JP2007055152A

JP2007055152A - 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法

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Publication number: JP2007055152A
Application number: JP2005245153A
Authority: JP
Inventors: Katsuharu Arakawa; 克治荒川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】作業効率を向上させて、歩留まりが高い液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供する。
【解決手段】電極ガラス基板２をパターニングする工程と、個別電極２２が形成された電極ガラス基板２に吐出室１２が形成されるキャビティ基板１を、電極ガラス基板２とキャビティ基板１との間に空間部２１となる隙間を隔てて接合する工程と、キャビティ基板１をパターニングする工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、電極ガラス基板２に形成する個別電極２２のパターニングをステッパー５で行い、それ以外の部分のパターニングをマスクアライナー６で行う工程と、キャビティ基板１の吐出室１２に対応する部分１２ａのパターニングをステッパー５で行い、それ以外の部分のパターニングをマスクアライナー６で行う工程とを有することを特徴とする。
【選択図】図１１

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関し、特に歩留まりの高い液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。

近年、インクジェット記録装置には、高解像度画像の高速印刷化及び多色化を目的として、ノズル列を複数有する構造のものが求められている。これを実現するためには、インクジェットヘッドのノズル密度を高密度化するとともに、長尺化（１列当たりのノズル数の増加）させなければならない。それに伴って、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数も増加させなければならない。つまり、インクジェットヘッド内のアクチュエータを微小にするとともに、材料基板サイズ（ウエハ）の大口径化も要求されている。

インクジェットヘッド内のアクチュエータが高密度化されると、高密度化に応じて吐出室を構成する隔壁の厚みが薄くなり、隔壁の剛性が低下し、隣りのドットの影響を受けてクロストークが発生しやすくなってしまう。このクロストークの発生を抑制するために、従来通りの方法で振動板と吐出室との隔壁を構成することとなるキャビティ基板の厚みを薄くすると、今度はハンドリングが難しくなり、歩留りが極端に低下することになってしまっていた。

そこで、「複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立した吐出室と、該吐出室の下面に形成された振動板と、該振動板に空隙をもって対向する個別電極とを備え、前記振動板と前記個別電極との間に電圧を印加して該振動板を変形させて、該ノズル孔よりインク滴を吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動板を構成することとなる第１の基板と、前記個別電極を備えた第２の基板とを接合した後に、前記第１の基板の厚みを減らして少なくとも前記振動板を形成することを特徴とする」インクジェットヘッドの製造方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

このインクジェットヘッドの製造方法では、キャビティ基板（第１の基板）と個別電極とを備えた電極ガラス基板（第２の基板）とを接合した後に、キャビティ基板の厚みを減らしてから振動板及びキャビティ基板の隔壁を形成し、その隔壁の高さを１００μｍ〜１６０μｍの範囲に設定することで、歩留りの低下を防ぎ、隔壁の剛性を高めて、クロストークの発生を抑制するようになっている。

また、「重ね合わせた基板に複数の液滴吐出ヘッドを一体形成する液滴吐出ヘッド製造方法において、シリコンを材料とし、液体を吐出させるための部材が形成される第１の基板と前記部材を加圧して前記吐出液体を吐出させる１又は複数の電極が形成された第２の基板とを陽極接合する前に、前記第２の基板に形成された電極と前記第１の基板とを電気的に接続させるための接点を、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設ける工程を少なくとも有することを特徴とする」液滴吐出ヘッド製造方法が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。

この液滴吐出ヘッド製造方法では、第１の基板（キャビティプレート）と第２の基板（ガラス基板）との陽極接合時におけるアクチュエータ内での放電による破壊を防ぐため、液滴吐出ヘッドチップ内に等電位接点を設け、振動板と個別電極との電位を等しくするようになっている。この製造方法によって、厚みが有り、強度が高いガラス基板に接合された状態で液滴吐出ヘッドを製造できるため、更に多ノズル化した液滴吐出ヘッドを増加させるとともに、材料基板サイズの大口径化に対応できるようになっている。

