JP2007144767A

JP2007144767A - 液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法及びデバイスの製造方法

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Publication number: JP2007144767A
Application number: JP2005341875A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Bizen; 良一備前; Katsuharu Arakawa; 克治荒川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】位置決め作業が簡易かつ正確になり、接合工程中に割れが発生せず歩留まり向上と生産性向上等を同時に達成することができる液滴吐出ヘッドの製造方法等を得る。
【解決手段】２段形状で連通したノズル孔１１をエッチング加工によって第１のシリコン基板１に形成する工程と、第１のシリコン基板１の拡径孔１１ｂ側の面に接合剥離層１２１，１２２を介して第１の支持基板１２０を貼り合せる工程と、第１のシリコン基板１の縮径孔１１ａ側の面１００ｂを薄板化して縮径孔１１ａの先端部を開口させる工程と、縮径孔１１ａ側の面を撥インク処理する工程と、縮径孔１１ａ側の面に接合剥離層１３１，１３２を介して第２の支持基板１３０を貼り合せる工程と、第１の支持基板１２０を第１のシリコン基板１より剥離したのち第１のシリコン基板１の拡径孔１１ｂ側の面をウェハ基板状態のまま第２のシリコン基板２に接合する工程とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法及びデバイスの製造方法に関する。

インクジェットヘッド記録装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど、多くの利点を有する。この中でも記録が必要な時にのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッド記録装置には、インクを吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用したインクジェットヘッド記録装置や、圧電振動子や発熱素子等を用いたインクジェットヘッド記録装置がある。

インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズルプレートと、このノズルプレートに接合されノズルプレートとの間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティプレートとを備え、駆動部によって吐出室に圧力を加えることにより、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。

ノズルプレートとキャビティプレートの接合方法は、各ヘッド単位に個体化されたノズルプレートを、接着剤を塗布したキャビティプレート上に各ヘッド個別の位置決め用アライメントピンを用いて位置決めし、加温と荷重を加えて固定する方法が一般的であった。

一方、ノズル孔の先端部からインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、ノズル孔における流路抵抗を調整し最適なノズル長さになるように、基板の厚みを調整することが望ましい。このようなノズルプレートを作製する場合、シリコン基板の接合面側からＩＣＰ放電を用いた異方性ドライエッチングにより内径の異なる第１のノズル孔と第２のノズル孔を２段に形成した後、接合面とは反対側の吐出面側より一部分を異方性ウェットエッチングして掘下げ、ノズル長を調整する方法が採られていた（例えば、特許文献１参照）。
一方、あらかじめシリコン基板を所望の厚みに研磨した後、シリコン基板の両面にそれぞれドライエッチング加工を施して、第１のノズル孔と第２のノズル孔を形成する方法もあった（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−２８８２０号公報（第７頁、図４）特開平９−５７９８１号公報（第２頁−第３頁、図１−図２）

各ヘッド単位に個体化されたノズルプレートを、接着剤を塗布したキャビティプレート上に、各ヘッド個別の位置決め用アライメントピンを用いて位置決めして固定する従来の接合技術では、キャビティプレートに形成されている複数のヘッドにそれぞれノズルプレートを位置決めする作業が発生するので、生産性を阻害していた。さらに、キャビティプレート上に厚みの異なるノズルプレートが混在すると、接合荷重を加えた際にキャビティプレート及びノズルプレートが割れてしまい、歩留まりが低下するという不具合が発生する。

