JP2007253608A - ノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 - Google Patents

ノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】基板の加工時には支持基板と強固に接着して基板を破損させることがなく、また基板から支持基板を容易に剥離することができ、また基板に亀裂が生じた場合には亀裂がヘッド部分にまで達しないようにすることにより、ハンドリングが容易で、歩留まりや生産性の向上に役立つノズル基板の製造方法を提供する。
【解決手段】被加工基板１００に、ノズル孔１１となる凹部をエッチング加工により形成する工程、凹部が形成された加工側の面に第１の支持基板６１を貼り合わせる工程、第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して凹部の先端を開口する工程、凹部が開口された開口側の面に第２の支持基板６２を貼り合わせる工程、第１の支持基板を被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程、第２の支持基板を被加工基板から剥離する工程を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。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基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等を有するインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用する方式等がある。
近年、インクジェットヘッドに対して、印字、画質等の高品位化の要求が一段と強まり、そのため高密度化並びに吐出性能の向上が強く要求されている。このような背景から、インクジェットヘッドのノズル部に関して、従来より様々な工夫、提案がなされている。
インクジェットヘッドにおいて、インク吐出特性を改善するためには、ノズル部の流路抵抗を調整し、最適なノズル長さになるように基板の厚さを調整することが望ましい。このようなノズル基板を作製する場合、例えば特許文献１に示されるように、シリコン基板の一方の面からＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電を用いた異方性ドライエッチングを施すことにより、ノズル部を構成するための内径の異なる第１のノズル孔（ノズル孔の噴射口部分）と第２のノズル孔（ノズル孔の導入口部分）を２段に形成した後、反対側の面から一部分を異方性ウェットエッチングにより掘り下げてノズルの長さを調整する方法が採られていた。
一方、例えば特許文献２に示されるように、予めシリコン基板を所望の厚さに研磨した後、シリコン基板の両面にそれぞれドライエッチングを施することにより、ノズル孔の噴射口部分と導入口部分を形成する方法もある。
特開平１１−２８８２０号公報（第４−５頁、図３、図４） 特開平９−５７９８１号公報（第２−３頁、図１、図２）
しかし、特許文献１のように、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凹部の底面であると、インク滴の飛行曲がりが生じたり、あるいはノズル孔の目詰まりの原因となる紙粉、インク等が吐出面である凹部底面に付着した場合、それらの紙粉、インク等を排除するためにゴム片あるいはフェルト片等で凹部底面を払拭するワイピング作業が難しくなるという課題があった。
また、特許文献２の製造方法では、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の厚さを更に薄くしなければならないが、このような薄板化加工を施したシリコン基板は製造工程中に割れ易く、高価となる課題があった。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。そのため、予めシリコン基板にノズル孔となる凹部を形成し、例えば、石英ガラスなどの支持基板に樹脂を用いて貼り合わせてからシリコン基板を研削やエッチング加工等により薄板化加工してノズル孔（凹部）を開口する方法が採られている。
しかしながら、接着樹脂を介する張り合わせでは、ノズル孔となる凹部内に低粘度の樹脂が入り込むため、シリコン基板から樹脂層を分離する際に樹脂層を剥離することが容易でなく、このため薄板化加工を施したシリコン基板に割れや欠けが生じる場合があった。また、ノズル孔となる凹部内に樹脂詰まりが発生し歩留まりが低下したり、ノズルに詰まった樹脂を除去する工程が必要になるため生産性が低下していた。
また、ノズル孔となる凹部内には樹脂が入り込んでいるため、支持基板や樹脂層を剥がす際に、シリコン基板の外周部から亀裂が発生し、その亀裂がヘッド部分にまで達し、歩留りを低下させる場合があった。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、シリコン基板等の被加工基板を薄板化加工するときには支持基板と強固に接着保持して被加工基板を破損させることがなく、加工後には被加工基板から支持基板を容易に剥離することができ、また、たとえ被加工基板に亀裂が生じた場合であってもその亀裂がヘッド部分にまで達しないようにすることにより、ハンドリングが容易で、歩留まりや生産性の向上に役立つノズル基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を提供することを目的する。
前記課題を解決するため、本発明に係るノズル基板の製造方法は、被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部をエッチング加工により形成する工程と、前記凹部が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部の先端を開口する工程と、前記凹部の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程と、を有するものである。
このノズル基板の製造方法によれば、被加工基板を第１の支持基板に貼り合わせた状態で所望の厚さに薄板化加工することによってノズル孔の長さを最適化することができる。また、第１の支持基板を被加工基板から剥離した後でも、被加工基板は第２の支持基板によって保持されているため、被加工基板を薄板化しても割れや欠けなどが生じることがなく、ハンドリングが容易で、歩留まりおよび生産性を向上させることができる。
本発明に係るノズル基板の製造方法は、被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部と外周溝をエッチング加工により形成する工程と、前記凹部および前記外周溝が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部および前記外周溝の先端を開口する工程と、前記凹部および前記外周溝の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程と、を有するものである。
このノズル基板の製造方法によれば、被加工基板にノズル孔のほかに外周溝が形成されており、さらに被加工基板には第２の支持基板が貼り付けられているので、第１の支持基板を剥離する際に、たとえ被加工基板の外周部から亀裂が発生したとしても、その亀裂の進行を外周溝の部分で食い止めることができるため、ヘッドチップ部分に亀裂が入るのを確実に防止することができる。よって、ノズル基板の歩留まりおよび生産性が飛躍的に向上する効果がある。
本発明において、外周溝は、複数のヘッドチップが形成されるヘッド形成領域の全体を囲むように被加工基板の外周部に形成するものとする。こうすることにより、１つの外周溝で全部のヘッドチップをカバーすることができる。
また、外周溝は、個々のヘッドチップの外形に沿って形成されるチップ外形溝を含むものとすることができる。チップ外形溝を設けた場合にはダイシングを用いることなく、ヘッドチップ単位で分離することが可能となる。
