JP2008012706A - 基板の製造方法、インクジェットヘッドの製造方法および電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板をエッチングしたときに、エッチングにより形成された凹部に隣接する凸部の頂部近傍を除去する基板の製造方法、その方法を用いたインクジェットヘッドの製造方法およびその方法を用いた電子部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の基板の製造方法は、エッチングにより形成された凹部２２に隣接する凸部２３の頂部近傍を除去する基板の製造方法であって、前記基板の前記凹部２２に液状または半固形状の補強材２４を充填する第１の工程と、前記補強材２４を固化する第２の工程と、前記基板を、前記頂部側から所定の厚みに薄板化する第３の工程と、前記基板から前記補強材２４を除去する第４の工程とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板の製造方法、インクジェットヘッドの製造方法および電子部品の製造方法に関するものである。

近年、モバイル用途向け液晶ディスプレイ、携帯電話などの携帯性の電子機器およびプリンタのヘッドなどの機器では、薄型・軽量化の要求が高まり、内部に設けられている部品の小型化が図られている。例えば、基板においては、支持基板を貼り合わせた基板を研磨して薄板化する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、基板にパターンを形成するに際しては、フォトレジストとの選択性が高く、微細加工が可能なドライエッチングなどの処理が行われている。特に、垂直異方性ドライエッチングは、垂直方向に選択的にエッチング処理を行うことができるため、多く用いられている。

しかし、パターンを形成したい基板に垂直異方性ドライエッチングを行うと、ドライエッチングにより形成された凹部に隣接する凸部の頂部において異常形状が発生し、所望の形状が得られないという問題がある。
また、凸部に異常形状は発生しないが、エッチング過剰により、凸部が高くなり、所望の凸部が得られないという問題もある。
これらを解決するために、あらかじめレジスト層を厚く積層して、垂直異方性ドライエッチングを行う方法もあるが、装置上の問題やレジスト除去が困難といった問題がある。

特開平２−２０２０２４号公報

本発明の目的は、基板をエッチングしたときに、エッチングにより形成された凹部に隣接する凸部の頂部近傍を除去する基板の製造方法、当該方法を用いたインクジェットヘッドの製造方法および当該基板の製造方法を用いた電子部品の製造方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の基板の製造方法は、エッチングにより形成された凹部に隣接する凸部の頂部近傍を除去する基板の製造方法であって、
前記基板の前記凹部に液状または半固形状の補強材を充填する第１の工程と、
前記補強材を固化する第２の工程と、
前記基板を、前記頂部側から所定の厚みに薄板化する第３の工程と、
前記基板から前記補強材を除去する第４の工程とを有することを特徴とする。
これにより、凸部が損傷、倒壊または変形することなく、凸部の頂部近傍を簡便に除去することができる。したがって、所望の形状の基板を得ることができる。

本発明の基板の製造方法では、前記エッチングは、垂直異方性のドライエッチングであることが好ましい。
これにより、凸部が損傷、倒壊または変形することなく、凸部の頂部近傍を簡便に除去することができる。したがって、所望の形状の基板を得ることができる。
本発明の基板の製造方法では、前記凸部は、その頂部近傍に異常形状を有することが好ましい。
これにより、凸部が損傷、倒壊または変形することなく、異常形状を簡便に除去することができる。したがって、所望の形状の基板を得ることができる。

本発明の基板の製造方法では、前記基板は、前記エッチングされた面と反対の面側に、複数の構造体が設けられていることが好ましい。
これにより、基板の構造体が設けられた面とは反対側の面をエッチングするため、基板の両方の面を所望の形状でパターン形成することができる。
本発明の基板の製造方法では、前記第１の工程において、前記補強材は、前記頂部を覆うような位置に充填されることが好ましい。
これにより、より確実に凹部に隣接する凸部を補強することができる。また、複数の凸部の高さが互いに異なっていても、同じ高さで均一に凸部を薄板化することができる。

本発明の基板の製造方法では、前記第１の工程において、前記補強材は、前記凹部の頂面と略等しい位置まで充填されることが好ましい。
これにより、確実に凹部に隣接する凸部を補強することができる。また、補強材が頂部を覆っていないため、補強材の使用量を抑えることができる。したがって、短時間で所望の厚さに凸部を薄板化することができる。

