(57)【要約】【課題】安定した高密度の液滴吐出ヘッド、装置を得、また効率よく製造することができる方法を得る。【解決手段】液体を加圧するための振動板３２を備え、吐出室３１の一部となる吐出室第１凹部３１ａを複数有するキャビティ基板３と、底面に対して垂直に形成され、各吐出室３１と連通する複数の貫通孔を供給口３２として有し、各吐出室３１に供給する液体をためるリザーバ２２となるリザーバ凹部２２ａ及び複数の吐出室３１と連通し、振動板３２により加圧された液体を液滴として吐出するノズル２１を複数有する流路基板２と、リザーバ凹部２２ａの開口部分を覆い、リザーバ２２の壁の一部となるカバープレート１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を加圧するための振動板を備えた吐出室の一部となる第１の凹部を複数有するキャビティ基板と、
該キャビティ基板との接合により前記第１の凹部と吐出室を形成し、また、各吐出室と連通し、軸が基板に垂直となるように貫通形成された複数の供給口を底面に有し、前記各吐出室に供給する前記液体をためるリザーバの一部となる第２の凹部及び前記各吐出室と連通し、軸が基板に垂直となるように貫通形成され、前記振動板により加圧された液体を液滴として吐出するノズルを複数有する流路基板と、
前記第２の凹部の開口部分を覆うカバープレートと
を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記キャビティ基板との接面側から液滴を吐出する側に向かって前記ノズルの口径が小さくなるように、段階状又はテーパ状の前記ノズル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。
【請求項３】
前記流路基板は、前記キャビティ基板との接面側に前記吐出室の一部となる第３の凹部を複数有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。
【請求項４】
前記カバープレートを枠体とし、その枠内に可撓性を有する膜を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記流路基板は単結晶シリコンを材料とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記カバープレートはＳＵＳを材料とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記可撓性を有する膜はポリフェニレンサルファイドを材料とすることを特徴とする請求項６記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
液体を加圧する振動板を備える複数の吐出室に供給する液体をためるリザーバの一部となる凹部をウェットエッチングにより単結晶シリコン基板に形成加工し、
各吐出室とリザーバとの間を連通させるために前記凹部底面に設ける供給口及び前記各吐出室と連通し、加圧された液体を液滴として吐出する各ノズルをドライエッチングにより前記基板に形成加工して流路基板を作製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１０】
枠内に可撓性を有する膜を設けた枠体からなるカバープレートを前記リザーバの一部とするために前記凹部の開口部分をカバープレートで覆う工程をさらに有することを特徴とする請求項９記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記流路基板の作製における形成加工中又は形成加工後に、前記流路基板となる基板を支持基板に固定し、所望の厚さになるまで研削又は研磨する工程を有することを特徴とする請求項９又は１０記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか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】
本発明は液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。また、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、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。
【０００３】
