(57)【要約】【課題】ノズルを高精度な形状に形成可能な液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板３０にノズルとなる凹部６ｃをエッチングによって形成する工程と、凹部６ｃの内壁にシリコン酸化膜３４を形成する工程と、シリコン基板３０の凹部６ｃが形成されている面３０ａの反対面３０ｂからシリコン基板３０を薄板化することによって、凹部６ｃを貫通孔に形成する工程と、を有する。凹部６ｃを貫通孔に形成する工程は、シリコン酸化物用スラリーＬを用いたＣＭＰ法によって、シリコン酸化膜３４を研磨することを含む。【選択図】図６
2013031933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板にノズルとなる凹部をエッチングによって形成する工程と、
前記凹部の内壁にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の前記凹部が形成されている面の反対面から前記シリコン基板を薄板化することによって、前記凹部を貫通孔に形成する工程と、を有し、
前記凹部を貫通孔に形成する工程は、シリコン酸化物用スラリーを用いたＣＭＰ法によって、前記シリコン酸化膜を研磨することを含む
液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記シリコン酸化物用スラリーは、水酸化カリウムとアンモニアの少なくとも一方を含む
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記ＣＭＰ法は、前記シリコン基板に対面する第１パッド、及び前記第１パッドよりも硬質の第２パッドが互いに積層された研磨パッドを用いる
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記ＣＭＰ法において、シリコンの研磨速度に対するシリコン酸化物の研磨速度の比は、１／１０以上１未満である
請求項１から３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５】
前記薄板化する工程は、
前記反対面から研削加工を行った後に前記ＣＭＰ法によって前記シリコン酸化膜を研磨することを含む
請求項１から４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６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法によって製造されている
液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを備えている液滴吐出装置。
【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、及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から液滴吐出ヘッドは、塗布法等によって膜パターンを形成するデバイス製造装置やインクジェット記録装置等の液滴吐出装置に用いられている。液滴吐出ヘッドは、ノズル（貫通孔）が形成されたノズル基板を備え、ノズルから機能液の液滴を吐出する。ノズル基板は、例えば基板に機械的にノズル（パンチ穴）を形成すること等によって形成されるが、この方法ではノズルの加工精度が低くなる。そこで、ドライエッチングを用いてノズルを形成する方法が提案されている（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の技術において、シリコン基板にノズルとなる凹部を形成した後に、凹部の内壁に熱酸化法等によってシリコン酸化膜を形成する。次いで、凹部の形成面を支持基板によって支持し、凹部の形成面の反対面からシリコン基板を薄板化することによって、凹部を貫通孔にする。シリコン基板を薄厚化する工程においては、まず研削加工した後に、ＣＭＰ法等によって凹部の形成面の反対面を平坦化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５９６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような液滴吐出ヘッドの製造方法において、ＣＭＰ法によって研磨されるほとんどの部分は、ノズルの周囲の部分であり、材質がシリコンである。そこで、ＣＭＰ法には、通常はアミン系溶液を含んだシリコン用スラリーが用いられる。しかしながら、ノズルとなる凹部の側部や底部等の内壁は、材質がシリコン酸化物であって、シリコン用スラリーによっては化学的に除去されにくい。結果として、凹部の内壁は、主として機械的に研磨（破壊）されることになり、シリコン酸化物からなる部分やその周囲のシリコンからなる部分（ノズルの縁）が欠けてしまう。このようにノズルの縁が欠けていると、液滴吐出ヘッドは、吐出特性に多大な影響が出てしまう。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ノズルを高精度な形状に形成可能な液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置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】