本発明の基板の製造方法では、前記第１の工程において、前記補強材は、前記異常形状のみを露出するような位置まで充填されることが好ましい。
これにより、確実に凹部に隣接する凸部の有効成分を確実に補強することができる。また、異常形状のみが露出して補強材が凹部に充填されているため、補強材の使用量をさらに抑えることができるとともに、補強材の削りかすの発生を防ぐことができる。したがって、より短時間で、簡便に凸部を薄板化することができる。

本発明の基板の製造方法では、前記補強材は、樹脂材料であることが好ましい。
これにより、凹部に隣接する凸部を適切に補強することができる。また、補強材の固化および除去を簡便に行うことができるので、簡便に頂部近傍を除去することができる。したがって、所望の形状の基板を得ることができる。
本発明の基板の製造方法では、前記エッチングの際に形成されたレジストを除去することなく、第１の工程を行うことが好ましい。
これにより、レジストと補強材と基板とを一度に薄板化できるため、レジスト除去工程を不要とし、基板の製造を簡便にすることができる。

本発明の基板の製造方法では、前記第２の工程は、前記補強材から溶媒または分散媒を除去することにより行われることが好ましい。
これにより、補強材から溶媒または分散媒を除去するだけで補強材を固化することができるため、簡便に基板を製造することができる。
本発明の基板の製造方法では、前記第３の工程は、前記基板を研削および／または研磨することにより行われることが好ましい。
これにより、補強材と基板を確実に薄板化することができる。

本発明の基板の製造方法では、前記研磨は、機械的研磨であることが好ましい。
これにより、同時かつ迅速に基板を薄板化することができるため、凸部の高さが均等となり、凸部の頂面の平面性が向上する。また、補強材が溶解または変質することなく、基板を薄板化することができる。
本発明の基板の製造方法では、前記樹脂材料は、その固化物が有機溶媒に可溶性のものであり、前記第４の工程は、前記補強材を前記有機溶媒で溶解することにより行われることが好ましい。
これにより、有機溶媒で溶解するだけで補強材を除去することができるため、簡便に補強材を除去し、基板を製造することができる。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、母材の一方の面側に対しエッチングを施すことにより所定形状とされたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記母材の一方の面に、前記エッチングを施すことにより凹部を形成する第１の工程と、
前記凹部に、液状または半固形状の補強材を充填する第２の工程と、
前記補強材を固化する第３の工程と、
前記母材を、前記凹部に隣接する凸部の頂部側から所定の厚みに薄板化する第４の工程と、
前記母材から前記補強材を除去する第５の工程とを有することを特徴とする。
これにより、エッチング後補強材で凸部を補強するため、凸部が損傷、倒壊または変形することなく、凸部の頂部近傍を簡便に除去することができる。したがって、所望の形状を有する信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記母材は、前記凹部が形成された面と反対の面側に、液滴を吐出するための駆動素子を含む構造体が設けられたことが好ましい。
これにより、母材の凹部が形成された面と反対側の面に所定の構造体を有するため、より信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
本発明の電子部品の製造方法は、エッチングを施すことにより所定の形状とされた基板を有する電子部品を製造する方法であって、
前記基板の一方の面に、前記エッチングを施すことにより凹部を形成する第１の工程と、
前記凹部に、液状または半固形状の補強材を充填する第２の工程と、
前記補強材を固化する第３の工程と、
前記基板を、前記凹部に隣接する凸部の頂部側から所定の厚みに薄板化する第４の工程と、
前記基板から前記補強材を除去する第５の工程とを有することを特徴とする。
これにより、エッチング後補強材で凸部を補強するため、凸部が損傷、倒壊または変形することなく、凸部の頂部近傍を簡便に除去することができる。したがって、所望の形状を有する信頼性の高い電子部品が得られる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の基板の製造方法、インクジェットヘッドの製造方法および電子部品の製造方法を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜インクジェット式記録ヘッド＞
まず、本発明により製造される電子部品をインクジェット式記録ヘッドに適用した場合の実施形態について説明する。

図１は、本発明の電子部品をインクジェット式記録ヘッドに適用した場合の実施形態を示す分解斜視図であり、図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図、図３は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、図１は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。

図１に示すインクジェット式記録ヘッド１（以下、単に「ヘッド１」と言う。）は、図３に示すようなインクジェットプリンタ（本発明の電子機器）９に搭載されている。
図３に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。

操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。

制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。

印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。
ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１１を備えるヘッド１と、ヘッド１にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。

往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４３と、キャリッジガイド軸９４３と平行に延在するタイミングベルト９４４とを有している。
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４４の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４３に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。

給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。

制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）１４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。

