JP2004181651A

JP2004181651A - 液体吐出ヘッドの製造方法並びに液体吐出ヘッド及びこれを備えたデバイスの製造装置、インクジェット式記録装置

Info

Publication number: JP2004181651A
Application number: JP2002348044A
Authority: JP
Inventors: Soichi Moriya; 壮一守谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】高密度且つ各圧力発生室間のクロストークを低減した液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】圧力発生室１２が画成された流路形成層１００を有する流路形成基板と、該流路形成層１００の一方面側に振動板５０を介して下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００とを具備する液体吐出ヘッドにおいて、ガラス基板からなる支持基板１１０に接合し圧電体素子３００を形成し、その後支持基板を除去した後、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４からなる流路を形成する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させる液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式吐出装置、デバイスの製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００３】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００４】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００５】
一方、後者の液体吐出ヘッドの不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案されている。
【０００６】
これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。
【０００７】
また、このような液体吐出ヘッドでは、基板の圧電素子とは反対側の面からエッチングすることなどにより厚さ方向に貫通して圧力発生室を形成しているため、寸法精度の高い圧力発生室を比較的容易且つ高密度に配設することができる。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２８６１３１号公報（第２頁―第３頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような液体吐出ヘッドでは、圧力発生室を形成する基板として、例えば、直径が６〜１２インチ程度の比較的大きなものを用いようとする場合、ハンドリング等の問題により基板の厚さを厚くせざるを得ず、それに伴い圧力発生室の深さも深くなってしまう。そのため、各圧力発生室を区画する隔壁の厚さを厚くしないと、十分な剛性が得られず、クロストークが発生し、所望の吐出特性が得られない等という問題がある。また、隔壁の厚さを厚くすると、高い配列密度でノズルを並べられないため、高解像度の印字品質を達成できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、隔壁の剛性を向上すると共に圧力発生室を高密度に配設することのできる液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式吐出装置、デバイスの製造装置および製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の様態は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して形成された薄膜からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板の少なくとも一面側に支持基板を接合する工程と、前記流路形成基板の他方面側に前記振動板、下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニングして前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の前記振動板側に前記圧電素子を収容するための空間を確保する圧電素子保持部を有する封止板を接合する工程と、前記支持基板を除去する工程と、前記流路形成基板をエッチングして少なくとも前記圧力発生室を形成する工程とを有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００１２】
かかる第１の様態では、高密度且つ高精度な液体吐出ヘッドを簡略化して製造することができ、製造コストを低減できる。
【００１３】
本発明の第２の様態は、第１の様態において、前記支持基板がガラス基板からなることと特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００１４】
かかる第２の様態では、ガラス基板を用いることで製造コストを低減できる。
【００１５】
本発明の第３の様態は、第１又は２の様態において、前記流路形成基板と前記支持基板とが、陽極接合又は直接接合又は常温接合で接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００１６】
かかる第３の様態では、前記流路形成基板と前記支持基板とを陽極接合又は直接接合又は常温接合で接合することで容易に且つ確実に接合することができる。
本発明の第４の様態は、第３の様態において、少なくとも１面側に熱酸化法により二酸化シリコンからなる弾性膜を形成したシリコンからなる前期流路形成基板の弾性膜の他方面側と前記支持基板とを陽極接合によって接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００１７】
