(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工基板の一方の面に、液滴を吐出するためのノズル孔の噴射口部分となる第１の凹部と、導入口部分となる第２の凹部とを形成する工程と、
前記被加工基板の一方の面並びに前記第１および第２の凹部内に、樹脂との接着力の弱い弱接着性層を形成する工程と、
前記弱接着性層を形成した前記被加工基板の面に、前記樹脂を用いて支持基板を貼り合わせる工程と、
前記被加工基板を他方の面から所要の厚さに薄板化する工程と、
前記支持基板を前記被加工基板から剥離する工程と、
前記被加工基板から前記樹脂および前記弱接着性層を除去する工程と、
を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項２】
前記被加工基板の他方の面の全面または少なくとも全ての前記ノズル孔を含む吐出面領域に、撥液膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項３】
前記撥液膜は、耐インク保護膜の上に形成されていることを特徴とする請求項２記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項４】
前記支持基板に前記樹脂をコーティングし、該支持基板の貼り合わせを真空中で行うことにより前記樹脂が前記第１および第２の凹部内に充填されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項５】
前記被加工基板から前記樹脂および前記弱接着性層を除去する工程において、前記樹脂を前記被加工基板から剥離した後、酸素、炭酸ガス等の活性ガス、またはアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いたプラズマ処理によって、前記弱接着性層を前記第１および第２の凹部内から除去することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂は、光の照射により分離する剥離層を介して前記支持基板にコーティングされていることを特徴とする請求項４記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項７】
前記被加工基板を薄板化する工程において、バックグラインダー、ポリッシャー、またはＣＭＰ装置によって前記彼加工基板を研磨加工することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項８】
前記支持基板として、光透過性材料を用いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項９】
前記第１および第２の凹部は、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１０】
前記異方性ドライエッチングを、エッチングガスとしてＣ4Ｆ8およびＳＦ6を用いて行うことを特徴とする請求項９記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴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、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、および液滴吐出ヘッドに関する。
【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プレートと、このノズルプレートに接合されノズルプレートとの間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティプレートとを備え、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バブルジェット（登録商標）方式等がある。
近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化の要求が一段と強まり、そのため高密度化並びに吐出性能の向上が強く要求されている。このような背景から、インクジェットヘッドのノズル部に関して、従来より様々な工夫、提案がなされている。
【０００３】
インクジェットヘッドにおいて、インク吐出特性を改善するためには、ノズル部の流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように基板の厚さを調整することが望ましい。このようなノズルプレートを作製する場合、例えば特許文献１に示されるように、シリコン基板の一方の面からＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電を用いた異方性ドライエッチングを施すことにより、ノズル部を構成するための内径の異なる第１の凹部（ノズル孔の噴射口部分となる凹部）と第２の凹部（ノズル孔の導入口部分となる凹部）を２段に形成した後、反対側の面から一部分を異方性ウェットエッチングにより掘り下げてノズルの長さを調整する方法が採られていた。
一方、例えば特許文献２に示されるように、予めシリコン基板を所望の厚さに研磨した後、シリコン基板の両面にそれぞれドライエッチングを施することにより、ノズル孔の噴射口部分と導入口部分を形成する方法もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８８２０号公報（第４−５頁、図３、図４）
【特許文献２】特開平９−５７９８１号公報（第２−３頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように、ノズル孔が開口する吐出面が基板表面から深く一段下がった凹部の底面であると、インク滴の飛行曲がりが生じたり、あるいはノズル孔の目詰まりの原因となる紙粉、インク等が吐出面である凹部底面に付着した場合、それらの紙粉、インク等を排除するためにゴム片或いはフェルト片等で凹部底面を払拭するワイピング作業が難しくなるという課題があった。
【０００６】
また、特許文献２の製造方法では、インクジェットヘッドの高密度化が進むとシリコン基板の厚さを更に薄くしなければならないが、このような基板は製造工程中に割れ易く、高価となる課題があった。さらに、ドライエッチング加工の際に、加工形状が安定するように基板裏面からＨｅガス等で冷却を行うが、ノズル孔の貫通時にＨｅガスがリークしてエッチングが不可能になる場合があった。そのため、予めシリコン基板にノズル孔となる凹部を形成し、例えば、石英ガラスなどの支持基板に樹脂を用いて貼り合わせてからシリコン基板を研削やエッチング加工等により薄板化加工してノズル孔（凹部）を開口する方法が採られている。