また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子１４、印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。

以下、ヘッド１について、図１および図２を参照しつつ詳述する。
ヘッド１は、ノズル板１１と、インク室基板１２と、振動板１３と、振動板１３に接合された圧電素子（振動源）１４とを備え、これらが基体１６に収納されている。なお、このヘッド１は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
ノズル板１１は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。

このノズル板１１には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔１１１が形成されている。これらのノズル孔１１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
ノズル板１１には、インク室基板１２が固着（固定）されている。
このインク室基板１２は、ノズル板１１、側壁（隔壁）１２２および後述する振動板１３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）１２１と、インクカートリッジ９３１から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ室１２３と、リザーバ室１２３から各インク室１２１に、それぞれインクを供給する供給口１２４とが区画形成されている。

各インク室１２１には、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔１１１に対応して配設されている。各インク室１２１は、後述する振動板１３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
インク室基板１２を得るための母材２０としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド１の製造コストを低減することができる。

インク室基板１２の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。
また、インク室１２１の容積も、特に限定されないが、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。
一方、インク室基板１２のノズル板１１と反対側には、振動板１３が接合され、さらに振動板１３のインク室基板１２と反対側には、複数の圧電素子１４が設けられている。
また、振動板１３の所定位置には、振動板１３の厚さ方向に貫通して連通孔１３１が形成されている。この連通孔１３１を介して、前述したインクカートリッジ９３１からリザーバ室１２３に、インクが供給可能となっている。

各圧電素子１４は、それぞれ、下部電極１４２と上部電極１４１との間に圧電体層１４３を介挿してなり、各インク室１２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子１４は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
各圧電素子１４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板１３は、圧電素子１４の振動により振動し、インク室１２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。

基体１６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体１６にインク室基板１２が固定、支持されている。
このようなヘッド１は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層１４３に変形が生じない。このため、振動板１３にも変形が生じず、インク室１２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔１１１からインク滴は吐出されない。

一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層１４３に変形が生じる。これにより、振動板１３が大きくたわみ、インク室１２１の容積変化が生じる。このとき、インク室１２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される。

１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極１４２と上部電極１４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子１４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室１２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ９３１からノズル孔１１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔１１１からインク室１２１へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ９３１（リザーバ室１２３）からインク室１２１へ供給される。

このようにして、ヘッド１において、印刷させたい位置の圧電素子１４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
このようなヘッド１は、例えば、次のようにして製造することができる。以下、ヘッド１の製造方法（本発明の電子部品の製造方法）の一例について説明する。
図４、図５および図６は、それぞれ、図１および図２に示すインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
なお、以下では、インク室基板１２を母材２０として説明する。

［１］ まず、図４（ａ）に示すように、インク室基板１２となる母材２０と、振動板１３とを貼り合わせ（接合して）、これらを一体化させる。
この接合には、例えば、母材２０と振動板１３とを圧着させた状態で熱処理する方法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ確実に、母材２０と振動板１３とを一体化させることができる。
この熱処理条件は、特に限定されないが、１００〜６００℃×１〜２４時間程度とするのが好ましく、３００〜６００℃×６〜１２時間程度とするのがより好ましい。
なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着方法等を用いてもよい。

［２］ 次に、図４（ｂ）に示すように、振動板１３上に、複数の圧電素子１４を形成する。
圧電素子１４は、下部電極１４２を形成するための導電性材料層と、圧電体層１４３を形成するための圧電材料層と、上部電極１４１を形成するための導電性材料層とを順次積層し、その後、圧電素子１４の形状となるようにエッチングすることにより形成することができる。

前記各材料層は、それぞれ、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法等により形成することができる。
また、前記材料層のエッチングには、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、このような圧電素子１４を構造体ともいう。

［３］ 次に、図４（ｂ）に示される圧電素子１４を有する母材２０を上下に反転させ、インク室基板１２となる母材２０の圧電素子１４に対応した位置に、それぞれインク室１２１となる凹部２２を形成する。また、母材２０の所定位置にリザーバ室１２３および供給口１２４となる凹部（図示せず）を形成する。
まず、図４（ｃ）に示すように、母材２０上に、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成する領域に対応した開口部を有するレジスト層（マスク）２１を形成する。

レジスト層２１は、例えば、フォトリソグラフィー法等により得る（パターニングする）ことができる。
具体的には、母材２０上に、レジスト材料を塗布（供給）した後、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４の形状に対応したフォトマスクを介してこのレジスト材料を、ｉ線、紫外線および電子線等により露光・現像することにより得ることができる。