また、特許文献１記載の技術では、ノズル孔が開口する吐出面が基板表面から深く一段下がった位置にあると、インク滴の飛行曲がりやノズル孔の目詰まりの原因となるノズル面に付着した紙粉、インク等を払拭するワイピング作業が難しくなるという問題があった。
さらに、特許文献２記載の技術では、インクジェットヘッドの高密度化が進むとシリコン基板を更に薄くしなければならないが、このような基板は製造工程中に割れ易く、そのため高価になるという問題があった。さらに、ドライエッチング加工の際に、加工形状が安定するように基板の裏面からＨｅガス等で冷却を行うが、ノズル孔の貫通時にＨｅガスがリークしてエッチングが不可能になる場合があった。一方、ノズル孔の内壁に耐インク保護膜を形成するが、保護膜を熱酸化膜で形成しようとした場合に、シリコン基板を薄くした状態では、基板が変形して熱酸化装置にセットできないといった問題がある。また、ＣＶＤ、スパッタ等でノズル孔の内壁に保護膜を形成しようとした場合、ノズル孔の内壁を均一に保護膜で被覆できないという問題もあった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ノズルプレートをキャビティプレート上に位置決めする際の位置決め作業が簡易かつ正確になり、また製造の全工程を通じてシリコン基板の割れを防止することができ、歩留まりの向上と生産性の向上を同時に達成することが可能な液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法及びデバイスの製造方法を得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、縮径孔先端が基板により閉じられ拡径孔基端が基板表面に開口して２段形状で連通したノズル孔をエッチング加工によって第１のシリコン基板に形成する工程と、前記第１のシリコン基板の拡径孔側の面に接合剥離層を介して第１の支持基板を貼り合せる工程と、前記第１のシリコン基板の縮径孔側の面を薄板化して前記縮径孔の先端部を開口させる工程と、前記第１のシリコン基板の縮径孔側の面を撥インク処理する工程と、前記第１のシリコン基板の縮径孔側の面に接合剥離層を介して第２の支持基板を貼り合せる工程と、前記第１の支持基板を前記第１のシリコン基板より剥離したのち該第１のシリコン基板の拡径孔側の面をウェハ基板状態のまま第２のシリコン基板に接合する工程とからなるものである。
第１のシリコン基板にノズル孔を形成する際にノズルが最適の長さになるように基板の厚さを円滑に調整することができ、また、液滴吐出ヘッドの製造工程において第１、第２のシリコン基板の接合体が割れることなく加工できるようにしたので、歩留まりの向上と生産性の向上を同時に達成することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、第１のシリコン基板の拡径孔側の面をウェハ基板状態のまま第２のシリコン基板に接合する工程ののち、第２の支持基板を第１のシリコン基板より剥離する工程を含むものである。
製造の全工程においてシリコン基板の割れを防止することができ、歩留まりの向上と生産性の向上を同時に達成することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、接合剥離層を樹脂層と剥離層とによって構成したものである。
樹脂層によってシリコン基板表面の凹凸を吸収して、シリコン基板と支持基板とを良好に接合することができる。そして、樹脂層は、シリコン基板と支持基板の線膨張係数の違いによって生ずる応力を緩和することができる。また、剥離層は、レーザ光などの光を受けて、剥離層の内部やシリコン基板との界面において層内剥離や界面剥離を生じさせることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、樹脂層として硬化性接着剤を用いたものである。
硬化性接着剤を用いることによって、シリコン基板と支持基板を確実に接合することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、硬化性接着剤として熱硬化性接着剤または光硬化性接着剤を用いたものである。
熱硬化性接着剤または光硬化性接着剤を用いることによって、シリコン基板と支持基板を確実に接合することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、樹脂層としてエッチング性の高い材料を主材料として用いたものである。
シリコン基板をエッチングしてノズル孔を形成する際に、樹脂層をエッチングの停止層とし、シリコン基板を完全に貫通させてノズル孔を形成することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、剥離層として光照射によって剥離する部材を用いたものである。
一定の強度の光を受けることにより、薄板化されたシリコン基板を支持基板から容易に取り外すことができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、光照射によって剥離する部材として、非晶質シリコン、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合物、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタンの窒化セラミックス及び有機高分子材料のいずれかを用いたものである。
これらの部材が光を受けることにより、剥離層を良好に剥離することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、非晶質シリコン中に２ａｔ％以上の水素を含有したものである。
非晶質シリコンの中に水素が２ａｔ％程度以上含有されている場合は、光を受けることにより水素が放出されて剥離層に内圧が生じ、これが剥離を促進する。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、非晶質シリコン中に２〜２０ａｔ％の水素を含有したものである。
非晶質シリコンの中に水素が２〜２０ａｔ％程度以上含有されている場合は、光を受けることにより水素が放出されて剥離層に内圧が生じ、これが剥離をより効果的に促進する。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、光照射によって剥離する部材として、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ及びＳｍのいずれかの金属、またはこれらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金を用いたものである。
これらの部材が光を受けることにより、剥離層を良好に剥離することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、支持基板に剥離層をスピンコートしその上に樹脂層をスピンコートして接合剥離層を構成したものである。
樹脂層によってシリコン基板と支持基板を良好に接合でき、剥離層によって剥離層の内部やシリコン基板と界面において良好に剥離を生じさせることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、支持基板を光透過性を有する部材によって形成したものである。
支持基板に例えばガラスを用いた場合、シリコン基板から支持基板を剥離する際に光を剥離層に確実に到達させることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、支持基板の裏面側より剥離層に光照射するようにしたものである。
支持基板に例えばガラスを用いた場合、シリコン基板から支持基板を剥離する際に、支持基板の裏面に照射される光エネルギーを剥離層に確実に到達させることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、第１のシリコン基板及び第２のシリコン基板のそれぞれの２箇所以上に位置決め用アライメント孔を設け、位置決め用冶具に固定されたアライメントピンに、第１、第２のシリコン基板の位置決め用アライメント孔を貫通させて、第１のシリコン基板と第２のシリコン基板とを位置決め接合するようにしたものである。
第１のシリコン基板と第２のシリコン基板を簡易な位置決め操作によって正確に接合し、歩留まり向上と生産性向上を同時に達成することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、第２の支持基板に位置決め用治具のアライメントピンの干渉を防止する逃げ孔を形成したものである。
第２の支持基板に設けた逃げ孔によって、位置決め用治具のアライメントピンの干渉を防止することができる。