かかる第４の様態では、熱酸化法により弾性膜を形成したシリコンからなる前記流路形成基板を、前記支持基板と陽極接合によって接合することで工程を簡略化して且つ確実に接合することができる。
【００１８】
本発明の第５の様態は、第１〜３の様態の何れかにおいて、前記接合工程の後に、当該流路基板を研磨して所定の厚さとする研磨工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００１９】
かかる第５の様態では、前記接合工程の後に、当該流路基板を研磨することで前記流路形成基板に割れが発生することなく確実に所定の厚さにすることができる。
【００２０】
本発明の第６の様態は、第５の様態において、前記接合工程の後に、当該流路基板をエッチングして所定の厚さとするエッチング工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００２１】
かかる第６の様態では、前記接合工程の後に、当該流路基板をエッチングすることで前記流路形成基板に割れが発生することなく確実に所定の厚さにすることができる。
【００２２】
本発明の第７の様態は、第５又は６の様態において、前記弾性膜が二酸化シリコンからなると共に、熱酸化法、ＣＶＤ法、ＳＯＧ法、ポリシラザン法によって形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００２３】
かかる第７の様態では、二酸化シリコンからなる前記弾性膜を容易にかつ確実に形成することができる。
【００２４】
本発明の第８の様態は、第１〜７の何れかの様態において、前記下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニングして前記圧電素子を形成した後に、前記支持基板を除去することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００２５】
かかる第８の様態では、前記圧電素子を形成した後で前記支持基板を除去することで、支持基板が存在することで確実に高精度な前記圧電素子を形成することができ、支持基板を除去することで流路形成基板の厚さを薄くすることができる。
【００２６】
本発明の第９の様態は、第８の様態において、前記支持基板がガラス基板からなると共に、少なくとも弗酸を含むエッチング液を用いて除去することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００２７】
かかる第９の様態では、ガラス基板からなる前記支持基板をエッチングにより前記支持基板のみ効率的に除去することができる。
【００２８】
本発明の第１０の様態は、第１〜９の何れかの様態において、前記流路形成基板が単結晶シリコンからなると共に、前記圧力発生室を異方性エッチングによって形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法にある。
【００２９】
かかる第１０の様態では、圧力発生室を高精度且つ高密度に形成することができる。
【００３０】
また、本発明では上記液体吐出ヘッドを備えたデバイスの製造装置およびインクジェット式記録装置を提供できる。
【００３１】
本発明の液体吐出ヘッドは、プリンター等に使用されるいわゆるインクジェット式記録装置に適用できるだけでなく、例えば有機ＥＬ素子やカラーフィルター基板等のデバイスの製造等に使用される工業用途のデバイスの製造装置にも適用できる。また、本発明の液体吐出ヘッドから吐出できる液体は、上記のとおりインクに限らず、有機発光材料やカラーフィルタ形成用材料のほかに、例えば金属微粒子を含有する液状体やレジスト等も考えられる。本発明の液体吐出ヘッドは低コストで高精度な製造が可能なため、これを搭載するデバイスの製造装置やインクジェット式記録装置も結果的に低コストで高精度となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を一実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図２は、図１の断面図である。
【００３４】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方面には二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００３５】
この流路形成基板１０には、シリコン単結晶基板をその一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が幅方向に並設されている。また、その長手方向外側（並設する各圧力発生室１２の一方の側部）には、後述する封止基板３０のリザーバ部３２と連通される連通部１３が形成されている。また、この連通部１３は、各圧力発生室１２の長手方向一端部でそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
【００３６】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現するが、これは（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００３７】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４は、厚さｔ方向において、圧力発生室１２より浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００３８】
このような圧力発生室１２等が形成される流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さｔは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。本実施形態では、圧力発生室１２の配列密度を３６０ｄｐｉ程度としているため、流路形成基板１０の厚さｔを約７０μｍとしている。