ここで、レジスト材料は、ネジ型およびポジ型のレジスト材料が挙げられる。
また、レジスト材料を塗布する方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

なお、本実施形態では、レジスト層２１は、レジスト材料を主材料として構成される場合について説明したが、このような場合に限定されず、例えば、レジスト層２１は、レジスト層２１の下層として金属層を備える積層体であってもよい。
これにより、当該レジスト層２１をマスクとして用いて、ドライエッチング法によりインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成する際に、母材２０をエッチング（加工）するのにしたがって、このレジスト層もエッチングされるのをより好適に防止または抑制して、より寸法精度の優れたインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成することができる。

このような金属層としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒのうちの少なくとも１種を主材料とするものが挙げられる。
なお、金属層は、母材２０に酸化膜を形成し、その酸化膜上のほぼ全面に金属膜を形成し、さらにこの金属膜上に前述したような方法でレジスト層２１を形成した後、レジスト層２１をマスクとして用いて、ウェットエッチング法により、この金属膜をレジスト層２１と同様の形状にエッチングすることにより得ることができる。

なお、ウェットエッチング法に用いるエッチング液としては、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨのようなアルカリ金属水酸化物の水溶液、Ｍｇ（ＯＨ）_２のようなアルカリ土類金属水酸化物の水溶液、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの水溶液、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系有機溶媒等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、母材２０の上側、すなわち圧電素子１４が形成されていない面側から、エッチング法を用いて、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を構成する凹部２２を形成する。そして、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４などの側壁１２２としての機能を有する凸部２３が、凹部２２に隣接して形成される。

エッチングは、ドライエッチング法またはウェットエッチング法のいずれを用いてもよいが、ドライエッチング法が好ましい。これにより、化学物質を用いることなく、プラズマによりエッチングを行えるため、簡便かつ確実に母材２０をエッチングすることができる。
ドライエッチング法は、チャンバと、チャンバ内にプラズマ発生用ガスを導入するための第１の導入バルブと、母材２０を冷却する冷却媒体ガスを導入するための第２の導入バルブと、チャンバ内に対向するように設けられた一対の電極と、一方の電極側に設置された母材２０を冷却媒体ガスが通過可能な連通孔を通じて冷却する冷却板と、母材２０を固定するための設置台とを備えたドライエッチング装置を用いて行うことができる。

すなわち、ドライエッチング法は、一方の電極と圧電素子１４とが対向するように母材２０を、この電極側に設けられた設置台にセットし、チャンバ内を減圧する。そして、第２の導入バルブから導入した冷却媒体ガスを母材２０の下側に吹き付けて前記冷却板および冷却媒体ガスの温度を伝えて冷却し、かつ、第１の導入バルブから導入したプラズマ発生用ガスを一対の電極間に供給した状態で、この電極間に高周波電圧を印加するものである。これにより、電極間の間でプラズマが発生し、これにより生じたイオンや電子がレジスト層２１を備える母材２０の上面に衝突することによりインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を構成する凹部２２を形成する。

このようなドライエッチングは、垂直異方性のドライエッチングであることが好ましい。これにより、プラズマ中の活性ガスであるプラズマイオンが垂直に入射するため、異方性のエッチングが効率良く行われる。
プラズマ発生用ガスとしては、例えば、フッ素系ガス、塩素および臭素のうちの少なくとも１種を含有するハロゲン系ガス等が挙げられるが、本実施形態のように母材２０がシリコン単結晶で構成される場合には、ＳＦ_６、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＢｒＦ_３、ＣＦ_４／Ｏ_２、Ｃｌ_２、ＳＦ_６／Ｎ_２／Ａｒ、ＢＣｌ_２／Ｃｌ_２／Ａｒガスを用いるのが好ましく、特に、ＳＦ_６およびＣ_４Ｆ_８ガスのうちのいずれかを単独で、またはこれらの混合ガスを用いるのが好ましい。これにより、母材２０のエッチングを効率よく行うことができる。

冷却媒体ガスとしては、冷却効率に優れ、プラズマの発生に影響を与えないようなものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素のような不活性ガス等が挙げられ、これらの中でも、ヘリウムを主成分とするのが好ましい。ヘリウムは、特に冷却効果に優れるものであることから冷却媒体ガスとして好適に用いられる。