本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記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ようにしたものである。
このため、歩留まり向上と生産性向上を同時に達成することができる液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を製造することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたデバイスの製造方法は、上記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デバイスを製造するようにしたものである。
このため、歩留まり向上と生産性向上を同時に達成することができる液滴吐出ヘッドを備えたデバイスを製造することができる。

図１は本発明の一実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図２は図１の要部の縦断面図である。本実施の形態は、液滴吐出ヘッドの例としてフェイスインジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを示している。
インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズルプレート１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティプレート２と、キャビティプレート２の振動板２２に対峙して個別電極３１が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成されている。

ノズルプレート１は、所要の厚さに薄くされたシリコン基板から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわちインク吐出面１ａ側に位置して先端がこのインク吐出面１ａに開口する小さい径の第１のノズル孔（噴射口部分のノズル孔）１１ａと、接合面（キャビティプレート２と接合される側の面）１ｂ側に位置して導入口部分が接合面１ｂに開口する大きい径の第２のノズル孔（導入口部分のノズル孔）１１ｂとから構成されている。なお、第１のノズル孔１１ａおよび第２のノズル孔１１ｂは、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。

上記のように、ノズル孔１１を縮径された第１のノズル孔１１ａとこれよりも径の大きい拡径された第２のノズル孔１１ｂとから２段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮することができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。

キャビティプレート２は、シリコン基板から作製されている。シリコン基板に異方性ウットエッチングを施し、インク流路の吐出室２１となる凹部２１０、オリフィス２３となる凹部２３０、およびリザーバ２４となる凹部２４０が形成される。凹部２１０は前記ノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すように、ノズルプレート１とキャビティプレート２を接合した際、各凹部２１０は吐出室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス２３ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２１０）の底壁が振動板２２となっている。

凹部２３０は細溝状のオリフィス２３を構成し、この凹部２３０を介して凹部２１０（吐出室２１）と凹部２４０（リザーバ２４）とが連通している。凹部２４０はインク等の液状材料を貯留するためのものであり、各吐出室２１に共通のリザーバ（共通インク室）２４を構成する。そして、リザーバ２４（凹部２４０）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての吐出室２１に連通している。なお、オリフィス２３（凹部２３０）は、前記ノズルプレート１の裏面（キャビティプレート２との接合側の面）に設けてもよい。また、リザーバ２４の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられ、この孔によって形成されたインク供給孔２５を通じて、図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。

