JP2007307730A - ノズル基板の製造方法、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 - Google Patents

Abstract

【課題】撥水膜形成前の液滴吐出面への酸化膜形成を、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができるノズル基板の製造方法等を提供する。
【解決手段】２段形状で連通されたノズル孔１１をエッチング加工によってシリコン基材１００に形成する工程と、シリコン基材１００の大径孔１１ｂ側の面１００ａに支持基板１２０を貼り合せる工程と、シリコン基材１００の小径孔１１ａ側の面１ｂを薄板化して小径孔１１ａの先端部を開口し薄板化加工面１ｂを形成する工程と、薄板化加工面１ｂに湿式酸化洗浄で酸化膜１０４ａを形成する工程と、薄板化加工面１ｂの酸化膜１０４ａ上に撥水膜１０６を形成する工程と、支持基板１２０をシリコン基材１００より剥離する工程とを含むものである。この場合、湿式酸化洗浄がオゾン水洗浄よりなるものである。
【選択図】図７

Description

本発明は、ノズル基板の製造方法、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。

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の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バブルジェット（登録商標）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対して、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、シリコン基材の一方の面からＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電を用いた異方性ドライエッチングを施し、内径の異なる第１の凹部（噴射口部分となる小径凹部）と第２の凹部（導入口部分となる大径凹部）を２段に形成した後、反対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、ノズル孔の長さを調整する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

一方、あらかじめシリコン基材を所望の厚さに研磨した後、シリコン基材の両面にそれぞれドライエッチングを施して、ノズル孔の噴射口部分と導入口部分を形成する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

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）

特許文献１に記載の技術では、ノズル孔が開口する吐出面がノズル基板の表面から一段下がった凹部の底面に位置するため、インク滴の飛行曲がりが生じたりする。あるいは、紙粉、インク等が吐出面である凹部底面に付着したときに、これらはノズル孔の目詰まりの原因となるため、ゴム片あるいはフェルト片等で凹部底面を払拭して排除するが、ワイピング作業は容易ではなかった。

特許文献２に記載の技術では、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、このようなシリコン基板は製造工程中に割れ易く、高価となる。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、基材の裏面から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。
そのため、予めシリコン基材にノズル孔となる凹部を形成し、例えば、接着層の片面に紫外線または熱などの刺激で接着力が低下する剥離層を持った両面接着のシートを用いて貼り合わせてから、シリコン基材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、ノズル基板の製造方法がある。
また、同様に、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ノズル孔（凹部）を開口するノズル基板の製造方法もある。

従来のこれらのノズル基板の製造方法では、液滴吐出面に撥インク膜を形成する前に、撥インク膜の密着性を上げ、耐インク性を持たせるため、液滴吐出面に酸化膜（ＳｉＯ₂ ）を形成している。このＳｉＯ₂ 膜は、接着シートあるいは接着樹脂が劣化しない温度である２００℃程度以下の温度で形成する必要があり、ＥＣＲスパッタ装置等の装置のように、常温で緻密な膜を成膜することができる装置によって成膜している。
しかしながら、これらの装置は高価であり、ランニングコストが高く、成膜処理が枚葉となるため、生産性に問題があった。
また、従来の接着シートあるいは接着樹脂による貼り合わせでは、ノズル孔となる上記凹部内に樹脂が入り込むため、ノズル基材の加工後に支持基板を剥離する際、樹脂残渣が残りやすいという問題があった。

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、撥水膜形成前の液滴吐出面への酸化膜形成を、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができるノズル基板の製造方法、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。
また、製造工程において樹脂残渣も除去することができるノズル基板の製造方法、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。