【０００７】
しかしながら、ノズル孔となる上記凹部内に支持基板を貼り合わせるための樹脂が入り込むため樹脂を剥離し難く、支持基板の剥離工程でシリコン基板が割れたり欠けたりしやすく、また樹脂残りなどが発生し、著しく歩留まりを低下する原因となっていた。
【０００８】
一方、インクジェットヘッドにおいて水溶性インクを用いた場合、インクが吐出するノズル表面の撥インク性が不十分であるとインクの液滴が付着しやすくなり、そのため吐出するインクの直進性が損なわれ印字乱れ等の記録不良となることがあった。そのため、ノズル表面に撥インク処理を施すことが行われているが、上記樹脂残りの防止対策として薬液処理の必要が発生した場合、ノズル表面の撥インク膜が同時に劣化して信頼性を低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、加工中にシリコン基板が割れたり欠けたりすることがなく、またノズル孔内に樹脂や研磨材等の異物が残留するようなことがなく、歩留まりおよび生産性を向上することができる液滴吐出用のノズルプレートの製造方法および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、ノズルプレートの表面を撥液処理する場合、樹脂残りの除去処理に薬液処理などを用いることなく除去処理が容易で、しかも吐出面の撥液膜にダメージを与えることのないノズルプレートの製造方法および液滴吐出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】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、被加工基板の一方の面に、液滴を吐出するためのノズル孔の噴射口部分となる第１の凹部と、導入口部分となる第２の凹部とを形成する工程と、前記被加工基板の一方の面並びに前記第１および第２の凹部内に、樹脂との接着力の弱い弱接着性層を形成する工程と、前記弱接着性層を形成した前記被加工基板の面に、前記樹脂を用いて支持基板を貼り合わせる工程と、前記被加工基板を他方の面から所要の厚さに薄板化する工程と、前記支持基板を前記被加工基板から剥離する工程と、前記被加工基板から前記樹脂および前記弱接着性層を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明のノズルプレートの製造方法は、ノズル孔の噴射口部分となる第１の凹部と、導入口部分となる第２の凹部とを形成した被加工基板に撥液層などからなる弱接着性層を介して支持基板を樹脂で貼り合わせた後、その被加工基板を所要の厚さに薄板化するので、被加工基板から支持基板および樹脂が剥離しやすくなるとともに、薄板化された被加工基板が割れたり欠けたりすることがなく、また前記第１および第２の凹部内に樹脂や研磨材等の異物が残留することもない。したがって、ノズルプレートの製造において歩留まりおよび生産性が大幅に向上する効果がある。
【００１２】
本発明のノズルプレートの製造方法において、ノズルプレートの表面に撥液処理が必要な場合は、前記被加工基板の他方の面の全面または少なくとも全ての前記ノズル孔を含む吐出面領域に、撥液膜を形成するものである。
ここで、「吐出面領域」というのは、ノズルプレートの表面の全面ではなく、液滴吐出ヘッドのワイピング動作をカバーするノズル面の範囲をいうものである。つまり、撥液膜がワイピング動作によって剥離などの損傷が生じないノズル面の範囲に形成されていればよい。
本発明では、被加工基板の他方の面の全面または少なくとも全てのノズル孔を含む吐出面領域に、撥液膜を形成されているので、吐出面に吐出液体が付着することがなく吐出不良が生じないので液滴吐出特性が向上する。
【００１３】
また、前記撥液膜は、耐インク保護膜の上に形成されていることが好ましく、これにより吐出面の撥液膜の信頼性が向上する。
【００１４】
また、前記支持基板に前記樹脂をコーティングし、該支持基板の貼り合わせを真空中で行うことにより前記樹脂が前記第１および第２の凹部内に充填されているものである。
支持基板の貼り合わせを真空中で行うことにより、被加工基板に支持基板を貼り合わせるための樹脂を第１および第２の凹部内に完全に充填することができ、気泡等がこれらの凹部内に残留することはない。
【００１５】
また、前記被加工基板から前記樹脂および前記弱接着性層を除去する工程において、前記樹脂を前記被加工基板から剥離した後、酸素、炭酸ガス等の活性ガス、またはアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いたプラズマ処理によって、前記弱接着性層を前記第１および第２の凹部内から除去するものである。
これにより、被加工基板の貼り合わせ面および第１、第２の凹部内の弱接着性層を完全に除去することができ、樹脂や研磨材等の異物の残留を排除できるとともに、弱接着性層の除去に薬液処理などを用いないため、吐出面の撥液膜に何らのダメージを与えることもないので吐出面の撥液処理の信頼性が向上する。よって、ノズルプレートの生産性が向上する。
【００１６】
また、前記樹脂は、光の照射により分離する剥離層を介して前記支持基板にコーティングされているものである。
これにより、剥離層が光の照射を受けて樹脂層と分離するため、支持基板を被加工基板から剥離しやすくなる。
【００１７】
前記被加工基板を薄板化する工程において、バックグラインダー、ポリッシャー、またはＣＭＰ装置によって前記彼加工基板を研磨加工するものである。
これにより、被加工基板の表面（吐出面）を高精度に仕上げることができる。
【００１８】
また、前記支持基板として、光透過性材料を用いるものである。これにより、レーザ光等の光を支持基板の裏面から剥離層に照射することができ、容易に支持基板を被加工基板から剥離することができる。
【００１９】
また、前記第１および第２の凹部は、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングにより形成されているものである。
これにより、第１および第２の凹部を高精度に加工することができる。
【００２０】
前記異方性ドライエッチングを、エッチングガスとしてＣ4Ｆ8およびＳＦ6を用いて行う。