キャビティプレート２の全面もしくは少なくとも電極基板３との対向面には、熱酸化やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりなる絶縁性のＳｉＯ₂膜２６が施されている。この絶縁膜は、インクジェットヘッドを駆動させた時の絶縁破壊やショートを防止する目的で設けられる。

電極基板３は、ガラス基板から作製される。電極基板３には、キャビティプレート２の各振動板２２の面に対向する位置にそれぞれ凹部３１０が設けられている。凹部３１０は、エッチングにより形成されている。そして、各凹部３１０内には、一般にＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１がスパッタにより形成される。したがって、振動板２２と個別電極３１との間に形成されるギャップ（空隙）は、この凹部３１０の深さ、個別電極３１および振動板２２を覆う絶縁膜２６の厚さにより決まることになる。このギャップは、インクジェットヘッド１０の吐出特性に大きく影響する。ここで、個別電極３１の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属等を用いてもよいが、ＩＴＯは透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由から、一般にＩＴＯが用いられる。

個別電極３１は、リード部３１ａと、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部３１ｂとを有する。これらの端子部３１ｂは、配線のためにキャビティプレート２の末端部が開口された電極取り出し部３１１内に露出している。
そして、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４０を介して、各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティプレート２上の共通電極２７とが接続されている。

次に、上記のように構成されたインクジェットヘッド１０の動作を説明する。駆動制御回路４０は、個別電極３１に対して電荷の供給および停止を制御する発振回路である。この発振回路は、個別電極３１にパルス電位を印加して電荷供給を行う。発振回路が駆動し、個別電極３１に電荷を供給して個別電極３１を正に帯電させると振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２の間に静電気力（クーロン力）が発生する。この静電気力によって、振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む。これによって、吐出室２１の容積が増大する。そして、個別電極３１への電荷の供給を止めると、振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、吐出室２１の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により吐出室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル孔１１より吐出する。振動板２２が次に同様に変位すると、インクがリザーバ２４からオリフィス２３を通って吐出室２１内に補給される。

次に、上記のように構成されたインクジェットヘッド１０の製造方法について、図３〜図１０を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態に係るノズルプレート１を示す上面図、図４〜図７はノズルプレート１の製造工程を示す断面図（図３をＡ−Ａ線で切断した断面図）、図８は支持基板とノズルプレートの分解状態を示す平面図、図９〜図１０はノズルプレート１とキャビティプレート２の接合工程を示す断面図（図３をＡ−Ａ線で切断した断面図）である。

まず、ノズルプレート１の製造工程を、図４〜図７を用いて説明する。製造工程は以下の通りである。
（ａ）まず、図４（ａ）に示すように、基板厚み２８０μｍのシリコン基板１００を用意し、熱酸化装置（図示せず）にセットし、酸化温度１０７５℃、酸化時間４時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、シリコン基板１００の表面に膜厚１μｍのＳｉＯ₂膜１０１を均一に成膜する。

（ｂ）次に、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１００の接合面（キャビティプレート２と接合されることとなる面であって、拡径孔側の面ともいう）１００ａ側にレジスト１０２をコーティングし、第２のノズル孔となる部分１１０ｂをパターニングする。
（ｃ）次に、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板１００を、例えば緩衝フッ酸水溶液（フッ酸水溶液：フッ化アンモニウム水溶液＝１：６）でハーフエッチングし、ＳｉＯ₂膜１０１を薄くする。このとき、裏面すなわちインク吐出側となる面（縮径孔側の面ともいう）１００ｂのＳｉＯ₂膜１０１もエッチングされ、ＳｉＯ₂膜１０１の厚みが減少する。
（ｄ）次に、図４（ｄ）に示すように、シリコン基板１００のレジスト１０２を硫酸洗浄などにより剥離する。
（ｅ）次に、図４（ｅ）に示すように、再度、シリコン基板１００の接合面１００ａ側にレジスト１０３をコーティングし、第２のノズル孔となる部分１１０ｂをパターニングする。

