CN1899825A - 液滴喷出头、液滴喷出装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

至少包括：具有多个喷出液滴的喷嘴孔16的喷嘴基板5；具有振动板11，并具有多个与喷嘴孔16一起成为喷出室12的一部分的喷出室第一凹部12a的腔基板3；在底面上具有与各喷出室12连通的多个供给口14，且具有成为存储对多个喷出室第一凹部12a供给的液体的存储部13的存储凹部13a、分别使多个喷出室12和多个喷嘴孔16连通的多个喷嘴连通孔15、在与腔基板3的接触面一侧成为喷出室12的一部分的多个喷出室第二凹部12b的存储基板4；腔基板3和存储基板4接合，由喷出室第一凹部12a和喷出室第二凹部12b形成喷出室12。高效制作精度高的存储基板，取得实现生产能力的改善、高成品率的液滴喷出头及其制造方法。

Description

液滴喷出头、液滴喷出装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及液滴喷出头的制造方法、以及具有液滴喷出头的液滴喷出装置等。

背景技术

液滴喷出方式(作为代表性的方式，有为了喷出墨水并进行打印而使用的喷墨法)无论家庭用途、工业用途，在任意领域的印刷(打印)中使用。液滴喷出方式是把微细加工元件即具有多个喷嘴的液滴喷出头与对象物之间相对移动，在对象物的给定位置喷出液体的方式。近年，在制作使用液晶(Liquid Crystal)的显示装置时的滤色器、使用有机场致发光(Organic Electroluminescence：以下称作OEL)元件的显示基板、DNA等生物体分子的微型阵列等的制造中使用。

作为实现液滴喷出方式的喷出头，有存储喷出液体的喷出室的至少一面的壁(这里为底壁。该壁与其它壁一体形成，但是以下把该壁称作振动板)挠曲，形状变化，使振动板挠曲，提高喷出室内的压力，从与喷出室连通的喷嘴喷出液滴的喷出头。而且，作为制造这样的液滴喷出头时的材料，例如使用玻璃基板、硅基板。而且，在各基板上进行构件形成，层叠，接合，进行制造(参照专利文献1)。

液滴喷出头的喷嘴存在越来越高密度化的倾向，但是如果喷嘴间隔变窄，喷出室也变窄。因此，某喷出室的振动对相邻的喷出室内的液体带来影响。如果要抑制该影响，就有必要降低喷出室的高度。因此，以往提出在独立的基板上(以下称作存储基板)形成与成为喷出室的构件在相同的基板上形成的称作存储部的成为公共液室的部分，并在形成成为喷出室的部分的基板上层叠的构造，正在实现。

[专利文献1]

特开2003-170604号公报

在制造上述的构造的液滴喷出头时，向存储基板的构件形成使用干蚀刻法，但是只用干蚀刻法时，如果考虑加工时间、一次能进行的基板的个数等，则在提高生产能力这方面上存在界限。此外，在存储基板上形成通孔(孔)，但是如果在基板上有通孔，就无法确保充满固定搭载基板的支撑台的基板冷却用气体的密封。因此必须准备支撑基板。

发明内容

因此，本发明的目的在于，解决以上的问题，通过进一步高效制作精度高的存储基板，取得实现生产能力的改善、成品率高的液滴喷出头、液滴喷出装置及其制造方法。

本发明的液滴喷出头至少包括：喷嘴基板，具有多个把液体作为液滴喷出的喷嘴孔；腔基板，具有对液体加压的振动板，并且具有多个与喷嘴孔一起成为喷出室的一部分的第一凹部；存储基板，在底面上具有与各喷出室连通的多个供给口，并且具有：成为存储对多个第一凹部供给的液体的存储部的第二凹部；分别使多个喷出室和多个喷嘴孔连通的多个喷嘴连通孔；以及在与腔基板的接触面一侧成为喷出室的一部分的多个第三凹部；腔基板和存储基板接合，由第一凹部和第三凹部形成喷出室。

根据本发明，在存储基板上设置成为喷出室的一部分的第三凹部，所以能在腔基板上形成的第一凹部的容积上加上第三凹部的容积，能扩大喷出室的容积。据此，能降低液滴喷出头全体的流道阻力，喷嘴的密度提高，能取得喷出特性更良好的液滴喷出头。

此外，本发明的液滴喷出头的存储基板以硅为材料。

根据本发明，能使用蚀刻等、半导体制造工艺、MEMS(Micro ElectroMechanical System)中的微细加工技术制造存储基板。

此外，本发明的液滴喷出头的存储基板是表面为(100)面方位的单晶硅基板。

根据本发明，对存储基板使用表面为(100)面方位的硅基板，所以在形成成为存储部的第二凹部的湿蚀刻步骤中，偏差少，能均匀地对基板表面进行平均的蚀刻，能把对各喷出室供给液体的供给口的孔的长度分别控制在相同的长度。

此外，本发明的液滴喷出头的第三凹部相对于第一凹部，高度为0.8～1.0倍，宽度为0.3～0.5倍。

根据本发明，通过适当地确定第一凹部和第三凹部的高度以及宽度的关系，不产生串扰，能扩大容积，降低流道阻力，并且能提高喷出性能。

此外，本发明的液滴喷出头中，喷嘴连通孔与第三凹部连通，形成多级。

根据本发明，因为连通形成喷嘴连通孔与第三凹部，所以不损害喷出室中的液体流，能降低流道阻力。在不连续时，通过调整分隔的部分的高度，能进行喷出性能的控制。

此外，本发明的液滴喷出装置搭载所述的液滴喷出头。

根据本发明，通过在存储基板上形成的第三凹部，扩大喷出室的容积，所以能取得基于喷出特性好的液滴喷出头的液滴喷出装置。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法在基板上通过湿蚀刻，加工形成成为存储对多个具有把液体加压的振动板的喷出室供给液体的存储部的凹部；在基板上通过干蚀刻，加工形成成为各喷出室和存储部之间的流道的供给口、成为各喷出室和把液体作为液滴喷出的各喷嘴之间的流道的喷嘴连通孔以及成为各喷出室的一部分的多个凹部，并制作存储基板。