特開平１１−９９３号公報特開２００４−３０６４４３号公報

上述のインクジェットヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド製造方法では、材料基板サイズが大口径化すると、マスクアライナーを用いたプロジェクション方式の露光器によるパターニングでは、大面積での照度調整が難しいという問題があった。すなわち、照度ムラが発生してしまい、高密度化に応じて要求される高精度なパターニングが基板面内で均一に行うことが困難になってしまっていた。また、材料基板サイズの大口径化に対応可能なマスクアライナーが存在しないという問題もあった。

この問題を解決するために、ステッパーを用いて高精度なパターニングを行うようにすることが考えられる。しかしながら、マスクアライナーを用いたプロジェクション方式の露光器による問題を回避することができるが、縮小露光を行うステッパーでは、レチクルサイズの制約上、多ノズル化によってサイズアップしたチップ全体を一括で露光することが困難であるという新たな問題が生じた。また、チップ外の基板外周部には、陽極接合時のボイド発生を防ぐための溝や、組立て時に使用するアライメントマークを形成する必要があるために、これらのパターンを形成するためのレチクル設計やステッパー露光が煩雑になるという問題もあった。

本発明は、作業効率を向上させて、歩留まりが高い液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程と、電極ガラス基板に吐出室が形成されるキャビティ基板を、前記電ラス基板とキャビティ基板との間に空間部となる隙間を隔てて接合する工程と、キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、電極ガラス基板に形成する個別電極に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、それ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程と、キャビティ基板に形成する吐出室に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、それ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程とを有することを特徴とする。

ステッパーを用いてパターニングする場合と、マスクアライナーを用いてパターニングする場合とを適宜使い分けるようにしたので、高精度なパターニングが要求される部分とそれ以外の部分とを分割してパターニングすることが可能となる。すなわち、液滴吐出ヘッドを構成するアクチュエータに対応する部分は高精度なパターニングが要求されるので、ステッパーを使用し、それ以外の部分はマスクアライナーを使用して作業効率の向上を図っている。特に、大口径化した基板のパターニングに効果的である。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程と、電極ガラス基板に吐出室が形成されるキャビティ基板を、電極ガラス基板とキャビティ基板との間に空間部となる隙間を隔てて接合する工程と、キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、はじめに電極ガラス基板に形成する個別電極に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、その後にそれ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程と、はじめにキャビティ基板に形成する吐出室に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、その後にそれ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程とを有することを特徴とする。

はじめにステッパーを用いてパターニングし、その後にマスクアライナーを用いてパターニングするようにしたので、ステッパーとマスクアライナーとの往復回数を少なくすることができる。上記の効果に加えて、更に作業効率の向上を図っている。また、パターニングで使用されるレチクルやマスク等の個数を少なくすることも可能となる。したがって、コストパフォーマンスの高い液滴吐出ヘッドの製造方法が提供できる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程において、電極ガラス基板とキャビティ基板とを位置合わせするためのアライメントマークに対応する部分のパターニングを前記工程で併せて行うことを特徴とする。こうすることで、パターニング回数を低減することができるとともに、レチクルやマスク等の個数を少なくすることも可能となる。したがって、作業効率が良く、コストパフォーマンスの高い液滴吐出ヘッドの製造方法が提供できる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程において、電極ガラス基板とキャビティ基板とを位置合わせするためのアライメントマークに対応する部分のパターニングを前記工程で併せて行うことを特徴とする。こうすることで、パターニング回数を低減することができるとともに、レチクルやマスク等の個数を少なくすることも可能となる。したがって、作業効率が良く、コストパフォーマンスの高い液滴吐出ヘッドの製造方法が提供できる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、アライメントマークに対応する部分のパターニングをステッパーで行うことを特徴とする。アライメントマークをステッパーでパターニングするようにしたので、マスクアライナーで使用されるアライメントマークも併せてパターニングすることができる。したがって、マスクアライナーで改めてアライメントマークをパターニングしなくて済む、作業工程にかかる手間を省略することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程において、個別電極及び該電極ガラス基板に形成するアライメントマークに対応する部分のパターニングをステッパーを用いて同時に行うことを特徴とする。通常、電極ガラス基板に形成するアライメントマークをパターニングする工程は、一番最初に行われる。すなわち、ステッパーを用いた工程ですべてパターニングしてしまうので、更に作業工程にかかる手間を省略することが可能となる。また、レチクルやマスク等の個数を少なくすることも可能となる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程において、吐出室及び該キャビティ基板に形成するアライメントマークに対応する部分のパターニングをステッパーを用いて同時に行うことを特徴とする。通常、キャビティ基板に形成するアライメントマークをパターニングする工程は、一番最初に行われる。すなわち、ステッパーを用いた工程ですべてパターニングしてしまうので、更に作業工程にかかる手間を省略することが可能となる。また、レチクルやマスク等の個数を少なくすることも可能となる。