外周溝は、被加工基板に形成されるアライメント孔よりも外周側に形成されていることが好ましい。これにより、亀裂が位置決め用のアライメント孔に及ぶことがなく、アライメント精度を確保することができる。
第１および第２の支持基板は、両面接着シートを介して被加工基板に貼り合わせる。これにより、ノズル孔の内部に接着樹脂などの異物が侵入することがなく、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。
両面接着シートは、その接着面に紫外線または熱を与えることによって接着力が低下する自己剥離層を有するものとする。これにより、被加工基板の薄板化加工時には被加工基板を第１および第２の支持基板に強固に接着して、破損することなく加工することができ、加工後には第１および第２の支持基板を容易に被加工基板から剥離することができる。
両面接着シートは、片面に自己剥離層を有し、自己剥離層を有する接着面側に被加工基板を接着する。これにより、被加工基板の薄板化加工時には自己剥離層を有する側の面で被加工基板を接着して破損することなく加工することができ、加工後には自己剥離層を有する面から第１および第２の支持基板を容易に剥離することができる。
また、両面接着シートは、両面に自己剥離層を有し、自己剥離層を有する両接着面において被加工基板と第１および第２の支持基板を接着するようにすることもできる。
被加工基板の薄板化加工時には自己剥離層を有する両側の各面で被加工基板と第１および第２の支持基板を強固に接着することができ、被加工基板を破損することなく加工することができ、加工後には自己剥離層を有する両側の各面から被加工基板と第１および第２の支持基板とを容易に剥離することができる。
被加工基板と第１および第２の支持基板との両面接着シートを介した貼り合わせは、減圧環境下で行うものとする。
被加工基板と第１および第２の支持基板とを両面接着シートを介して減圧環境下で貼り合わせることによって、接着界面に気泡が残らないため均一な接着が可能となり、このため被加工基板の薄板化加工時に板厚のばらつきが生じない。
また、被加工基板と第１および第２の支持基板との貼り合わせを、樹脂層を介して真空中で行ってもよい。
この場合は、接着用の樹脂をノズル孔の内部に完全に充填することができる。また、この樹脂がエッチングのストップ層として働くため、ノズル孔の長さの調整に有利である。
また、樹脂層は、被加工基板に貼り付けられるとともに、光の照射によって分離が生じる材料からなる剥離層を介して第１および第２の支持基板に貼り付けられる。
剥離層が光の照射を受けて樹脂層と分離するため、第１および第２の支持基板を被加工基板から剥離しやすくなる。
第１の支持基板を被加工基板から剥離した際、ノズル孔内に接着樹脂が残っている場合には、プラズマ処理を行って、残留接着樹脂を除去する。
これによって、ノズル孔内部に接着樹脂が残るようなことがなく、不吐出や飛翔曲がりなどの不具合を解消することができる。
本発明において、ノズル孔の形状は特に制限されるものではないが、ノズル孔を、液滴を吐出する噴出口部分と、この噴出口部分と同心状で噴出口部分よりも径の大きい導入口部分との２段の孔に形成することにより、液滴の吐出方向を基板面に垂直にできるため、吐出性能を向上させることができる。
この場合、ノズル孔は、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングにより形成されていることが望ましい。
ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングによれば、基板面に垂直に高精度の孔をあけることができる。
また、エッチングガスとしてＣ4Ｆ8およびＳＦ6を用いて異方性ドライエッチングを行うことが望ましい。
Ｃ4Ｆ8はノズル孔の側面方向にエッチングが進行しないようにその側面を保護する作用があり、ＳＦ6は垂直方向のエッチングを促進する作用があるため、ノズル孔を基板面に対して垂直に高精度に加工することができる。
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかのノズル基板の製造方法において、被加工基板が接合される第３の支持基板を、ノズル孔に連通する流路を備えるキャビティ基板を形成するためのシリコン基板、または、ノズル孔に連通する流路が既に形成されたリザーバ基板とするものである。
これによって、ハンドリングが容易で、製造コストの安価な液滴吐出ヘッドを製造することができる。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部をエッチング加工により形成する工程と、前記凹部が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部の先端を開口する工程と、前記凹部の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程とから製造されたものである。
これにより、歩留まりの向上と生産性の向上を同時に達成できる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部と外周溝をエッチング加工により形成する工程と、前記凹部および前記外周溝が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部および前記外周溝の先端を開口する工程と、前記凹部および前記外周溝の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程とから製造されたものである。
これにより、歩留まりの向上と生産性の向上を同時に達成できる液滴吐出ヘッドを得ることができる。
本発明に係る液滴吐出装置は、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えたものである。
これにより、製造コストの安価な液滴吐出装置を提供することができる。
以下、本発明を適用したノズル基板を備える液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動式のインクジェットヘッドについて図１から図３を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、また、基板の端部に設けられたノズル孔から液滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。さらにまた、駆動方式についても静電駆動方式に限らず、圧電素子や発熱素子等を利用する方式にも適用することができるものである。
図１は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は、組立状態における図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図であり、図３は、図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
本実施形態のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１から図３に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズル基板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基板２と、キャビティ基板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。
ここで、キャビティ基板２は、後述する製造方法により作製されるノズル基板１が接合される第３の支持基板となるものである。また、吐出室とリザーバ部が別々の基板に形成されたリザーバ基板を第３の支持基板とすることもできる。
以下、各基板の構成を更に詳しく説明する。
ノズル基板１は、後述する製造方法により、所要の厚さ（例えば厚さが２８０μｍから６０μｍ程度）に薄くされたシリコン基板から作製されている。なお、ノズル基板１の材料はシリコン材料に限られるものではない。
インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、例えば径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されている。噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分１１ａは先端がノズル基板１の表面に開口し、導入口部分１１ｂはノズル基板１の裏面（キャビティ基板２と接合される接合側の面）に開口している。また、ノズル基板１の吐出面（接合面と反対の表面）には撥インク膜（図示せず）が形成されている。
上記のように、ノズル孔１１を噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分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させることができる。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。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。
キャビティ基板２は、例えば厚さが５２５μｍのシリコン基板から作製されている。このシリコン基板にウェットエッチングを施すことにより、インク流路の吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、およびリザーバ２４となる凹部２７が形成される。凹部２５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基板１とキャビティ基板２を接合した際、各凹部２５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２５）の底壁がインク滴を吐出させるための振動板２２となっている。
凹部２６は、細溝状のオリフィス２３を構成し、この凹部２６を介して凹部２５（吐出室２１）と凹部２７（リザーバ２４）とが連通している。
凹部２７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２７）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２６）は前記ノズル基板１の裏面（キャビティ基板２との接合側の面）に設けることもできる。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、この孔のインク供給孔３４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。
また、キャビティ基板２の全面には例えば熱酸化によりＳｉＯ2膜からなる絶縁膜２８が膜厚０．１μｍで形成されている。この絶縁膜２８は、インクジェットヘッドを駆動させた時の絶縁破壊や短絡を防止する目的で設けられる。
電極基板３は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス基板から作製される。中でも、キャビティ基板２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティ基板２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板３とキャビティ基板２を強固に接合することができるからである。なお、前記ノズル基板１も同様の理由から硼珪酸系のガラス基板を用いることができる。
電極基板３には、キャビティ基板２の各振動板２２に対向する位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより例えば深さ約０．３μｍで形成されている。そして、各凹部３２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、例えば０．１μｍの厚さで形成されている。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３２の深さ、個別電極３１の厚さおよび振動板２２を覆う絶縁膜２８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の吐出特性に大きく影響するため、高精度に形成される。
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、図１から図３に示すように、配線のためにキャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部３０内に露出している。
上述したように、ノズル基板１、キャビティ基板２、および電極基板３は、図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。すなわち、キャビティ基板２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティ基板２の上面（図２において上面）にノズル基板１が接着等により接合される。さらに、振動板２２と個別電極３１との間に形成される電極間ギャップの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３５で気密に封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。
そして最後に、図２、図３に簡略化して示すように、ドライバＩＣ等の駆動制御回路５が各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティ基板２上に設けられた共通電極２９とに前記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド１０が完成する。
次に、以上のように構成される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５は、個別電極３１に電荷の供給および停止を制御する発振回路である。この発振回路は例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極３１に例えば０Ｖと３０Ｖの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間に静電気力（クーロン力）が発生する。したがって、この静電気力により振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む（変位する）。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を通じて吐出室２１内に補給される。
本実施形態のインクジェットヘッド１０は、前述したように、ノズル孔１１がノズル基板１の表面（吐出面）に対して垂直な筒状の噴射口部分１１ａと、この噴射口部分１１ａと同軸上に設けられ噴射口部分１１ａよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されているため、インク滴をノズル孔１１の中心軸方向に真っ直ぐに吐出させることができ、きわめて安定した吐出特性を有する。
さらに、導入口部分１１ｂの横断面形状を円形や四角形などに形成することができるので、インクジェットヘッド１０の高密度化を図ることができる。
なお、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂの横断面形状は特に限定されるものではなく、角形や円形などに形成することもできる。但し、円形にする方が吐出特性や加工性の面で有利となるので好ましい。
次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法の一例を図４から図１０を参照して説明する。
図４から図７は、ノズル基板１の製造方法を示す製造工程の部分断面図であり、これらの図において、左側は被加工基板に形成されるノズル孔部分の断面図を示し、右側はノズル孔部分と同時に形成される外周溝部分の断面図である。また、図８は外周溝５０が形成されたノズル基板１の裏面図（Ｒ）と第１の支持基板６１の上面図（Ｓ）である。また、図９および図１０は、ノズル基板１とキャビティ基板２の接合工程を示し、このうち図９は位置決め用アライメント治具の側面図を示している。なお、これらの図に示すノズル基板１およびキャビティ基板２は理解を容易にするため、１つのヘッドチップにおける１つのノズル孔部分を拡大して示してある。