（ｆ）次に、図５（ｆ）に示すように、シリコン基板１００を例えば緩衝フッ酸水溶液（フッ酸水溶液：フッ化アンモニウム水溶液＝１：６）でエッチングし、ノズル孔となる部分１１０ｂのシリコン基板１００のＳｉＯ₂膜１０１を開口する。このとき、裏面すなわちインク吐出側の面１００ｂのＳｉＯ₂膜１０１はエッチングされ、完全に除去される。
（ｇ）次に、図５（ｇ）に示すように、シリコン基板１００の接合面１００ａ側に設けたレジスト１０３を、硫酸洗浄などにより剥離する。

（ｈ）次に、図５（ｈ）に示すように、ＩＣＰドライエッチング装置（図示せず）により、ＳｉＯ₂膜１０１の開口部を、例えば深さ２５μｍで垂直に異方性ドライエッチングし、第１のノズル孔となる部分１１０ａを形成する。この場合のエッチングガスとしては、例えば、Ｃ₄Ｆ₈、ＳＦ₆を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用すればよい。ここで、Ｃ₄Ｆ₈は形成される溝の側面にエッチングが進行しないように溝側面を保護するために使用し、ＳＦ₆はシリコン基板１００の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。

（ｉ）次に、図５（ｉ）に示すように、第２のノズル孔となる部分１１０ｂのＳｉＯ₂膜１０１のみがなくなるように、緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングする。
（ｊ）次に、図５（ｊ）に示すように、再度、ＩＣＰドライエッチング装置によりＳｉＯ₂膜１０１の開口部を、例えば、深さ４０μｍで垂直に異方性ドライエッチングし、第２のノズル孔となる部分１１０ｂを形成する。

（ｋ）シリコン基板１００の表面に残るＳｉＯ₂膜１０１をフッ酸水溶液で除去した後、シリコン基板１００を熱酸化装置（図示せず）にセットし、酸化温度１０００℃、酸化時間２時間、酸素雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、図６（ｋ）に示すように、シリコン基板１００の接合面１００ａ及びインク吐出側の面１００ｂに、さらに第１のノズル孔となる部分１１０ａ及び第２のノズル孔となる部分１１０ｂの側面及び底面に、膜厚０．１μｍのＳｉＯ₂膜１０４を均一に成膜する。

（ｌ）次に、図６（ｌ）（以後、図６（ｋ）に示したシリコン基板１００の上下を逆転した状態で示す）のように、透明材料（ガラス等）の支持基板１２０に接合剥離層を構成する剥離層１２１をスピンコートし、その上に接合剥離層を構成する樹脂層１２２をスピンコートする。支持基板１２０の剥離層１２１及び樹脂層１２２をコートした面と、シリコン基板１００の接合面１００ａを向かい合わせ、真空中で支持基板１２０とシリコン基板１００を貼り合せた後に、樹脂層１２２を硬化させる。このとき、第１のノズル孔となる部分１１０ａ及び第２のノズル孔となる部分１１０ｂは、樹脂層１２２によって充填される。なお、剥離層１２１と樹脂層１２２については、のちに詳述する。

（ｍ）次に、図６（ｍ）に示すように、シリコン基板１００のインク吐出側の面１００ｂをバックグラインダー（図示せず）によって研削加工し、第１のノズル孔となる部分１１０ａの先端が開口するまでシリコン基板１００を薄くする。更には、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によってノズル面を研磨したり、第１のノズル孔となる部分１１０ａの先端部の開口を行っても良い。このとき、第１のノズル孔となる部分１１０ａ及び第２のノズル孔となる部分１１０ｂの内壁には樹脂層１２２が充填されて保護されているため、ＣＭＰ加工後にノズル内の研磨材の水洗除去工程などは必要がない。
あるいは、第１のノズル孔となる部分１１０ａの先端部の開口を、ドライエッチングで行っても良い。例えば、ＳＦ₆をエッチングガスとするドライエッチングで、第１のノズル孔となる部分１１０ａの先端部までＳｉ基板１００を薄くし、表面に露出した第１のノズル孔となる部分１１０ａの先端部のＳｉＯ₂膜１０４を、ＣＦ₄又はＣＨＦ₃等のエッチングガスとするドライエッチングによって除去してもよい。