本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を含むことを特徴とする。したがって、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドの製造方法で製造方法された液滴吐出ヘッドが搭載されているため、上記のような効果を得ることが可能となる。さらに、コンパクト化した、コストパフォーマンスのよい液滴吐出装置を提供することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
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１００の一例を示した模式図である。図１（ａ）は、液滴吐出ヘッド１００の裏面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）で示した液滴吐出ヘッド１００のｂ−ｂ断面を示す縦断面図である。そして、図１（ｃ）は、図１（ａ）で示した液滴吐出ヘッド１００のｃ−ｃ断面を示す横断面図である。

図に示した液滴吐出ヘッド１００は、ノズル基板の表面側に設けられたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプのものであり、静電気力により駆動される静電駆動方式のものである。また、液滴吐出ヘッド１００は、シリコン製のキャビティ基板１を電極基板２とシリコン製のノズル基板３とが上下から挟む構造になっており、キャビティ基板１、電極基板２及びノズル基板３は互いに接合されている。なお、ノズル基板３をシリコン製に限定するものでない。たとえば、ノズル基板３をホウ珪酸ガラス等で形成してもよい。

ノズル基板３の表面には、多数のノズル穴３２が開口している。ノズル基板３とキャビティ基板１との間には、リザーバ１１とオリフィス３１とを介してリザーバ１１に連通している吐出室１２が設けられている。この各吐出室１２には、ノズル穴３２が設けられている。オリフィス３１及び吐出室１２は、ノズル穴３２ごとに個別に設けられている。なお、ノズル穴３２は、キャビティ基板１またはノズル基板３に溝を設けて横方向（図１（ｂ）の左方向）からインク液滴を吐出できるように設けてもよい。

リザーバ１１には、インク供給孔２３を介して外部からインクが供給されるようになっている。各吐出室１２の底面部分（図１（ｂ）の上側の部分）は、電極ガラス基板２の方向に振動可能な振動板１３となっている。電極ガラス基板２のキャビティ基板１との接合面側には、各振動板１３に対向する位置に細長い一定の深さの空間部２１が設けられている。なお、この空間部２１は、電極ガラス基板２に凹部を形成する他に、キャビティ基板１に凹部を形成したり、スペーサを挟むことによって設けることも可能である。

電極ガラス基板２の空間部２１に面する位置には、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）からなる個別電極２２が備えられている。この個別電極２２は、一定の間隔の隙間をもって振動板１３に対向している。個別電極２２は、空間部２１の底面に沿って電極ガラス基板２の後端面２６まで伸びており、その後端部分が外部配線に接続するための電極取り出し部２７となっている。

図１に示す液滴吐出ヘッド１００は、振動板１３と個別電極２２との間に電圧を与え、電位差を生じさせることにより、静電気力を発生させて、振動板１３を電極ガラス基板２側に湾曲させ、リザーバ１１からオリフィス３１を介して吐出室１２にインクを供給する。そして、振動板１３と個別電極２２との間に与えた電圧を除去することにより、振動板１３が元の状態に復元するように振動してインク液滴をノズル穴３２から吐出するようになっている。

図２〜図５は、液滴吐出ヘッド１００の製造工程の一例を示す断面工程図である。図２〜図５に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の製造工程を詳細に説明する。なお、この液滴吐出ヘッド１００の製造方法は、歩留まりが高く、駆動機構（吐出室１２、振動板１３等）であるアクチュエータが高密度でヘッドサイズがコンパクトな液滴吐出ヘッド１００を製造することを目的としている。