液滴吐出方式を実現する吐出ヘッドとして、吐出液体を溜めておく液室の少なくとも一面の壁を撓ませ、形状を変化させて液体を加圧し、その液室と連通するノズルから液体を液滴として吐出させるものがある。このとき、基板に対してエッチング等の微細加工を行ってノズル、ノズルまでの流路等を形成するものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２６７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような液滴吐出ヘッドを製造する際には、流路が形成される流路基板を、例えば吐出口（ノズル）部分を酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜で形成している。しかしながら、メニスカス制御等を考慮すると、吐出口には所定の長さ（約１０μｍ以上）が必要になるものと考えられ、その長さを得るための厚さの酸化シリコン膜を形成することは、時間、費用の面から考えると効率が悪い。また、各吐出室に供給する液体をためるリザーバが加圧手段を有する基板との接合面側に形成されており、ヘッド面積が大きくなってしまうという欠点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、以上のような問題を解決し、安定した高密度の液滴吐出ヘッド、装置を得、また効率よく製造することができる方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液体を加圧するための振動板を備えた吐出室の一部となる第１の凹部を複数有するキャビティ基板と、キャビティ基板との接合により第１の凹部と吐出室を形成し、また、各吐出室と連通し、軸が基板に垂直となるように貫通形成された複数の供給口を底面に有し、各吐出室に供給する液体をためるリザーバの一部となる第２の凹部及び各吐出室と連通し、軸が基板に垂直となるように貫通形成され、振動板により加圧された液体を液滴として吐出するノズルを複数有する流路基板と、第２の凹部の開口部分を覆うカバープレートとを備える。
本発明によれば、軸が垂直方向に貫通形成されたノズルとリザーバとなる凹部とを同一の流路基板に形成し、安価なカバープレートにより凹部を覆ってリザーバを構成する液滴吐出ヘッドにしたので、シリコン等の別の基板にノズル又はその一部を形成する必要がなくなるため、時間的かつ材料的なコスト削減を行うことができる。また、凹部をカバープレート側に形成するため、各吐出室と立体的に交差させることができ、ヘッド面積を小さくすることができる。凹部には底面を有し、軸が垂直方向に貫通形成された供給口を形成することにより、液体の流路抵抗等を供給口の口径調整により制御することができる。
【０００７】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、キャビティ基板との接面側から液滴を吐出する側に向かってノズルの口径が小さくなるように、段階状又はテーパ状のノズルを形成する。
本発明によれば、ノズルについて、液滴を吐出する側の方の口径を小さくするため、段階状又はテーパ状にノズルを形成するので、例えばノズル長さが長くなっても流路抵抗が増加するのを防ぐことができる。また、整流作用により液滴の直進性を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの流路基板は、キャビティ基板との接面側に吐出室の一部となる第３の凹部を複数有する。
本発明によれば、第３の凹部を設けることにより、例えば、キャビティ基板を薄くしたとしても、それにより減ってしまう第１の凹部の容積を補い、吐出室全体の容積を広げることができる。これにより、液滴吐出ヘッド全体の流路抵抗を低くすることができ、ノズル密度が高く、さらに吐出特性の良好な液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、カバープレートを枠体とし、その枠内に可撓性を有する膜を設ける。
本発明によれば、可撓性を有する膜を、振動板によってリザーバ内の液体に加わる圧力を緩衝させる（コンプライアンスを低減させる）ダイヤフラムとして用いることができる。そのため、リザーバを介した吐出室間の圧力干渉による無用な吐出や液体の供給不足を防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの流路基板は単結晶シリコンを材料とする。
本発明によれば、流路基板は、単結晶シリコンを材料とするため、その加工を行う際、ＭＥＭＳ技術（半導体製造プロセス工程）による精度のよい加工が可能となる。特に結晶面方位を利用したウェットエッチングを多用し、例えば特別厚い酸化膜形成等、無理な工程を行わず、時間的、費用的なコストを費やす工程を必要とせずに作製することができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドのカバープレートはＳＵＳを材料とする。
本発明によれば、ＳＵＳをカバープレートの材料とするので、吐出口から被吐出対象物までの着弾精度に影響しない薄さのプレートを安価で製造することができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいて、可撓性を有する膜はポリフェニレンサルファイドを材料とする。
本発明によれば、可撓性を有する膜はポリフェニレンサルファイドを材料とするので、耐薬品性、耐透湿性に優れ、長寿命の液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