【０００７】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板にノズルとなる凹部をエッチングによって形成する工程と、前記凹部の内壁にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板の前記凹部が形成されている面の反対面から前記シリコン基板を薄板化することによって、前記凹部を貫通孔に形成する工程と、を有し、前記凹部を貫通孔に形成する工程は、シリコン酸化物用スラリーを用いたＣＭＰ法によって、前記シリコン酸化膜を研磨することを含む。
【０００８】
このようにすれば、凹部を貫通孔に形成する工程において、ノズルとなる凹部の内壁に形成されているシリコン酸化膜を、シリコン酸化物用スラリーを用いたＣＭＰ法によって研磨するので、ノズルの縁が欠けることを抑制することができる。したがって、ノズルを高精度な形状に形成することができ、所望の吐出特性の液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【０００９】
前記シリコン酸化物用スラリーは、水酸化カリウムとアンモニアの少なくとも一方を含んでいてもよい。このようにすれば、ＣＭＰ法によってシリコン酸化膜を研磨する際に、シリコン酸化膜が化学的に除去されるので、ノズルの縁が欠けることを格段に抑制することができる。
【００１０】
前記ＣＭＰ法は、前記シリコン基板に対面する第１パッド、及び前記第１パッドよりも硬質の第２パッドが互いに積層された研磨パッドを用いてもよい。このようにすれば、ノズルの縁が欠けることを格段に抑制することができ、しかも凹部の形成面の反対面を平坦にすることができる。
【００１１】
前記ＣＭＰ法において、シリコンの研磨速度に対するシリコン酸化物の研磨速度の比は、１／１０以上１未満であってもよい。このようにすれば、ノズルの縁が欠けることを格段に抑制することができる。
【００１２】
前記薄板化する工程は、前記反対面から研削加工を行った後に前記ＣＭＰ法によって前記シリコン酸化膜を研磨することを含んでいてもよい。このようにすれば、研削加工によってシリコン基板を効率よく薄板化することができ、ＣＭＰ法による研磨によって、研削加工時に発生した凹凸を平坦化するとともにノズルの縁が欠けることを抑制することができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドは、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によって製造されている。このようにすれば、ノズルが高精度な形状に形成されているので、所望の吐出特性の液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００１４】
本発明の液滴吐出装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えている。このようにすれば、所望の吐出特性の液滴吐出ヘッドが備えられているので、高品質なデバイスを製造可能な液滴吐出装置や、画像を高品質に印刷可能な液滴吐出装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示す断面図である。
【図２】本実施形態に係るノズル基板を液滴吐出面側から見た平面図である。
【図３】（Ａ）から（Ｄ）は、本実施形態に係る製造方法を示す工程図である。
【図４】（Ａ）から（Ｄ）は、図３（Ｄ）から続く工程図である。
【図５】（Ａ）から（Ｃ）は、図４（Ｄ）から続く工程図である。
【図６】（Ａ）から（Ｄ）は、図５（Ｃ）から続く工程図である。
【図７】（Ａ）から（Ｄ）は、図６（Ｃ）から続く工程図である。
【図８】（Ａ）から（Ｄ）は、図７（Ｄ）から続く工程図である。
【図９】（Ａ）から（Ｄ）は、図８（Ｄ）から続く工程図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例のノズルを示す図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例のノズルを示す図である。
【図１２】本実施形態に係る液滴吐出装置を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照しながら説明する。説明に用いる図面中の構造の寸法や縮尺は、実際と異なることがある。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示す断面図である。図２は、本実施形態に係るノズル基板を液滴吐出面側から見た平面図である。なお、図１において、駆動回路２１は、模式的に示されている。
【００１８】
図１に示す液滴吐出ヘッド１は、例えば、静電駆動方式でフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドである。液滴吐出ヘッド１は、キャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４を備える。電極基板３とノズル基板４は、互いに対向して配置されている。キャビティ基板２は、電極基板３とノズル基板４とに挟みこまれて配置されており、電極基板３とノズル基板４とにそれぞれ接合されている。
【００１９】
ノズル基板４は、シリコン基板を母材として形成される。このシリコン基板としては、後に示す所定の加工を施しやすいように、例えば、単結晶シリコン基板が選択される。ノズル基板４は、ノズル基板４を貫通したノズル８を有する。ノズル８は、互いに連通する第１のノズル孔６及び第２のノズル孔７を有する。