本発明に係るノズル基板の製造方法は、小径孔先端が基材により閉じられ大径孔基端が基材表面に開口されて２段形状で連通されたノズル孔をエッチング加工によってシリコン基材に形成する工程と、前記シリコン基材の前記大径孔側の面に支持基板を貼り合せる工程と、前記シリコン基材の前記小径孔側の面を薄板化して該小径孔の先端部を開口し薄板化加工面を形成する工程と、前記薄板化加工面に湿式酸化洗浄で酸化膜を形成する工程と、前記薄板化加工面の前記酸化膜上に撥水膜を形成する工程と、前記支持基板を前記シリコン基材より剥離する工程とを含むものである。
このように、撥インク膜形成前の液滴吐出面への酸化膜の形成を、シリコン基材自体を湿式酸化洗浄で表面酸化して行うことによって、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができる。また、湿式酸化洗浄の洗浄効果により樹脂残渣も除去することができる。

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記湿式酸化洗浄がオゾン水洗浄よりなるものである。
このように、撥インク膜形成前の液滴吐出面への酸化膜の形成を、シリコン基材自体をオゾン水洗浄で表面酸化して行うことによって、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができる。また、オゾン水洗浄の洗浄効果により樹脂残渣も除去することができる。

本発明に係るノズル基板の製造方法は、小径孔先端が基材により閉じられ大径孔基端が基材表面に開口されて２段形状で連通されたノズル孔をエッチング加工によってシリコン基材に形成する工程と、前記シリコン基材の前記大径孔側の面に支持基板を貼り合せる工程と、前記シリコン基材の前記小径孔側の面を薄板化して該小径孔の先端部を開口し薄板化加工面を形成する工程と、前記支持基板を前記シリコン基材より剥離する工程と、前記薄板化加工面に湿式酸化洗浄で酸化膜を形成する工程と、前記薄板化加工面の前記酸化膜上に撥水膜を形成する工程とを含むものである。
このように、撥インク膜形成前の液滴吐出面への酸化膜の形成を、シリコン基材自体を湿式酸化洗浄で表面酸化して行うことによって、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができる。また、湿式酸化洗浄の洗浄効果により樹脂残渣も除去することができる。

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、前記湿式酸化洗浄がオゾン水洗浄、硫酸過水洗浄または硝酸過水洗浄よりなるものである。
このように、撥インク膜形成前の液滴吐出面への酸化膜の形成を、シリコン基材自体をオゾン水洗浄、硫酸過水洗浄または硝酸過水洗浄で表面酸化して行うことによって、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができる。また、オゾン水洗浄、硫酸過水洗浄または硝酸過水洗浄の洗浄効果により樹脂残渣も除去することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記いずれかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
このようにして、安価な設備で、製造コストを下げて、精度のよい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装置の製造方法は、上記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ものである。
このようにして、安価な設備で、製造コストを下げて、精度のよい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。

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（インクジェットヘッド）の分解斜視図、図２は図１の要部の縦断面図である。図において、インクジェットヘッド１０は、複数のノズル孔１１が所定の間隔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が設けられた電極基板３とを貼り合わせて構成したものである。

ノズル基板１はシリコン基材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、すなわち液滴吐出面１ｂ側に位置して先端がこの液滴吐出面１ｂに開口する径の小さい第１のノズル孔（噴射口部分の小径孔）１１ａと、キャビティ基板２と接合する接合面１ａ側に位置して導入口部分が接合面１ａに開口する径の大きい第２のノズル孔（導入口部分の大径孔）１１ｂとから構成され、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。こうして、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃え、安定したインク吐出特性を発揮させることによって、インク滴の飛翔方向のばらつきをなくし、インク滴の飛び散りをなくすことにより、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。

キャビティ基板２はシリコン基材から作製されており、吐出凹部２１０、オリフィス凹部２３０およびリザーバ凹部２４０が形成されている。そして、オリフィス凹部２３０（オリフィス２３）を介して吐出凹部２１０（吐出室２１）とリザーバ凹部２４０（リザーバ２４）とが連通している。リザーバ２４は各吐出室２１に共通の共通インク室を構成し、それぞれオリフィス２３を介してそれぞれの吐出室２１に連通している。リザーバ２４の底部には後述する電極基板３を貫通するインク供給孔２５が形成され、このインク供給孔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。また、吐出室２１の底壁は振動板２２となっている。
なお、キャビティ基板２の全面には、熱酸化によるＳｉＯ₂ 膜２６が絶縁膜としてほどこされており、これは、インクジェット駆動時の絶縁破壊やショートを防止する。

