（ａ），９（ｂ）に示すように、有底穴２ａ内に空隙部５を形成する。その際に、空隙部５の深さｔ３が、完成状態の基板１の厚さＴと同程度になるように制御する。例えば、板材１ａを、一般的な有機溶剤の一例であるアセトンに６０分程度浸漬する。それにより、有底穴２ａの底部分の湾曲した先端部分２ｂの途中で樹脂４の溶解が停止するようにする。図９（ｂ）に、有底穴２ａ内の樹脂４の溶解が停止する線Ｂを示している。図９（ｃ），９（ｄ）に示すように、有底穴２ａの底部分の湾曲した先端部分２ｂの途中まで樹脂４が存在する板材１ａの第１の面３に、有底穴２ａの開口部を塞ぐように研削用テープ１３を貼り付ける。そして、図９（ｅ），９（ｆ）に示すように、板材１ａの第２の面６側から研削を行い、図９（ｄ）の線Ａの位置で研削を停止する。この研削停止線Ａは、有底穴２ａの底部分の湾曲した先端部分２ｂの途中に位置し、溶解停止線Ｂと一致していてよい。図８（ａ）に示すように板材１ａを研削した後に研削用テープ１３を剥離して完成した基板１の貫通孔２は、図８（ｃ）に拡大して示すＤ部分である第１の面３側の開口部２ｃの径よりも、図８（ｂ）に示す第２の面６側の開口径が小さい。
【００３７】
このように、本実施例では、有底穴２ａの底部分の湾曲した先端部分２ｂの途中で研削を停止することにより、両開口端の開口径および開口面積が異なる貫通孔２を有する基板１を製造することができる。この基板１は、例えば液体吐出ヘッドなど、貫通孔２を通る流体の流量変化の制御が必要なデバイスに好適に用いられる。有底穴２ａ内に形成される樹脂４が、板材１ａを研削する際に研削停止線Ａとほぼ同じ位置まで残されていると、湾曲した先端部分２ｂの途中で研削を停止する際に板材１ａの破損を生じるおそれを小さく抑えられる。
【００３８】
［実施例５］
本発明の実施例５の基板１の製造方法について説明する。以下、実施例１〜４との相違点について主に説明し、実施例１〜４と同様な方法および構成については説明を省略する場合がある。
本実施例では、板材１ａに対して異方性ウェットエッチングを行うことによって有底穴２ａを形成する。図１０（ａ）に示すように、有底穴２ａの開口形状は２１２μｍ×２１２μｍの正方形であって、開口部から底部分に向かって先細の形状である。有底穴２ａの深さｔ２は１５０μmである。実施例１の各工程と実質的に同様に、有底穴２ａを有する板材１ａに、図１０（ｂ）に示す２層構造のドライフィルム１０を重ね合わせる。そして、図１０（ｃ）〜１０（ｄ）に示すように、真空引きと、ラミネート法、スピン塗布法またはスリットコーター法とを用いて、あるいは毛細管現象を利用して、有底穴２ａ内に樹脂４を充填する。図１０（ｅ）に示すように、ベースフィルム１１を剥離して樹脂層４ａを露出させる。この板材１ａを有機溶剤に浸漬して、板材１ａの第１の面３にラミネートされた樹脂層４ａと有底穴２ａ内の樹脂４の一部を除去し、図１０（ｆ）に示すように、有底穴２ａ内に空隙部５を形成する。図１０（ｇ）に示すように、板材１ａの第１の面３に研削用テープ１３を貼り付け、図１０（ｈ）に示すように板材１ａの第２の面６側から研削を行う。その後に研削用テープ１３を剥離して、図１０（ｉ）に示す貫通孔２を有する基板１を完成させる。
【００３９】
本実施例では、異方性ウェットエッチングにより、開口部から底部分に向かって先細の形状の有底穴２ａを形成する。従って、実施例４と同様に、両開口端の開口面積が異なる貫通孔２を有する基板１を製造することができ、実施例４と同様な効果が得られる。また、有底穴２ａの深さｔ２と完成状態の基板の厚さＴとを同程度にして、有底穴２ａの形成工程の作業効率を向上させることができる。さらに、板材１ａの研削による薄化を行った後に、フォトリソグラフィ工程を行う必要がなく、基板１の割れ等の破損を生じるリスクが低減し、信頼性が向上する。
【００４０】
［液体吐出ヘッドの製造方法］
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
図１１（ａ）に示すように、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子９が一方の面に形成された基板（第１の基板）１を用意する。基板１は、エネルギー発生素子９の両側に、液体の供給口となる貫通孔２を有する。この貫通孔２を有する基板１は、前述した本発明の実施例１〜５等と同様な方法により形成されたものである。簡略化して説明すると、図１１（ｂ）に示すように、例えば板材１ａに対してＳＦ６とＣ４Ｆ８を交互に用いるボッシュプロセスによって有底穴２ａを形成する。有底穴２ａ内に樹脂４を形成した後に、第２の面６から研削する。さらに、研削時に生じた破砕層を除去するために、ＣＭＰ（化学機械研磨）を行い、図１１（ｃ）に示す貫通孔２を有する厚さ２００μｍの基板１を製造する。
【００４１】
一方、表面に２．０μｍの熱酸化シリコン酸化膜１６が形成された厚さ４００μｍのシリコン製の支持部材（第２の基板）１７を用意する。基板１の接合面と、支持部材１７の熱酸化シリコン酸化膜１６の接合面とを、Ｎ２プラズマによって活性化する。アライナー装置で基板１と支持部材１７とを位置合わせし、接合装置を用いて、図１１（ｄ）に示すように、熱酸化シリコン酸化膜１６を介して基板１と支持部材１７とをフュージョン接合する。
【００４２】
次に、支持部材１７の、基板１との接合面とは反対の表面に、ＳＦ６とＣ４Ｆ８を交互に用いるボッシュプロセスによるドライエッチングを行って、図１１（ｅ）に示すように、共通液室１８を形成する。共通液室１８の底部には、熱酸化シリコン酸化膜１６の一部が露出している。共通液室１８の底部に露出している熱酸化シリコン酸化膜１６にＣＨＦ３とＣＦ４とＡｒの混合ガスによるエッチングを行って、熱酸化シリコン酸化膜１６を除去し、共通液室１８の底部に基板１を露出させる。それにより、図１１（ｆ）に示すように、基板１の貫通孔２と共通液室１８とを連通させる。次いで、図１１（ｇ）に示すように、基板１の、支持部材１７との接合面と反対側の面に、吐出口１９を有する吐出口形成部材２０を積層する。こうして、本発明に係る貫通孔２を有する基板１を含む液体吐出ヘッドを製造する。
【符号の説明】
【００４３】
１      基板
１ａ    板材
２      貫通孔
２ａ    有底穴
３      一方の面（第１の面）
４      樹脂
５      空隙部
６      他方の面（図２の面）
【図１】
2022001410.tif 000003
【図２】
2022001410.tif 000004
【図３】
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【図４】
2022001410.tif 000006
【図５】
2022001410.tif 000007
【図６】
2022001410.tif 000008
【図７】
2022001410.tif 000009
【図８】
2022001410.tif 000010
【図９】
2022001410.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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