Ｃ4Ｆ8は第１、第２の凹部の側面方向にエッチングが進行しないようにこれらの凹部の側面を保護する作用をし、ＳＦ6はこれらの凹部の垂直方向のエッチングを促進する作用をするため、これらの凹部を基板面に対して垂直に高精度に加工することができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかのノズルプレートの製造方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造するものである。
上記のいずれかのノズルプレートの製造方法を用いて液滴吐出ヘッドを製造すれば、安定した液滴吐出特性を有し、かつ高密度の液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を適用したノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１乃至図３を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、また、駆動方式についても他の異なる駆動方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置にも適用できるものである。
【００２４】
図１は、本実施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、図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図であり、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。
【００２５】
本実施形態のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１および図２に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズルプレート１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティプレート２と、キャビティプレート２の振動板２２に対峙して個別電極３１が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成されている。
【００２６】
ノズルプレート１は、後述する製造方法により、所要の厚さ（例えば厚さが２８０μｍから６０μｍ程度）に薄くされたシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板とも称する）から作製されている。また、ノズルプレート１の表面全面、もしくはその一部、すなわち全てのノズル孔１１を含む吐出面領域に撥液膜の一例として撥インク膜１３が形成されている。この撥インク膜１３は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）からなる耐インク保護膜１２の上に形成されている。なお、「吐出面領域」とは、前述のようにインクジェットヘッドのワイピング動作をカバーする範囲である。
【００２７】
インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、例えば径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されている。噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分１１ａは先端がノズルプレート１の表面に開口し、導入口部分１１ｂはノズルプレート１の裏面（キャビティプレート２と接合される接合側の面）に開口している。
【００２８】
上記のように、ノズル孔１１を噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから２段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。
【００２９】
キャビティプレート２は、例えば厚さが５２５μｍの（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板も以下、単にシリコン基板とも称する）から作製されている。シリコン基板に異方性ウェットエッチングを施し、インク流路の吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、およびリザーバ２４となる凹部２７が形成される。凹部２５は前記ノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すようにノズルプレート１とキャビティプレート２を接合した際、各凹部２５は吐出室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス２３ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２５）の底壁が振動板２２となっている。
【００３０】
凹部２６は、細溝状のオリフィス２３を構成し、この凹部２６を介して凹部２５（吐出室２１）と凹部２７（リザーバ２４）とが連通している。
凹部２７は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各吐出室２１に共通のリザーバ（共通インク室）２４を構成する。そして、リザーバ２４（凹部２７）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての吐出室２１に連通している。なお、オリフィス２３（凹部２６）は前記ノズルプレート１の裏面（キャビティプレート２との接合側の面）に設けることもできる。また、リザーバ２４の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給孔３４を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。
【００３１】
また、上述のように、キャビティプレート２に（１１０）面方位のシリコン単結晶基板を用いるのは、このシリコン基板に異方性ウエットエッチングを行うことにより、凹部や溝の側面をシリコン基板の上面または下面に対して垂直にエッチングすることができるためであり、これによりインクジェットヘッドの高密度化を図ることができるからである。
【００３２】
また、キャビティプレート２の全面もしくは少なくとも電極基板３との対向面には熱酸化やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりＳｉＯ2やＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜等からなる絶縁膜２８が膜厚０．１μｍで施されている。この絶縁膜２８は、インクジェットヘッドを駆動させた時の絶縁破壊や短絡を防止する目的で設けられる。