根据本发明，在制作液滴喷出头的存储基板时，通过湿蚀刻在基板上形成成为存储部的凹部，用干蚀刻形成其他部分，所以能缩短成为蚀刻面积大的存储部的部分的加工时间。此外，也能一度对多个基板(晶片)进行湿蚀刻，所以能进一步缩短步骤时间，提高生产能力。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法在基板上通过干蚀刻，加工形成成为多个具有把液体加压的振动板的喷出室和存储对多个喷出室供给的液体的存储部之间的流道的供给口以及成为各喷出室的一部分的多个凹部；用基于激光的加工，将成为各喷出室和各喷嘴之间的流道的喷嘴连通孔的部分形成引导孔后，通过湿蚀刻在基板上加工形成喷嘴连通孔和成为存储部的凹部，并制作存储基板，其中，各喷嘴将液体作为液滴喷出。

根据本发明，形成基于激光加工的引导孔，使与喷嘴连通孔对应的部分贯通，用湿蚀刻形成该部分和成为存储部的凹部，所以与用干蚀刻形成喷嘴连通孔时相比，能缩短步骤时间，抑制成本。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法以氧化硅为蚀刻掩模，除去进行最深蚀刻的部位的蚀刻掩模，并进行干蚀刻，除去进行其次深的蚀刻的部位的蚀刻掩模，并进行干蚀刻，按照蚀刻从深到浅的顺序重复进行干蚀刻，使蚀刻深度不同，并在基板上进行多级的形成加工。

根据本发明，通过湿热氧化等，形成基于氧化硅的蚀刻掩模，对于一度形成的蚀刻掩模，通过构图等除去在各步骤中进行蚀刻的部分，进行蚀刻，所以用少的步骤就能制造基于不同深度的多级结构的存储基板。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法对抗蚀剂掩模，除去进行最深蚀刻的部位的抗蚀剂掩模，并进行干蚀刻，除去进行其次深的蚀刻的部位的抗蚀剂掩模，并进行干蚀刻，按照蚀刻从深到浅的顺序重复进行干蚀刻，使蚀刻深度不同，在基板上进行多级的形成加工。

根据本发明，对于一度形成的抗蚀剂掩模，通过构图等除去在各步骤中进行蚀刻的部分，并进行蚀刻，所以用少的步骤就能制造基于不同深度的多级结构的存储基板。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法用非接触型的曝光装置进行在基板上形成抗蚀剂掩模时的抗蚀剂的曝光。

根据本发明，与使曝光用的掩模与基板紧贴，进行构图时相比，能减少对抗蚀剂的物理损伤。特别是在本发明中，对同一抗蚀剂掩模进行多次构图，所以在使掩模紧贴时，物理损伤积蓄下去，但是这时不用担心。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法中，以镜面投影式光刻机作为非接触型的曝光装置。

根据本发明，用镜面投影式光刻机进行曝光，所以能用廉价的装置进行曝光，降低制造成本。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法中，以逐次移动式曝光装置作为非接触型的曝光装置。

根据本发明，使用能进行缩小曝光的逐次移动式曝光装置进行曝光，所以能以高精度进行对位、构图。尤其是因为进行多次构图，所以能抑制各构图之间能产生的位置偏移。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法中，在干蚀刻步骤的基板上，在与固定搭载基板的支撑台相对的面上形成防止对所述支撑台具有的凹部输送的基板冷却用气体的泄漏的膜后，使基板贯通，形成喷嘴连通孔。

根据本发明，在基板上形成防止基板冷却用气体的泄漏的膜后，使基板贯通，所以不用准备防止泄漏的构件，就能防止基板冷却用气体从贯通的孔泄漏。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法中，用硅基板的热氧化形成防止基板冷却用气体的泄漏的膜。

根据本发明，同时用热氧化形成完成作为蚀刻掩模的任务的氧化膜、完成蚀刻停止以及防止基板冷却用气体的泄漏的任务的氧化膜，所以没必要重新形成防止基板冷却用气体的泄漏的膜，能抑制步骤数量和成本。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法在制作存储基板后，研削或研磨存储基板，使其变为所需的厚度。

根据本发明，即使是口径大型化的硅基板，也能使用能稳定处理等的厚度的硅基板，消除制作时的硅基板加工的处理等引起的破裂，能提高成品率。此外，没必要从开始就把硅基板加工为与存储基板一致的厚度，所以能使用廉价的规格品的硅基板制作存储基板，能抑制材料成本。该方法是能应对液滴喷出头(存储基板)的进一步薄型化的方法，能容易进行规格变更等。

此外，本发明的液滴喷出头的制造方法将用所述的方法制作的存储基板、具有用于使振动板工作的电极的电极基板、具有成为多个喷出室的凹部的腔基板、和具有多个喷嘴的喷嘴基板按照电极基板、腔基板、存储基板、和喷嘴基板的顺序层叠，并接合。

根据本发明，将用所述的方法制作的存储基板与电极基板、腔基板、存储基板、和喷嘴基板接合，制造液滴喷出头，所以在制造存储基板时，不仅是干蚀刻，还并用湿蚀刻，能缩短步骤时间，进一步减少步骤，抑制成本，制造4层构造的液滴喷出头。