本発明によれば、安定した高密度の液滴吐出ヘッドを備え、時間的、費用的に効率のよい液滴吐出装置を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液体を加圧する振動板を備える複数の吐出室に供給する液体をためるリザーバとなる凹部をウェットエッチングにより単結晶シリコン基板に形成加工し、各吐出室とリザーバとの間を連通させるために凹部底面に設ける供給口及び各吐出室と連通し、加圧された液体を液滴として吐出する各ノズルをドライエッチングにより基板に形成加工して流路基板を作製する。
本発明によれば、高精度及び高アスペクト比の加工を行う必要のあるノズル、供給口についてはドライエッチングを用いて吐出性能を高くするようにし、面積が広く、エッチング量が多いリザーバとなる凹部についてはウェットエッチングを用いるようにしたので、複数の基板（ウェハ）を同時に浸積等し、処理を行うことができ、スループットを高くすることができ、時間的、費用的なコストを抑えることができる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、枠内に可撓性を有する膜を設けた枠体からなるカバープレートをリザーバの一部とするために凹部の開口部分をカバープレートで覆う工程をさらに有する。
本発明によれば、カバープレートにより凹部を覆ってリザーバの一部とし、そのカバープレートに可撓性を有する膜を設けるようにしたので、振動板によってリザーバ内の液体に加わる圧力を緩衝させる（コンプライアンスを低減させる）ダイヤフラムとして用いることができ、リザーバを介した吐出室間の圧力干渉による無用な吐出や液体の供給不足を防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、流路基板の作製における形成加工中又は形成加工後に、流路基板となる基板を支持基板に固定し、所望の厚さになるまで研削又は研磨する工程を有する。
本発明によれば、また、流路基板の材料となる基板を加工前には厚い基板としておき、形成加工中又は加工後に支持基板に固定して研削等により所望の厚さにするようにしたので、安定してハンドリング等ができる厚みのシリコン基板を用いることができ、流路基板作製時におけるシリコン基板加工のハンドリング等による割れを低減し、歩留りの向上を図ることができる。また、規格品を用いることで部材費用を抑制することができ、基板厚変更等の仕様変更にも容易に対応できる。
【００１７】
また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記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。
本発明によれば、流路基板の製造に際し、必要な部分にはドライエッチングを行って精度を高め、またエッチング量が多い部分にはウェットエッチングを行うことで工程時間を短縮し、工程が少なく、コストを抑えた液滴吐出ヘッドによる液滴吐出装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。また、図２は液滴吐出ヘッドの縦断面図、図３は横断面図である。図１、図２及び図３は液滴吐出ヘッドの一部を示している（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１〜図３を含め、以下の図面では各構成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、図の上側を上とし、下側を下として説明する）。
【００１９】
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、カバープレート１、流路基板２、キャビティ基板３、電極基板４が積層されて構成される。ここでは、電極基板４とキャビティ基板３とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板３と流路基板２、流路基板２とカバープレート１とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
【００２０】
カバープレート１は、後述するリザーバ凹部２２ａ（リザーバ２２）の開口部分を覆い、リザーバにためる液体が漏れないようにリザーバ２２の壁の一部となるものである。本実施の形態では、カバープレート１はプレート中央部分に貫通穴を有する枠体として構成し、その枠内の貫通穴を樹脂薄膜１１で覆っている。樹脂薄膜１１は、振動板３２の振動によりリザーバ２２の液体に加わる圧力を緩衝させる（コンプライアンスを低減させる）ためのダイヤフラムの役割を果たす。カバープレート１について、本実施の形態では、極薄加工（例えば約１０〜５０μｍ、ここでは３０μｍとする）を安価で行うことができるＳＵＳ（ステンレス鋼）を材料として用いるものとする。極薄にするのは、カバープレート１により、吐出口（ノズル２１）と被吐出対象物との距離が遠くなりすぎるのを防ぐためである。また、樹脂薄膜１１は可撓性を有し、耐薬品性及び耐透湿性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を材料として用いるものとする。