また、前記冷却板の温度すなわち冷却媒体ガスの温度は、−２０〜６０℃程度であるのが好ましく、−１０〜１０℃程度であるのがより好ましい。これにより、母材２０を冷却して適切な温度を維持することができるようになる。
このようなドライエッチングを行った後は、レジスト層２１を除去する。その方法としては、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒すこと、または、これらのものを溶解し得るアセトン、アルキルベンゼンスルホン酸のようなレジスト剥離液に浸漬することにより、レジスト層２１の全てまたはその一部を液状化することにより行うことができる。

［４］ レジスト層２１をマスクとして母材２０にエッチングを行うと、図４（ｄ）、図５（ｅ）に示すように、レジスト層２１と母材２０との接面付近（凸部の頂部近傍）がサイドエッチングされ、異常形状２３１が発生することがある。このような異常形状２３１はアンダーカットともいい、母材２０を深くエッチングするほど顕著に発生する。そのため、所望の適正な凸部２３形状が得られなくなる。

また、異常形状２３１は発生しなくとも、エッチング過剰により凸部２３が高くなりすぎ、所望の凸部２３形状が得られない場合がある。
この母材２０の加工（エッチング）時に形成された凸部２３の頂部近傍をを除去するために、本発明の基板の製造方法が用いられる。すなわち、エッチングにより形成された凹部２２に隣接する凸部２３の頂部近傍を除去する母材２０の製造方法であって、母材２０の凹部２２に液状または半固形状の補強材２４を充填する第１の工程と、補強材２４を固化する第２の工程と、母材２０を、頂部側から所定の厚みに薄板化する第３の工程と、母材２０から補強材２４を除去する第４の工程とを有する。

以下、本発明の基板（母材２０）の製造方法について説明する。
［４−１］ 第１の工程
図５（ｆ）に示すように、凹部２２内に所定の位置まで液状または半固形状の補強材２４（正確には補強材の前駆体）を充填する。
凹部２２に充填される補強材２４は、凸部２３が倒壊、変形または損傷しないように凸部２３を補強する機能を有する。したがって、この機能が発揮される限りにおいて、補強材２４が充填されるレベルは特に限定されない。

図５（ｆ）では、補強材２４は、凸部２３の頂部を超えて該頂部を覆うような位置に充填されている。これにより、より一層確実に凸部２３を補強することができる。また、複数の凸部２３の高さが互いに異なっていても、確実に同じ高さで均一に凸部２３を薄板化することができる。
また、図５（ｆ）の１点鎖線で示すように、補強材２４は、凸部２３の頂面（頂部の上面）と略等しい位置に充填されてもよい。これによりより確実に凸部２３を補強することができる。また、凸部２３の頂部を覆うような位置に充填するよりも、補強材２４の使用量を抑えることができる。したがって、より短時間で所望の厚さに薄板化することができる。

また、図５（ｆ）の２点鎖線で示すように、補強材２４は、異常形状２３１のみを露出する位置に充填されてもよい。これにより、凸部２３の有効部分を確実に補強することができる。また、補強材２４の使用量をさらに抑えることができるとともに、補強材２４の削りかすの発生を防ぐことができる。したがって、より一層短時間で、簡便に薄板化することができる。

このような補強材２４としては、例えば、ポリイミド系樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、もしくは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテンのようなポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ素系樹脂、ポリパラキシリレン、ベンゾシクロブテン、ポリビニルフェノールのような芳香族系樹脂などの熱可塑性樹脂等の樹脂材料の他、ネガ型およびポジ型のレジスト材料が挙げられる。

また、補強材２４には、金属粒子が含まれていてもよい。これにより、補強材２４の熱伝導率を向上させることができることから、補強材２４への金属粒子の充填量およびその種類を適宜設定することにより、補強材２４の熱伝導性を比較的容易に制御することができる。すなわち、補強材２４の熱容量と構造体（圧電素子１４）の熱容量との差が小さくなるように比較的容易に制御することができる。

金属粒子としては、特に限定されないが、例えば、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｐｔ等の元素（原子）のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
このような補強材２４は、有機溶媒に可溶性のものであることが好ましい。これにより、後述する第４の工程において、固化された補強材２４を有機溶媒で溶解することにより補強材２４を除去することができるため、簡便に頂部近傍が除去されたまたは異常形状２３１がない母材２０を得ることができる。