図２は、キャビティ基板１の製造工程を示す断面工程図である。液滴吐出ヘッド１００のキャビティ基板１となる下面の研磨された厚さ５２５μｍのＳｉ（シリコン）基板１ａを用意する（ａ）。Ｓｉ基板１ａの研磨された下面（裏側表面）にボロンを高濃度に拡散し、ボロン拡散層１３ａを形成する（ｂ）。続けて、Ｓｉ基板１ａの下面にプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置により絶縁膜４３を形成する（ｃ）。この絶縁膜４３は、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）からなり、厚さ０．１μｍとして形成されている。これは、振動板１３の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するため、及びインク等の液滴によるキャビティ基板１のエッチングを防止するためである。

図３は、電極ガラス基板２の製造工程を示す断面工程図である。液滴吐出ヘッド１００の電極ガラス基板２となる硼珪酸ガラス製の厚さ１ｍｍのガラス基板２ａの上面（表側表面）にＣｒ／Ａｕ膜５１（クロム・金合金膜）をスパッタにより形成する（ａ）。次に、フォトリソグラフィーにより空間部２１に対応する形状にＣｒ／Ａｕ膜５１をパターニングし、エッチングによりＣｒ／Ａｕ膜５１の空間部２１に対応する部分を除去する（ｂ）。そして、Ｃｒ／Ａｕ膜５１をエッチングマスクとして、フッ酸水溶液でガラス基板２ａをエッチングして空間部２１を形成する（ｃ）。なお、フォトリソグラフィーによるパターニングについては後述する（図６、図７参照）。

その後、Ｃｒ／Ａｕ膜５１をエッチングによりすべて除去する（ｄ）。Ｃｒ／Ａｕ膜５１を除去したら、上面全体にＩＴＯ膜２２ａをスパッタにより成膜する（ｅ）。次に、フォトリソグラフィーによりＩＴＯ膜２２ａに個別電極２２に対応する形状をパターニングし、個別電極２２となる部分以外のＩＴＯ膜２２ａをエッチングにより除去して個別電極２２を形成する（ｆ）。そして、インク供給孔を形成する部分をダイヤモンドドリルで穿孔してインク供給孔２３を形成する（ｇ）。

図４及び図５は、Ｓｉ基板１ａとガラス基板２ａとを接合する工程及びそれ以降の製造工程を示す断面工程図である。図２の工程で示したボロン拡散層１３ａ及び絶縁膜４３を形成したＳｉ基板１ａと、図３の工程で示したインク供給孔２３を形成したガラス基板２ａとを準備する（ａ）。そして、Ｓｉ基板１ａとガラス基板２ａとの間に電圧をかけて陽極接合し、接合基板６１を作成する（ｂ）。

次に、Ｓｉ基板１ａの上面（表側表面）をグラインダーで研削して厚さを約１５０μｍにする。このとき、基板の表面には中心から放物線を描く研削跡が残り、その表面粗さ（Ｒｍａｘ）は０．１μｍ程度である。続いて、３２重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液でＳｉ基板１ａの上面全体をエッチングし、機械加工（グラインダーで研削）で発生した加工変質層を除去する（ｃ）。このエッチングによってＳｉ基板１ａ表面は荒れてしまうことになるが、Ｓｉ基板１ａの表面粗さは前述のように１μｍ以下であることから後工程のノズルプレート接着に問題はない。

続いて、接合基板６１のＳｉ基板１ａの表面に、ＣＶＤ装置によって厚さ１μｍのＳｉＯ₂膜６２（酸化シリコン膜）を形成する（ｄ）。その後、ＳｉＯ₂膜６２の吐出室１２に対応する部分１２ａ、リザーバ１１に対応する部分１１ａ及び電極取り出し部２７に対応する部分２７ａをフォトリソグラフィーによりパターニングし、これらの部分のＳｉＯ₂膜６２をエッチングにより除去する（ｅ）。なお、リザーバ１１となる部分１１ａのＳｉＯ₂膜６２は完全に除去しないようにハーフエッチングする。なお、フォトリソグラフィーによるパターニングについては後述する（図６、図７参照）。