【００２１】
流路基板２は例えばシリコン単結晶基板（以下、シリコン基板という）を主要な材料とする。本実施の形態の流路基板２では、特に表面が（１００）面方位のシリコン基板を材料として用いるものとする。流路基板２には、各吐出室３１に液体を供給するリザーバ（共通液室）２２となるリザーバ凹部２２ａ（第２の凹部）が形成されている。また、リザーバ凹部２２ａの底面には、液体供給穴３３の一部となる貫通穴３３ｃ（貫通穴３３ａ、３３ｂと連通する）及びリザーバ２２から各吐出室３１に液体を供給するための供給口（オリフィス）２３が各吐出室３１に対応して形成されている。ここで少なくとも供給口２３については、基板に対して軸が垂直方向を向いた貫通孔として形成されているものとする（本実施の形態では、貫通穴３３ｃも垂直方向に貫通している）。また、本実施の形態では、各吐出室３１に対して１つの供給口２３により液体を供給するが、各吐出室３１に対して複数の供給口２３を設けるようにしてもよい。本実施の形態の流路基板２（液滴吐出ヘッド）では、リザーバ２２の壁となる部分を、貫通穴ではなく底面を有する凹部で形成している。したがって、底面として残されたシリコン部分により、貫通穴３３ｃと供給口２３とがそれぞれ壁面を有して区別された、基板に対して垂直方向を向いた貫通孔（穴）として形成することができる。
【００２２】
また、本実施の形態の流路基板２には、リザーバ凹部２２ａとは独立した貫通孔を有しており、これが各吐出室３１と連通するノズル２１となる。ノズル２１についても、基板に対して軸が垂直方向を向いた貫通孔として形成されている。ここで、吐出した液滴を直進させる等、吐出性能を高めるためには、液滴を吐出する吐出口側が、吐出室３１からの液体が供給される供給口側よりも小さな口径となるように、テーパ状又は階段状のノズルを形成するとよい。そこで、本実施の形態では、吐出口側の口径を小さくした２段形成のノズル２１とする。吐出口側にできた段を第１ノズル２１ａとし、キャビティ基板３側にできた段を第２ノズル２１ｂする。
【００２３】
さらに、本実施の形態の流路基板２は、後述するキャビティ基板３との接合面側に、キャビティ基板３に形成される吐出室第１凹部３１ａと共に、吐出室３１の一部を構成する吐出室第２凹部３１ｂ（第３の凹部）を有している。ここで、吐出室第２凹部３１ｂとノズル２１との間を仕切るためにシリコン基板の一部を残すようにしてもよいが、本実施の形態では、液体の流れをよくして流路抵抗をより低くするため、吐出室第２凹部３１ｂとノズル２１とを連続して一体となるように形成するものとする。また、流路基板２において、少なくとも液体の流路となる部分には、酸化シリコンによる液体保護膜２４が成膜されている。
【００２４】
キャビティ基板３も、シリコン基板を主要な材料としている。キャビティ基板３には、吐出室３１となる吐出室第１凹部（底壁が可動電極となる振動板３２となっている）３１ａが形成されている。さらに、キャビティ基板３の下面（電極基板２と対向する面）には、後述する個別電極４２と振動板３２との間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン（珪酸エチル）を用いてできるＳｉＯ2 膜をいう）である絶縁膜３４をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ成膜している。ここでは絶縁膜３４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））等を用いてもよい。ここで、キャビティ基板３にも液体供給穴３３の一部となる貫通穴３３ｂが設けられている（貫通穴３３ａ、貫通穴３３ｃ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３２）に個別電極４２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３５を備えている。
【００２５】
電極基板４は、厚さ約１ｍｍの例えばホウ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４の表面には、キャビティ基板３の吐出室３１となる吐出室第１凹部３１ａ（第１の凹部）に合わせて例えば深さ約０．３μｍを有する複数の凹部４１が形成されている。そして、凹部４１の内側（特に底部）に、各吐出室３１（振動板３２）と対向するように個別電極となる電極部４２ａが設けられ、さらにリード部４２ｂ及び端子部４２ｃが一体となって設けられている（以下、特に区別する必要がない限り、これらを合わせて個別電極４２として説明する）。振動板３２と個別電極４２との間には、振動板３２が撓む（変位する）ことができる一定のギャップ（空隙）４１ａが凹部４１により形成されている。個別電極４２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４１の内側に成膜することで形成される。電極基板２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る流路となる液体供給穴３３の一部となる貫通穴３３ａが設けられている。また、封止材４３は、ギャップ４１ａを外気と遮断し、水分、異物等がギャップ４１ａに入り込むのを防ぐために設けられている。