【００２０】
第１のノズル孔６は、例えば円筒状であり、液滴吐出ヘッド１の外部を向く面（液滴吐出面１０）において開口している。図２に示すように、複数の第１のノズル孔６は、所定の方向に並んで配置されている。なお、図１は、第１のノズル孔６の配列方向に直交する断面（図２中のＡ−Ａ’線断面）に相当する。
【００２１】
図１の説明に戻り、第２のノズル孔７は、例えば円筒状であり、キャビティ基板２を向く面（キャビティ基板２との接合面１１）において開口している。第２のノズル孔７の内径は、例えば第１のノズル孔６の内径よりも大きく設定される。第２のノズル孔７の内径は、例えば２２μｍ程度であり、複数の第２のノズル孔７の間隔は、例えば３０μｍ程度である。なお、液滴吐出ヘッド１において、第２のノズル孔７の中心軸は、第１のノズル孔６の中心軸と高い精度で一致している。これにより、ノズル８から液滴を吐出する際の液滴の直進性を向上させることができる。
【００２２】
キャビティ基板２は、例えば単結晶シリコン基板を母材として形成される。キャビティ基板２は、第１のノズル孔６の配列方向（図２参照）に並ぶ複数の吐出室１３を有する。吐出室１３は、振動板１２を底壁としている。また、キャビティ基板２には、リザーバ１４及びオリフィス１５が形成されている。リザーバ１４は、例えば単一の凹部から形成される。リザーバ１４は、吐出用の機能液（インク）を各吐出室１３に供給する。オリフィス１５は、リザーバ１４と各吐出室１３とに連通する細溝状である。オリフィス１５は、例えば各吐出室１３に対して１つずつ形成される。なお、オリフィス１５は、ノズル基板４の接合面１１に形成されていてもよい。
【００２３】
キャビティ基板２の全面には、例えばＣＶＤ法又は熱酸化法によって、シリコン酸化物等からなる絶縁膜１６（後述の液滴保護膜２４等）が形成されている。絶縁膜１６は、液滴吐出ヘッド１の駆動時の絶縁破壊やショートを防止し、また吐出室１３やリザーバ１４の内部の機能液によりキャビティ基板２がエッチングされることを防止する。
【００２４】
電極基板３は、例えばホウ珪酸ガラスからなる基板を母材として形成されている。電極基板３は、キャビティ基板２の振動板１２側に接合されている。なお、キャビティ基板２が単結晶シリコンからなり、電極基板３がホウ珪酸ガラスからなる場合には、キャビティ基板２と電極基板３の接合を陽極接合によって行うことができる。
【００２５】
電極基板３には、振動板１２と対向する複数の電極１７が形成されている。電極１７は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）をスパッタすること等により形成される。また、電極基板３には、リザーバ１４と連通するインク供給孔１８が形成されている。インク供給孔１８は、リザーバ１４の底壁に設けられた孔と繋がっており、リザーバ１４に機能液を外部から供給する。
【００２６】
次に、液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。キャビティ基板２と個々の電極１７は、それぞれ駆動回路２１に接続されている。駆動回路２１によりキャビティ基板２と電極１７の間にパルス電圧が印加されると、振動板１２が電極１７の側に撓み、リザーバ１４の内部に溜まっていた機能液が吐出室１３に流れ込む。そして、キャビティ基板２と電極１７の間に印加されていた電圧がなくなると、振動板１２が元の位置に戻って吐出室１３の内部の圧力が高くなり、ノズル８から機能液の液滴が吐出される。
【００２７】
次に、液滴吐出ヘッド１の構成に基づいて、液滴吐出ヘッドの製造方法の一実施形態について説明する。
【００２８】
図３から図９は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す工程図である。なお、図３から図７は、主にノズル基板４の製造工程を示しており、図２に示したＡ−Ａ線断面におけるノズル８の周辺に相当する断面を示している。また、図８及び図９は、キャビティ基板２及び電極基板３を接合した接合基板５の製造工程を示している。
【００２９】
液滴吐出ヘッド１を製造するには、まず、図３（Ａ）に示すように例えば厚みが７２５μｍのシリコン基板３０を準備し、このシリコン基板３０の全面にシリコン酸化膜３１を均一に成膜する。このシリコン酸化膜３１は、例えば熱酸化装置により温度１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中で４時間熱酸化することにより形成する。そして、図３（Ｂ）に示すように、シリコン基板３０の片面にレジスト３２をコーティングし、第２のノズル孔７となる部分７ａのレジスト３２を露光及び現像によって除去する。なお、レジスト３２のコーティングされた面は、後にノズル基板４の接合面１１となる。そして、図３（Ｃ）に示すように、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シリコン酸化膜３１をハーフエッチングし、第２のノズル孔７となる部分７ａのシリコン酸化膜３１を薄くする。なお、この処理によって、レジスト３２の形成されていない面のシリコン酸化膜３１も薄くなる。次いで、図３（Ｄ）に示すように、シリコン酸化膜３１の片面に形成されたレジスト３２を剥離する。
【００３０】