次に、接合基板６１を３５重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室１２、電極取り出し部２７を途中までエッチングする。そして、リザーバ１１に残したフッ酸水溶液でＳｉＯ₂膜６２を除去し、３５重量％、８０℃の水酸化カリウム水溶液でエッチングを継続する。こうして、ボロン拡散層１３ａがエッチングされずに残り、吐出室１２の底面のボロン拡散層１３ａは振動板１３となるようになっている。一方、エッチングのスタートを遅らせたリザーバ１１は、ボロン拡散層１３ａまでエッチングが進行せずに、底部となるシリコンを厚く残すことができる（ｆ）。それから、接合基板６１をフッ酸水溶液に浸し、Ｓｉ基板１ａの表面に残るＳｉＯ₂膜６２をすべて除去する（ｇ）。

ここまでの工程では、キャビティ基板１と電極ガラス基板２との間に形成された空間部２１は完全に密閉されているため、途中工程の処理液が空間部２１内（すなわち、アクチュエータ内部）に入り込むということはない。そして、電極取り出し部２７に残るボロン拡散層１３ａと絶縁膜４３である薄膜と除去するために、電極取り出し部２７に対応する部分２７ａを開口したメタルマスクをキャビティ基板１に重ねて、ボロン拡散層１３ａと絶縁膜４３をドライエッチングで除去する（ｈ）。

次に、封止材２８を電極取り出し部２７の開口部からキャビティ基板１と電極ガラス基板２との間に形成されている空間部２１（ギャップ）を塞ぐように塗布し、アクチュエータを封止する（ｉ）。それから、キャビティ基板１の上面（表側表面）にノズル基板３を接合剤でする（ｊ）。最後に、ダイシングして不要な部分除去することで液滴吐出ヘッド１００が完成する（ｋ）。

次に、本発明に係るパターニング方法について説明する。
図６は、ステッパー５を用いて露光するときの概略を示す説明図である。ステッパー５は、液滴吐出ヘッド１００の製造工程で用いられる超微細なパターンを基板に露光・転写するフォトリソグラフィー装置のことである。その基本的な仕組みは、パターンが描かれている写真のネガに相当するレチクルと呼ばれる原版に紫外線等の強い光を当てて、その像を縮小投影レンズを通して超微細に縮小し、感光剤を塗布した写真の印画紙に相当するウエハと呼ばれるシリコン等の基板の表面に、パターンを次々と焼き付けていくものである。このウエハは、平らな台であるステージに載置されている。

このステッパー５では、レチクルに描かれたパターニングを約５分の１に縮小することが可能である。また、ステッパー５を用いた露光では、レチクルの描かれたパターンを縮小露光するために、１ショットで露光できるエリアが制限される。たとえば、６インチサイズのレチクルを５分の１に縮小露光する場合、パターン形成される基板（電極ガラス基板２やキャビティ基板１等）の露光可能なエリアは１インチ弱となる（図９参照）。したがって、１チップ分の全部を１ショットで露光することは困難である。

図７は、マスクアライナー６を用いて露光するときの概略を示す説明図である。マスクアライナー６とは、液滴吐出ヘッド１００の製造工程で用いられるパターンを基板に露光・転写するフォトリソグラフィー装置のことである。その基本的な仕組みは、ステッパー５と同様であるが、ステッパー５のように縮小露光するのではなく、パターンが描かれている写真のネガに相当するマスクと呼ばれる原版に紫外線等の強い光を当てて、ウエハと呼ばれるシリコン等の基板の表面に、パターンを焼き付けていくものである。ここでは、マスクを例に説明しているが、レチクルであってもよい。

マスクアライナー６を使用すれば、マスクに描かれたパターンを一括で基板に露光することが可能になっている。マスクアライナー６を用いて露光する場合は、ステッパー５を用いて露光する場合に比べて、緻密なパターニングを基板上に形成することができない。すなわち、マスクアライナー６は、必要なマスクの数や露光回数を低減することができるものの、緻密性が要求されるパターン形成（たとえば、吐出室１２のパターニング）には適していないのである。