【００２６】
図４及び図５は実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの流路基板２の製造工程を表す図である。図４及び図５に基づいて流路基板２の製造方法について説明する。なお、実際には、ウェハ単位で複数の流路基板２を同時に形成するが、図４及び図５ではその一部分だけを示している。
【００２７】
例えば、厚さ約５２５μｍで、表面が（１００）面方位のシリコン基板５１（以下、シリコン基板５１という）全面に、ウェット熱酸化等によって酸化シリコンによるエッチングマスク４２を、例えば１．６μｍ形成する。ここで、以下、シリコン基板４１において、キャビティ基板３との接合面をＣ面といい、ノズル２１による液体吐出面をＮ面というものとする。
【００２８】
シリコン基板５１において、Ｃ面側の表面にパターニングを行い、フッ酸系溶液等でエッチングすることにより、シリコン基板５１において、ノズル２１、吐出室第２凹部３１ｂ、貫通穴３３ｃ（液体供給穴３３）及び供給口１４に対応する部分のエッチングマスク５２を除去する（図４（ａ））。
【００２９】
除去について、第１ノズル２１ａに対応する部分のエッチングマスク５２はすべて除去し、シリコン基板５１表面を露出させるが、第２ノズル２１ｂ供給口２３、貫通穴３３ｃ及び吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分については、エッチングマスク５２の一部を残す、ハーフエッチングを行う。また、ハーフエッチングを行う第２ノズル２１ｂ、供給口２３、貫通穴３３ｃ及び吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分に残されるエッチングマスク２３の厚さについては、（第１ノズル２１ａに対応する部分＜）第２ノズル２１ｂに対応する部分＜吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分＝供給口２３に対応する部分＝貫通穴３３ｃに対応する部分の関係を有するものとする。ここでは、このような関係を有するものとするが、例えば吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分＜供給口２３に対応する部分であってもよい。また、貫通穴３３ｃについては、穴の全面ではなく、周縁となる部分についてエッチングを行う。
【００３０】
さらに、第１ノズル２１ａに対応する部分に対して、Ｃ面側から、例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電等を利用したドライエッチングを行い、約５０μｍの深さ（高さ）の孔を空ける  （図４（ｂ））。ここで、シリコン基板５１を垂直にエッチングできるのであれば、ドライエッチングの種類、プロセスガスの種類（例えば六フッ化硫黄（ＳＦ6 ））は特に限定しない。
【００３１】
そして、エッチングマスクのハーフエッチングを行う。ここで、第１ノズル２１ａに対応する部分についてはすべて除去してシリコン基板５１表面を露出させ、供給口２３、貫通穴３３ｃ及び吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分についてはエッチングマスク５２の一部を残す。そして、第２ノズル２１ｂに対応する部分について、Ｃ面側から例えばＩＣＰ放電等のドライエッチングを約５０μｍ行う（図４（ｃ））。ここで、第１ノズル２１ａに対応する部分は約１００μｍ程度ドライエッチングされることになる。
【００３２】
さらにエッチングマスクのハーフエッチングを行い、供給口２３、貫通穴３３ｃ及び吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分のエッチングマスク５２を全て除去し、シリコン基板５１を露出させる。そして、Ｃ面側から例えばＩＣＰ放電等のドライエッチングを約４０μｍ行う（図４（ｄ））。これにより、供給口２３及び吐出室第２凹部３１ｂが形成される。
【００３３】
ドライエッチングが終了すると、フッ酸系溶液等でエッチングマスク５２をエッチングして剥離する。エッチングマスク５２を剥離した後のシリコン基板５１に対し、再度、ウェット熱酸化等によって成膜した酸化シリコンによる、約１．０μｍのエッチングマスク５３を形成する。そして、一部がリザーバ凹部２２ａ（リザーバ２２）となる凹部５４に対応する部分をウェットエッチングするため、Ｎ面側において凹部５４となる部分のエッチングマスク５３をすべて除去する（図５（ｅ））。
【００３４】