【００３９】
なお、このような流路形成基板１０は、図３に示すように、シリコン単結晶基板からなるシリコンウェハ１００に複数個が一体的に形成され、詳しくは後述するが、このシリコンウェハ１００に圧力発生室１２等を形成した後、分割することによって複数の流路形成基板１０となる。
【００４０】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着される。
【００４１】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。
【００４２】
また、流路形成基板１０の圧電素子３００側には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３１を有する封止基板３０が接合され、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３１内に密封されている。
【００４３】
また、封止基板３０には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ９０の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられ、このリザーバ部３２は、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ９０を構成している。
【００４４】
なお、このような液体吐出ヘッドは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ９０からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００４５】
なお、本実施例では、インク滴を液滴としてノズル開口から吐出することについて説明しているが、この液体吐出ヘッドにて吐出できる液体は、インクには限られず、例えば、金属微粒子を含有する液状体や、有機発光材料を含む液状体等の液状体も含まれる。
【００４６】
以下、このような本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。なお、図４〜図７は、シリコンウェハの圧力発生室１２の長手方向の一部を示す断面図である。
【００４７】
まず、図４（ａ）に示すように、複数の流路形成基板１０となるシリコンウェハ１００の一方面に、支持基板１１０を接合する。
【００４８】
なお、この支持基板１１０はパイレックス（登録商標）など金属ガラス、あるいは石英ガラスなど耐熱性を有していることが好ましい。
【００４９】
また、シリコンウェハ１００と支持基板１１０との接合方法は、例えば、直接接合、常温接合及び陽極接合等を挙げることができる。本実施形態では、陽極接合により両者を接合した。
【００５０】
詳しくは、相対する面を鏡面状に研磨したシリコンウェハ１００と、支持基板１１０とを当接させた状態で、全体を３００〜５００℃に昇温させ、２００〜１０００Ｖの電位を両方の基板に印加する。
【００５１】
ここで、この支持基板１１０は、圧電素子３００等を形成する際のシリコンウェハ１００の剛性を確保するためのものである。詳しくは、流路形成基板１０となるシリコンウェハ１００の厚さは、本実施形態では、約７０μｍと比較的薄いため剛性が低くシリコンウェハ１００自体では取り扱いが困難であるため、シリコンウェハ１００に支持基板１１０を接合することによりシリコンウェハ１００の剛性を確保している。
【００５２】
次に、図４（ｂ）に示すように、支持基板１１０と接合したシリコンウェハ１００の接合した反対側の面を所望の膜厚になるまで、研磨を行った。
【００５３】
詳しくは、例えば、ダイヤモンド砥粒を用いた片面ラッピングにより、シリコンウェハ１００を所定の厚さ、本実施形態では略７５μｍにした。具体的には、まず、粒径が３μｍ程度の砥粒（多結晶）を用いて荒研磨し、その後、粒径が１μｍ程度の砥粒（多結晶）を用いて仕上げ研磨を行った。
【００５４】
なお、研磨ではなくエッチング法を用いても良い。
【００５５】
次いで、図４（ｃ）に示すように、シリコンウェハ１００の研磨面に弾性膜５０を形成する。弾性膜５０としては、例えば二酸化シリコン、ジルコニア、窒化シリコン等を挙げることができる。本実施形態では二酸化シリコンを用いて弾性膜５０を形成した。
【００５６】
二酸化シリコンの形成方法は、例えば、ＣＶＤ法、ＳＯＧ法、ポリシラザン法等を挙げることができる。
特に、支持基板１１０に石英ガラスを用いた場合には、石英ガラスは特に優れた耐熱性を有しているため、熱酸化法を用いてシリコンウェハ１００の表面を酸化して二酸化シリコンを形成することが可能である。
本実施形態では、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により二酸化シリコン層を形成した。
【００５７】
次に、図４（ｄ）に示すように、スパッタリングで下電極膜６０を形成する。この下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適である。これは、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金が好適である。
スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金が好適である。
【００５８】
次に、圧電体層７０を成膜する。この圧電体層７０は、結晶が配向していることが好ましい。例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層７０とした。圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料が液体吐出ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層７０の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。