電極基板３はガラス基材から作製されている。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３１０が設けられている。そして、各凹部３１０内には、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ている。
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とを備えている。端子部３１ｂは、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とキャビティ基板２上の共通電極２７とが接続されている。

次に、上記のように構成し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が駆動され、個別電極３１に電荷を供給してこれ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。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して、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。

上記のように構成したインクジェットヘッド１０の製造方法について、図３〜図１２を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態１に係るノズル基板１を示す上面図、図４〜図９はノズル基板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１０〜図１１はキャビティ基板２と電極基板３との接合工程を示す断面図、図１２はキャビティ基板２と電極基板３との接合基板にノズル基板１を接合してインクジェットヘッド１０を製造する製造工程を示す断面図である。

まず、ノズル基板１の製造工程を、図４〜図９を用いて以下に説明する。
（ａ） 図４（ａ）に示すように、厚み２８０μｍのシリコン基材１００を用意し、熱酸化装置（図示せず）にセットして、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し、シリコン基材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、シリコン基材１００の接合面（キャビティ基板２と接合されることとなる面であって、大径孔側の面ともいう）１００ａ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に対応させたパターニング１１０ｂを行う。

（ｃ） 次に、図４（ｃ）に示すように、ＳｉＯ₂ 膜１０１を、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、第２のノズル孔となる部分に対応するＳｉＯ₂ 膜１０１を薄くする。このとき、裏面に位置するインク吐出側の面（小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、シリコン基材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５（ｅ）に示すように、シリコン基材１００の接合面１００ａ側にレジスト１０３をコーティングし、第１のノズル孔となる部分に対応させたパターニング１１０ａを行う。
（ｆ） 次に、図５（ｆ）に示すように、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、ＳｉＯ₂ 膜１０１を開口する。このとき、裏面の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、シリコン基材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１１ａを形成する。この場合のエッチングガスとしては、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 はシリコン基材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６（ｉ）に示すように、第２のノズル孔となる部分の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６（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、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１１ｂを形成する。

（ｋ） 次に、シリコン基材１００の表面に残るＳｉＯ₂ 膜１０１をフッ酸水溶液で除去し、その後、シリコン基材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、シリコン基材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１１ａ及び第２のノズル孔１１ｂの側面及び底面に、膜厚０．１μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜１０４を均一に成膜する。

（ｌ） 次に、図６（ｌ）（以後、図７（ｏ）に到るまで、図６（ｋ）に示したシリコン基材１００の上下を逆転した状態で示す）に示すように、ガラス等の透明材料よりなる支持基板１２０に、紫外線または熱などの刺激によって容易に接着力が低下する自己剥離層６１を持った両面テープ６０の面６０ａを貼り合わせる。支持基板１２０に貼り合せた両面テープ６０の自己剥離層６１を備えた側の面６０ｂと、シリコン基材１００の接合面１００ａとを向かい合わせ、これらの面を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、きれい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材１００の板厚がばらつく原因となる。

（ｍ） 次に、シリコン基材１００のインク吐出側の面１００ｂをバックグラインダーにより研削加工し、図７（ｍ）に示すように、第１のノズル孔１１ａの先端が開口するまで薄板化加工し、液滴吐出面（薄板化加工面）１ｂを形成する。さらには、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１１ａの先端部の開口を行ってもよい。このとき、第１のノズル孔１１ａ及び第２のノズル孔１１ｂの内壁は、ノズル内の研磨材の水洗除去工程などで洗浄される。あるいは、第１のノズル孔１１ａ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１１ａの先端部までシリコン基材１００を薄くし、表面に露出した第１のノズル孔１１ａの先端部のＳｉＯ₂ 膜１０４を、ＣＦ₄ 又は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。