此外，本发明的液滴喷出装置的制造方法应用所述的液滴喷出头的制造方法，来制造液滴喷出装置。

根据本发明，在制造存储基板时，并用湿蚀刻，能缩短步骤时间，步骤减少，能制造基于抑制成本的液滴喷出头的液滴喷出装置。

附图说明

下面简要说明附图。

图1是分解表示实施例1的液滴喷出头的图。

图2是液滴喷出头的剖视图。

图3是表示喷出室第一凹部12a和喷出室第二凹部12b的关系的图。

图4是表示实施例1的存储基板4的制造步骤(其1)的图。

图5是表示实施例1的存储基板4的制造步骤(其2)的图。

图6是表示干蚀刻装置的一例的图。

图7是表示实施例2的存储基板4的制造步骤(其1)的图。

图8是表示实施例2的存储基板4的制造步骤(其2)的图。

图9是表示非接触型的曝光装置的概略的图。

图10是表示实施例3的存储基板4的制造步骤的图。

图11是表示实施例4的存储基板4的制造步骤(其1)的图。

图12是表示实施例4的存储基板4的制造步骤(其2)的图。

图13是硅基板101和支撑基板110的接合、剥离步骤的图。

图14是使用液滴喷出头的液滴喷出装置的外观图。

图15是表示液滴喷出装置的主要构成部件的一例的图。

符号的说明。

1-液滴喷出头；2-电极基板；3-腔基板；4-存储基板；5-喷嘴基板；6-凹部；7-个别电极；8-引导部；9-端子部；10-液体供给孔；10a、10b、10c-通孔；11-振动板；12-喷出室；12a-喷出室第一凹部；12b-喷出室第二凹部；13-存储部；13a-存储凹部；14-供给口；15-喷嘴连通孔；16-喷嘴孔；17-密封材料；18-绝缘膜；19-公共电极端子；41-硅基板；42、43-蚀刻掩模；44-液体保护膜；50-干蚀刻装置；51-室；52-阴极；53-阳极；54-供给管；55-排气管；56-凹部；57-气体供给部件；58-电力供给部件；71-硅基板；72-抗蚀剂掩模；73、74-蚀刻掩模；75-液体保护膜；80-曝光装置；81-光源；82-反射镜部；83-聚光透镜部；84-曝光用掩模；85-光学系统部件；86-支撑基板；91-蚀刻掩模；92-引导孔；93-液体保护膜；101-硅基板；102、103-蚀刻掩模；104-液体保护膜；110-支撑基板；111-UV硬化型接合层；112-两面胶带；113-辊；114-真空吸附夹具；120-打印机；121-磁鼓；122-液滴喷出头；123-压纸辊；124-进给丝杠；125-皮带；126-电机；127-打印控制部件；130-打印纸。

具体实施方式

实施例1

图1是分解表示本发明实施例1的液滴喷出头的图。此外，图2是液滴喷出头的剖视图。图1和图2表示液滴喷出头的一部分(须指出的是，图示构成构件，为了容易观察，包含图1、图2，在以下的各附图中，有时各构成构件的尺寸关系与实际不同。此外图的上方为上，下方为下，进行说明)。

如图1所示，从下按顺序层叠电极基板2、腔基板3、存储基板4以及喷嘴基板5等4个基板，构成本实施例的液滴喷出头。这里，电极基板2和腔基板3由阳极接合而接合。此外，腔基板3和存储基板4、存储基板4和喷嘴基板5使用环氧树脂等接合剂接合。

电极基板2以厚度约1mm的例如硼硅酸类的耐热硬质玻璃等的基板作为主要材料。在本实施例中，为玻璃基板，但是也能把单晶硅作为基板。在电极基板2的表面，按照成为后面描述的腔基板3的喷出室12的喷出室第一凹部12a(第一凹部)，形成具有例如深度约0.3μm的多个凹部6。然后在凹部6的内侧(特别是底部)，与各喷出室12(振动板11)相对设置成为固定电极的个别电极7，进一步一体设置引导部8和端子部9(以下只要没必要区别，就把它们合称为个别电极7)。在振动板11和个别电极7之间由凹部6形成振动板11能挠曲(变位)的一定间隙(空隙)。例如通过溅射法，在凹部6的内侧以0.1μm的厚度形成ITO(Indium TinOxide：氧化铟锡)膜，从而形成个别电极7。在电极基板2上，还设置成为在别处也取入从外部的容器(未图示)供给的液体的流道的液体供给孔10的一部分的通孔10a。

腔基板3把单晶硅基板(以下称作硅基板)作为主要材料。在腔基板3上形成成为喷出室12的喷出室第一凹部12a(底壁成为可动电极的振动板11)。在腔基板3的下表面(与电极基板2相对的面)上，使用等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition：也称作TEOS-pCVD)法，形成0.1μm的用于把振动板11和个别电极7之间电绝缘的TEOS膜(这里，指使用Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：四乙氧基硅烷(硅酸乙基)形成的SiO₂膜)即绝缘膜18。这里，绝缘膜18为TEOS膜，但是例如可以使用Al₂O₃(氧化铝)等。这里，在腔基板3上设置成为液体供给孔10的通孔10b(与通孔10a、通孔10c连通)。此外，密封材料17把间隙与外界气体遮断，用于防止水分、异物进入间隙。进一步具有成为从外部的电力供给部件(未图示)对基板(振动板11)供给与个别电极7相反极性的电荷时的端子的公共电极端子19。

存储基板4把硅基板作为主要材料。在本实施例中，使用表面为(100)面方位的硅基板。在存储基板4上形成成为对各喷出室12供给液体的存储部(公共液室)13的存储凹部13a(第二凹部)。此外，在存储凹部13a的底面设置成为液体供给孔10的通孔10c(与通孔10a、通孔10b连通)。此外，与各喷出室12的位置匹配形成用于从存储部13向各喷出室12供给液体的供给口14。这里，关于一个喷出室12，设置3个供给口14，但是可以使供给口14为一个，按照该部分把喷出室第二凹部12b变长。进一步在各喷出室12和喷嘴基板5上设置的喷嘴孔16之间，与各喷嘴孔16(各喷出室12)匹配，设置成为把由喷出室12加压的液体向喷嘴孔16输送的流道的多个喷嘴连通孔15。

而且，本实施例的存储基板4在与腔基板3的接合面一侧，具有形成在腔基板3上的喷出室第一凹部12a、和构成喷出室12的一部分的喷出室第二凹部12b(第三凹部)。这里，为了分隔喷出室第二凹部12b和喷嘴连通孔15，剩下硅基板的一部分，但是在本实施例中，为了使液体流良好，进一步降低流道阻力，把分隔喷出室第二凹部12b和喷嘴连通孔15连通，一体形成。