【００３３】
電極基板３は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス基板から作製される。中でも、キャビティプレート２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板３とキャビティプレート２を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティプレート２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板３とキャビティプレート２を強固に接合することができるからである。なお、前記ノズルプレート１も同様の理由から硼珪酸系のガラス基板を用いることができる。
【００３４】
電極基板３には、キャビティプレート２の各振動板２２に対向する面の位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより深さ約０．３μｍで形成されている。そして、各凹部３２内には、一般に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１が、例えば０．１μｍの厚さでスパッタにより形成される。したがって、振動板２２と個別電極３１との間に形成されるギャップ（空隙）は、この凹部３２の深さ、個別電極３１および振動板２２を覆う絶縁膜２８の厚さにより決まることになる。このギャップはインクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響する。ここで、個別電極３１の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属等を用いてもよいが、ＩＴＯは透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由から、一般にＩＴＯが用いられる。
【００３５】
個別電極３１は、リード部３１ａと、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部３１ｂとを有する。これらの端子部３１ｂは、図１乃至図３に示すように、配線のためにキャビティプレート２の末端部が開口された電極取り出し部３０内に露出している。
【００３６】
上述したように、ノズルプレート１、キャビティプレート２、および電極基板３は、図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。すなわち、キャビティプレート２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティプレート２の上面（図２において上面）にノズルプレート１が接着等により接合される。さらに、振動板２２と個別電極３１との間に形成される電極間ギャップの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３５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。
【００３７】
そして最後に、図２、図３に簡略化して示すように、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４が各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティプレート２上に設けられた共通電極２９とに前記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド１０が完成する。
【００３８】
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４は、個別電極３１に電荷の供給および停止を制御する発振回路である。この発振回路は例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極３１に例えば０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。発振回路が駆動し、個別電極３１に電荷を供給して正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２間に静電気力（クーロン力）が発生する。したがって、この静電気力により振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む（変位する）。これによって吐出室２１の容積が増大する。そして、個別電極３１への電荷の供給を止めると振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室２１の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により吐出室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル孔１１より吐出する。振動板２２が次に同様に変位すると、インクがリザーバ２４からオリフィス２３を通じて吐出室２１内に補給される。
【００３９】
本実施形態のインクジェットヘッド１０は、前述したように、ノズル孔１１がノズルプレート１の表面（吐出面）に対して垂直な筒状の噴射口部分１１ａと、この噴射口部分１１ａと同軸上に設けられ噴射口部分１１ａよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されているため、インク滴をノズル孔１１の中心軸方向に真っ直ぐに吐出させることができ、きわめて安定した吐出特性を有する。
さらに、導入口部分１１ｂの横断面形状を円形や四角形などに形成することができるので、インクジェットヘッド１０の高密度化を図ることができる。
【００４０】
なお、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂの横断面形状は特に限定されるものではなく、角形や円形などに形成される。但し、円形にする方が吐出特性や加工性の面で有利となるので好ましい。
【００４１】
次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法について図４乃至図１０を参照して説明する。