外周溝５０は、例えば図８（Ｒ）に示すように、複数のヘッドチップ１１１が形成されるヘッド形成領域１１０の全体を囲むように形成される。
（１）ノズル基板１の製造方法
まず最初に、ノズル基板１の製造方法を説明する。なお、外周溝５０はノズル孔部分とほぼ同様に処理・加工されるので、特に断らない限り外周溝部分の説明は省略する。
被加工基板として、例えば厚さが２８０μｍの両面研磨されたシリコン基板１００を用意し、このシリコン基板１００の全面に膜厚１μｍのＳｉＯ2膜１０１を均一に成膜する（図４（Ａ））。このＳｉＯ2膜１０１は、例えば熱酸化装置にシリコン基板１００をセットし、酸化温度１０７５℃、酸素と水蒸気の混合雰囲気中で４時間熱酸化処理を行うことにより形成する。ＳｉＯ2膜１０１はシリコンの耐エッチング材として使用するものである。
次に、シリコン基板１００の一方の面（キャビティ基板２と接合する側の面で、以下、「接合側の面」とも呼ぶ）１００ｂのＳｉＯ2膜１０１上にレジスト１０２をコーティングし、その接合側の面１００ｂに、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０３ｂをパターニングして、その部分１０３ｂのレジスト１０２を除去する（図４（Ｂ））。また、５０ａは外周溝５０となる部分のレジスト１０２を除去された開口部である。
そして、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ＳｉＯ2膜１０１をハーフエッチングし、導入口部分１１ｂとなる部分１０３ｂのＳｉＯ2膜１０１を薄くする（図４（Ｃ））。このとき、レジスト１０２が形成されていない面（吐出側の面すなわち吐出面）１００ａのＳｉＯ2膜１０１もエッチングされて厚さが薄くなる。
その後、上記レジスト１０２を硫酸洗浄などにより剥離する（図４（Ｄ））。
再度、シリコン基板１００の接合側の面１００ｂのＳｉＯ2膜１０１上にレジスト１０４をコーティングし、接合側の面１００ｂのＳｉＯ2膜１０１にノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる部分１０３ａをパターニングして、その部分１０３ａのレジスト１０４を除去する（図４（Ｅ））。外周溝となる部分５０ａは同じ溝幅（例えば３０μｍ）となるようにパターニングする。
そして、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ＳｉＯ2膜１０１をエッチングして、噴射口部分１１ａとなる部分１０３ａのＳｉＯ2膜１０１を開口する（図５（Ｆ））。このとき、反対の吐出側の面１００ａのＳｉＯ2膜１０１はエッチングされて完全に除去される。
次に、上記レジスト１０４を硫酸洗浄などにより剥離する（図５（Ｇ））。
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電によるドライエッチングによって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て、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａとなる第１の凹部１０５を形成する（図５（Ｈ））。この場合、エッチングガスとして、例えば、Ｃ4Ｆ8（フッ化炭素）、ＳＦ6（フッ化硫黄）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は第１の凹部１０５の側面方向にエッチングが進行しないように第１の凹部１０５の側面を保護するために使用し、ＳＦ6は第１の凹部１０５の垂直方向のエッチングを促進するために使用する。５０ｂはこの工程で形成される外周溝となる部分である。
次に、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂとなる部分１０３ｂのＳｉＯ2膜１０１のみが無くなるように、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ハーフエッチングする（図５（Ｉ））。
そして、再度ＩＣＰ放電によるドライエッチングによりＳｉＯ2膜１０１の開口部を、例えば４０μｍの深さで垂直に異方性ドライエッチングし、導入口部分１１ｂとなる第２の凹部１０６を形成する（図５（Ｊ））。また、このとき６５μｍ程度の深さで外周溝５０が形成される。なお、外周溝５０の深さは、後述するシリコン基板１００の薄板化において、そのシリコン基板の厚み以上であれば問題ない。
次に、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を熱酸化装置にセットし、酸化温度１０００℃、酸化時間２時間、水蒸気と酸素の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理を行い、ＩＣＰドライエッチング装置で加工した噴射口部分１１ａとなる第１の凹部１０５および導入口部分１１ｂとなる第２の凹部１０６の側面と底面に、膜厚０．１μｍのＳｉＯ2膜１０７を均一に成膜する（図６（Ｋ））。
次に、例えばガラス等の透明材料からなる第１の支持基板６１に剥離層６３をスピンコートし、その上に樹脂層６４をスピンコートする。そして、この支持基板６１に剥離層６３および樹脂層６４をスピンコートした面と、シリコン基板１００の第１の凹部１０５、第２の凹部１０６が形成されている面を向かい合わせ、樹脂層６４の樹脂が軟化状態にあるときに、例えば真空圧が０．１〜０．２Ｐａの真空中で第１の支持基板６１とシリコン基板１００を貼り合わせる（図６（Ｌ））。その後、真空チャンバ内を大気開放することにより、軟化状態の樹脂が第１の凹部１０５および第２の凹部１０６の内部に充填される。その後、樹脂層６４を硬化させる。このように支持基板６１とシリコン基板１００の貼り合わせを真空下で行うことにより、第１の凹部１０５および第２の凹部１０６内に樹脂を完全に充填することができ、気泡等の残留を防止することができる。なお、剥離層６３と樹脂層６４については後述する。
シリコン基板１００の吐出面１００ａ側からバックグラインダーや、ポリッシャー、あるいはＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置等によって研磨加工を行い、第１の凹部１０５の先端のＳｉＯ2膜１０７を除去し先端部が開口するまでシリコン基板１００を薄く（薄板化）する（図６（Ｍ））。なおこのとき、例えばバックグラインダーで第１の凹部１０５の先端のＳｉＯ2膜１０７付近までシリコン基板１００を研削して薄板化し、その後仕上げをポリッシャーまたはＣＭＰ装置によって行うようにすれば、シリコン基板１００の表面を鏡面状に高精度に仕上げることができる。さらにまた、この薄板化工程では、第１の凹部１０５および第２の凹部１０６の内部は、樹脂層６４の樹脂が充填されて保護されているため、例えばＣＭＰ加工後に第１の凹部１０５等の内部に研磨材が入り込むようなことはなく、したがって研磨材の水洗除去工程などは必要が無い。また、シリコン基板１００を薄板化するその他の方法として、第１の凹部１０５の先端部の開口をドライエッチングで行っても良い。この場合、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の凹部１０５の先端部付近までシリコン基板１００を薄くし、第１の凹部１０５の先端部のＳｉＯ2膜１０７が表面に露出したならそのＳｉＯ2膜１０７をＣＦ4またはＣＨＦ3等をエッチングガスとするドライエッチングで除去してもよい。またこのとき、樹脂層６４が前述のようにエッチングの停止層として働く。
このシリコン基板１００の薄板化加工によってノズル孔１１の長さを最適化することができる。
次に、シリコン基板１００のインク吐出面に、例えばスパッタ装置でＳｉＯ2膜からなる耐インク保護膜１０８を０．１μｍの厚さで成膜する（図６（Ｎ））。ここで、ＳｉＯ2膜の成膜は、樹脂層６４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（Electron Cyclotron Resonance）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。