（ｎ） 次に、オゾンを溶存させた洗浄水にシリコン基材１００を浸し、図７（ｎ）に示すように、液滴吐出面１ｂに酸化膜１０４ａを形成する。
例えば、オゾンを８０〜９０ｐｐｍ溶存させた洗浄水に、シリコン基材１００を１０分間洗浄し、液滴吐出面１ｂに膜厚２ｎｍの酸化膜１０４ａを形成する。このとき、ノズル孔部に露出している自己剥離層６１ａ（図７（ｍ）参照）の一部も除去され、ノズル孔部に入り込んだ自己剥離層も除去される。また、これによって、シリコン基材１００の表面が洗浄され、異物、汚れの付着が無くなり、この後の工程である撥インク膜（後述）のコーティングを均一に行うことができる。
こうして、湿式酸化洗浄（オゾン水洗浄）によってシリコン基材１００の液滴吐出面（薄板化加工面）１ｂに酸化膜１０４ａを形成するが、この際、シリコン基材１００を支持基板１２０に貼り合せた状態で処理することができる。

（ｏ） 次に、図７（ｏ）に示すように、シリコン基材１００の吐出面１ｂの表面に撥インク処理を施す。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１０６を形成する。このとき、第１のノズル孔１１ａ及び第２のノズル孔１１ｂの内壁も撥インク処理される。

（ｐ） 次に、図７（ｐ）（以後、図８（ｓ）に到るまで、図７（ｏ）に示したシリコン基材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液滴吐出面１ｂに、ダイシングテープ７０をサポートテープとして貼り付ける。
（ｑ） 次に、図８（ｑ）に示すように、支持基板１２０側からＵＶ光を照射する。
（ｒ） こうして、図８（ｒ）に示すように、両面テープ６０の自己剥離層６１をシリコン基材１００の接合面１００ａ面から剥離させ、支持基板１２０をシリコン基材１００から取り外す。

（ｓ） 次に、図８（ｓ）に示すように、ＡｒスパッタもしくはＯ₂ プラズマ処理によって、シリコン基材１００の接合面１００ａ側の表面、および第１のノズル孔１１ａ、第２のノズル孔１１ｂの内壁に余分に形成された撥インク層１０６を除去する。
（ｔ） 次に、図８（ｔ）（以後、図９（ｕ）に到るまで、図８（ｓ）に示したシリコン基材１００の上下を逆転した状態で示す）に示すように、シリコン基材１００の接合面１００ａ（ダイシングテープ７０が貼り付けられている液滴吐出面１ｂと反対側に位置する面）を真空ポンプに接続された吸着治具９０に吸着固定し、液滴吐出面１ｂにサポートテープとして貼り付けられているダイシングテープ７０を剥離する。

（ｕ） 最後に、吸着治具９０の吸着固定を解除して、図９（ｕ）に示すように、シリコン基材１００からノズル基板１を回収する。
シリコン基材１００にはノズル基板外輪溝が彫られているため、吸着治具９０からピックアップする段階でノズル基板１は個片に分割されている。
以上の工程を経ることにより、シリコン基材１００よりノズル基板１を形成する。

次に、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図１０、図１１を用いて以下に説明する。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程は、図１０、図１１に示されるものに限定されるものではない。
（ａ） まず、図１０（ａ）に示すように、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基材３００を、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３１０を形成する。なお、この凹部３１０は電極３１の形状より少し大きい溝状のものであって、複数形成する。
そして、凹部３１０の内部に、スパッタによってＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる電極３１を形成する。その後、サンドブラスト加工等によってインク供給孔２５となる孔部２５ａを貫通形成する。