図４乃至図８は、ノズルプレート１の製造方法を示す製造工程の断面図であり、図９および図１０は、キャビティプレート２および電極基板３の製造方法を示す製造工程の断面図であり、ここでは、主に、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後にキャビティプレート２を製造する方法を示す。
まず最初に、ノズルプレート１の製造方法を説明する。
【００４２】
（１）ノズルプレート１の製造方法
まず、被加工基板として、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板１００を用意し、このシリコン基板１００の全面に膜厚１μｍのＳｉＯ2膜１０１を均一に成膜する（図４（Ａ））。このＳｉＯ2膜１０１は、例えば熱酸化装置にシリコン基板１００をセットし、酸化温度１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中で４時間熱酸化処理を行うことにより形成する。ＳｉＯ2膜１０１はシリコンの耐エッチング材として使用するものである。
【００４３】
次に、シリコン基板１００の一方の面（キャビティプレート２と接合する側の面で、以下、「接合側の面」とも呼ぶ）１００ｂのＳｉＯ2膜１０１上にレジスト１０２をコーティングし、その接合側の面１００ｂに、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂをパターニングして、導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのレジスト１０２を除去する（図４（Ｂ））。
そして、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でＳｉＯ2膜１０１をハーフエッチングし、導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのＳｉＯ2膜１０１を薄くする（図４（Ｃ））。このとき、レジスト１０２の形成されていない面（吐出側の面すなわち吐出面）１００ａのＳｉＯ2膜１０１もエッチングされて厚さが薄くなる。
その後、上記レジスト１０２を硫酸洗浄などにより剥離する（図４（Ｄ））。
【００４４】
次に、レジスト１０２を剥離後、再度シリコン基板１００の接合側の面１００ｂにレジスト１０６をコーティングし、接合側の面１００ｂにノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａをパターニングして、噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａのレジスト１０６を除去する（図５（Ｅ））。
【００４５】
そして、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でＳｉＯ2膜１０１をエッチングして、噴射口部分１１ａとなる部分１０５ａのＳｉＯ2膜１０１を開口する（図５（Ｆ））。このとき、反対の吐出側の面１００ａのＳｉＯ2膜１０１はエッチングされて完全に除去される。
次に、ＳｉＯ2膜１０１の開口が終わったら、レジスト１０６を硫酸洗浄などにより剥離する（図５（Ｇ））。
【００４６】
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電によるドライエッチングによってＳｉＯ2膜１０１の開口部を、例えば深さ２５μｍで垂直に異方性ドライエッチングして、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる第１の凹部１０７を形成する（図５（Ｈ））。この場合、エッチングガスとして、例えば、Ｃ4Ｆ8（フッ化炭素）、ＳＦ6（フッ化硫黄）を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用すればよい。ここで、Ｃ4Ｆ8は第１の凹部１０７の側面方向にエッチングが進行しないように第１の凹部１０７の側面を保護するために使用し、ＳＦ6は第１の凹部１０７の垂直方向のエッチングを促進するために使用する。
【００４７】
次に、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０５ｂのＳｉＯ2膜１０１のみが無くなるように、例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングする（図６（Ｉ））。
そして、再度ＩＣＰ放電によるドライエッチングによりＳｉＯ2膜１０１の開口部を、例えば４０μｍの深さで垂直に異方性ドライエッチングし、導入口部分１１ｂとなる第２の凹部１０８を形成する（図６（Ｊ））。
【００４８】
次に、シリコン基板１００の表面に残るＳｉＯ2膜１０１をフッ酸水溶液で除去した後、シリコン基板１００を熱酸化装置にセットし、酸化温度１０７５℃、酸化時間４時間、水蒸気と酸素の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、ＩＣＰドライエッチング装置で加工した噴射口部分１１ａとなる第１の凹部１０７および導入口部分１１ｂとなる第２の凹部１０８の側面と底面に、膜厚０．１μｍのＳｉＯ2膜１１０を均一に成膜する（図６（Ｋ））。
【００４９】
そして、シリコン基板１００の両面の全面に、後述する樹脂層４０２との接着力が弱い弱接着性層を形成する方法として、例えば撥インク処理を施す。この場合、例えば、フッ素（Ｆ）原子を含む撥インク性を持った材料を蒸着やディッピングで成膜し、撥インク層１１１を形成する（図６（Ｌ））。撥インク層１１１は第１の凹部１０７および第２の凹部１０８の側面と底面にも形成される。
【００５０】
次に、例えばガラス等の透明材料からなる支持基板４００に剥離層４０１をスピンコートし、その上に樹脂層４０２をスピンコートする。そして、この支持基板４００の剥離層４０１および樹脂層４０２をスピンコートした面と、シリコン基板１００の第１の凹部１０７、第２の凹部１０８が形成されている面を向かい合わせ、樹脂層４０２の樹脂が軟化状態にあるときに、例えば真空圧が０．１〜０．２Ｐａの真空中で支持基板４００とシリコン基板１００を貼り合わせる（図７（Ｍ））。その後、真空チャンバ内を大気開放することにより、軟化状態の樹脂が第１の凹部１０７および第２の凹部１０８の内部に充填される。その後、樹脂層４０２を硬化させる。このように支持基板４００とシリコン基板１００の貼り合わせを真空下で行うことにより、第１の凹部１０７および第２の凹部１０８内に樹脂を完全に充填することができ、気泡等の残留を防止することができる。
【００５１】
ここで、上記の剥離層４０１と樹脂層４０２について説明する。