（ｎ）次に、図６（ｎ）に示すように、シリコン基板１００のインク吐出側の面１００ｂに、スパッタ装置でＳｉＯ₂膜１０５を０．１μｍの厚みで成膜する。ここで、ＳｉＯ₂膜１０５の成膜は、樹脂層１２２が劣化しない温度（２００℃程度）以下で実施できれば良く、スパッタリング法に限るものではない。ただし、耐インク性等を考慮すると緻密な膜を形成する必要があり、ＥＣＲスパッタ装置等の常温で緻密な膜を成膜できる装置を使用することが望ましい。

（ｏ）続いて、図６（ｏ）に示すように、シリコン基板１００のインク吐出側の面１００ｂの表面に撥インク処理を施す。この場合、Ｆ原子を含む撥インク性を持った材料を蒸着やディッピングで成膜し、撥インク層１０６を形成する。このとき、第１のノズル孔となる部分１１０ａ及び第２のノズル孔となる部分１１０ｂの内壁は、充填された樹脂層１２２によって保護されているため、インク吐出側の面１００ｂの表面のみが選択的に撥インク処理される。

（ｐ）次に、図７（ｐ）に示すように、撥インク処理されたインク吐出側の面１００ｂに、第２の支持基板１３０を、上記の（ｌ）と同様に、接合剥離層を構成する樹脂層１３２及び接合剥離層を構成する剥離層１３１を介して貼り付ける。このとき、第２の支持基板１３０に設けられた位置決め用アライメントピンの逃げ孔１３５の径は、シリコン基板１にエッチングによって開けられる位置決め用アライメント孔１５０の径よりも大きくなるように設計されており、接合時に位置決め用アライメントピン３００が第２の支持基板１３０に干渉しないようになっている（図８、図９参照）。
（ｑ）次に、図７（ｑ）に示すように、第１の支持基板１２０側からレーザ光を照射し、剥離層１２１の部分から第１の支持基板１２０および樹脂層１２２を剥離する。
以上の工程を経ることにより、シリコン基板１００よりノズルプレート１を形成する。

上記のように形成したノズルプレート１には、図８に示すように位置決め用アライメント孔１５０が設けられ、ノズルプレート１の第２の支持基板１３０には、位置決め用治具のアライメントピンが干渉しないように逃げ孔１３５が形成されている。

すなわち、図９に示すように、ノズルプレート１には、上記（ａ）〜（ｑ）で用いた加工方法によって、位置決め用アライメント孔１５０が、キャビティプレート２の位置決め用アライメント孔２５０と同じ基板座標中心上に形成されている。
そして、第２の支持基板１３０に貼り付けられたノズルプレート１の接合面１００ａには、接着層４００が１〜２μｍの厚さで塗布される。
こうして、位置決め用アライメント治具５００上で、ノズルプレート１とキャビティプレート２を張り合わせる。ノズルプレート１とキャビティプレート２は、位置決め用アライメントピン３００と同軸上に開けられた位置決め用アライメント孔１５０および２５０
を合わせて貼り合せた後、専用の接合治具によって接合荷重１〜３ｋｇｆ／ｃｍ²で接合される。

（ｒ）こうして、図１０（ｒ）に示すように、ノズルプレート１の接合面１００ａにキャビティプレート２の接合面２００ａを貼り合せる。

（ｓ）最後に、図１０（ｓ）に示すように、第２の支持基板１３０側からレーザーを照射し、剥離層１３１の部分から第２の支持基板１３０および樹脂層１３２を剥離する。
以上の工程を経ることにより、ノズルプレート１とキャビティプレート２の接合体を形成する。

その後、ノズルプレート１とキャビティプレート２からなる接合体において、キャビティプレート２の他の接合面２００ｂに電極基板３の接合面を貼り付ける（接合工程は図示せず）。
以上の工程を経ることにより、ノズルプレート１、キャビティプレート２及び電極基板３の接合体を形成する。