図８は、キャビティ基板１となるＳｉ基板１ａに形成したＳｉＯ₂膜６２にパターニングしたときの一部を示す説明図である。ここでは、１つのウエハ（Ｓｉ基板１ａ）上で作成する吐出室１２（すなわち、アクチュエータ）の数を増やし、１つの液滴吐出ヘッド１００に２列の吐出室１２を配置して多ノズル化するとともに、ノズル列の長さを１インチとしてチップサイズを大きくした場合を例に説明する。なお、チップサイズが大きくなるに伴って、材料基板（ウエハ）のサイズも大口径化する傾向にある。

図４（ｅ）で示したように、ＳｉＯ₂膜６２の吐出室１２に対応する部分１２ａやリザーバ１１に対応する部分１１ａ、電極取り出し部２７に対応する部分２７ａは、フォトリソグラフィーによりパターニングする。このフォトリソグラフィー装置には、上述したようにステッパー５やマスクアライナー６等の露光装置がある。ステッパー５は、高精度なパターン形成が可能であるが、１ショットで露光できるエリアが限定されている。一方、マスクアライナー６は、１ショットで露光できるエリアは広いが、緻密性が要求されるようなパターン形成には適していない。

作成する液滴吐出ヘッド１００において、高精度なパターン形成が要求される部分はキャビティ基板１に形成される吐出室１２である。したがって、アクチュエータを構成する部分のパターニングを高精度で行わないと、不良品が多く製造されてしまい、歩留まりが低いものとなって作業効率が悪いものとなってしまう。一方、吐出室１２以外の部分は、比較的高精度なパターニングが要求されていない。したがって、ステッパー５及びマスクアライナー６双方の利点を有効に利用すれば、コストパフォーマンスの良好な液滴吐出ヘッド１００の製造方法を提供することが可能になる。

図９は、ステッパー５での１ショット露光が可能なエリアを示す説明図である。図に示すように、ステッパー５を用いた露光では、レチクルのパターンを縮小露光するため、１ショットで露光できるエリアは制限されてしまう。たとえば、６インチサイズのレチクルを使用して、５分の１縮小で露光する場合、キャビティ基板１であるウエハ上で露光可能なエリアは１インチ弱となる。つまり、１ショットで露光可能な範囲は、点線７１で示す大きさとなる。したがって、ステッパー５のみでパターニングを実行しようとすると、ショット数が増加し、ステッパー５の負荷が大きくなり、生産性が悪くなるという弊害が生じてしまう。

図１０は、エリアを分割して露光したパターニングの一例を示す説明図である。図９で示したように、ステッパー５では、液滴吐出ヘッド１００の１チップ分のすべてを１ショットで露光することはできない。そのために、図１０に示すように、エリアを分割して（ここでは、３つのエリア）露光する必要がある。たとえば、吐出室１２の部分であるエリア１、電極取り出し部分２７の上部であるエリア２、電極取り出し部２７の下部であるエリア３のような範囲を指定して３回露光を行わなければならない。

図１１は、パターニングされたキャビティ基板１のウエハを示す説明図である。図に示すように、キャビティ基板１のウエハ外周近傍には、ノズル基板３をアライメントするために必要なアライメントマーク９１やダイシング時のダイシングマーク９５等がパターニングされている。これらをパターニングするためには、それぞれに対してレチクルを作り、その都度露光するしなければならない。ここでも、すべてをステッパー５を用いて露光しようとすると、使用するレチクルの数が増えるとともに、キャビティ基板１全体を露光するためのショット数が増えるため、ステッパへの負荷が大きくなり、生産性が悪くなる。

以上のことを考慮して本発明は、高いパターニング精度が要求される吐出室１２（エリア１）のみをステッパー５で露光し、吐出室１２以外の部分であってあまり高い寸法精度が要求されない部分（エリア２やエリア３）に関しては、キャビティ基板１全体を一括で露光できる大きさのマスクアライナー６で露光するようにした。こうすることで、必要なレチクル数を減らしつつステッパー５での露光ショット数も減らすことができ、全体としての露光工程のスループットが向上する。なお、先にステッパー５で露光し、その後にマスクアライナー６で露光してもよく、先にマスクアライナー６で露光し、その後にステッパー５で露光してもよい。