次に、シリコン基板１００の耐インク保護膜１０８の表面に撥インク処理を施す。例えば、フッ素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等で成膜し、撥インク膜１０９を形成する（図６（Ｏ））。このとき、第１の凹部１０５および第２の凹部１０６の内部は、樹脂層６４の樹脂が充填されて保護されているため、吐出面の表面のみが選択的に撥インク処理される。
次に、撥インク処理された吐出面に第２の支持基板６２を上記図６（Ｌ）と同様に剥離層６３および樹脂層６４を介して貼り付ける（図７（Ｐ））。このとき、図８（Ｓ）のように第２の支持基板６２には位置決め用アライメントピンの逃げ孔８５があけられており、その逃げ孔８５の径は、シリコン基板１００にエッチングであけられる位置決め用アライメント孔８０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が第２の支持基板６２に干渉しないように配置されている。また、シリコン基板１００には、図８（Ｒ）のように噴射口部分及び導入口部分をもつノズル孔１１を加工する際に、同時にヘッド形成領域１１０から外れた基板外周部に外周溝５０が形成されている。
次に、第１の支持基板６１側からレーザ光を照射し、剥離層６３の部分から支持基板６１を剥離する。ついで、樹脂層６４を外周部から接着テープ等を用いてゆっくりと引き剥がし、シリコン基板１００から樹脂層６４を剥離する（図７（Ｑ））。その際、ノズル孔１１内の樹脂を完全に引抜くことができず、ノズル孔内に樹脂が残る場合は、酸素プラズマで残留樹脂をアッシングして除去する。
この支持基板６１や樹脂層６４をシリコン基板１００から剥離する際に、シリコン基板１００が支持基板６１や樹脂層６４に引っ張られて、基板外周部から亀裂が入る場合がある。しかし、シリコン基板１００の外周部には、図８（Ｒ）に示すように、複数のヘッドチップ１１１が形成されるヘッド形成領域１１０の全体を囲むように外周溝５０が形成されているため、この外周溝５０の部分で亀裂の進行を止めることができる。そのため、ヘッド形成領域１１０に亀裂が及んだり、シリコン基板１００自体が割れてしまうことがない。また、外周溝５０はアライメント孔８０よりも外周側に形成しているため、支持基板剥離の際の亀裂によって、アライメント孔８０が欠けることはなく、アライメント精度を確保することができる。また、例えば図１１に示すように個々のヘッドチップ１１１の外形に沿うようにチップ外形溝５１を形成しても良く、その効果は同じである。キャビティ基板側が、ダイシングを用いず、ブレーク等によりチップ化することが可能である場合は、ノズル基板の欠け、割れを防止するため、ヘッドチップ外形に沿ってチップ外形溝５１を形成することが望ましい。
以上の工程を経ることにより、第２の支持基板６２に貼り合わされた状態のノズル基板１を形成することができる。
次に、上記のように作製されたノズル基板１と、予め吐出室２１となる凹部２５やリザーバ２４となる凹部２７等が作製されたキャビティ基板２とを接合する工程を図９、図１０に基づいて詳述する。
ノズル基板１（シリコン基板１００）には図８（Ｒ）に示すように位置決め用アライメント孔８０が、キャビティ基板２の位置決め用アライメント孔８１と同じ基板座標中心上に形成されている（図９（Ｔ））。そして、第２の支持基板６２に貼り付けられたノズル基板１の接着面１１２には接着層８２が１〜２μｍの厚さで塗布される。
図９に、位置決め用アライメント治具８３上で、ノズル基板１とキャビティ基板２を貼り合わせた状態を示す。ノズル基板１とキャビティ基板２は位置決め用アライメントピン８４と同軸上にあけられた位置決め用アライメント孔８０および８１を合わせて貼り合せた後、専用の接合治具で接合荷重０．１〜０．３ＭＰａで接合される（図１０（Ｕ））。このとき、ノズル基板１の第２の支持基板６２には位置決め用治具のアライメントピン８４が干渉しないように逃げ孔８５が形成されている（図８（Ｓ）、図９（Ｔ））。
そして最後に、第２の支持基板６２側からレーザ光を照射し、剥離層６３の部分から第２の支持基板６２を剥離し、ついで樹脂層６４をノズル基板１から剥離する（図１０（Ｖ））。このとき、外周溝５０の外側にあるノズル基板１の部分は樹脂層６４と一緒に取り除かれる。なお、樹脂層６４の付着および剥離によりノズル基板１表面の撥インク膜１０９が損傷を受けることはない。
上述の実施形態では、シリコン基板１００と支持基板６１、６２の貼り合せに、樹脂層６４および剥離層６３を用いる。ここで、樹脂層６４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と支持基板６１、６２とを接合するためのものであり、剥離層６３は、上述した所定の処理工程の後、シリコン基板１００から支持基板６１、６２を剥離させるためのものである。この場合、支持基板６１、６２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から支持基板６１、６２を剥離する際に、支持基板６１、６２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６３に確実に到達させることができる。
樹脂層６４としては、シリコン基板１００と支持基板６１、６２と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、各種の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１００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、樹脂層は、加工時において、シリコン基板１００と支持基板６１、６２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６３は、レーザ光等の光を受けて剥離層の内部やシリコン基板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、剥離層は、一定の強度の光を受けることにより、剥離層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基板１を支持基板６１、６２から取り外すことができる。
具体的には、剥離層を構成する材料は、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、上述の説明では、樹脂層と剥離層とを別々の層としているが、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６１、６２とを接合する層として、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。この場合、例えば、特開２００２−３７３８７１号公報記載の技術を適用することができる。
以上のように、本実施形態のノズル基板１の製造方法によれば、ノズル孔１１部分が形成されたシリコン基板１００には複数のヘッドチップ１１１が形成されるヘッド形成領域１１０の全体を囲むように外周溝５０が形成されており、さらにシリコン基板１００の吐出面側には第２の支持基板６２が貼り付けられているので、このシリコン基板１００から第１の支持基板６１を、ついで樹脂層６４を剥離する際に、この外周溝５０の部分で欠けや割れなどの亀裂がヘッドチップ部分に及ばないよう防止することができる。また、シリコン基板１００から第１の支持基板６１を剥離した後でも第２の支持基板６２によってシリコン基板１００を保持しているため、ハンドリングが容易で、シリコン基板１００が割れたりすることもない。従って、ノズル基板１の製造上の歩留まりおよび生産性が飛躍的に向上する効果がある。
また、図１１に示すように、個々のヘッドチップ１１１の外形に沿ってチップ外形溝５１を形成することにより、ダイシングを用いずにブレーク等によってチップ化することができる。