上記の実施形態では、シリコン基板１００と第１の支持基板１２０の貼り合せに樹脂層１２２および剥離層１２１を用い、また、シリコン基板１００と第２の支持基板１３０の貼り合せに樹脂層１３２および剥離層１３１を用いた。ここで、樹脂層１２２（１３２）は、シリコン基板１００表面の凹凸を吸収し、かつシリコン基板１００と第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）とを接合するためのものであり、剥離層１２１（１３１）は、上述した所定の処理工程の後、シリコン基板１００から第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）を剥離させるためのものである。この場合、第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）は光透過性を有するものであるのが好ましく、例えば、ガラスを用いることができる。これにより、シリコン基板１００から第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）を剥離する際に、第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）の裏面に照射される剥離エネルギーを有する光を、剥離層１２１（１３１）に確実に到達させることができる。

樹脂層１２２（１３２）としては、シリコン基板１００と第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）を接合する機能を有しているものであれば特に限定されず、各種樹脂を用いることができる。より具体的には、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等の樹脂を用いることができる。また、樹脂層１２２（１３２）は、耐ドライエッチング性の高い材料を主材料として構成されているのが好ましい。これにより、シリコン基板１００をエッチングして第１、第２のノズル孔１１ａ，１１ｂを形成する際に、樹脂層１２２（１３２）をエッチングの停止層とし、シリコン基板１００を完全に貫通させて第１、第２のノズル孔１１ａ，１１ｂを形成することができる。また、樹脂層１２２（１３２）は、加工時において、シリコン基板１００と第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）との材料の違いによる線膨張係数の違いによってこれらに生じる応力を緩和する作用も有する。

剥離層１２１（１３１）は、レーザ光等の光を受けて、剥離層１２１（１３１）の内部やシリコン基板１００と界面において、剥離（「層内剥離」または「界面剥離」ともいう）が生じる機能を有するものである。すなわち、剥離層１２１（１３１）は、一定の強度の光を受けることにより、構成材料の原子または分子における原子間または分子間の結合力が消失または減少し、アブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）等を生じ、剥離を生じやすくするものである。また、剥離層１２１（１３１）は、一定の強度の光を受けることにより、剥離層１２１（１３１）の構成材料中の成分が気体となって放出され分離に至る場合と、剥離層１２１（１３１）が光を吸収して気体になりその蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。これにより、薄型化されたノズルプレート１を、第１の支持基板１２０（第２の支持基板１３０）から取り外すことができる。

具体的には、剥離層１２１（１３１）を構成する材料は、前述した機能を有するものであれば特に限定はされないが、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合物、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化セラミックス、有機高分子材料（光の照射によりこれらの原子間結合が切断されるもの）、金属、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、ＧｄもしくはＳｍ、またはこれらのうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。これらの中でも、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いるのが特に好ましく、この非晶質シリコン中には、水素（Ｈ）が含有されているのが好ましい。これにより、光を受けることにより、水素が放出されて剥離層１２１（１３１）に内圧が発生し、これが剥離を促進することができる。

この場合、剥離層１２１（１３１）中における水素の含有量は２ａｔ％程度以上であることが好ましく、２〜２０ａｔ％であることがより好ましい。また、水素の含有量は、剥離層１２１（１３１）の成膜条件、例えば、ＣＶＤ法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入するパワー等の条件を適宜設定することによって調整することができる。

なお、上記の説明では、樹脂層１２２（１３２）と剥離層１２１（１３１）とを別々の層として接合剥離層を構成しているが、これらを１つの層にまとめてもよい。すなわち、シリコン基板１００と支持基板１２０（１３０）とを接合剥離する層として、接着力（接合力）を有しかつ光や熱エネルギー等によって剥離を引き起こす作用（接合力を低下させる作用）を有するものを用いてもよい。

本実施の形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、シリコン基板１００にドライエッチング等を用いてノズル孔１１が形成され、さらに薄板化されたノズルプレート１をガラスなどの支持基板（第２の支持基板１３０）に貼り合わされた状態でキャビティプレート２との位置決めを可能にすることにより、薄板化されたウエハー状態でのノズルプレート１とキャビティプレート２の接合を可能にし、歩留まり向上と生産性向上を同時に達成させることができる。