次いで、図４（Ａ）に示すように、接合面１１となる面にレジスト３３を再度コーティングし、第１のノズル孔６となる部分６ａのレジスト３３を露光及び現像によって除去する。そして、図４（Ｂ）に示すように、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シリコン酸化膜３１をハーフエッチングし、第１のノズル孔６となる部分６ａのシリコン酸化膜３１を除去する。なお、この処理によって、レジスト３３の形成されていない面のシリコン酸化膜３１もすべて除去される。そして、図４（ｃ）に示すように、レジスト３３を剥離する。そして、図４（Ｄ）に示すように、第１のノズル孔６となる部分６ａに異方性エッチングを行うことによって、例えば深さが２５μｍの凹部６ｂを形成する。凹部６ｂは、第１のノズル孔６となる凹部６ｃの元となる（図５（Ｃ）参照）。
【００３１】
なお、異方性エッチングとしては、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）放電によるドライエッチングが例示される。この異方性ドライエッチングのエッチングガスとして、例えばＣ４Ｆ８、ＳＦ６を交互に使用することができる。Ｃ４Ｆ８は、凹部６ｂの側面方向にエッチングが進行しないように凹部６ｂの側面を保護する保護膜を形成する。また、ＳＦ６は、凹部６ｂの垂直方向のエッチングを促進する。
【００３２】
次いで、図５（Ａ）に示すように、シリコン酸化膜３１をハーフエッチングして、第２のノズル孔７となる部分７ａのシリコン酸化膜３１を除去する。この処理によって、シリコン酸化膜３１のうち第２のノズル孔７となる部分７ａ以外の部分も薄くなる。そして、図５（Ｂ）に示すように、第２のノズル孔７となる部分７ａ（凹部６ｂを含む）から例えば深さ４０μｍに相当する部分を異方性ドライエッチングにより除去することによって、第１のノズル孔６となる凹部６ｃ及び第２のノズル孔７となる凹部７ｂを形成する。異方性ドライエッチングは、例えば上記のＩＣＰ放電によるドライエッチングによって行う。そして、図５（Ｃ）に示すように、シリコン基板３０に残ったシリコン酸化膜３１を例えばフッ酸水溶液ですべて除去した後、シリコン基板３０の全面に例えば厚み０．１μｍのシリコン酸化膜３４を均一に成膜する。このシリコン酸化膜３４は、例えば熱酸化装置により温度１０００℃、酸素雰囲気中で２時間熱酸化することにより形成する。この処理によって、第１のノズル孔６となる凹部６ｃ及び第２のノズル孔７となる凹部７ｂの内壁（側壁及び底壁）に、均一なシリコン酸化膜３４が形成される。
【００３３】
次いで、図６（Ａ）に示すように、シリコン基板３０の凹部６ｃ及び凹部７ｂが形成された面３０ａに、第１の支持基板４０を貼り合わせる。この処理において、まず、例えばガラス等の透明材料からなる第１の支持基板４０の片面に剥離層４１をスピンコート法等によって形成し、その上に樹脂層４２をスピンコート法等によって形成する。そして、第１の支持基板４０の剥離層４１及び樹脂層４２が形成された面と、シリコン基板３０の第２のノズル孔７となる凹部７ｂ等が形成されている面を向かい合わせて樹脂層４２を硬化させる。なお、第１の支持基板４０に代えてダイシングテープを支持体としてもよい。
【００３４】
なお、剥離層４１は、レーザー光等の光が照射されることによって、剥離層４１内部やシリコン酸化膜３１との界面において剥離（層内剥離又は界面剥離という）が生じる層である（図７（Ｐ）参照）。本実施形態において、剥離層４１は、所定の強度の光を受けることによって、剥離層４１の少なくとも一部が気体となることにより剥離が生じる。剥離層４１の形成材料は、上記のような特性を有するものであれば特に限定されないが、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、ケイ酸化合物や、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、又はアルミニウム、リチウム、チタン、マンガン、インジウム、錫、イットリウム、ランタン、セリウム、ネオジウム、プラセオジム、ガドリニウム、サマリウム等の金属、若しくは上記の金属を少なくとも１種以上含んだ合金等が例示される。これらの材料のうち、剥離層４１の構成材料として非晶質シリコンを用いるのが好ましく、この非晶質シリコンの中に水素が含まれている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４１が光を受けた場合に水素が放出されて剥離層４１に内圧が発生し、剥離を促進させることができる。この場合の剥離層４１の水素の含有量は、２重量％以上が好ましく、２から２０重量％であるとさらに好ましい。
【００３５】
また、樹脂層４２は、シリコン基板３０の凹凸を吸収（平坦化）し、かつシリコン基板３０と第１の支持基板４０を接合する。樹脂層４２の形成材料としては、シリコン基板３０と第１の支持基板４０を接合する特性を有するものであれば特に限定されないが、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。なお、樹脂層４２は、耐ドライエッチング性の高い材料を主材料としているものが望ましい。
【００３６】
なお、本実施形態では、剥離層４１と樹脂層４２は別々の層として形成されているが、例えばこれらの層を１つの機能層から構成するようにしてもよい。このような機能層は、例えば、シリコン基板３０と第１の支持基板４０を接着し、かつ光エネルギーや熱エネルギーによって剥離を引き起こす特性を有する層である。このような機能層の形成材料については、例えば特開２００２−３７３８７１号公報を参照されたい。