关于喷嘴基板5，也把硅基板作为主要材料。在喷嘴基板5上形成多个喷嘴孔16。各喷嘴孔16把从各喷嘴连通孔15输送的液体作为液滴向外部喷出。如果以多级形成喷嘴孔16，就能期待喷出液滴时的直线前进性的提高。在本实施例中，以2级形成喷嘴孔16。在本实施例中，虽然未特别表示，但是可以设置用于缓冲由振动板11对存储部13一侧的液体作用的压力的隔板。

图3是表示喷出室第一凹部12a和喷出室第二凹部12b的高度、宽度的关系的图。图3(a)所示的曲线图是如图3(b)所示，喷出室第一凹部12a的高度(深度)为36μm，宽度为30μm时的喷出室第二凹部12b的高度h和宽度d的多个组合中，测定串扰(CT)量和流道阻力比率。CT量为1是理想的(不发生串扰)，这里把0.95以上作为允许值。关于流道阻力比率，把没有喷出室第二凹部12b，只有喷出室第一凹部12a时的流道阻力为R比＝1，表示该比率。R比的值越小，与只有喷出室第一凹部12a时相比，流道阻力越低。如果从图3考虑，则h＝4.5μm时，不太观察到流道阻力降低的效果。能观察到在维持CT量的允许范围的同时，流道阻力降低的效果的是d约为10～15μm(喷出室第一凹部12a的约0.3～0.5倍)的范围，h约为28～36μm(喷出室第一凹部12a的约0.8～1.0倍)的范围的时候。因此，能推测出在设置喷出室第二凹部12b时，宽度为喷出室第一凹部12a的约0.3～0.5倍，高度约为喷出室第一凹部12a的约0.8～1.0倍时更能提高喷出性能。

图4和图5是表示实施例1的液滴喷出头的存储基板4的制造步骤的图。根据图4和图5，说明存储基板4的制造方法。须指出的是，实际上以晶片单位同时形成多个存储基板4，但是在图4和图5中只表示其一部分。

例如在厚度约180μm，表面为(100)面方位的硅基板41(以下称作硅基板41)全面上，通过热氧化(这里是指湿热氧化)，形成基于氧化硅的蚀刻掩模42。这里，如后所述，在本实施例中，蚀刻掩模42实现掩模的作用，也实现作为蚀刻停止膜、泄漏防止膜的作用。

在硅基板41中，在成为与腔基板3的接合面(以下称作C面)的一侧的表面进行构图，通过用氟酸系溶液等蚀刻，在硅基板41上，除去与喷嘴连通孔15、喷出室第二凹部12b、通孔10c(液体供给孔10)以及供给口14对应的部分的蚀刻掩模42(图4(a))。

这里，完全除去与喷嘴连通孔15对应的部分的蚀刻掩模42，使硅基板41表面露出，但是关于与供给口14、通孔10c以及喷出室第二凹部12b对应的部分，进行半蚀刻，从而剩下蚀刻掩模42的一部分。进一步，关于与进行半蚀刻的供给口14、通孔10c以及喷出室第二凹部12b对应的部分，使与供给口14以及液体供给孔10对应的部分的蚀刻掩模比与喷出室第二凹部12b对应的部分的蚀刻掩模还薄。此外，关于通孔10c，关于不是孔的整个面，成为周缘的部分，进行蚀刻。

图6是表示干蚀刻装置的一例的图。在图6中，在干蚀刻装置50的室51内具有夹具机构，成为固定搭载硅基板41的支撑台(台)，进一步设置接收来自电力供给部件58的电力供给，而成为电极的阴极52。此外，也设置成为阴极52的对置电极的阳极53。此外，从供给管54向室51内供给用于进行蚀刻的处理气体，通过泵(未图示)的吸引力，从排气管55进行排气，据此把室51内保持给定的压力。

这里，阴极52具有凹部56，例如从气体供给部件57输送的氦等基板冷却用气体充满凹部，防止硅基板41加热过度。如果硅基板41加热等，有时对蚀刻速度、硅基板41的氧化进行等变性产生影响。此外，用抗蚀剂形成掩模时，有时抗蚀剂烤焦。因此，用基板冷却用气体把硅基板41的温度保持得很低。这时，硅基板41成为所谓的盖子，防止基板冷却用气体泄漏到室51内。

把硅基板41放入图6的干蚀刻装置50的室51内。这时，在硅基板41中，成为与喷嘴基板5的接合面(以下称作N面)的一侧和阴极52相对。在该状态下，对于与喷嘴连通孔15对应的部分，从C面一侧进行利用ICP(Inductively Coupled Plasma)放电等的干蚀刻，形成约150μm的深度(高度)的孔(图4(b))。这里，如果能蚀刻硅基板41，就不特别限定干蚀刻的种类、处理气体的种类(例如6氟化硫(SF₆))。

然后，进行蚀刻掩模42的半蚀刻。这里，关于与供给口14以及液体供给孔10对应的部分，全部除去，使硅基板41表面露出，关于与喷出室第二凹部12b对应的部分，剩下蚀刻掩模42的一部分(图4(c))。

然后，关于与喷嘴连通孔15、供给口14以及通孔10c对应的部分，从C面一侧进行约25μm的ICP放电等干蚀刻(图4(d))。这里，把与喷嘴连通孔15对应的部分干蚀刻约175μm左右。

接着进行蚀刻掩模42的半蚀刻，完全除去与喷出室第二凹部12b对应的部分的蚀刻掩模42，使硅基板41露出(图4(e))。然后，从C面一侧进行约25μm的ICP放电等干蚀刻(图4(f))。据此，完全干蚀刻与喷嘴连通孔15对应的部分，贯通，但是关于蚀刻掩模42，选择比高，不蚀刻而留下(进行蚀刻停止)。把与供给口14以及通孔10c对应的部分干蚀刻约50μm。进一步，硅基板41的N面一侧与阴极52相对，但是如果不采取任何措施，则由于硅基板41的贯通，基板冷却用气体从贯通的部分泄漏。这里，在本实施例中，即使硅基板41贯通，也不贯通到蚀刻掩模42，所以蚀刻掩模42在实现作为掩模的作用的同时，还能实现作为防止对阴极52输送的基板冷却用气体泄漏的泄漏防止膜的作用。