（ｂ） 次に、シリコン基材２００の両面を鏡面研磨した後に、図１０（ｂ）に示すように、シリコン基材２００の片面にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）によってＴＥＯＳ（TetraEthylOrthosilicate ）からなるシリコン酸化膜２０１を形成する。なお、シリコン酸化膜２０１を形成する前に、エッチングストップのためのボロンドープ層を形成するようにしてもよい。振動板をボロンドープ層から形成することにより、厚み精度の高い振動板を形成することができる。
（ｃ） 次に、図１０（ｃ）に示すように、図１０（ｂ）に示すシリコン基材２００と、図１０（ａ）に示すガラス基材３００を、例えば３６０℃に加熱し、シリコン基材２００に陽極、ガラス基材３００に陰極を接続して、８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う。
（ｄ） シリコン基材２００とガラス基材３００を陽極接合した後に、水酸化カリウム水溶液等で図１０（ｃ）の工程で得られた接合基板をエッチングすることにより、図１０（ｄ）に示すように、シリコン基材２００の全体を薄板化する。

（ｅ） 次に、シリコン基材２００の上面（ガラス基材３００が接合されている面と反対側に位置する面）の全面に、プラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ膜を形成する。
そしてこのＴＥＯＳ膜に、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０となる部分を形成するためのレジストをパターニングし、この部分のＴＥＯＳ膜をエッチングして除去する。
その後、図１１（ｅ）に示すように、シリコン基材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、吐出室２１となる凹部２１０、リザーバ２４となる凹部２４０及びオリフィス２３となる凹部２３０を形成する。このとき、電極取出し部４１となる部分４１ａもエッチングして薄板化しておく。なお、図１１（ｅ）のウェットエッチング工程では、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。

（ｆ） シリコン基材２００のエッチングが終了した後に、接合基板をフッ酸水溶液でエッチングして、図１１（ｆ）に示すように、シリコン基材２００に形成されたＴＥＯＳ膜を除去する。
（ｇ） 次に、シリコン基材２００の吐出室２１となる凹部２１０等が形成された面に、図１１（ｇ）に示すように、ＣＶＤによってＴＥＯＳ等からなる液滴保護膜２０２を形成する。
（ｈ） 次に、図１１（ｈ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって電極取出し部４１を開放する。また、シリコン基材２００に機械加工又はレーザー加工を行って、インク供給孔２５をリザーバ２４となる凹部２４０において貫通させる。これによって、キャビティ基板２と電極基板３が接合された接合基板が完成する。
なお、電極取出し部４１に、振動板２２と電極３１の間の空間を封止するための封止剤（図示せず）を塗布するようにしてもよい。

次に、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図１２を用いて以下に説明する。
図１２に示すように、ノズル基板１の接合面１ａに接着剤層を形成し、電極基板３が接合されたキャビティ基板２と、ノズル基板１とを接合する。
以上の製造工程を経ることにより、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合体が完成される。
最後に、キャビティ基板２、電極基板３、ノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、インクジェットヘッド１０が完成する。

実施の形態１によれば、撥インク膜１０６形成前の液滴吐出面１ｂへの酸化膜１０４ａの形成を、シリコン基材１００自体を湿式酸化洗浄で表面酸化して行うことによって、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができる。また、湿式酸化洗浄（オゾン水洗浄）の洗浄効果により、樹脂残渣も除去することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、液滴吐出面１ｂの酸化膜１０４ａの形成をオゾン水洗浄によって行う場合について説明したが（図７（ｎ）参照）、実施の形態２では、液滴吐出面１ｂの酸化膜１０４ａの形成を硫酸過水洗浄あるいは硝酸過水洗浄によって行う場合について説明する。
実施の形態２の場合、硫酸過水洗浄あるいは硝酸過水洗浄は、樹脂の分解作用が大きく、この方法で行うと自己剥離層６１が溶解され、シリコン基材１００が支持基板１２０から剥がれてしまうため、一旦、チップ化してから撥インク処理を行う。