【００３７】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、シリコン基板３０の第１の支持基板４０が接合された面（凹部６ｃ及び凹部７ｂの形成面）の反対面３０ｂから研削加工を行うことによって、シリコン基板３０を薄板化する（第１の薄板化処理）。本実施形態において、第１の薄板化処理の研削加工は、第１のノズル孔６となる凹部６ｃの底壁（シリコン酸化膜３４の一部）が除去されて、凹部６ｃが反対面３０ｂ側に開口するまで行われる。本実施形態において、第１の薄板化処理の研削加工は、バックグラインダーを用いて行う。第１の薄板化処理の研削加工において、まず、粗研削用の砥石を用いて凹部６ｃが反対面３０ｂにて開口する直前まで研削加工を行う。そして、仕上げ用の砥石を用いて凹部６ｃが反対面３０ｂにて開口し、シリコン基板３０が予め設定された厚みになるまで研削加工を行う。なお、第１の薄板化処理において、第１のノズル孔６となる凹部６ｃの底壁が完全に除去される前又は凹部６ｃの底壁が反対面３０ｂに露出する前に、研削加工を停止してもよい。
【００３８】
ところで、第１の薄板化処理が終了した時点で、シリコン基板３０において研削加工された表面（反対面３０ｂ）は、ある程度のラフネスを有している。また、反対面３０ｂにおける凹部６ｃの開口の縁部には、研削加工時にチッピング（端部の欠け）が多数発生している。反対面３０ｂにおける凹部６ｃの開口の縁部は、ノズル８の先端部になる部分であり、チッピングが発生していると液滴吐出ヘッドの吐出における特性に多大な影響を与えてしまう。そこで、本実施形態においては、次に説明する第２の薄板化処理を行って、反対面３０ｂを平坦化するとともに、凹部６ｃの開口の縁部のチッピングを除去する。
【００３９】
第２の薄板化処理において、図６（Ｃ）に示すように、シリコン基板３０の反対面３０ｂから、シリコン酸化物用スラリーＬを用いたＣＭＰ法によってシリコン基板３０を薄板化する。本実施形態において、第２の薄板化処理は、シリコン基板３０の反対面３０ｂの粗度が予め設定された所定値以下になるまで行われる。第２の薄板化処理によって、第１のノズル孔６となる凹部６ｃの側壁（シリコン酸化膜３４の一部）がＣＭＰ法による研磨によって除去され、第１の薄板化処理によって発生していたチッピングが除去される。なお、第１の薄板化処理において凹部６ｃの底壁の少なくとも一部を残して研削加工を停止した場合には、第２の薄板化処理によって凹部６ｃの底壁を除去し、かつ凹部６ｃの側壁の一部を除去する。
【００４０】
なお、シリコン酸化物用スラリーＬとしては、例えば株式会社フジミインコーポレーテッド製のＰＬＡＮＥＲＬＩＴＥ−４２１６（製品名）や、日本キャボット・マイクロエレクトロニクス株式会社製のＳｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）２５分散水溶液等が例示される。ＰＬＡＮＥＲＬＩＴＥ−４２１６（製品名）は、二酸化ケイ素の粒子（約２５重量％）、アンモニア（２重量％以下）、及び水（７３重量％以上）を含む。Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）１２, ２５分散水溶液は、非晶質シリカ（１２から２５重量％程度以下）、水酸化カリウム（１重量％以下）、及び脱イオン水（７４から８５重量％程度以下）を含む。
【００４１】
このようなシリコン酸化物用スラリーＬを用いると、シリコン用スラリーを用いる場合と比較して、シリコンの研磨速度に対するシリコン酸化物の研磨速度の比（選択比）が大きくなる。なお、シリコン用スラリーとしては、例えば株式会社フジミインコーポレーテッド製のＧＬＡＮＺＯＸ  ＨＰ−２０（製品名）が例示される。ＧＬＡＮＺＯＸ  ＨＰ−２０（製品名）は、二酸化ケイ素の粒子（約１７重量％）、アミン系化合物（約６重量％）、及び水（約７７重量％）を含む。
【００４２】
本実施形態において、シリコン酸化物用スラリーＬは、ＣＭＰ法による研磨の選択比が１／１０以上１未満になるように、選択されている。すなわち、シリコン酸化膜３４の研磨速度は、シリコンの研磨速度の０．１倍以上１倍未満に設定されている。シリコン酸化物用スラリーＬは、ＣＭＰ法による研磨の選択比が１／５以上になるように選択されていてもよいし、ＣＭＰ法による研磨の選択比が１／２．５以上になるように選択されていてもよい。
【００４３】
本実施形態の第２の薄板化処理において、ＣＭＰ法による研磨は、シリコン基板３０に対面する第１パッド４３、及び第１パッド４３よりも硬質の第２パッド４４が互いに積層された研磨パッド４５を用いて行われる。なお、第１パッド４３は、実際には反対面３０ｂとほぼ接触している。第１パッド４３は、例えば不織布等を含み、第２パッド４４は例えば発泡ポリウレタン等を含む。このような研磨パッド４５としては、例えばニッタ・ハース株式会社製のＩＣ１０００（商標）／ＳＵＢＡ（商標）等が例示される。
【００４４】
なお、ＩＣ１０００（商標）／ＳＵＢＡ（商標）を研磨パッドとして用い、かつＳｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）２５分散水溶液をシリコン酸化物用スラリーＬとして用いると、ＣＭＰ法による研磨の選択比を１／２．５程度にすることができる。この場合に、シリコン基板３０の厚み方向の凹凸については、ノズル８の中心軸に対する放射方向においてノズル８の縁から１００μｍ離れた位置とノズル８の縁の位置とで、シリコン基板３０の厚み方向における凹凸（図６中の逆ディッシングＤ）が０．０５μｍ以下におさえられる。また、ＩＣ１０００（商標）／ＳＵＢＡ（商標）を研磨パッドとして用い、かつＰＬＡＮＥＲＬＩＴＥ−４２１６（製品名）をシリコン酸化物用スラリーＬとして用いると、ＣＭＰ法による研磨の選択比を１／５程度にすることができる。この場合に、逆ディッシングＤは、０．０５μｍ以上０．１μｍ以下の範囲におえられる。