剥離層４０１は、レーザ光等の光を当てることにより剥離層４０１内部やシリコン基板１００との界面において剥離（層内剥離または界面剥離という）を生じる機能を有するものである。すなわち、剥離層４０１は、一定の強度の光を受けることにより剥離層４０１を構成する材料の原子または分子間の結合力が消失もしくは減少することにより、アブレーション（ablation、切除または除去）を生じ、剥離しやすくなるものである。また、剥離層４０１は、一定の強度の光を受けることにより、剥離層４０１を構成する材料中の成分が気体となって放出され分離に至る場合と、剥離層４０１が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。これにより、以下の図８（Ｎ）の工程において薄板化されたシリコン基板１００から支持基板４００を取り外すことができる。
【００５２】
なお、支持基板４００は、光を透過する材料（例えばガラス等）を用いるのが望ましい。これによりシリコン基板１００から支持基板４００を剥離するときに、支持基板４００の裏面（シリコン基板１００が貼り合わされた面の反対面）から剥離層４０１に光を照射して十分な剥離エネルギーを与えることが可能となる。また、レーザ光等の光を支持基板４００の裏面から２次元的にスキャンすることによりシリコン基板１００から支持基板４００を容易に剥離することができる。
【００５３】
剥離層４０１を構成する材料は、前述のような機能を有するものであれば特に限定はされない。具体的には、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ、アモルファスシリコン）、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化セラミックス、光の照射によって原子間結合が切断される有機高分子材料、金属、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、ＧｄもしくはＳｍ、またはこれらの金属のうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。これらの中でも、剥離層４０１の構成材料としては非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いるのが好ましく、この非晶質シリコンの中に水素（Ｈ）が含まれているものがさらに好ましい。このような材料を用いることにより、剥離層４０１が光を受けた場合に水素が放出されて剥離層４０１に内圧が発生し、剥離を促進させることができる。この場合、剥離層４０１の水素の含有量は、２ａｔ％程度以上であることが好ましく、２〜２０％ａｔ％であるとさらに好ましい。また、水素の含有量は、剥離層４０１の成膜条件、例えば、ＣＶＤ法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入するパワー等の条件を適宜設定することによって調整することができる。
【００５４】
樹脂層４０２は、シリコン基板１００の凹凸を吸収し、かつシリコン基板１００と支持基板４００とを接合する機能を有するものである。樹脂層４０２を構成する材料としては、シリコン基板１００と支持基板４００とを接合する機能を有しているものであれば特に限定されず、各種の樹脂を用いることができる。より具体的には、例えば、熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤等の硬化性接着剤を用いることができる。また、樹脂層４０２は、耐ドライエッチング性の高い材料を主材料として構成されているものが好ましい。これにより、シリコン基板１００をドライエッチングにより薄板化してノズル孔を形成するような場合には、樹脂層４０２をエッチングの停止層として、シリコン基板１００を完全に貫通させてノズル孔を形成することができる。また、樹脂層４０２は、加工時において、シリコン基板１００と支持基板４００との材料の違いによる線膨張係数の違いによって、これらに生じる応力を緩和する作用も有する。
【００５５】
なお、本実施形態では、剥離層４０１と樹脂層４０２は別々の層として形成されているが、これらの層を１つの層から構成するようにしてもよい。例えば、シリコン基板１００と支持基板４００とを接合する層として、接着力（接合力）を有しかつ光エネルギーや熱エネルギー等によって剥離を引き起こす作用（接合力を低下させる作用）を有するものを用いてもよい。なお、このような機能を有する材料については、例えば特開２００２−３７３８７１号公報に記載の材料を適用することができる。
【００５６】
再び図７を参照して製造工程の説明に戻る。図７（Ｍ）において、シリコン基板１００と支持基板４００を貼り合わせた後に、シリコン基板１００の吐出面側からバックグラインダーや、ポリッシャー、あるいはＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置等によって研磨加工を行い、第１の凹部１０７の先端のＳｉＯ2膜１１０を除去し先端部が開口するまでシリコン基板１００を薄く（薄板化）する（図７（Ｎ））。なおこのとき、例えばバックグラインダーで第１の凹部１０７の先端のＳｉＯ2膜１１０付近までシリコン基板１００を研削して薄板化し、その後仕上げをポリッシャーまたはＣＭＰ装置によって行うようにすれば、シリコン基板１００の表面を鏡面状に高精度に仕上げることができる。さらにまた、この薄板化工程では、第１の凹部１０７および第２の凹部１０８の内部は、樹脂層４０２の樹脂が充填されて保護されているため、例えばＣＭＰ加工後に第１の凹部１０７等の内部に研磨材が入り込むようなことはなく、したがって研磨材の水洗除去工程などは必要が無い。また、シリコン基板１００を薄板化するその他の方法として、第１の凹部１０７の先端部の開口をドライエッチングで行っても良い。この場合、例えば、ＳＦ6をエッチングガスとするドライエッチングで、第１の凹部１０７の先端部付近までシリコン基板１００を薄くし、第１の凹部１０７の先端部のＳｉＯ2膜１１０が表面に露出したならそのＳｉＯ2膜１１０をＣＦ4またはＣＨＦ3等をエッチングガスとするドライエッチングで除去してもよい。またこのとき、樹脂層４０２が前述のようにエッチングの停止層として働く。
【００５７】
次に、シリコン基板１００のインク吐出面に、例えばスパッタ装置でＳｉＯ2膜からなる耐インク保護膜１１２を０．１μｍの厚さで成膜する（図７（Ｏ））。ここで、ＳｉＯ2膜の成膜は、樹脂層４０２が劣化しない温度（２００℃程度）以下で実施できれば良く、スパッタリング法に限るものではない。ただし、耐インク性等を考慮すると緻密な膜を形成する必要があり、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ装置等の常温で緻密な膜を成膜できる装置を使用することが望ましい。