次に、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸積して、深さ約５００μｍの凹部５４を形成する（図５（ｆ））。凹部５４の一部がリザーバ凹部２２ａとなる。ここで、水酸化カリウムの濃度が異なる水酸化カリウム水溶液を複数種類用意しておき、濃度が高い方から低い方に順に浸積させていくことにより、エッチング速度と面荒れ抑制とのバランスをはかるようにしてもよい。
【００３５】
ウェットエッチングを終了すると、フッ酸系溶液等でエッチングマスク５３をエッチングして剥離する。このとき、貫通穴３３ｃに対応する部分に残っていたシリコンもシリコン基板５１から取れ、貫通穴３３ｃが形成される。さらに、さらにエッチングマスク５３を剥離したシリコン基板５１に対して、例えば、ドライ酸化法（熱酸化の一種）により、例えば約０．１μｍの液体保護膜２４を成膜する（図５（ｇ））。そして、シリコン基板５１のＣ面側と支持基板６０とを例えば両面テープで接着して固定し、Ｎ面側から約４２０μｍ研削又は研磨する（図５（ｈ））。ここでは研削を行うものとする。
【００３６】
図６はシリコン基板５１と支持基板６０との接着、剥離工程を表す図である。本実施の形態では、支持基板６０として、例えば厚さ約１ｍｍのホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス基板を用いるものとする。また、紫外線照射により接着強度（粘着強度）が弱まるＵＶ硬化型接着層６１を両面に備えた両面テープ６２を用いるものとする。まず、シリコン基板５１に両面テープ６２を貼り付ける。これは、通常の雰囲気中で行ってもよい。その際、ローラ６３等を用いて、シリコン基板５１と両面テープ６２との間に空気が挟み込まれないようにする（図６（ａ））。次に、真空チャンバ等内の真空中において、両面テープ６２の、シリコン基板５１を貼り付けた面と反対の面から、支持基板６０と接着する（図６（ｂ））。接着後にシリコン基板５１の研削を行うが、研削装置、方法については、特に限定するものではない。
【００３７】
研削を終了した基板について、シリコン基板５１側を真空吸着治具６４に載せて固定する（図６（ｃ））。そして、窒素（Ｎ2 ）雰囲気中で支持基板６０側から両面テープ６２に紫外線（ＵＶ）を照射して接着強度を弱め、支持基板６０及び両面テープ６２とシリコン基板５１（流路基板２）とを剥離する（図６（ｄ））。
【００３８】
以上のようにして作製した流路基板２に対し、あらかじめ作成しておいたカバープレート１をＮ面側の所定の位置（ノズル２１を塞いでしまわない部分）に接合する（図５（ｉ））。ここで、例えば液滴の吐出口部分等に撥水膜の成膜等、撥水処理を行ってからカバープレート１を接合するようにしてもよい。そして、キャビティ基板３及び電極基板４を積層させて接合し、ダイシングを行い、ウェハ単位で製造された接合体を各液滴吐出ヘッド（ヘッドチップ）に切り離す。これにより液滴吐出ヘッドが完成する。
【００３９】
以上のように実施の形態１によれば、ノズル２１及びリザーバ凹部２２ａを有する流路基板２をシリコン基板で作製し、ＳＵＳを材料とするカバープレート１を用いてリザーバ凹部２２ａを覆い、リザーバ２２の壁の一部にしたので、加工精度が要求されるノズルを有する基板をシリコン等の別基板に作製する必要がなく、時間的かつ材料的なコスト削減を行うことができる。また、流路基板２について、ドライエッチング、ウェットエッチング等、通常のＭＥＭＳ技術（半導体製造プロセス工程）により、例えば特別厚い酸化膜形成等、無理な工程を行わず、時間的、費用的なコストを費やす工程を必要とせずに作製することができる。また、リザーバ凹部１２ａをカバープレート側に形成するため、各吐出室と立体的に交差させることができ、ヘッド面積を小さくすることができる。そして、リザーバ凹部１２ａ底面に供給口２３を垂直方向に形成することができるので、液体の流路抵抗等を供給口２３の口径調整により制御することができる。また、単結晶基板のシリコン基板を材料としたので、ＭＥＭＳ等の技術を用いた高精度な流路基板２を作製することができる。
【００４０】
さらにカバープレート１をＳＵＳで作製するようにしたので、ノズル２１からの液滴吐出を邪魔しない薄さのプレートを安価で製造することができる。このとき、カバープレート１を枠体にし、その枠内を可撓性を有する樹脂薄膜１２を形成することにより、リザーバ２２内の液体に加わる圧力を緩衝させる（コンプライアンスを低減させる）ダイヤフラムとして用いることができる。そのため、リザーバを介した吐出室間の圧力干渉による、無用な吐出や液体の供給不足を防ぐことができる。そして、樹脂薄膜１１としてＰＰＳを材料に用いることで、耐薬品性、耐透湿性に優れ、長寿命の液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００４１】