補強材２４は、液体状または半固形状のものが用いられる。これにより、凸部２３を損傷することなく凹部２２に補強材２４を充填することができ、凸部２３を確実に補強することができる。
補強材２４は液体状または半固形状のものであるため、凹部２２にそのまま充填してもよいが、溶媒や分散媒と混合して充填してもよい。固体の補強材２４の場合は、溶媒または分散媒と混合して使用する必要がある。

この場合、用いられる溶媒または分散媒としては、補強材２４の種類によって異なるが、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。

補強材２４の充填は、例えば、補強材２４を含む溶液または分散液を凹部２２または凹部２２を含む領域に塗布（供給）することにより行うことができる。
補強材２４を含む溶液または分散液を塗布する方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法、スキージ法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、補強材２４を充填する際の雰囲気は、大気圧下であってもよいが、減圧下であるのが好ましい。具体的には、雰囲気の圧力は、５０Ｐａ〜５ｋＰａ程度であるのが好ましく、１００Ｐａ〜１ｋＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、補強材２４の固化を促進することができる。
なお、図５（ｆ）では、エッチングの際に形成されたレジスト層２１が除去された状態で補強材２４が充填されているが、このレジスト層２１を除去することなく、本工程を行うこともできる。これにより、レジスト層２１と補強材２４と凸部２３とを一度に薄板化できるため、レジスト除去工程を不要とし、母材２０の製造を簡便にすることができる。

［４−２］ 第２の工程
凹部２２に充填した補強材２４を固化する。その方法は、補強材２４の種類によって異なる。
補強材２４が熱硬化性樹脂の場合には、加熱や光照射等によって固化させることができる。

加熱の場合は、例えば、補強材２４が充填された母材２０をホットプレートやオーブンなどで加熱することにより、補強材２４を固化させることができる。加熱温度は、補強材２４の種類によっても異なるが、５０〜３００℃あることが好ましく、１００〜２００℃であることがより好ましい。これにより、確実に補強材２４を固化させることができる。また、加熱時間は、補強材２４の種類によっても異なるが、１分〜１時間であることが好ましく、１５〜３０分であることがより好ましい。これにより、確実に補強材２４を固化させることができる。

光照射の場合は、例えば、母材２０の補強材２４に紫外線などを照射することにより、補強材２４を固化させることができる。紫外線の照射時間は、補強材２４の種類によっても異なるが、１〜２０分であることが好ましく、３〜５分であることがより好ましい。これにより、確実に補強材２４を固化させることができる。
補強材２４が熱可塑性樹脂の場合には、例えば、補強材２４中の溶媒または分散媒を除去することにより行われる。具体的には、補強材２４が充填された母材２０を減圧雰囲気下に置くことにより行われる。すなわち、例えば、所定のチャンバ内に補強材２４が充填された母材２０を設置し、チャンバ内を減圧することにより、補強材２４中に含まれる溶媒または分散媒が外部に排出される。

このとき、溶媒または分散媒を除去する条件として、チャンバ内の圧力は、５０Ｐａ〜５ｋＰａであることが好ましく、１００Ｐａ〜１ｋＰａであることが好ましい。これにより、確実かつ迅速に補強材２４中の溶媒または分散媒を除去することができ、補強材２４を固化することができる。固化時間は、１分〜１時間であることが好ましく、１５〜３０分であることがより好ましい。これにより、確実に補強材２４中の溶媒または分散媒を除去することができ、補強材２４を固化することができる。
補強材２４が、ネガ型またはポジ型のレジスト材料の場合には、例えば、熱可塑性樹脂の場合と同様に、減圧下で乾燥させることにより、固化させることができる。

［４−３］ 第３の工程
図５（ｇ）に示すように、補強材２４が充填された母材２０を、凸部２３の頂部側から所定の厚みに薄板化する。
母材２０の薄板化の方法は、母材２０が均一に薄板化されれば特に限定されないが、例えば、凸部２３の頂部側から研削および／または研磨などをすることにより行われるのが好ましい。研削または研磨することにより、凸部２３の頂部近傍または異常形状２３１を確実に除去することができ、迅速に凸部２３を所望の厚さに薄板化することができる。また、研削および研磨を併用することにより、迅速に凸部２３を薄板化することができ、凸部２３の頂部を滑らかにすることもできる。

研削および研磨は、機械的なもの化学的なもののいずれでもよいが、機械的なものが好ましい。これにより、母材２０を同時かつ迅速に薄板化することができるので、各凸部２３の高さが均等になり、凸部２３の頂面の平面性が向上する。また、化学的なものに比べて、補強材２４を溶解または変質することなく薄板化することができる。