図１２は、パターニングされた電極ガラス基板２のウエハを示す説明図である。図に示すように、電極ガラス基板２のウエハ外周近傍には、キャビティ基板１との陽極接合時のアライメントマーク９６がパターニングされている。また、その他に、陽極接合界面でのボイド（気泡）発生を防ぐため、接合界面の気体を逃がすための逃げ溝９３が形成されている。そして、チップ外周に沿って溝９２及びその溝９２内に電極９４が形成されている。この溝９２及び電極９４は、各個別電極２２の空間部２１及び個別電極２２と繋がっている。

すなわち、チップ内に形成した図示省略の等電位接点で、陽極接合時に振動板１３とチップ内で繋がった全ての個別電極２２との電位を同じにして、放電による絶縁膜４３の破壊を防いでいるのである。ステッパー５で逃げ溝９３を形成するためには、電極パターンとは異なるレチクルを複数作製し、それを組み合わせて露光しなければならない。同様に、逃げ溝９３を形成するためにも、電極パターンとは異なるレチクルを複数作製し、それを組み合わせて露光しなければならない。したがって、精度が要求される個別電極２２の空間部２１及び電極パターンはステッパで露光し、チップ外周の溝９２、逃げ溝９３は基板全体を一括で露光できる大きさのマスクアライナー６で露光することが望ましい。

以上説明したように、高いパターニング精度を要求される部分（たとえば、アクチュエータを構成する吐出室１２や空間部２１等）にはステッパー５を用いて露光を行うため、大口径基板においてもアクチュエータ部を面内均一に高精度にパターニング形成できる。そして、その他の部分をマスクアライナー６で一括して露光を行うため、必要なレチクル数及びその設計工数の削減、ステッパー５露光工程への負荷低減を行い、大口径基板全体における高精度なパターニングを可能としている。実施の形態１では、キャビティ基板１及び電極ガラス基板２におけるパターニングを例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、ステッパー５及びマスクアライナー６を使用するものであれば、適用可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では、ステッパー５でのパターニングを約５分とマスクアライナーでのパターニングとの順序を特に制限しなかったが、実施の形態２では、ステッパー５でのパターニングを先に実行する場合を例に説明する。上述したように、液滴吐出ヘッド１００を製造する際、キャビティ基板１や電極ガラス基板２には、アライメントマーク９１やアライメントマーク９６、ダイシングマーク９５等をパターニングしなければならない。これらは、各基板の重ね合わせがずれないようにしたり、ダイシングする場所を誤らないようにしたりするためにパターン形成されるものである。

これらのマークは、液滴吐出ヘッド１００の製造工程の一番最初の工程でパターニングされるのが一般的であり、ステッパー５を用いてパターニングされるようになっている。したがって、これらのマークをパターニングする際に、併せてアクチュエータ部分（キャビティ基板１であれば空間部２１、電極ガラス基板２であれば個別電極２２）もパターニングすれば、作業工程にかかる手間を省略することができる。

たとえば、これらのマークやアクチュエータ部分を一つのレチクルに描いておけば、レチクル数を低減するとともに、レチクルの交換等にかかる手間を省略することができる。また、これらのマークやアクチュエータ部分を一つのレチクルに描けないときにおいても、パターニングしようとする基板をステッパー５とマスクアライナー６との間で行ったり来たりさせなくて済む。なお、マスクアライナー６で使用するアライメントマークをステッパー５でパターニングすれば、マスクアライナー６での作業工程にかかる手間を省略することができる。

図１３は、実施の形態１及び実施の形態２で製造した液滴吐出ヘッド１００を搭載した液滴吐出装置１５０の一例を示した斜視図である。この液滴吐出装置１５０は、一般的なインクジェットプリンタである。液滴吐出装置１５０に搭載される液滴吐出ヘッド１００は、上述したように電極ガラス基板２やキャビティ基板１のパターニングの際、ステッパー５とマスクアライナー６を適宜使い分けるので、作業効率が良く、高精度なパターニングが実現できるものである。すなわち、液滴吐出ヘッド１００は、歩留まりが高く、コストパフォーマンスに優れている製造方法によって製造することができるのである。したがって、この液滴吐出ヘッド１００を搭載した液滴吐出装置１５０も同様な効果を得ることができる。