そして、ノズル２１について、第１ノズル２１ａ及び第２ノズル２１ｂによる２段構成として、キャビティ基板３との接合側（液体流入口）よりも吐出口側の方の口径を小さくすることにより、ノズル長さが長くなることに伴う流路抵抗の増加を防ぐことができる。また、流路基板２に、吐出室３１の一部となる吐出室第２凹部３１ｂを設けるようにしたので、キャビティ基板３が薄くなったことで減った吐出室第１凹部３１ａの容積を補い、吐出室３１全体の容積を広げることができる。これにより、液滴吐出ヘッド全体の流路抵抗を低くすることができ、ノズル密度が高く、さらに吐出特性の良好な液滴吐出ヘッドを得ることができる。ノズルと吐出室第２凹部３１ｂとを仕切ることなく連通させることで、流路抵抗を低くすることができる。これとは逆に積極的にシリコンによる仕切りを設け、そのシリコンの高さを調整し、流路抵抗の制御を行うこともできる。
【００４２】
また、流路基板２の製造において、高精度及び高アスペクト比の加工を行う必要のあるノズル２１、供給口２３についてはドライエッチングを行って吐出性能を高くするようにし、面積が広く、エッチング量が多いリザーバ２２となるリザーバ凹部２２ａについてはウェットエッチングを行うようにしたので、複数の基板（ウェハ）を同時に浸積等して処理を行うことができる。そのため、スループットを高くすることができ、時間的、費用的なコストを抑えることができる。また、流路基板２の材料となるシリコン基板５１について、厚い基板としておき、加工後に支持基板６０に固定して研削して所望の厚さにするようにしたので、加工、搬送等のハンドリング時における破損をより効果的に防止することができる。また、規格品を用いることもできるため、部材費用を抑制することができる。
【００４３】
実施の形態２．
図７及び図８は実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドの流路基板２の製造工程を表す図である。図７及び図８に基づいて実施の形態２における流路基板２の製造方法について説明する。例えば、厚さ約５２５μｍで、表面が（１００）面方位のシリコン基板７１（以下、シリコン基板７１という）全面に、ウェット熱酸化等によって酸化シリコンによるエッチングマスク７２を、例えば１．２μｍ形成する。
【００４４】
シリコン基板７１のＮ面側の表面にパターニングを行い、フッ酸系溶液等でエッチングすることにより、リザーバ凹部２２ａ（リザーバ２２）及び第１ノズル２１ａに対応する部分のエッチングマスク７２を除去する（図７（ａ））。ここで、リザーバ凹部２２ａに対応する部分のエッチングマスク７２はすべて除去し、シリコン基板７１表面を露出させるが、第１ノズル２１ａに対応する部分についてはハーフエッチングを行う。そして、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液に浸積して、深さ約７０μｍのリザーバ凹部２２ａを形成する（図７（ｂ））。
【００４５】
リザーバ凹部２２ａを形成後、エッチングマスクのハーフエッチングを行い、第１ノズル２１ａに対応する部分についてシリコン基板７１表面を露出させる。さらに、例えばハードマスク８０でリザーバ凹部２２ａを被覆保護した後、第１ノズル２１ａに対応する部分に対して、Ｎ面側から、例えばＩＣＰ放電等を利用したドライエッチングを行い、約３０μｍの深さ（高さ）の孔を空ける（図７（ｃ））。
【００４６】
フッ酸系溶液等でエッチングマスク７２をエッチングして剥離した後、少なくともＮ面側にドライ酸化法によって液体保護膜２４となるドライ酸化膜７３を成膜した後、例えば両面テープによりシリコン基板７１のＮ面側を支持基板６０に接着して固定し、Ｃ面側からシリコン基板７１を約４２０μｍ研削又は研磨をする（図７（ｄ））。本実施の形態では、Ｎ面側を支持基板６０に接着し、Ｃ面側から研削又は研磨をする点で実施の形態１とは異なるが、手順等は実施の形態１で説明したことと同じでよい。
【００４７】
研削した後、シリコン基板７１のＣ面側にエッチングマスク７４を形成する（形成方法については特に限定しないが、プラズマＣＶＤ法を用いてＴＥＯＳ膜を形成するのが望ましい）。さらに第２ノズル２１ｂ、吐出室第２凹部３１ｂ、貫通穴３３ｃ（液体供給穴３３）及び供給口２３に対応する部分について、フルエッチングもしくはハーフエッチングによりエッチングマスク７４を除去する（図８（ｅ））。ここで、各部分のエッチングマスク２３の厚さについては、前述した実施の形態１と同様に、第２ノズル２１ｂに対応する部分（＝０）＜吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分＝供給口２３に対応する部分＝貫通穴３３ｃに対応する部分の関係を有しているものとする。
【００４８】
そして、第２ノズル２１ｂに対応する部分に対して、Ｃ面側から、例えばＩＣＰ放電等を利用したドライエッチングを行い、約６０μｍの深さ（高さ）の孔を空ける（図８（ｆ））。
【００４９】
さらにエッチングマスクのハーフエッチングを行い、供給口２３、貫通穴３３ｃ及び吐出室第２凹部３１ｂに対応する部分のエッチングマスク７３を全て除去し、シリコン基板７１を露出させる。そして、Ｃ面側から例えばＩＣＰ放電等のドライエッチングを約３０μｍ行う（図８（ｇ））。このとき、第２ノズル２１ｂに対応する部分のエッチング深さは約９０μｍとなる。
【００５０】