如果干蚀刻结束，就用氟酸系溶液把蚀刻掩模42蚀刻，剥离。对于剥离蚀刻掩模42后的硅基板41，再度通过热氧化等，形成基于成膜的氧化硅的蚀刻掩模43(图5(g))。这里，在以后的步骤中不进行干蚀刻，所以即使不堵塞喷嘴连通孔15的贯通部分，也没有问题。然后，为了湿蚀刻成为存储凹部13a(存储部13)的部分，完全除去在N面一侧成为存储部13的部分的蚀刻掩模43(图5(h))。

接着浸渍在氢氧化钾(KOH)水溶液中，形成深度约150μm的凹部13a(图5(i))。这里，准备多种氢氧化钾浓度不同的氢氧化钾水溶液，通过从浓度高的一方向低的一方按顺序浸渍，实现蚀刻速度和表面粗糙的抑制的平衡。如果湿蚀刻结束，就用氟酸系溶液等把蚀刻掩模43蚀刻，剥离。这时，在与通孔10c对应的部分中剩下的硅也能从硅基板41取得。进一步，对于剥离蚀刻掩模43的硅基板41，例如通过干热氧化，形成约0.1μm的液体保护膜44，存储基板4完成(图5(j))。

对于完成得存储基板4，如图1所示，按照电极基板2、腔基板3、存储基板4、喷嘴基板5的顺序层叠接合，进行切片，把以晶片单位制造出的接合体分离为各液滴喷出头(头芯片)。由此完成液滴喷出头。

如上所述，根据实施例1，缓和伴随着喷嘴孔16的高密度化的串扰现象，在为了降低流道阻力而设置的存储基板4上设置成为喷出室12的一部分的喷出室第二凹部12b，所以腔基板3变薄，从而补充减少的喷出室第一凹部12a的容积，能扩大喷出室12全体的容积。据此，能降低液滴喷出头1全体的流道阻力，能取得喷嘴密度高，喷出特性良好的液滴喷出头1。如果把喷出室第二凹部12b的高度以及宽度形成为高度(深度)为喷出室第一凹部12a的0.8～1.0倍，宽度为喷出室第一凹部12a的0.3～0.5倍，能使喷出性能提高。此外，连续多级形成喷嘴连通孔15和喷出室第二凹部12b，所以不阻碍喷出液体流，能降低流道阻力。与此相反，积极地设置基于硅的隔离，调整硅的高度，也能进行流道阻力的控制。

存储基板4把硅基板作为材料，所以能使用半导体制造工艺、MEMS等技术制造。表面为(100)面方位的单晶硅基板41作为存储基板4的材料，在湿蚀刻步骤中，蚀刻量的偏差少，能均匀地对基板表面进行平均的时刻，能分别以高精度控制对各喷出室12供给液体的供给口14的孔的长度。

此外，在存储基板4的制造中，用湿蚀刻进行面积大、蚀刻量多的成为存储部13的存储凹部13a的蚀刻，所以能同时浸渍多个基板(晶片)，进行处理，所以能抑制处理时间和成本。进一步，在存储基板4的制造中，例如一边进行半蚀刻等，一边按照必要除去由热氧化一度形成的单层的蚀刻掩模42，进行干蚀刻，重复它，所以能用一度的蚀刻掩模42的形成制造基于不同深度的多级结构的存储基板4。把蚀刻掩模42作为掩模利用，并且作为泄漏防止膜利用，所以能防止充满阴极52的基板冷却用气体的泄漏。此外，蚀刻掩模42也能实现作为干蚀刻的蚀刻停止膜的功能。蚀刻掩模42兼任掩模和泄漏防止膜，所以没必要新形成泄漏防止膜，能抑制步骤数量和成本。

实施例2

图7和图8是表示本发明实施例2的液滴喷出头的存储基板4的制造步骤的图。根据图7和图8，说明实施例2的存储基板4的制造方法。

图9是表示非接触型的曝光装置的概略的图。这里，为能缩小曝光的曝光装置(逐次移动式曝光装置)80。在图9的曝光装置80中，从光源81发出的光由反射镜部82反射，再由聚光透镜部83聚光，通过用于把抗蚀剂掩模72构图的曝光用掩模84(刻线)84，入射到光学系统部件85。光学系统部件85具有用于缩小的聚光透镜(未图示)，用任意的倍数缩小基于曝光用掩模84的构图形状，投影到支撑基板86上搭载的硅基板71(晶片)上，能使基板上涂敷的抗蚀剂曝光。这时，在晶片上进行数芯片单位的曝光(分步重复)。这里，作为曝光装置，使用逐次移动式曝光装置，但是也能把不伴随着缩小，能以等倍曝光廉价地进行曝光的镜面投影式光刻机作为曝光装置使用。此外，镜面投影式光刻机根据晶片的尺寸等，能统一曝光，能缩短时间。

对于硅基板71的C面涂敷成为抗蚀剂掩模72的抗蚀剂。抗蚀剂的涂敷例如通过旋转涂敷法进行。通过所述的曝光装置80把涂敷的抗蚀剂曝光，进行构图，在硅基板71上形成除去与供给口14以及通孔10c对应的部分的抗蚀剂掩模72(图7(a))。然后，关于与供给口14以及通孔10c对应的部分，从C面一侧进行约25μm的ICP放电等干蚀刻(图7(b))。

进一步把抗蚀剂掩模72构图，关于与喷出室第二凹部12b对应的部分(也在一部分中包含与喷嘴连通孔15对应的部分)，使硅基板71表面露出(图7(c))。然后，关于与喷出室第二凹部12b、供给口14以及通孔10c对应的部分，从C面一侧进行约25μm的ICP放电等干蚀刻。据此，干蚀刻50μm与供给口14以及通孔10c对应的部分(图7(d))。进行干蚀刻后，全面除去C面的抗蚀剂掩模72(图7(e))。