実施の形態１ではノズル基板１を図４〜図９の工程によって製造したが、実施の形態２では、実施の形態１における図４（ａ）〜図７（ｍ）までの製造工程は実施の形態１で示した場合と同様なので、説明を省略する。
以下、図１３（ｎ）〜図１４（ｕ）によって実施の形態２のノズル基板１の製造工程を説明する。なお、図１３（ｎ）〜図１４（ｒ）まではチップ化までの製造工程を示し、図１４（ｓ）〜図１４（ｕ）まではチップ化以降の工程を示す。

実施の形態１における場合と同様にして、図４（ａ）〜図７（ｍ）までの製造工程において、シリコン基材１００のインク吐出側の面１００ｂを研削加工し、液滴吐出面１ｂを形成する。

（ｎ） 第１のノズル孔１１ａの先端が開口するまでシリコン基材１００を薄くした後、図１３（ｎ）（以後、図１３（ｐ）に到るまで、図７（ｍ）に示したシリコン基材１００の上下を逆転した状態で示す）に示すように、液滴吐出面１ｂに、ダイシングテープ７０をサポートテープとして貼り付ける。
（ｏ） 次に、図１３（ｏ）に示すように、支持基板１２０側からＵＶ光を照射する。
（ｐ） こうして、図１３（ｐ）に示すように、両面テープ６０の自己剥離層６１をシリコン基材１００の接合面１００ａ面から剥離させ、支持基板１２０をシリコン基材１００から取り外す。

（ｑ） 次に、図１３（ｑ）（以後、図１４（ｔ）に到るまで、図１３（ｐ）に示したシリコン基材１００の上下を逆転した状態で示す）に示すように、シリコン基材１００の接合面１００ａ（ダイシングテープ７０が貼り付けられている液滴吐出面１ｂと反対側に位置する面）を真空ポンプに接続された吸着治具９０に吸着固定し、液滴吐出面１ｂにサポートテープとして貼り付けられているダイシングテープ７０を剥離する。
（ｒ） 次に、図１４（ｒ）に示すように、吸着治具９０の吸着固定を解除する。こうして、シリコン基材１００をチップ化する。

（ｓ） 次に、チップ化したシリコン基材１００を、硫酸過水洗浄液あるいは硝酸過水洗浄液で洗浄（湿式酸化洗浄）し、図１４（ｓ）に示すように、液滴吐出面１ｂの表面に酸化膜１０４ａを形成する。
例えば、硫酸過水洗浄の場合、硫酸８０ｖｏｌ％、過酸化水素水２０ｖｏｌ％、液温１００℃の混合液に１０分間浸漬し、膜厚２ｎｍの酸化膜１０４ａを形成する。なお、このとき、オゾン水洗浄で酸化膜１０４ａを形成しても良いが、硫酸過水洗浄液あるいは硝酸過水洗浄液の方が有機物に対する洗浄効果が高いため、樹脂残渣を確実に除去することができる。

（ｔ） 続いて、図１４（ｔ）に示すように、ノズル基材１００の表面に、ディッピングにより撥インク膜１０６を形成する。

（ｕ） 次に、図１４（ｕ）に示すように（図１４（ｔ）に示したシリコン基材１００の上下を逆転した状態を示す）、液滴吐出面１ｂに保護フィルム７１を貼る。その後、Ａｒスパッタもしくは０₂ プラズマ処理によって、シリコン基材１００の接合面１００ａ、および第１のノズル孔１１ａ、第２のノズル孔１１ｂの内壁に余分に形成された撥インク膜１０６を除去する。
その後、保護フィルム７１からシリコン基材１００を引き剥がす。
以上の工程を経ることにより、シリコン基材１００よりノズル基板１を形成する。
なお、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程は、実施の形態１に示した場合（図１０〜図１２）と実質的に同様なので、説明を省略する。
こうして、インクジェットヘッド１０が完成する。