なお、薄板化時に、母材２０の剛性を保つため、母材２０の下側にガラスまたはシリコンなどの材料（補強板）を貼り合せてもよい。
母材２０を所定の厚みに薄板化するに際しては、予め、頂部近傍または異常形状２３１の寸法を所定の機器を用いて測定しておき、その寸法だけ除去すればよい。また、予め、当該寸法以上の深さを定め、その深さまで凸部２３を薄板化してもよい。このように、予め頂部近傍または異常形状２３１の除去量を決定した上で薄板化工程を行うので、頂部近傍の除去量または異常形状２３１の有無をリアルタイムで確認しながら薄板化する必要がなく、迅速かつ確実に凸部２３の頂部近傍または異常形状２３１を除去することができる。また、凹部２２がインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４として適正に機能することができる。

なお、頂部近傍または異常形状２３１を除去するために母材２０の薄板化を行うため、当該薄板化を想定した厚さの母材２０を用いることが好ましい。すなわち、頂部近傍または異常形状２３１の除去量を想定して、エッチングにより適正な深さの凹部２２を形成しておくことが好ましい。これにより、薄板化し過ぎることにより、凹部２２がインク室１２２等として機能しなくなるのを好適に防ぐことができる。

［４−４］ 第４の工程
図５（ｈ）に示すように、母材２０の凹部２２から補強材２４を除去する。
補強材２４の除去は、例えば、チャンバ内で大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒すこと、または、固化された補強材２４を溶解し得る有機溶媒に浸漬することにより行われる。

酸素プラズマやオゾン蒸気に晒す場合、チャンバ内の圧力は、１０Ｐａ〜１ｋＰａであることが好ましく、５０〜１００Ｐａであることが好ましい。これにより、確実に補強材２４を除去することができる。また、酸素プラズマやオゾン蒸気に晒す時間は、５分〜２時間であることが好ましく、１０分〜１時間であることが好ましい。これにより、確実に補強材２４を除去することができる
有機溶媒に浸漬する場合、有機溶媒への浸漬時間は、２０分〜２時間であることが好ましく、３０分〜１時間であることが好ましい。これにより、確実に補強材２４を除去することができる
ここで、固化された補強材２４を溶解し得る有機溶媒は、補強材２４の種類によって異なるが、前記［４−１］で説明した有機溶媒と同様のものが挙げられる。このような有機溶媒を用いることにより、補強材２４が溶解するので、簡便かつ迅速に補強材２４を除去することができる。

具体的には、補強材２４にエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いた場合、例えば、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、ソロソルブ系溶媒、アルコール系溶媒などが用いられる。補強材２４にアクリル樹脂を用いた場合、例えば、アルコール系溶媒などが用いられる。補強材２４にポリオレフィン系樹脂を用いた場合、例えば、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒などが用いられる。補強材２４にポリアミド系樹脂を用いた場合、例えば、芳香族炭化水素系溶媒などが用いられる。補強材２４にフッ素系樹脂を用いた場合、例えば、ハロゲン化合物系溶媒などが用いられる。補強材２４に芳香族系樹脂を用いた場合、例えば、芳香族炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒などが用いられる。

このような補強材２４と有機溶媒の組み合わせのうち、アルコール系溶媒またはケトン系溶媒に可溶な補強材２４を用い、それらの溶媒で補強材２４を除去することが好ましい。これにより、アルコール系溶媒またはケトン系溶媒の取り扱いが簡単であるため、簡便に補強材２４を凹部２２から簡便に除去することができる。
なお、これらの有機溶媒は、２種以上混合して用いてもよい。

［５］ 次に、図６（ｉ）に示すように、複数のノズル孔１１１が形成されたノズル板１１を、各ノズル孔１１１が各インク室１２１となる凹部２２に対応するように位置合わせして接合する。
これにより、複数のインク室１２１、リザーバ室１２３および複数の供給口１２４が画成される。また、［４−３］の第３の工程における機械的研磨により、凸部２３が同じ高さに研磨され、かつ、凸部２３の頂面の平面性が向上するため、ノズル板１１を凸部２３に密着性よく接合することができる。そのため、ノズル板１１と凸部２３との間からインク漏れを防ぐことができる。
この接合には、例えば、接着剤による接着等の各種接着方法、各種融着方法等を用いることができる。