对于除去抗蚀剂掩模72的硅基板71，通过热氧化，形成基于整个面成膜的氧化硅的蚀刻掩模73。然后，在N面一侧的表面进行抗蚀剂构图，通过用氟酸系溶液等蚀刻，关于与喷嘴连通孔15对应的部分，除去蚀刻掩模73。这里，除去N面一侧的蚀刻掩模73，但是可以除去C面一侧的蚀刻掩模73(图8(f))。然后，关于与喷嘴连通孔15对应的部分，从N面一侧进行ICP放电等干蚀刻，使与喷嘴连通孔15对应的部分贯通。这里，在本实施例中，蚀刻掩模73成为蚀刻停止膜、泄漏防止膜，能防止基板冷却用气体的泄漏(图8(g))。如果干蚀刻结束，就用氟酸系溶液等把蚀刻掩模73蚀刻，剥离(图8(h))。

对于剥离了蚀刻掩模73以后的硅基板71，再度通过热氧化等，形成基于成膜的氧化硅的蚀刻掩模74。然后，湿蚀刻成为存储凹部13a的部分，在N面一侧完全除去成为存储凹部13a的部分的蚀刻掩模74(图8(i))。然后，浸渍在氢氧化钾(KOH)水溶液中，形成深度约150μm的存储凹部13a(图8(j))。

如果湿蚀刻结束，就用氟酸系溶液等把蚀刻掩模74蚀刻，全面剥离。然后，通过干热氧化，形成约0.1μm的液体保护膜75，存储基板4完成(图8(k))。

如上所述，根据实施例2，按照必要把一度形成的基于抗蚀剂的抗蚀剂掩模72构图，一边除去，一边进行干蚀刻，所以能用一度的抗蚀剂掩模72的形成来制造基于不同深度的多级结构的存储基板4。此外，进行抗蚀剂掩模72的形成、构图时的曝光装置为非接触型，所以与使掩模与基板紧贴，进行构图时相比，能减少抗蚀剂掩模72的物理损伤。尤其在本实施例中，对于最初形成的抗蚀剂掩模72，进行多次的构图，所以非接触型的曝光装置适合。这时，如果使用镜面投影式光刻机那样的曝光装置，就能以低成本实现多次构图。此外，如果使用像逐次移动式曝光装置那样微型的曝光装置(逐次移动式曝光装置)，就能以高精度进行对位(对齐)、构图形状。特别适合在必须正确进行多次构图的本实施例那样的用途中使用。

实施例3

图10是表示本发明实施例3的液滴喷出头的存储基板4的制造步骤的图。根据图10说明存储基板4的制造方法。这里，在本实施例，也进行图7(a)～(e)的步骤。在这些步骤中进行与所述实施例2中说明的处理相同的处理，所以省略说明。

通过热氧化，形成基于在整个面成膜的氧化硅的蚀刻掩模91。然后进行抗蚀剂构图，用氟酸系溶液等蚀刻，从而关于与喷嘴连通孔15以及存储凹部13a对应的部分，除去蚀刻掩模91。这里，关于与喷嘴连通孔15对应的部分，进行除去，从而相对于C面一侧和N面一侧，硅基板71露出。而关于与存储凹部13a对应的部分，局部留下蚀刻掩模91(图10(f))。

关于与喷嘴连通孔15对应的部分，进行激光加工，形成引导孔92。在该步骤中，没必要形成最终的喷嘴连通孔15，形成使以后的步骤中进行的湿蚀刻的蚀刻剂容易浸透的引导孔92即可(图10(g))。这里，关于进行加工时的激光器，如果能形成比喷嘴连通孔15还小的给定引导孔，就可以是YAG(钇铝石榴石)激光器、受激准分子激光器，未限定其种类。而且，关于与喷嘴连通孔15对应的部分，用氢氧化钾水溶液进行湿蚀刻，除去与喷嘴连通孔15对应的部分的硅。在该步骤中，可以进行在以后进行的湿蚀刻中能形成最终的喷嘴连通孔15程度的湿蚀刻即可(图10(h))。

对蚀刻掩模91进行半蚀刻，关于与存储凹部13a对应的部分，使硅基板61表面露出(图10(i))。然后，浸渍在氢氧化钾(KOH)水溶液中，关于与存储凹部13a对应的部分，形成深度约150μm的存储凹部13a，并且形成喷嘴连通孔15(图10(i))。

如果湿蚀刻结束，就用氟酸溶液系把蚀刻掩模91蚀刻，整个面剥离。然后通过干热氧化，形成约0.1μm的液体保护膜93，存储基板4完成(图10(k))。

如上所述，根据实施例3，通过激光加工，在与喷嘴连通孔15对应的部分形成引导孔92，贯通，用湿蚀刻形成该部分和与成为存储部13的存储凹部13a对应的部分，所以与用干蚀刻形成喷嘴连通孔15时相比，能缩短步骤时间，抑制成本。

实施例4

图11和图12是表示本发明实施例4的液滴喷出头的存储基板4的制造步骤的图。根据图11，说明存储基板4的制造方法。这里，在上述的实施例中，使用厚度约180μm，表面为(100)面方位的硅基板41，但是在本实施例中，使用具有耐冲击性的厚度约525μm，表面为(100)面方位的硅基板101，制造存储基板4。在硅基板101整个面，通过热氧化(这里，指湿热氧化)，形成基于氧化硅的蚀刻掩模102。

为了湿蚀刻成为存储凹部13a(存储部13)的部分，在N面一侧完全除去成为存储部13的部分的蚀刻掩模102(图11(a))。然后把硅基板101浸渍到氢氧化钾(KOH)水溶液中，进行湿蚀刻，在成为存储部13的部分形成深度约495μm的凹部(图11(b))。