（２）キャビティ基板２および電極基板３の製造方法
ここでは、電極基板３にシリコン基板２００を接合した後、そのシリコン基板２００からキャビティ基板２を製造する方法について図１２、図１３を参照して簡単に説明する。
電極基板３は以下のようにして製造される。
まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板３００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより凹部３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極３１ごとに複数形成される。
そして、凹部３２の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を０．１μｍの厚さで形成し、ついでこのＩＴＯ膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして個別電極８となる部分以外をエッチング除去することにより、凹部２１の内部に個別電極３１を形成する。
その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３４となる孔部３４ａを形成することにより、電極基板３が作製される（図１２（Ａ））。
次に、厚さが例えば５２５μｍのシリコン基板２００の両面を鏡面研磨した後に、シリコン基板２００の片面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって厚さ０．１μｍのＴＥＯＳからなるシリコン酸化膜（絶縁膜）２８を形成する（図１２（Ｂ））。なお、シリコン基板２００を形成する前に、エッチングストップ技術を利用し振動板２２の厚みを高精度に形成するためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。エッチングストップとは、エッチング面から発生する気泡が停止した状態と定義し、実際のウェットエッチングにおいては、気泡の発生の停止をもってエッチングがストップしたものと判断する。
そして、このシリコン基板２００と、図１２（Ａ）のように作製された電極基板３を、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２００を陽極に、電極基板３を陰極に接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合により接合する（図１２（Ｃ））。
シリコン基板２００と電極基板３を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で接合状態のシリコン基板２００をエッチングすることにより、シリコン基板２００の厚さを例えば１４０μｍになるまで薄板化する（図１２（Ｄ））。
次に、シリコン基板２００の上面（電極基板３が接合されている面と反対側の面）の全面にプラズマＣＶＤによって例えば厚さ０．１μｍのＴＥＯＳ膜を形成する。
そして、このＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６、およびリザーバ２４となる凹部２７を形成するためのレジストをパターニングし、これらの部分のＴＥＯＳ膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２００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、上記の各凹部２５〜２７を形成する（図１３（Ｅ））。このとき、配線のための電極取り出し部３０となる部分もエッチングして薄板化しておく。なお、図１３（Ｅ）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２２の面荒れを抑制することができる。
シリコン基板２００のエッチングが終了した後に、フッ酸水溶液でエッチングすることによりシリコン基板２００の上面に形成されているＴＥＯＳ膜を除去する（図１３（Ｆ））。
次に、シリコン基板２００の吐出室２１となる凹部２５等が形成された面に、プラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜（絶縁膜２８）を例えば厚さ０．１μｍで形成する（図１３（Ｇ））。
その後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチング等によって電極取り出し部３０を開放する。また、電極基板３のインク供給孔３４となる孔部からレーザ加工あるいはブラスト加工を施してシリコン基板２００のリザーバ２４となる凹部２７の底部を貫通させ、インク供給孔３４を形成する（図１３（Ｈ））。また、振動板２２と個別電極３１の間の電極間ギャップの開放端部をエポキシ樹脂等の封止材（図示せず）を充填することにより封止する。また、図１、図２に示すように共通電極２９がスパッタによりシリコン基板２００の上面（ノズル基板１との接合側の面）の端部に形成される。
以上により、電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００からキャビティ基板２が作製される。
そして最後に、このキャビティ基板２に、前述のように作製されたノズル基板１を接着等により接合した後、ダイシング等により個々のチップに分割することにより、図２に示したインクジェットヘッド１０の本体部（ヘッドチップ）が作製される。
本実施形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、キャビティ基板２を、予め作製された電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００から作製するものであるので、その電極基板３によりキャビティ基板２を支持した状態となるため、キャビティ基板２を薄板化しても、割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。したがって、キャビティ基板２を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。
次に、本発明の他の実施形態を図１４に示す。図１４は４枚の基板を積層してインクジェットヘッド１０Ａを構成する例を示したものである。すなわち、このインクジェットヘッド１０Ａは、ノズル基板１とキャビティ基板２の間にリザーバ基板４を挟んで貼り合わせたものであり、ノズル基板１はリザーバ基板４に接着により接合される。また、リザーバ基板４はキャビティ基板２に接着により接合される。従って、このリザーバ基板４はノズル基板１を接合するための第３の支持基板となっている。その他の構成は前述の実施形態とほぼ同様であるので、同一の符号を付して説明は省略する。
また、このノズル基板１は前記と同じ加工方法で製造される（図４から図８参照）。なお、リザーバ基板４にはウェットエッチングにより、リザーバ４１、ノズル孔１１の導入口部分１１ｂに連通するノズル連通孔４２、およびキャビティ基板２の吐出室２１に連通するオリフィス４３などが事前に形成されている。
また、このキャビティ基板２は、前述のとおり、電極基板３に接合されたシリコン基板からウェットエッチングもしくはドライエッチングにより、吐出室２１等が形成される。
この実施形態においても、ノズル基板１を製造するにあたって、外周溝５０が図８（Ｒ）のようにヘッド形成領域１１０の全体を囲むように、あるいは、チップ外形溝５１が図１１のように個々のヘッドチップ１１１の外形に沿うように形成されているので、第１の支持基板６１の樹脂層６４を剥離する際に、亀裂がヘッドチップ１１１に及ぶようなことはない。
次に、本発明のノズル基板１の製造方法の他の実施形態を図１５および図１６を参照して説明する。
本実施形態のノズル基板１の製造方法では、第１の支持基板６１および第２の支持基板６２をシリコン基板１００に貼り付ける接着部材として、前述の硬化性樹脂材料に代えて両面接着シートを使用するものである。したがって、このノズル基板１の製造工程は基本的に先に示した図４（Ａ）から図７（Ｑ）までと同じである。ここでは、図６（Ｋ）と同じ図１５（ｋ）以降の工程における断面図を示す。また、外周溝５０については設けても設けなくてもよいが、設けたほうが前述のように両面接着シートを剥離したときに亀裂がヘッドチップに及ばないので、好ましい。なお、外周溝５０の工程断面図および説明は前述のとおりであるので省略する。