【００５８】
次に、シリコン基板１００の耐インク保護膜１１２の表面に再度撥インク処理を施す（図７（Ｐ））。例えば、フッ素原子を含む撥インク性を持った材料を蒸着やディッピング等で成膜し、撥インク膜１１３を形成する。このとき、第１の凹部１０７および第２の凹部１０８の内部は、樹脂層４０２の樹脂が充填されて保護されているため、吐出面の表面のみが選択的に撥インク処理される。
【００５９】
次に、支持基板４００の裏面側からレーザー光等を照射し、剥離層４０１の部分から支持基板４００を剥離する（図８（Ｑ））。
そして、樹脂層４０２を外周部から接着テープ等を用いてゆっくりと引き剥がし、シリコン基板１００から樹脂層４０２を剥離する（図８（Ｒ））。このとき、シリコン基板１００の支持基板４００との貼り合わせ面および第１の凹部１０７、第２の凹部１０８の内面にはフッ素原子を含む撥インク層１１１が形成されているため、樹脂層４０２との剥離抵抗を小さくすることができ、シリコン基板１００の割れや欠けなどの破損がなく、かつシリコン基板１００の貼り合わせ面や第１の凹部１０７、第２の凹部１０８内への樹脂の残留もなく、樹脂層４０２を容易に剥離することができる。
【００６０】
次に、ノズル孔１１となる第１の凹部１０７および第２の凹部１０８内の撥インク層１１１を除去するため、例えばドライエッチング装置にセットし、例えばアルゴンガスのプラズマ処理によりノズル孔１１内の撥インク層１１１を除去する（図８（Ｓ））。なお、アルゴンガスの代わりに、酸素や炭酸ガス等の活性ガス、ヘリウム等の不活性ガスを用いることもできる。
【００６１】
以上により、噴射口部分１１ａとこれより径の大きい導入口部分１１ｂとからなるノズル孔１１を有し、かつ所要の厚さに薄板化されたノズルプレート１（シリコン基板１００）が作製される。
なお、ノズルプレート１の吐出面の撥インク処理をしない場合は、図７（Ｏ）〜（Ｐ）の工程を省略してよい。また、本実施形態のノズルプレート１の製造方法では、単結晶のシリコン基板の代わりに、硼珪酸系のガラス基板を用いることもできる。
【００６２】
以上のように、本実施形態のノズルプレート１の製造方法によれば、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる第１の凹部１０７と導入口部分１１ｂとなる第２の凹部１０８を予めシリコン基板１００に形成しておき、このシリコン基板１００を支持基板４００に樹脂層４０２で貼り合わせる際に、その貼り合わせを真空雰囲気下で行うため、第１および第２の凹部内にも樹脂を完全に充填することができる。そのため、シリコン基板１００を薄板化する工程において、第１の凹部１０７の先端すなわちノズル先端の欠けをなくすことができるとともに、シリコン基板研削時に研磨材などの異物のノズル孔内への進入を阻止することができる。
【００６３】
さらに、シリコン基板１００から支持基板４００を、ついで樹脂層４０２を剥離する際に、シリコン基板の貼り合わせ面および第１、第２の凹部内に撥インク層１１１が形成されているため、樹脂層４０２をシリコン基板から容易に剥離することができ、薄板化されたシリコン基板の割れなどの破損を生じることはなく、さらには樹脂が第１、第２の凹部内にも、かつシリコン基板の貼り合わせ面にも残存することはない。そのため、ノズルプレートの製造上の歩留まりが飛躍的に向上する効果がある。
【００６４】
さらに、吐出面の撥インク処理を行う必要がある場合であっても、第１、第２の凹部内に充填されている樹脂が保護膜の役割を果たすため、ノズル孔内に余分な撥インク膜の形成を阻止することができる。そのため、吐出面の撥インク処理の信頼性が著しく向上する効果がある。
【００６５】
また、一旦第１および第２の凹部内に形成された撥インク層１１１を除去する必要がある場合は、ドライエッチング装置によるＡｒやＯ2のプラズマ処理により撥インク層１１１を容易に除去することができるので、薬液処理などによる除去工程が不要なため生産性が向上するとともに、吐出面の撥インク膜１１３にダメージを与えることなく処理できる効果がある。
【００６６】
（２）キャビティプレート２および電極基板３の製造方法
ここでは、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後、そのシリコン基板２００からキャビティプレート２を製造する方法について図９、図１０を参照して簡単に説明する。
【００６７】
電極基板３は以下のようにして製造される。
まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板３００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより凹部３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極３１ごとに複数形成される。
そして、凹部３２の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）からなる個別電極３１を形成する。
その後、ドリル等によってインク供給孔３４となる孔部３４ａを形成することにより、電極基板３が作製される（図９（Ａ））。
【００６８】
次に、厚さが例えば５２５μｍのシリコン基板２００の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板２００の片面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって厚さ０．１μｍのＴＥＯＳからなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２８を形成する（図９（Ｂ））。なお、シリコン基板２００を形成する前に、エッチングストップ技術を利用し振動板２２の厚みを高精度に形成するためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。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。
【００６９】
そして、このシリコン基板２００と、図９（Ａ）のように作製された電極基板３を、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２００に陽極を、電極基板３を陰極に接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する（図９（Ｃ））。