【００４５】
本実施形態において、第１の薄板化処理及び第２の薄板化処理を行うことによって、シリコン基板３０を厚みが６５μｍ程度になるまで薄板化する。第１の薄板化処理及び第２の薄板化処理を行うことによって、図６（Ｄ）に示すように、凹部６ｃが反対面３０ｂに開口して、凹部６ｃ及び凹部７ｂを含む凹部が貫通孔（ノズル８）になる。凹部６ｃの側壁をなすシリコン酸化膜３４は、シリコン酸化物用スラリーＬを用いて研磨するので、化学的に除去される。したがって、シリコン用スラリーを用いるＣＭＰ法により研磨する場合と比較して、凹部６ｃの側壁をなすシリコン酸化膜３４が機械的に除去（破壊）されて欠けが発生することが抑制される。結果として、シリコン酸化膜が欠ける際にシリコン酸化膜の周囲のシリコン基板が欠けることも抑制され、第２の薄板化処理においてノズル８の縁が欠けることが抑制される。
【００４６】
また、ＣＭＰ法による研磨の選択比が１未満に設定されており、換言すると、シリコンからなる部分に対する研磨速度（厚みの時間変化量）は、シリコン酸化物からなる部分に対する研磨速度よりも速く設定されている。したがって、ノズル８の縁は、ノズル８の中心軸に対する放射方向においてノズル８の縁から離れた位置よりも、ノズル８の中心軸に平行な方向で外部に向って凸な形状になる。
【００４７】
以上のようにしてノズル８を形成した後に、図７（Ａ）に示すように、シリコン基板３０の第１の支持基板４０が接合された面の反対面に、耐インク保護膜３５を形成する。本実施形態において、耐インク保護膜３５を形成するのにＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｏｒｎ  ＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタ装置等の常温スパッタ装置を用いる。これにより、緻密な耐インク保護膜３５を形成することができ、また樹脂層４２が熱によって劣化するのを防止することができる。なお、樹脂層４２が劣化しない温度（約２００℃以下）のものであれば、他のスパッタ装置や他の方法で耐インク保護膜３５を形成してもよい。そして、シリコン基板３０の耐インク保護膜３５の表面に、例えば蒸着やディッピング（浸漬）等によって、撥インク膜３６を形成する。撥インク膜３６の材料としては、例えばフッ素原子を含有した撥インク材料を用いることができる。この段階で、シリコン基板３０自体の加工は終了し、ノズル基板４が完成する。
【００４８】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、シリコン基板３０に対して第１の支持基板４０と反対側に第２の支持基板５０を貼り合わせる。この処理は、図６（Ａ）に示した工程と同様にして、行うことができる。すなわち、まず、例えばガラス等の透明材料からなる第２の支持基板５０の片面に剥離層５１をスピンコート法等によって形成し、その上に樹脂層５２をスピンコート法等によって形成する。そして、第２の支持基板５０の剥離層５１及び樹脂層５２が形成された面と、シリコン基板３０において第１の支持基板４０が貼り合わせられている面の反対面とを向かい合わせて、樹脂層５２を硬化させる。なお、第２の支持基板５０に代えて、ダイシングテープを支持体としてもよい。
【００４９】
次いで、図７（Ｃ）に示すように、第１の支持基板４０側からレーザー光等を照射して剥離層４１の部分から第１の支持基板４０を剥離する。そして、樹脂層４２をシリコン基板３０の外周部から中央部に向って、順に剥離する。そして、第１のノズル孔６及び第２のノズル孔７の内壁に付着した撥インク膜３６を、第２のノズル孔７側からプラズマ処理を行うことによって除去する。なお、第１のノズル孔６及び第２のノズル孔７の内壁に付着した撥インク膜３６は、図７（Ａ）に示した工程において撥インク膜３６を形成する際に形成されたものである。このプラズマ処理において、撥インク膜３６が樹脂層５２によって保護され、第１のノズル孔６及び第２のノズル孔７の内壁に付着した撥インク膜３６のみが除去される。
【００５０】
次いで、図７（Ｄ）に示すように、電極基板３が接合されたキャビティ基板２と、シリコン基板３０（ノズル基板４）を接合する。この処理において、例えば、シリコン基板３０の第２の支持基板５０が貼り合わせられた面の反対面に接着剤等を転写して接着剤層３７を形成し、接着剤層３７を介してキャビティ基板２とシリコン基板３０を接合する。
【００５１】
次いで、第２の支持基板５０側からレーザー光等を照射して剥離層５１の部分から第２の支持基板５０を剥離し、樹脂層５２をシリコン基板３０の外周部から中央部に向って順に剥離する。そして、例えばキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、液滴吐出ヘッド１が完成する。
【００５２】