図１５（ｋ）（図６（Ｋ）と同じ）に示すように、シリコン基板１００に噴射口部分１１ａとなる第１の凹部１０５および導入口部分１１ｂとなる第２の凹部１０６を形成し、これらの凹部１０５、１０６の内壁に、膜厚０．１μｍのＳｉＯ2膜１０７を成膜した後、図１５（ｌ）に示すように、このシリコン基板１００の凹部１０５、１０６が形成された面に、ガラス等の透明材料からなる第１の支持基板６１を両面接着シート６５を介して貼り付ける。この両面接着シート６５には、例えば、セルファＢＧ（登録商標：積水化学工業）を用いる。両面接着シート６５は自己剥離層６６を持ったシート（自己剥離型シート）で、その両面には接着面を有し、その一方の面にはさらに自己剥離層６６を備え、この自己剥離層６６は紫外線または熱などの刺激によって接着力が低下するようになっている。
本実施の形態では、両面接着シート６５の接着面のみからなる面６５ａを第１の支持基板６１の面と向かい合わせ、両面接着シート６５の自己剥離層６６を備えた側の面６５ｂをシリコン基板１００の接合側の面１００ｂとを向かい合わせ、これらの面を減圧環境下（１０Ｐａ以下）、例えば真空中で貼り合わせる。こうすることによって、接着界面に気泡が残らず、均一な接着が可能になる。接着界面に気泡が残ると、研磨加工で薄板化されるシリコン基板１００の板厚がばらつく原因となる。
なお、上記の説明では両面接着シート６５の一方の面６５ｂにのみ自己剥離層６６を備えている場合を示したが、自己剥離層６６は両面接着シート６５の両方の面６５ａ、６５ｂに設けたものであってもよい。この場合は、シリコン基板１００の薄板化加工時には、自己剥離層を持った両面６５ａ、６５ｂでそれぞれシリコン基板１００と支持基板６１に接着した状態でシリコン基板１００を加工することができ、処理後には自己剥離層を有する両面６５ａ、６５ｂにおいて、シリコン基板１００と支持基板６１を剥離することができる。
次に、図１５（ｍ）に示すように、シリコン基板１００のインク吐出側の面１００ａ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の凹部１０５の先端が開口するまでシリコン基板１００を薄くする。さらに、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によってインク吐出側の面１００ａを研磨し、第１の凹部１０５の先端部の開口を行っても良い。このとき、第１の凹部１０５及び第２の凹部１０６の内壁は、凹部内の研磨材の水洗除去工程などによって洗浄する。
あるいは、第１の凹部１０５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の凹部１０５の先端部までシリコン基板１００を薄くし、表面に露出した第１の凹部１０５の先端部のＳｉＯ2 膜１０７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。
次に、図１５（ｎ）に示すように、シリコン基板１００のインク吐出側の面１００ａに、スパッタ装置で耐インク保護膜１０８としてＳｉＯ2 膜を０．１μｍの厚みで成膜する。ここで、ＳｉＯ2 膜の成膜は、両面接着シート６５が劣化しない温度（２００℃程度）以下で実施できればよく、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。
続いて、図１５（ｏ）に示すように、シリコン基板１００のインク吐出側の面１００ａにさら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、撥インク膜１０９を形成する。このとき、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａ及び導入口部分１１ｂの内壁も、撥インク処理される。
次に、図１６（ｐ）（以後、図１６（ｓ）に到るまで、図１５（ｏ）に示したシリコン基板１００の上下を逆転した状態で示す）に示すように、撥インク処理されたインク吐出側の面１００ａに、第２の支持基板６２を上記同様の両面接着シート６５を介して貼り付ける。
次に、図１６（ｑ）に示すように、第１の支持基板６１側からＵＶ光を照射する。
こうして、図１６（ｒ）に示すように、両面接着シート６５の自己剥離層６６をシリコン基板１００の接合側の面１００ｂから剥離させ、第１の支持基板６１をシリコン基板１００から取り外す。
次に、図１６（ｓ）に示すように、第１の支持基板６１を剥離したシリコン基板１００のインク吐出側の面１００ａに対してＡｒスパッタもしくはＯ2 プラズマ処理をすることによって、ノズル孔１１の噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂの内壁に形成された余分な撥インク膜１０９を除去する。
以上の工程を経ることによって、第２の支持基板６２に両面接着シート６５を介して貼り付けられた状態のノズル基板１を形成することができる。なお、ノズル内に入り込んだ自己剥離層６６が、導入口部分１１ｂの稜線部に付着して残る場合もあるが、硫酸洗浄等により除去することができる。
その後は、先に示した図９から図１３までと同様の工程を経ることによりインクジェットヘッド１０を作製することができる。
本実施形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、ノズル基板１となるシリコン基板１００を加工する際に、シリコン基板１００と第１および第２の支持基板６１、６２を両面接着シート６５を介して貼り合わせるだけでよいので、シリコン基板１００のノズル孔１１内に接着樹脂等の異物が入り込むことがなく、このためシリコン基板１００から両面接着シート６５を分離する際にシリコン基板１００に割れや欠けが生じることがない。よって、シリコン基板１００のハンドリングが容易で、ノズル基板１の歩留まりが向上し、生産性が飛躍的に向上する効果がある。
上記の実施形態では、インクジェットヘッドおよびそのノズル基板、ならびにこれら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、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、図１７に示すインクジェットプリンタ５００のほか、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、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。 組立状態における図１の右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図。 図２のインクジェットヘッドの上面図。 ノズル基板の製造方法の一例を示す製造工程の断面図。 図４に続く製造工程を示す断面図。 図５に続く製造工程を示す断面図。 図６に続く製造工程を示す断面図。 ノズル基板の裏面図と第１の支持基板の上面図。 ノズル基板とキャビティ基板の接合工程を示す図で、位置決め用アライメント治具の側面図。 ノズル基板とキャビティ基板の接合状態および第２の支持基板の剥離状況を示す断面図。 チップ外形溝を含む外周溝が形成されたノズル基板の裏面図。 電極基板の製造工程を示す断面図。 キャビティ基板および電極基板の製造方法を示す製造工程の断面図。 本発明の他の実施形態を示すインクジェットヘッドの断面図。 ノズル基板の製造方法の他の例を示す製造工程の断面図。 図１５に続く製造工程を示す断面図。 本発明の一実施の形態に係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 ノズル基板、２ キャビティ基板、３ 電極基板、４ リザーバ基板、５ 駆動制御回路、１０、１０Ａ インクジェットヘッド、１１ ノズル孔、１１ａ 噴射口部分、１１ｂ 導入口部分、１２ 耐インク保護膜、１３ 撥インク膜、２１ 吐出室、２２ 振動板、２３ オリフィス、２４ リザーバ、２５ 凹部、２６ 凹部、２７ 凹部、２８ 絶縁膜、２９ 共通電極、３０ 電極取り出し部、３１ 個別電極、３１ａ リード部、３１ｂ 端子部、３２ 凹部、３４ インク供給孔、３５ 封止材、４１ リザーバ、４２ ノズル連通孔、４３ オリフィス、５０ 外周溝、５１ チップ外形溝、６１ 第１の支持基板、６２ 第２の支持基板、６３ 剥離層、６４ 樹脂層、６５ 両面接着シート、６６ 自己剥離層、８０、８１ アライメント孔、８２ 接着層、８３ 位置決め用アライメント治具、８４ アライメントピン、１００ シリコン基板、１０１ ＳｉＯ2膜、１０２ レジスト、１０４ レジスト、１０５ 第１の凹部、１０６ 第２の凹部、１０７ ＳｉＯ2膜、１０８ 耐インク保護膜、１０９ 撥インク膜、１１０ ヘッド形成領域、１１１ ヘッドチップ、１１２ 接着面、２００ シリコン基板、３００ ガラス基板、４００ 支持基板、４０１ 剥離層、４０２ 樹脂層、５００ インクジェットプリンタ。