上記の実施の形態では、インクジェットヘッド１０の製造方法について述べたが、本発明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で種々変更することができる。例えば、ノズル孔１１より吐出される液状材料を変更することにより、図１１に示すインクジェットプリンタ６００のほか、他の液滴吐出装置に適用することができる。

本発明の一実施の形態にかかるインクジェットヘッドの分解斜視図。図１の要部の縦断面図。図１のノズルプレートの上面図。図１のインクジェットヘッドの製造方法の断面図。図４に続くインクジェットヘッドの製造方法の断面図。図５に続くインクジェットヘッドの製造方法の断面図。図６に続くインクジェットヘッドの製造方法の断面図。第２の支持基板とノズルプレートを分解した状態の平面図。位置決め用アライメント治具上での張り合わせ状態の説明図。図７に続くインクジェットヘッドの製造方法の断面図。本発明にかかるインクジェットヘッドを使用したインクジェットプリンタの斜視図。

符号の説明

１ノズルプレート、２キャビティプレート、３電極基板、１０インクジェットヘッド、１１ノズル孔、１１ａ第１のノズル孔、１１ｂ第２のノズル孔、１００第１のシリコン基板、１０６撥インク膜、１２０第１の支持基板、１２１，１３１剥離層（接合剥離層）、１２２，１３２樹脂層（接合剥離層）、１３０第２の支持基板、１３５逃げ孔、１５０，２５０位置決め用アライメント孔、３００アライメントピン、５００位置決め用アライメント冶具。

Claims

縮径孔先端が基板により閉じられ拡径孔基端が基板表面に開口して２段形状で連通したノズル孔をエッチング加工によって第１のシリコン基板に形成する工程と、前記第１のシリコン基板の拡径孔側の面に接合剥離層を介して第１の支持基板を貼り合せる工程と、前記第１のシリコン基板の縮径孔側の面を薄板化して前記縮径孔の先端部を開口させる工程と、前記第１のシリコン基板の縮径孔側の面を撥インク処理する工程と、前記第１のシリコン基板の縮径孔側の面に接合剥離層を介して第２の支持基板を貼り合せる工程と、前記第１の支持基板を前記第１のシリコン基板より剥離したのち該第１のシリコン基板の拡径孔側の面をウェハ基板状態のまま第２のシリコン基板に接合する工程とからなることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記第１のシリコン基板の拡径孔側の面をウェハ基板状態のまま前記第２のシリコン基板に接合する工程ののち、前記第２の支持基板を前記第１のシリコン基板より剥離する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記接合剥離層を樹脂層と剥離層とによって構成したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記樹脂層として硬化性接着剤を用いたことを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記硬化性接着剤として熱硬化性接着剤または光硬化性接着剤を用いたことを特徴とする請求項４記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記樹脂層としてエッチング性の高い材料を主材料として用いたことを特徴とする請求項４記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記剥離層として光照射によって剥離する部材を用いたことを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
光照射によって剥離する部材として、非晶質シリコン、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合物、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタンの窒化セラミックス及び有機高分子材料のいずれかを用いたことを特徴とする請求項７記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
非晶質シリコン中に２ａｔ％以上の水素を含有したことを特徴とする請求項８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
非晶質シリコン中に２〜２０ａｔ％の水素を含有した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。
光照射によって剥離する部材として、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ及びＳｍのいずれかの金属、またはこれらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金を用いたことを特徴とする請求項７記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記支持基板に剥離層をスピンコートしその上に樹脂層をスピンコートして接合剥離層を構成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記支持基板を光透過性を有する部材によって形成したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記支持基板の裏面側より前記剥離層に光照射することを特徴とする請求項１３記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記第１のシリコン基板及び第２のシリコン基板のそれぞれの２箇所以上に位置決め用アライメント孔を設け、位置決め用冶具に固定されたアライメントピンに、前記第１、第２のシリコン基板の位置決め用アライメント孔を貫通させて、前記第１のシリコン基板と第２のシリコン基板とを位置決め接合することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記第２の支持基板に前記位置決め用治具のアライメントピンの干渉を防止する逃げ孔を形成したことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項１〜１６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。
請求項１〜１６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デバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方法。