次に、キャビティ基板２及び電極基板３を接合した接合基板の製造方法の一例について説明する。図８（Ａ）に示すように、まず、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基板をエッチングすることによって、凹部１９を形成する。この処理のエッチングは、例えば金・クロムからなるパターンをエッチングマスクとし、フッ酸をエッチャントに用いることにより、行うことができる。凹部１９は、電極１７の形状よりも少し大きい溝状とし、複数形成する。そして、凹部１９の内部に、例えばスパッタによってＩＴＯからなる電極１７を形成する。そして、ドリル等によってインク供給孔１８となる孔部１８ａを形成して電極基板３を形成する。
【００５３】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、例えば厚みが７２５μｍのシリコン基板２ａの両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板２ａの片面にプラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌＯｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）からなる厚み０．１μｍのシリコン酸化膜２２を形成する。なお、シリコン酸化膜２２を形成する前に、エッチングストップのためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。
【００５４】
次いで、図８（Ｃ）に示すように、シリコン基板２ａ（図８（Ｂ）参照）と電極基板３（図８（Ａ）参照）とを互いに接合する。この処理において、シリコン基板２ａと電極基板３とを重ね合わせた状態で例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２ａに陽極、電極基板３に陰極を接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う。そして、図８（Ｄ）に示すように、シリコン基板２ａと電極基板３を陽極接合した後に接合基板を、水酸化カリウム水溶液等でエッチングすることにより、シリコン基板２ａを例えば厚み１４０μｍになるまで薄板化する。
【００５５】
次いで、図９（Ａ）に示すように、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部１４ａ及びオリフィスとなる凹部１５ａを形成する。この処理において、まず、シリコン基板２ａの上面（電極基板３が接合されている面の反対面）の全面に、プラズマＣＶＤによって例えば厚み１．５μｍのＴＥＯＳ膜を形成する。そして、このＴＥＯＳ膜に、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部１４ａ及びオリフィスとなる凹部１５ａとなる部分を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてＴＥＯＳ膜をエッチングする。そして、シリコン基板２ａ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、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部１４ａ及びオリフィスとなる凹部１５ａを形成する。また、電極取出し部２３となる部分もエッチングして薄板化する。なお、こ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、その後に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１２の面荒れを抑制することができる。
【００５６】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、接合基板をフッ酸水溶液でエッチングしてシリコン基板２ａに形成されたＴＥＯＳ膜を除去する。また、電極基板３のインク供給孔１８となる孔部１８ａにレーザー加工を施し、インク供給孔１８が電極基板３を貫通するようにする。
【００５７】
次いで、図９（Ｃ）に示すように、シリコン基板２ａの凹部１３ａ、凹部１４ａ、凹部１５ａ等が形成された面に、例えばＣＶＤによってＴＥＯＳ等からなる液滴保護膜２４を、例えば厚み０．１μｍで形成する。次いで、図９（Ｄ）に示すように、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）等によって電極取出し部２３を開放する。また、シリコン基板２ａに機械加工又はレーザー加工を行って、インク供給孔１８をリザーバ１４となる凹部１４ａまで貫通させる。これにより、キャビティ基板２と電極基板３が接合された接合基板５が完成する。この接合基板５は、図７（Ｄ）に示した工程において、ノズル基板４と接合される。なお、電極取出し部２３に、振動板１２と電極１７の間の空間を封止するための封止剤（図示せず）を塗布するようにしてもよい。
【００５８】
次に、図１０及び図１１を参照しつつ、実施例と比較例について説明する。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は実施例のノズルを示す図、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は比較例のノズルを示す図である。図１０及び図１１に示す各図は、ノズルの中心軸に直交する断面を撮影したＳＥＭ写真である。図１０（Ａ）及び図１１（Ａ）に示すＳＥＭ写真は、ほぼ同じ倍率である。図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）に示すＳＥＭ写真は、ほぼ同じ倍率であり、図１０（Ａ）及び図１１（Ａ）に示すＳＥＭ写真よりもノズルを拡大して示している。