【００５９】
さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
【００６０】
何れにしても、このように成膜された圧電体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍである。
【００６１】
次に、上電極膜８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００６２】
次に、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子３００のパターニングを行う。
【００６３】
次に、図５（ｂ）に示すように、シリコンウェハ１００の圧電素子３００側に圧電素子３００を封止する圧電素子保持部３１を有する封止基板３０となる封止基板形成材１２０を接合する。この封止基板３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、この封止基板３０を接合することにより、シリコンウェハ１００の剛性は著しく向上することになる。
【００６４】
次いで、図５（ｃ）に示すように、支持基板１１０を、例えば、エッチングすることによって除去する。このとき、シリコンウェハ１００には封止基板形成材１２０が接合され所定の剛性が確保されているため、支持基板１１０を除去してもシリコンウェハ１００は容易に取り扱うことができる。
なお、本実施形態では弗酸を用いて支持基板１１０を除去した。
【００６５】
次いで、シリコンウェハ１００上にマスクパターン１３０を形成すると共に、このマスクパターン１３０を介して、前述したアルカリ溶液による異方性エッチングを行うことにより、図５（ｄ）に示すように、シリコンウェハ１００に圧力発生室１２等を形成する。
【００６６】
なお、その後は、流路形成基板１０のリザーバ形成基板３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合し、シリコンウェハ１００等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによって、本実施形態の液体吐出ヘッドとする。
【００６７】
なお、本実施形態では、液体吐出ヘッドを一例として本発明を説明したが、勿論、これに限定されず、例えば、半導体等、シリコン基板上に薄膜パターンを有するシリコンデバイスの製造にも適用することができる。
【００６８】
（実施例２）
以下、予め薄くしたシリコンウェハを用いた液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。なお、上述した実施例１と重複する製造工程の説明は省略する。
【００６９】
まず、図５（ａ）に示すように、所望の厚さまで薄くしたシリコンウェハ１００を形成する。本実施形態では略７５μｍにした。なお、単結晶シリコンの除去方法は、エッチングや研磨など、特に限定されず、単結晶シリコンを剥離するようにしてもよい。
【００７０】
例えば、単結晶シリコンに水素イオンを注入した水素イオン層を設けておき、５００℃〜６００℃に加熱することによっても、単結晶シリコンからシリコンウェハ１００を容易に剥離することができる。
次に、約１１００℃の拡散炉で熱酸化してシリコンウェハ１００の表面に二酸化シリコンからなる弾性膜５０、酸化膜１０１を形成する。
【００７１】
次に、図５（ｂ）に示すように、複数の流路形成基板１０となるシリコンウェハ１００の酸化膜１０１側と支持基板１１０とを上述した実施例１と同様に陽極接合を用いて接合する。
【００７２】
次に、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、下電極膜６０、圧電体層７０、上電極膜８０を成膜し、圧電素子３００を上述した実施例１と同様に形成する。
【００７３】
次に、図６（ａ）に示すように、シリコンウェハ１００の圧電素子３００側に封止基板形成材１２０を接合する。
【００７４】
次いで、図６（ｂ）に示すように、支持基板１１０を、弗酸を用いてエッチングすることによって除去する。その際、酸化膜１０１も同様に除去される。
【００７５】
なお、その後は、上述した実施例１と同様であるので省略する。
【００７６】
（液体吐出ヘッドの適用例）
次に、本発明により製造される液体吐出ヘッドの適用例について説明する。前述したように、本発明で製造される液体吐出ヘッドは、所定の情報を紙面等の印刷する際に用いられるインクジェット式記録装置として適用できる場合に限らず、例えばカラーフィルタ等を含むデバイスを製造する際に用いられるデバイスの製造装置に使用することにより、様々な液体（液状体）を吐出し、これにより様々なデバイスを製造することができる。
【００７７】
例えば図８は、本発明の液体吐出ヘッドが複数搭載されたヘッドユニットを示しており、複数（１２個）の液体吐出ヘッド３０と、複数の液体吐出ヘッドを搭載するサブキャリッジ７４と、各液体吐出ヘッド３０をサブキャリッジ７４に取り付けるためのヘッド保持部材と、から構成されている。本実施例では、１２個の液体吐出ヘッド３０は、６個ずつに二分され、ワーク（基板やプラスチック）に対して様々な液体、液状体の十分な塗布密度を確保するために所定角度傾けてサブキャリッジ７４に配設されている。二分された６個の各液体吐出ヘッド３０は、副走査方向（Ｙ軸方向）に対して相互に位置ずれして配設され、副走査方向において各液体吐出ヘッド３０の吐出ノズルが連続（一部重複）するようになっている。なお、液体吐出ヘッド３０を専用部品で構成するなどして、ワークに対して機能液の十分な塗布密度を確保できる場合は、液体吐出ヘッドをあえて傾けてセットする必要はなく、例えば千鳥状や階段状に配設すれば足りる。さらにいえば、所定長さのノズル列（ドット列）を構成できる限り、これを単一の液体吐出ヘッドで構成してもよいし複数の液体吐出ヘッドで構成してもよい。すなわち、液体吐出ヘッドの個数や列数、さらに配列パターンは任意に調整可能なものである。
【００７８】
（デバイス）