［６］ 次に、インク室基板１２を、例えば接着剤による接着等により基体１６に取り付け（固定する）、ヘッド１を製造する。
以上のような工程を経て、ヘッド１が製造される。
以上のように、本発明によれば、エッチングにより形成される凸部の頂部近傍を、簡便に除去することができる。

以上、本発明の基板の製造方法、インクジェットヘッドの製造方法および電子部品の製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の基板の製造方法および電子部品の製造方法は、インクジェット式記録ヘッドの製造に適用することができる他、例えば、ＭＥＭＳデバイスにも適用することができる。
なお、本発明の電子部品の製造方法では、凹部が形成された面と反対の面側に構造体が設けられていてもよい。

インクジェット式記録ヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。 インクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。 インクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。 インクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。 インクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。 インクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１……インクジェット式記録ヘッド １１……ノズル板 １１１……ノズル孔 １２……インク室基板 １２１……インク室 １２２……側壁 １２３……リザーバ室 １２４……供給口 １３……振動板 １３１……連通孔 １４……圧電素子 １４１……上部電極 １４２……下部電極 １４３……圧電体層 １６……基体 ２０……母材 ２１……レジスト層 ２２……凹部 ２３……凸部 ２３１……異常形状 ２４……補強材 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……キャリッジガイド軸 ９４４……タイミングベルト ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙

Claims (16)

1. エッチングにより形成された凹部に隣接する凸部の頂部近傍を除去する基板の製造方法であって、
   前記基板の前記凹部に液状または半固形状の補強材を充填する第１の工程と、
   前記補強材を固化する第２の工程と、
   前記基板を、前記頂部側から所定の厚みに薄板化する第３の工程と、
   前記基板から前記補強材を除去する第４の工程とを有することを特徴とする基板の製造方法。
2. 前記エッチングは、垂直異方性のドライエッチングである請求項１に記載の基板の製造方法。
3. 前記凸部は、その頂部近傍に異常形状を有する請求項１または２に記載の基板の製造方法。
4. 前記基板は、前記エッチングされた面と反対の面側に、複数の構造体が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の基板の製造方法。
5. 前記第１の工程において、前記補強材は、前記頂部を覆うような位置に充填される請求項１ないし４のいずれかに記載の基板の製造方法。
6. 前記第１の工程において、前記補強材は、前記凹部の頂面と略等しい位置まで充填される請求項１ないし４のいずれかに記載の基板の製造方法。
7. 前記第１の工程において、前記補強材は、前記異常形状のみを露出するような位置まで充填される請求項３に記載の基板の製造方法。
8. 前記補強材は、樹脂材料である請求項１ないし７のいずれかに記載の基板の製造方法。
9. 前記エッチングの際に形成されたレジストを除去することなく、第１の工程を行う請求項１ないし８のいずれかに記載の基板の製造方法。
10. 前記第２の工程は、前記補強材から溶媒または分散媒を除去することにより行われる請求項１ないし９のいずれかに記載の基板の製造方法。
11. 前記第３の工程は、前記基板を研削および／または研磨することにより行われる請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板の製造方法。
12. 前記研磨は、機械的研磨である請求項１１に記載の基板の製造方法。
13. 前記樹脂材料は、その固化物が有機溶媒に可溶性のものであり、前記第４の工程は、前記補強材を前記有機溶媒で溶解することにより行われる請求項１ないし１２のいずれかに記載の基板の製造方法。
14. 母材の一方の面側に対しエッチングを施すことにより所定形状とされたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
    前記母材の一方の面に、前記エッチングを施すことにより凹部を形成する第１の工程と、
    前記凹部に、液状または半固形状の補強材を充填する第２の工程と、
    前記補強材を固化する第３の工程と、
    前記母材を、前記凹部に隣接する凸部の頂部側から所定の厚みに薄板化する第４の工程と、
    前記母材から前記補強材を除去する第５の工程とを有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。
15. 前記母材は、前記凹部が形成された面と反対の面側に、液滴を吐出するための駆動素子を含む構造体が設けられた請求項１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
16. エッチングを施すことにより所定の形状とされた基板を有する電子部品を製造する方法であって、
    前記基板の一方の面に、前記エッチングを施すことにより凹部を形成する第１の工程と、
    前記凹部に、液状または半固形状の補強材を充填する第２の工程と、
    前記補強材を固化する第３の工程と、
    前記基板を、前記凹部に隣接する凸部の頂部側から所定の厚みに薄板化する第４の工程と、
    前記基板から前記補強材を除去する第５の工程とを有することを特徴とする電子部品の製造方法。
    

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