【００５９】
なお、比較例のノズルは、実施例のノズルが第２の薄板化処理においてシリコン酸化物用スラリーを用いて形成されているのに対して、シリコン酸化物用スラリーに代えてシリコン用スラリーを用いて形成されている。
【００６０】
図１１に示す比較例は、ノズル６０の縁にチッピングＣが発生しているのに対して、図１０に示す実施例は、ノズル８の縁にチッピングがほとんど発生していない。実施例のノズル８について、ノズル８の径方向のサイズが０．１μｍ以上のチッピングの有無を調べたところ、６８個のノズルのうちチッピングが発生したノズルは０個であった。また、比較例のノズルについて同様にチッピングの有無を調べたところ、９個のノズルのうちチッピングが発生したノズルは９個であった。
【００６１】
以上のように、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法は、ノズル８の縁が欠けることが抑制されるので、ノズルを高精度な形状に形成することができ、所望の吐出特性の液滴吐出ヘッドを製造することができる。また、水酸化カリウムとアンモニアの少なくとも一方を含んだシリコン酸化物用スラリーを用いることによって、ノズルの縁が欠けることを格段に抑制することができる。また、第２の薄板化処理において、シリコンの研磨速度に対するシリコン酸化物の研磨速度の比は、１／１０以上１未満であるので、ノズルの縁が欠けることを格段に抑制することができる。また、研削加工によってシリコン基板を効率よく薄板化することができ、ＣＭＰ法による研磨によって、研削加工時に発生した凹凸を平坦化することができる。また、相対的に軟質の第１パッド４３と相対的に硬質の第２パッド４４が互いに積層された研磨パッド４５を用いたＣＭＰ法で研磨するので、第１の薄板化処理等で発生した局所的な凹凸を減らすことができるとともに、シリコン基板３０の全体的な凹凸を減らすこと（面内均一性を高める）ことができる。
【００６２】
このような液滴吐出ヘッドの製造方法によって製造された液滴吐出ヘッド１は、ノズル８が高精度な形状に形成されているので、例えばメニスカスが良好に形成されることやノズル８の開口面積や容積の精度が向上することによって、所望の吐出特性を発現することができる。また、ノズル８の縁が外部に向って凸形状になるので、ノズル８の周辺部においての引けが良くなり、吐出特性が安定する。また、製造工程におけるノズル８内のプラズマ処理等において、液滴吐出面１０を保護する保護フィルム等の密着性が良くなり、保護フィルムの密着不良（浮き）による液滴吐出面１０の撥水膜へのプラズマダメージを抑制することができる。
【００６３】
図１２は、本実施形態に係る液滴吐出装置を示す外観図である。図１２に示す液滴吐出装置１００は、所謂インクジェットプリンタである。液滴吐出装置１００は、本実施形態で得られた液滴吐出ヘッド１を備えており、液滴吐出ヘッド１から吐出されるインクにより紙などの媒体に画像等を形成（印刷）することができる。液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１が所望の吐出特性を発現するので、画像等を高品質に形成することができる。なお、液滴吐出ヘッド１は、図１１に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、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、生体液体の吐出等にも適用することができる。また、液滴吐出ヘッド１は、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット（登録商標）方式の液滴吐出装置にも使用できる。
【００６４】
なお、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出装置は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。また、上記の実施形態において説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上記の実施形態において説明した要件のうち１つ以上の要件は、省略される場合がある。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・液滴吐出ヘッド、６ｃ・・・ノズルとなる凹部、７ｂ・・・ノズルとなる凹部、８・・・ノズル、３０・・・シリコン基板、３０ａ・・・凹部が形成されている面、３０ｂ・・・反対面、３４・・・シリコン酸化膜、４３・・・第１パッド、４４・・・第２パッド、４５・・・研磨パッド、１００・・・液滴吐出装置、Ｌ・・・シリコン酸化物用スラリー
【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１２】
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【図１０】
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【図１１】
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