なお、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で得られた液滴吐出ヘッド１００は、図１３に示した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可能である。また、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において変形可能である。たとえば、静電アクチュエータを用いたマイクロポンプやミラーデバイス等のＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）デバイスの製造にも応用することができる。

本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの一例を示した模式図である。ステッパーを用いて露光するときの概略を示す説明図である。マスクアライナーを用いて露光するときの概略を示す説明図である。キャビティ基板の製造工程を示す断面工程図である。電極ガラス基板２の製造工程を示す断面工程図である。Ｓｉ基板とガラス基板とを接合する工程及びそれ以降の製造工程を示す断面工程図である。Ｓｉ基板とガラス基板とを接合する工程及びそれ以降の製造工程を示す断面工程図である。ＳｉＯ₂膜がパターニングされたときの一部を示す説明図である。ステッパーの１ショット露光可能なエリアを示す説明図である。エリアを分割して露光したパターニングの一例を示す説明図である。パターニングされたキャビティ基板のウエハを示す説明図である。パターニングされた電極ガラス基板のウエハを示す説明図である。液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。

符号の説明

１キャビティ基板、１ａＳｉ基板、２電極ガラス基板、２ａガラス基板、３ノズル基板、５ステッパー、６マスクアライナー、１１リザーバ、１１ａリザーバに対応する部分、１２吐出室、１２ａ吐出室に対応する部分、１３振動板、１３ａボロン拡散層、２１空間部（ギャップ）、２２個別電極、２２ａＩＴＯ膜、２３インク供給孔、２６後端面、２７電極取り出し部、２７ａ電極取り出し部に対応する部分、２８封止剤、３１オリフィス、３２ノズル穴、４３絶縁膜、５１Ｃｒ／Ａｕ膜、６１接合基板、６２ＳｉＯ₂膜、７１点線、９１アライメントマーク、９２溝、９３逃げ溝、９４電極、９５ダイシングテープ、９６アライメントマーク、１００液滴吐出ヘッド、１５０液滴吐出装置。

Claims

ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程と、
前記電極ガラス基板に吐出室が形成されるキャビティ基板を、前記電極ガラス基板と前記キャビティ基板との間に空間部となる隙間を隔てて接合する工程と、
前記キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極ガラス基板に形成する個別電極に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、それ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程と、
前記キャビティ基板に形成する吐出室に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、それ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程とを有する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程と、
前記電極ガラス基板に吐出室が形成されるキャビティ基板を、前記電極ガラス基板と前記キャビティ基板との間に空間部となる隙間を隔てて接合する工程と、
前記キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
はじめに前記電極ガラス基板に形成する個別電極に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、その後にそれ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程と、
はじめに前記キャビティ基板に形成する吐出室に対応する部分のパターニングをステッパーで行い、その後にそれ以外の部分のパターニングをマスクアライナーで行う工程とを有する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程において、
前記電極ガラス基板と前記キャビティ基板とを位置合わせするためのアライメントマークに対応する部分のパターニングを前記工程で併せて行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程において、
前記電極ガラス基板と前記キャビティ基板とを位置合わせするためのアライメントマークに対応する部分のパターニングを前記工程で併せて行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記アライメントマークに対応する部分のパターニングをステッパーで行う
ことを特徴とする請求項３または４に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
ガラス基板をパターニングして少なくとも個別電極を含む電極ガラス基板を形成する工程において、
前記個別電極及び該電極ガラス基板に形成するアライメントマークに対応する部分のパターニングをステッパーを用いて同時に行う
ことを特徴とする請求項３または５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
キャビティ基板をパターニングして少なくとも吐出室を含む液体流路を形成する工程において、
前記吐出室及び該キャビティ基板に形成するアライメントマークに対応する部分のパターニングをステッパーを用いて同時に行う
ことを特徴とする請求項４または５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を含む
ことを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。