実施の形態２によれば、撥インク膜１０６形成前の液滴吐出面１ｂへの酸化膜１０４ａの形成を、シリコン基材１００自体を湿式酸化洗浄で表面酸化して行うことによって、安価な設備で、一度に大量に処理することができ、製造コストを下げることができる。また、湿式酸化洗浄（硫酸過水洗浄あるいは硝酸過水洗浄）の洗浄効果により、樹脂残渣も除去することができる。

実施形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３に係る液滴吐出装置（インクジェットプリンタ）の斜視図である。実施形態１、２で得られたインクジェットヘッド１０は、高歩留まりで製造されたノズル基板１を用いて製造することができ、かかるインクジェットヘッド１０を用いて、図１５に示すようなインクジェットプリンタ４００を得ることができる。
なお、実施形態１、２に係るインクジェットヘッド１０は液滴吐出ヘッドの一例であって、液滴吐出ヘッドはインクジェットヘッド１０に限定されるものではなく、液滴を種々変更することによって、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できる。
また、実施形態１、２に係る液滴吐出ヘッドは、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット（登録商標）方式の液滴吐出装置にも使用することができる。

本発明の実施の形態１にかかる液滴吐出ヘッドの分解斜視図。 図１の要部の縦断面図。 図１のノズル基板の上面図。 図１のノズル基板の製造工程を示す断面図。 図４に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 図５に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 図６に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 図７に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 図８に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 キャビティ基板及び電極基板を接合した接合基板の製造工程を示す断面図。 図１０に続く接合基板の製造工程を示す断面図。 キャビティ基板及び電極基板の接合基板をノズル基板に接合する製造工程を示す断面図。 本発明の実施の形態２に係るノズル基板の製造工程を示す断面図。 図１３に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 本発明の実施の形態３にかかる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、１ｂ 液滴吐出面（薄板化加工面）、２ キャビティ基板、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（小径孔）、１１ｂ 第２のノズル孔（大径孔）、６０ 両面テープ、６１ 自己剥離層、１００ シリコン基材、１００ａ シリコン基材の接合面（大径孔側の面）、１００ｂ インク吐出側の面（小径孔側の面）、１０４ シリコン酸化膜、１０４ａ 酸化膜、１０６ 撥水膜、１２０ 支持基板、４００ インクジェットプリンタ。

Claims (6)

1. 小径孔先端が基材により閉じられ大径孔基端が基材表面に開口されて２段形状で連通されたノズル孔をエッチング加工によってシリコン基材に形成する工程と、前記シリコン基材の前記大径孔側の面に支持基板を貼り合せる工程と、前記シリコン基材の前記小径孔側の面を薄板化して該小径孔の先端部を開口し薄板化加工面を形成する工程と、前記薄板化加工面に湿式酸化洗浄で酸化膜を形成する工程と、前記薄板化加工面の前記酸化膜上に撥水膜を形成する工程と、前記支持基板を前記シリコン基材より剥離する工程とを含むことを特徴とするノズル基板の製造方法。
2. 前記湿式酸化洗浄がオゾン水洗浄であることを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。
3. 小径孔先端が基材により閉じられ大径孔基端が基材表面に開口されて２段形状で連通されたノズル孔をエッチング加工によってシリコン基材に形成する工程と、前記シリコン基材の前記大径孔側の面に支持基板を貼り合せる工程と、前記シリコン基材の前記小径孔側の面を薄板化して該小径孔の先端部を開口し薄板化加工面を形成する工程と、前記支持基板を前記シリコン基材より剥離する工程と、前記薄板化加工面に湿式酸化洗浄で酸化膜を形成する工程と、前記薄板化加工面の前記酸化膜上に撥水膜を形成する工程とを含むことを特徴とするノズル基板の製造方法。
4. 前記湿式酸化洗浄がオゾン水洗浄、硫酸過水洗浄または硝酸過水洗浄である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. 請求項１〜４のいずれかに記載のノズル基板の製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
6. 請求項５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。
   

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