接着用氟酸系溶液等把蚀刻掩模102蚀刻，剥离。对于剥离了蚀刻掩模102的硅基板101，再度通过热氧化，形成基于成膜的氧化硅的蚀刻掩模103。在本实施例中，蚀刻掩模103实现掩模的功能，并且实现作为蚀刻停止膜、泄漏防止膜的功能。进一步，对C面一侧的表面进行构图，用氟酸系溶液等蚀刻，从而在硅基板101，除去与喷嘴连通孔15、喷出室第二凹部12b、通孔10c(液体供给孔10)以及供给口14对应的部分的蚀刻掩模103(图11(c))。

这里，与所述的实施例同样，完全除去与喷嘴连通孔15对应的部分的蚀刻掩模103，使硅基板101表面露出，但是关于与供给口14、通孔10c以及喷出室第二凹部12b对应的部分，进行半蚀刻，从而留下蚀刻掩模103的一部分。关于与进行半蚀刻的供给口14、通孔10c以及喷出室第二凹部12b对应的部分，使与供给口14以及液体供给孔10对应的部分的蚀刻掩模比与喷出室第二凹部12b对应的部分的蚀刻掩模薄。此外，关于通孔10c，不是孔的整个面，对于成为周缘的部分进行蚀刻。

然后，把硅基板101放入图6的干蚀刻装置50的室51内，从C面一侧进行干蚀刻，对于与喷嘴连通孔15对应的部分，形成约150μm的深度(高度)的孔(图11(d))。

然后进行蚀刻掩模103的半蚀刻。这里，关于与供给口14以及液体供给孔10对应的部分，全部除去，使硅基板101表面露出，关于与喷出室第二凹部12b对应的部分，留下蚀刻掩模103的一部分。然后，关于与喷嘴连通孔15、供给口14以及通孔10c对应的部分，从C面一侧进行约25μm的ICP放电等干蚀刻(图12(e))。这里，把与喷嘴连通孔15对应的部分约干蚀刻175μm左右。

进行蚀刻掩模103的半蚀刻，完全除去与喷出室第二凹部12b对应的部分，使硅基板101露出。然后，从C面一侧进行约25μm的ICP放电等干蚀刻(图12(f))。虽然蚀刻掩模103留下，但是据此，与供给口14以及液体供给孔10的周缘对应的部分被完全干蚀刻，贯通。此外，与喷嘴连通孔15对应的部分被干蚀刻200μm。此外，如上所述，蚀刻掩模103也实现作为泄漏防止膜的功能。

如果干蚀刻结束，就用氟酸系溶液等把蚀刻掩模103蚀刻，剥离。对于剥离蚀刻掩模103后的硅基板101，例如通过干热氧化，形成约0.1μm的液体保护膜104(图12(g))。然后通过两面胶带，把硅基板101固定在支撑基板110上，把硅基板101研磨或研削到给定的厚度(图12(h))。在本实施例中，通过研磨变为给定的厚度。

图13是表示硅基板101和支撑基板110的接合、剥离步骤的图。在本实施例中，作为支撑基板110，使用厚度约1mm的硼硅酸类的耐热硬质玻璃基板。此外，使用在两面具有通过紫外线照射，接合强度(粘接强度)减弱的UV硬化型接合层111的两面胶带112。首先在硅基板101上粘贴两面胶带112。它可以在通常的气氛中进行。这时，使用辊113，从而在硅基板101和两面胶带112之间不夹入空气(图13(a))。接着在真空室内的真空中，从两面胶带112的、与粘贴硅基板101的面相反的面开始，与支撑基板110接合(图13(b))。关于研磨装置、方法，虽然未特别限定，但是通过CMP研磨，把硅基板101研磨约345μm。在研磨后进行基板的洗净。

关于结束研磨、洗净的基板，把硅基板101(存储基板4)一侧安放在真空吸附夹具114上，并固定(图13(c))。然后在氮气(N₂)气氛中从支撑基板110一侧对两面胶带112照射紫外线(UV)，减弱接合强度，剥离支撑基板97以及两面胶带112和硅基板101(存储基板4)。

用以上的步骤完成存储基板4(图12(i))。关于完成的存储基板4，与上述的实施例同样，按照电极基板2、腔基板3、存储基板4、喷嘴基板5的顺序层叠，接合，进行切片，把以晶片单位制造的接合体分离为各液滴喷出头(头芯片)。据此，液滴喷出头完成。

如上所述，根据实施例4，使用比要制造的存储基板4还厚很多的硅基板101，在与存储部13、喷嘴连通孔15、喷出室第二凹部12b、通孔10c(液体供给孔10)以及供给口14对应的部分形成凹部、孔，在厚的状态下，在由支撑基板110支撑的状态下，研磨硅基板101，制作存储基板4，所以即使是为了谋求大批量生产，使口径大型化的硅基板，也能稳定搬送，没有破裂，使制作时的硅基板加工的处理变得容易。此外，没必要从开始就使硅基板101的厚度与存储基板4的厚度一致，所以能使用廉价的规格品的硅基板制作存储基板4，能抑制材料成本，能用与液滴喷出头(存储基板)的进一步薄型化对应的方法制作存储基板。

实施例5

在上述的实施例中，把制作存储基板时的蚀刻掩模兼任泄漏防止膜。本发明并不局限于此，把与蚀刻掩模不同的膜为了防止泄漏而赋予硅基板，在硅基板上即使形成通孔，基板冷却用气体也不泄漏。

实施例6

图14是表示使用上述实施例中制造的液滴喷出头的液滴喷出装置的外观图。此外，图15是表示液滴喷出装置的主要构成部件的一例的图。图14和图15的液滴喷出装置以基于液滴喷出方式(喷墨方式)的印刷为目的。此外，是所谓的串联型的装置。在图15中，只要由支撑被印刷无的打印纸130的磁鼓121、对打印纸130喷出墨水并且进行记录的液滴喷出头122构成。此外，虽然未图示，但是具有用于对液滴喷出头122供给墨水的墨水供给部件。打印纸130通过与磁鼓121的轴向平行设置的压纸辊123，压在磁鼓121上，保持。而且，进给丝杠124与磁鼓121的轴向平行设置，保持液滴喷出头122。进给丝杠124旋转，从而液滴喷出头122向磁鼓121的轴向移动。