本発明の液体吐出ヘッドを用いて製造されるデバイスの例としては、例えば金属微粒子を含む液状体を本発明の液体吐出ヘッドに充填し、基板上に所定パターンを形成するように吐出すれば、配線基板を製造することができる。またこの金属配線形成技術を利用したＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）の製造、あるいは無線タグのアンテナ等の新規な高機能デバイスの作製にも応用できる。
【００７９】
また、カラーフィルタの材料となるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等のフィルタエレメントを液体吐出ヘッドに充填し、バンク等で区画された基板上の所定位置にこれを吐出することによりカラーフィルタを製造することができる。
【００８０】
次に、このような液体吐出ヘッドを備えてなる吐出装置による、デバイス（電気光学装置）の構成要素の製造例として、液晶装置などにおけるカラーフィルタの製造例について説明する。
【００８１】
まず、図９（ａ）に示すように透明の基板Ｓの一方の面に対し、ブラックマトリックス５２を形成する。このブラックマトリックス５２の形成方法としては、光透過性のない樹脂（好ましくは黒色）を、スピンコート等の方法で所定の厚さ（例えば２μｍ程度）に塗布することで行う。このブラックマトリックス５２の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルタエレメント５３については、例えばＸ軸方向の巾を３０μｍ、Ｙ軸方向の長さを１００μｍ程度とする。
【００８２】
次に図９（ｂ）に示すように、吐出装置からカラーフィルタ用のフィルタエレメントとなる液状体材料（液滴）５４を吐出し、これをフィルターエレメント５３に着弾させる。吐出する液状体材料５４の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。
【００８３】
ここで、液状体材料５４を吐出するための吐出装置における吐出ヘッド１としては、本例ではその針部材２を環状オレフィンポリマー（ＣＯＣ）によって形成し、ゴムブッシュ４をブチルゴムによって形成したものを用いている。
【００８４】
このようにして基板Ｓ上のすべてのフィルターエレメント５３にインク滴５４を充填したら、ヒータを用いて基板Ｓが所定の温度（例えば７０℃程度）となるように加熱処理する。この加熱処理により、インクの溶媒が蒸発してインクの体積が減少する。この体積減少の激しい場合には、カラーフィルターとして十分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出工程と加熱工程とを繰り返す。この処理により、インクに含まれる溶媒が蒸発して、最終的にインクに含まれる固形分のみが残留して膜化し、図９（ｃ）に示すようにカラーフィルタ５５となる。
【００８５】
次いで、基板Ｓを平坦化し、かつカラーフィルタ５５を保護するため、図９（ｄ）に示すようにカラーフィルタ５５やブラックマトリックス５２を覆って基板Ｓ上に保護膜５６を形成する。この保護膜５６の形成にあたっては、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することもできるが、カラーフィルタ５５の場合と同様に、前記吐出装置を用いて行うこともできる。
【００８６】
次いで、図９（ｅ）に示すようにこの保護膜５６の全面に、スパッタ法や真空蒸着法等によって透明導電膜５７を形成する。その後、透明導電膜５７をパターニングし、画素電極５８をフィルターエレメント５３に対応させてパターニングする。なお、液晶表示パネルの駆動にＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いる場合には、このパターニングは不用となる。
【００８７】
このようなカラーフィルタの製造において、吐出ヘッドを用いているので、カラーフィルタ材料を支障なく連続的に吐出することができ、したがって良好なカラーフィルタを形成することができるとともに、生産性を向上することができる。
【００８８】
また有機発光材料を基板上に所定パターンにて吐出すれば、有機ＥＬ素子の製造をすることができる。
【００８９】
次に、液体吐出ヘッドを備えた吐出装置による別のデバイスの製造例として、有機ＥＬ装置の製造例について説明する。
【００９０】
図１０は、吐出装置により一部の構成要素が製造された有機ＥＬ装置の側断面図であり、まずこの有機ＥＬ装置の概略構成を説明する。
【００９１】
図１０に示すようにこの有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には封止用基板３７１が積層されている。
【００９２】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００９３】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層３５２を形成するための第１組成物（液状体材料）を各画素電極３３１上に吐出する第１吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（液状体材料）を正孔注入層３５２の上に吐出する第２吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００９４】
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第１吐出工程と、発光層形成工程における第２吐出工程とで前記の吐出装置を用いている。用いる吐出装置における吐出ヘッド１としては、正孔注入層の形成材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分散液）を吐出する第１吐出工程では、その針部材２を変性ポリフェニレンエーテル（例えばザイロン［登録商品］；旭化成社製）によって形成し、ゴムブッシュ４を、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＰＰをブレンドし、これにパラフィン系のオイルを添加した樹脂によって形成したものを用いている。