そして、第２ノズル２１ｂに対応する部分、供給口２３に対応する部分及び貫通穴３３ｃに対応する部分に残された酸化シリコン膜（ドライ酸化法により形成した膜）をドライエッチングにより除去し、貫通させる。さらに、プラズマＣＶＤ法を用いて、液体保護膜２４となるＴＥＯＳ膜７５を０．１μｍ成膜する（図８（ｈ））。このとき、残ったエッチングマスク７４はそのままでもよい。
【００５１】
支持基板６０及び両面テープ６２とシリコン基板７１（流路基板２）とを剥離し、以上のようにして作製した流路基板２を、実施の形態１と同様に、あらかじめ作成しておいたカバープレート１をＮ面側の所定の位置に接合する。そして、さらに、キャビティ基板３及び電極基板４を積層させて接合し、ダイシングを行い、ウェハ単位で製造された接合体を各液滴吐出ヘッド（ヘッドチップ）に切り離す。これにより液滴吐出ヘッドが完成する。
【００５２】
以上のように実施の形態２によれば、流路基板２の製造において、高精度及び高アスペクト比の加工を行う必要のあるノズル２１、供給口２３についてはドライエッチングを行って吐出性能を高くするようにし、面積が広く、エッチング量が多いリザーバ２２となるリザーバ凹部２２ａについてはウェットエッチングを行うようにしたので、複数の基板（ウェハ）を同時に浸積等し、処理を行うことができ、スループットを高くすることができ、時間的、費用的なコストを抑えることができる。また、流路基板の材料となるシリコン基板について加工前は厚い基板としておき、加工途中において、支持基板６０に固定して研削して所望の厚さにするようにしたので、加工、搬送等のハンドリング時における破損をより効果的に防止することができる。また、規格品を用いることもできるため、部材費用を抑制することができる。
【００５３】
実施の形態３．
図９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の外観図である。また、図１０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９及び図１０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１２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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、基板上に電気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。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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】液滴吐出ヘッドの縦断面図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの横断面図である。
【図４】実施の形態１の流路基板２の製造工程（その１）を表す図である。
【図５】実施の形態１の流路基板２の製造工程（その２）を表す図である。
【図６】シリコン基板５１と支持基板６０との接着、剥離工程を表す図である。
【図７】実施の形態２の流路基板２の製造工程（その１）を表す図である。
【図８】実施の形態２の流路基板２の製造工程（その２）を表す図である。
【図９】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１０】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】
【００５７】
１  カバープレート、１１  樹脂薄膜、２  流路基板、２１  ノズル、２１ａ  第１ノズル、２１ｂ  第２ノズル、２２  リザーバ、２２ａ  リザーバ凹部、２３  供給口、２４  液体保護膜、３  キャビティ基板、３１  吐出室、３１ａ  吐出室第１凹部、３１ｂ  吐出室第２凹部、３２  振動板、３３  液体供給穴、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ  貫通穴、３４  絶縁膜、３５  共通電極端子、４  電極基板、４１  凹部、４１ａ  ギャップ、４２  個別電極、４２ａ  電極部、４２ｂ  リード部、４２ｃ  端子部、４３  封止材、５１  シリコン基板、５２，５３  エッチングマスク、５４  凹部、６０  支持基板、６１  ＵＶ硬化型接着層、６２  両面テープ、６３  ローラ、６４  真空吸着治具、７１  シリコン基板、７２，７４  エッチングマスク、７３  ドライ酸化膜、７５  ＴＥＯＳ膜、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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【図９】
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【図１０】
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