而磁鼓121通过皮带125由电机126旋转驱动。此外，打印控制部件127根据打印数据和控制信号使进给丝杠124、电机126旋转，此外虽然未图示，但是使振荡驱动电路驱动，使振动板4振动，一边进行控制，一边使打印纸130进行打印。

这里，以液体为墨水，对打印纸130喷出，但是从液滴喷出头喷出的液体并不局限于墨水。例如在对成为滤色器的基板喷出的用途中，从装置中设置的液滴喷出头喷出包含滤色器用颜料的液体，对使用有机化合物等场致发光元件的显示面板(OLED等)的基板喷出的用途中，从装置中设置的液滴喷出头喷出包含成为发光元件的化合物的液体，在基板上进行电布线的用途中，从装置中设置的液滴喷出头喷出包含导电性金属的液体。此外，以液滴喷出头为分配器，在对成为生物体分子的微型阵列的基板喷出的用途中，喷出包含DNA(deoxyribo Nucleic Acids：脱氧核糖核酸)、其他核酸(例如Ribo Nucleic Acid：核糖核酸、Peptide Nucleic Acids：肽核酸等)蛋白质的探针的液体。此外也能在布等的染料的喷出等中使用。

Claims (18)

1.一种液滴喷出头，

至少包括：

喷嘴基板，具有多个将液体作为液滴喷出的喷嘴孔；

腔基板，具有对所述液体进行加压的振动板，并且具有多个与所述喷嘴孔一起成为喷出室的一部分的第一凹部；

存储基板，在底面上具有与各喷出室连通的多个供给口，并且具有：成为存储对多个所述第一凹部供给的所述液体的存储部的第二凹部；分别使所述多个喷出室和所述多个喷嘴孔连通的多个喷嘴连通孔；以及在与所述腔基板的接触面一侧成为所述喷出室的一部分的多个第三凹部；

所述腔基板和所述存储基板接合，由第一凹部和第三凹部形成喷出室。

2.根据权利要求1所述的液滴喷出头，其特征在于：

所述存储基板以硅为材料。

3.根据权利要求2所述的液滴喷出头，其特征在于：

所述存储基板是表面为(100)面方位的单晶硅基板。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的液滴喷出头，其特征在于：

所述第三凹部相对于所述第一凹部，高度为0.8～1.0倍，宽度为0.3～0.5倍。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的液滴喷出头，其特征在于：

所述喷嘴连通孔与所述第三凹部连通，形成多级。

6.一种液滴喷出装置，搭载权利要求1～5中的任意一项所述的液滴喷出头。

7.一种液滴喷出头的制造方法，

在基板上通过湿蚀刻，加工形成成为存储部的凹部，所述存储部存储对具有振动板的多个喷出室供给的液体，所述振动板对液体进行加压；

在所述基板上通过干蚀刻，加工形成成为各所述喷出室和存储部之间的流道的供给口、成为所述各喷出室和将液体作为液滴喷出的各喷嘴之间的流道的喷嘴连通孔以及成为所述各喷出室的一部分的多个凹部，并制作存储基板。

8.一种液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

在基板上通过干蚀刻，加工形成成为多个具有振动板的喷出室和存储对该多个喷出室供给的液体的存储部之间的流道的供给口以及成为所述各喷出室的一部分的凹部，所述振动板对液体进行加压；

用基于激光的加工，将成为所述各喷出室和各喷嘴之间的流道的喷嘴连通孔的部分形成引导孔后，通过湿蚀刻在所述基板上加工形成所述喷嘴连通孔和成为所述存储部的凹部，并制作存储基板，其中，各喷嘴将液体作为液滴喷出。

9.根据权利要求7或8所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

以氧化硅为蚀刻掩模，除去进行最深蚀刻的部位的所述蚀刻掩模，并进行所述干蚀刻，除去进行其次深的蚀刻的部位的所述蚀刻掩模，并进行所述干蚀刻，按照蚀刻从深到浅的顺序重复进行所述干蚀刻，使蚀刻深度不同，并在所述基板上进行多级的形成加工。

10.根据权利要求7或8所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

对抗蚀剂掩模，除去进行最深蚀刻的部位的所述抗蚀剂掩模，并进行所述干蚀刻，除去进行其次深的蚀刻的部位的所述抗蚀剂掩模，并进行所述干蚀刻，按照蚀刻从深到浅的顺序重复进行所述干蚀刻，使蚀刻深度不同，并在所述基板上进行多级的形成加工。

11.根据权利要求10所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

用非接触型的曝光装置来进行在所述基板上形成所述抗蚀剂掩模时的抗蚀剂的曝光。

12.根据权利要求11所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

以镜面投影式光刻机作为所述非接触型的曝光装置。

13.根据权利要求11所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

以逐次移动式曝光装置作为所述非接触型的曝光装置。

14.根据权利要求7～13中的任意一项所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

在所述基板上，在与固定搭载所述基板的支撑台相对的面上形成防止对所述支撑台具有的凹部输送的基板冷却用气体的泄漏的膜后，使所述基板贯通，并形成所述喷嘴连通孔。

15.根据权利要求14所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

用使硅基板热氧化的膜来形成防止所述基板冷却用气体的泄漏的膜。

16.根据权利要求7～15中的任意一项所述的液滴喷出头的制造方法，其特征在于：

制作所述存储基板后，研削或研磨所述存储基板，而使其变为所需的厚度。

17.一种液滴喷出头的制造方法，

将用权利要求7～16中的任意一项所述的方法来制作的存储基板、具有用于使所述振动板工作的电极的电极基板、具有成为所述多个喷出室的凹部的腔基板、以及具有所述多个喷嘴的喷嘴基板按照电极基板、腔基板、所述存储基板、以及所述喷嘴基板的顺序层叠，并接合。

18.一种液滴喷出装置的制造方法，

应用权利要求7～16中的任意一项所述的液滴喷出头的制造方法，来制造液滴喷出装置。

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