【００９５】
また、発光層の形成材料を吐出する第２吐出工程では、針部材２をポリアセタール（ＰＯＭ）によって形成し、ゴムブッシュ４をフッ素ゴムによって形成したものを用いている。
【００９６】
この有機ＥＬ装置３０１の製造においても、吐出ヘッド１を用いていることにより、正孔注入層の形成材料、発光層の形成材料をそれぞれ支障なく連続的に吐出することができ、したがって良好な正孔注入層、発光層を形成することができるとともに、生産性を向上することができる。
【００９７】
（電子機器）
本発明により製造されるデバイスが組み込まれる電子機器としては、図１０に示す携帯型電話機の他、パーソナルコンピュータや電子手帳、ページャ、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤ、液晶プロジェクタ、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファイダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、タッチパネルを備えた装置、時計、ゲーム機器など様々な電子機器が挙げられる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス基板からなる支持基板に接合した後、圧電体素子を形成し、その後支持基板を除去したため、高精度且つ高密度な液体吐出ヘッドを製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るシリコンウェハを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドが搭載されたデバイスの製造装置の一例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを用いて製造されたデバイスの一例であるカラーフィルタの製造工程を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを用いて製造されたデバイスの一例である有機ＥＬ装置の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを用いて製造されたデバイスを備えた電子機器の一例である携帯型電話機を示す図である。
【符号の説明】
１０流路形成基板
１１隔壁
１２圧力発生室
１３連通部
１４インク供給路
２０ノズルプレート
２１ノズル開口
３０封止基板
５０弾性膜
６０下電極膜
７０圧電体層
８０上電極膜
１００シリコンウェハ
１１０支持基板
２００支持板
３００圧電素子

Claims

ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して形成された薄膜からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路形成基板の少なくとも一面側に支持基板を接合する工程と、
前記流路形成基板の他方面側に前記振動板、下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニングして前記圧電素子を形成する工程と、
前記流路形成基板の前記振動板側に前記圧電素子を収容するための空間を確保する圧電素子保持部を有する封止板を接合する工程と、
前記支持基板を除去する工程と、
前記流路形成基板をエッチングして少なくとも前記圧力発生室を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項１において、前記支持基板がガラス基板からなることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項１又は２において、前記流路形成基板と前記支持基板とが、陽極接合又は直接接合又は常温接合で接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項３において、前記流路基板の少なくとも１面側には、熱酸化法により二酸化シリコンからなる弾性膜が形成されてなることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記接合工程の後に、当該流路基板を研磨して所定の厚さとする研磨工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記接合工程の後に、当該流路基板をエッチングして所定の厚さとするエッチング工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項５又は６において、前記弾性膜が二酸化シリコンからなると共に、熱酸化法、ＣＶＤ法、ＳＯＧ法、ポリシラザン法によって形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項１〜７の何れかにおいて、前記下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパターニングして前記圧電素子を形成した後に、前記支持基板を除去することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項８において、前記支持基板がガラス基板からなると共に、少なくとも弗酸を含むエッチング液を用いて除去することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項１〜９の何れかにおいて、前記流路形成基板が単結晶シリコンからなると共に、前記圧力発生室を異方性エッチングによって形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とするデバイスの製造装置。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。