シリコン基板２００と電極基板３を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で接合状態のシリコン基板２００をエッチングすることにより、シリコン基板２００の厚さを例えば１４０μｍになるまで薄板化する（図９（Ｄ））。
【００７０】
次に、シリコン基板２００の上面（電極基板３が接合されている面と反対側の面）の全面にプラズマＣＶＤによって例えば厚さ０．１μｍのＴＥＯＳ膜を形成する。
そして、このＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、およびリザーバ２４となる凹部２７を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のＴＥＯＳ膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２００を水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、上記の各凹部２５〜２７を形成する（図１０（Ｅ））。このとき、配線のための電極取り出し部３０となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、図１０（Ｅ）のウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板２２の面荒れを抑制することができる。
【００７１】
シリコン基板２００のエッチングが終了した後に、フッ酸水溶液でエッチングすることによりシリコン基板２００の上面に形成されているＴＥＯＳ膜を除去する（図１０（Ｆ））。
次に、シリコン基板２００の吐出室２１となる凹部２５等が形成された面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜（絶縁膜２８）を例えば厚さ０．１μｍで形成する（図１０（Ｇ））。
その後、ＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching）等によって電極取り出し部３０を開放する。また、電極基板３のインク供給孔３４となる孔部からレーザ加工を施してシリコン基板２００のリザーバ２４となる凹部２７の底部を貫通させ、インク供給孔３４を形成する（図１０（Ｈ））。また、振動板２２と個別電極３１の間の電極間ギャップの開放端部をエポキシ樹脂等の封止材（図示せず）を充填することにより封止する。また、図１、図２に示すように共通電極２９がスパッタによりシリコン基板２００の上面（ノズルプレート１との接合側の面）の端部に形成される。
【００７２】
以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００からキャビティプレート２が作製される。
そして最後に、このキャビティプレート２に、前述のように作製されたノズルプレート１を接着等により接合することにより、図２に示したインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。
【００７３】
本実施形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、キャビティプレート２を、予め作製された電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００から作製するものであるので、その電極基板３によりキャビティプレート２を支持した状態となるため、キャビティプレート２を薄板化しても、割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。したがって、キャビティプレート２を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。
【００７４】
上記の実施形態では、インクジェットヘッドおよびそのノズルプレート、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施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、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、インクジェットプリンタのほか、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】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】図１の右半分の概略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】ノズルプレートの製造方法を示す製造工程の断面図。
【図５】図４に続く製造工程を示す断面図。
【図６】図５に続く製造工程を示す断面図。
【図７】図６に続く製造工程を示す断面図。
【図８】図７に続く製造工程を示す断面図。
【図９】キャビティプレートおよび電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図。
【図１０】図９に続く製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１  ノズルプレート、２  キャビティプレート、３  電極基板、４  駆動制御回路、１０  インクジェットヘッド、１１  ノズル孔、１１ａ  噴射口部分、１１ｂ  導入口部分、１２  耐インク保護膜、１３  撥インク膜、２１  吐出室、２２  振動板、２３  オリフィス、２４  リザーバ、２５  凹部、２６  凹部、２７  凹部、２８  絶縁膜、２９  共通電極、３０  電極取り出し部、３１  個別電極、３１ａ  リード部、３１ｂ  端子部、３２  凹部、３４  インク供給孔、３５  封止材、１００  シリコン基板、１０１  ＳｉＯ2膜、１０２  レジスト、１０６  レジスト、１０７  第１の凹部、１０８  第２の凹部、１１０  ＳｉＯ2膜、１１１  撥インク層、１１２  耐インク保護膜、１１３  撥インク膜、２００  シリコン基板、３００  ガラス基板、４００  支持基板、４０１  剥離層、４０２  樹脂層。
【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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