Claims (20)

  1. 被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部をエッチング加工により形成する工程と、
    前記凹部が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部の先端を開口する工程と、
    前記凹部の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、
    前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程と、
    を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。
  2. 被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部と外周溝をエッチング加工により形成する工程と、
    前記凹部および前記外周溝が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部および前記外周溝の先端を開口する工程と、
    前記凹部および前記外周溝の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、
    前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程と、
    を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。
  3. 前記外周溝は、複数のヘッドチップが形成されるヘッド形成領域の全体を囲むように前記被加工基板の外周部に形成されていることを特徴とする請求項２記載のノズル基板の製造方法。
  4. 前記外周溝は、個々のヘッドチップの外形に沿って形成されるチップ外形溝を含むことを特徴とする請求項３記載のノズル基板の製造方法。
  5. 前記外周溝は、前記被加工基板に形成されるアライメント孔よりも外周側に形成されていることを特徴とする請求項３または４記載のノズル基板の製造方法。
  6. 前記第１および第２の支持基板を両面接着シートを介して前記被加工基板に貼り合わせることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
  7. 前記両面接着シートは、その接着面に紫外線または熱を与えることによって接着力が低下する自己剥離層を有するものであることを特徴とする請求項６記載のノズル基板の製造方法。
  8. 前記両面接着シートは、片面に自己剥離層を有し、該自己剥離層を有する接着面側に前記被加工基板を接着することを特徴とする請求項７記載のノズル基板の製造方法。
  9. 前記両面接着シートは、両面に自己剥離層を有し、該自己剥離層を有する両接着面において前記被加工基板と前記第１および第２の支持基板を接着することを特徴とする請求項７記載のノズル基板の製造方法。
  10. 前記被加工基板と前記第１および第２の支持基板との前記両面接着シートを介した貼り合わせを、減圧環境下で行うことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
  11. 前記被加工基板と前記第１および第２の支持基板との貼り合わせを、樹脂層を介して真空中で行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
  12. 前記樹脂層は、前記被加工基板に貼り付けられるとともに、光の照射によって分離が生じる材料からなる剥離層を介して前記第１および第２の支持基板に貼り付けられることを特徴とする請求項１１記載のノズル基板の製造方法。
  13. 前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離した際、前記ノズル孔内に接着樹脂が残っている場合には、プラズマ処理を行って、残留接着樹脂を除去することを特徴とする請求項６乃至１２のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
  14. 前記ノズル孔は、液滴を吐出する噴出口部分と、この噴出口部分と同心状で噴出口部分よりも径の大きい導入口部分との２段の孔に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
  15. 前記ノズル孔は、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
  16. 前記異方性ドライエッチングを、エッチングガスとしてＣ4Ｆ8およびＳＦ6を用いて行うことを特徴とする請求項１５記載のノズル基板の製造方法。
  17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載のノズル基板の製造方法において、前記被加工基板が接合される前記第３の支持基板が、前記ノズル孔に連通する流路を備えるキャビティ基板を形成するためのシリコン基板、または、前記ノズル孔に連通する流路が既に形成されたリザーバ基板であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
  18. 被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部をエッチング加工により形成する工程と、
    前記凹部が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部の先端を開口する工程と、
    前記凹部の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、
    前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程とから製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  19. 被加工基板に、液滴を吐出するための複数のノズル孔となる凹部と外周溝をエッチング加工により形成する工程と、
    前記凹部および前記外周溝が形成された前記被加工基板の加工側の面に第１の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を貼り合わせた面と反対側の面から前記被加工基板を所望の厚さに薄板化加工して前記凹部および前記外周溝の先端を開口する工程と、
    前記凹部および前記外周溝の先端が開口された開口側の面に第２の支持基板を貼り合わせる工程と、
    前記第１の支持基板を前記被加工基板から剥離し、その剥離面に第３の支持基板を接合する工程と、
    前記第２の支持基板を前記被加工基板から剥離する工程とから製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  20. 請求項１８また１９に記載の液滴吐出ヘッドを適用することを特徴とする液滴吐出装置。
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