JP2009166345A - 吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ばらつきが少ない安定した吐出特性が得られる吐出ヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】本適用例の吐出ヘッドの製造方法は、液状体が充填される複数の流路と、複数の流路のそれぞれに連通するノズルとを有する吐出ヘッドの製造方法であって、複数の流路を１つの単位とする流路基板を、フォトリソグラフィ法を用いてマザー基板１０３に１６個形成する流路形成工程を備え、露光工程において、露光中心Ｅ₀を中心とする仮想同心円Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の円周上に流路基板に対応する流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６を配分して配置したマスク２００を用いて、マザー基板１０３を一括露光した。
【選択図】図１１

Description

本発明は、液状体を液滴として吐出可能な吐出ヘッドの製造方法に関する。

吐出ヘッドの製造方法としては、液体を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方の面側に振動板を介して設けられた圧電素子と、該圧電素子を密封可能な空間を有する封止基板とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法が知られている（特許文献１）。

上記液体噴射ヘッドの製造方法は、流路形成基板用ウェハに形成された位置決め孔と封止基板用ウェハに形成された位置決め孔とに位置決めピンを挿入して流路形成基板用ウェハと封止基板用ウェハとを位置決めした状態で接合する工程を備えている。
これにより、流路形成基板と封止基板とを高精度且つ容易に位置決めして接合することができるとしている。

特開２００４−５０４８７号公報

しかしながら、上記液体噴射ヘッドの製造方法では、個々の流路形成基板が流路形成基板用ウェハ上において、どのような精度で形成されているかについて言及されていない。
上記位置決めピンを用いて流路形成基板用ウェハと封止基板用ウェハとを位置決めした状態で接合したとしても、個々の流路形成基板における流路の寸法精度がばらつくと、不良が発生するおそれがあるという課題を有している。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例の吐出ヘッドの製造方法は、液状体が充填される複数の流路と、前記複数の流路のそれぞれに連通するノズルとを有する吐出ヘッドの製造方法であって、前記複数の流路を１つの単位とする流路基板を、フォトリソグラフィ法を用いてマザー基板にｍ個形成する流路形成工程を備え、前記流路形成工程は、前記マザー基板の露光中心を中心とした仮想円の円周上に前記ｍ個の流路基板のうちの少なくとも一部を形成することを特徴とする。

フォトリソグラフィ法を用いる場合、露光時の露光精度のばらつきの影響を無視できない。露光精度のばらつきの因子としては、露光装置の光学系における露光光の光学軸に対するコリメイトや色収差が挙げられる。これらの因子は、露光中心を基準とするばらつきを有している。この方法によれば、流路形成工程では、マザー基板の露光中心を中心とした仮想円の円周上にｍ個の流路基板のうちの少なくとも一部を形成する。したがって、当該少なくとも一部の流路基板は、フォトリソグラフィ法における露光精度のばらつきの影響をほぼ一定した傾向で受けることになる。ゆえに、ｍ個の流路基板間における複数の流路の寸法精度のばらつきが低減される。また、当該少なくとも一部の流路基板間では、ほぼ安定した寸法精度で複数の流路を形成することができる。なお、ｍは２以上の整数である。

［適用例２］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路形成工程は、前記マザー基板の露光中心を中心とした複数の仮想同心円の円周上に前記ｍ個の流路基板を配分して形成することが好ましい。
この方法によれば、複数の仮想同心円のうち少なくとも同一の仮想円上に形成された流路基板間では、ほぼ安定した寸法精度で複数の流路を形成することができる。結果的に、ｍ個の流路基板間における複数の流路の寸法精度のばらつきがより低減される。

［適用例３］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路形成工程は、前記ｍ個の流路基板のうちの（ｍ−ｎ）個を前記マザー基板の露光中心を基準としてマトリクス状に形成し、前記（ｍ−ｎ）個の流路基板がマトリクス状に形成された領域の外周領域において、前記露光中心を中心とした仮想円の円周上にｎ個の流路基板を形成するとしてもよい。
露光精度のばらつきの因子としての露光光の光学軸に対するコリメイトや色収差は、露光中心から遠ざかる程、そのばらつきを抑えることが難しい。この方法によれば、露光精度のばらつきの影響を最も受けやすい上記外周領域において、ｍ個のうちｎ個の流路基板が露光中心を中心とした仮想円の円周上に形成される。したがって、マザー基板において効率的に流路基板を配置し、且つｍ個の流路基板間における複数の流路の寸法精度のばらつきを低減することができる。なお、ｎは１以上の整数である。

［適用例４］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記仮想円または前記仮想同心円の円周上に形成された前記流路基板は、前記流路基板の中心が前記仮想円または前記仮想同心円の円周上に位置していることを特徴とする。
この方法によれば、流路基板の中心が仮想円または仮想同心円の円周上に位置しているので、複数の流路間における寸法精度のばらつきを均等化することができる。

［適用例５］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路基板は、前記複数の流路の配列方向と前記仮想円または前記仮想同心円の接線方向とが合致するように位置していることが好ましい。
この方法によれば、複数の流路ごとの露光中心からの距離の変動が抑制されるので、複数の流路間における寸法精度のばらつきをより低減することができる。

［適用例６］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路形成工程は、前記流路基板に対応する流路露光パターンを有するマスクを用いて前記マザー基板を一括露光する露光工程を含み、前記流路露光パターンは、前記複数の流路の設計上の基準寸法に対して、前記マスク上の露光中心を基準とする座標に応じた寸法補正が施されていることが好ましい。
この方法によれば、マスクの露光中心を基準とする座標に応じて複数の流路露光パターンの寸法補正が施されている。したがって、少なくとも露光装置の光学系に起因する寸法精度のばらつきをより低減して、複数の流路が設計上の基準寸法に対してばらつきが少ない状態で形成された流路基板を有する吐出ヘッドを製造することができる。よって、所望の吐出特性を有する吐出ヘッドを製造することができる。

［適用例７］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記マスク上において前記仮想円または前記仮想同心円の円周上に形成された前記流路露光パターンは、前記露光中心からの距離に応じた寸法補正が施されていることを特徴とする。
この方法によれば、マスク上において仮想円または仮想同心円の円周上に形成された流路露光パターンは、露光中心からの距離が一定となるので、一定の補正量に基づいた寸法補正が可能となる。したがって、個々の流路露光パターンに補正量を設定する場合に比べて、寸法補正作業を軽減できる。

［適用例８］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記流路露光パターンは、前記複数の流路において前記ノズルと連通する圧力発生室を形成するパターン部と、前記圧力発生室に前記液状体を導く液状体供給路を形成するパターン部とを有し、前記寸法補正は、少なくとも前記液状体供給路を形成するパターン部に対して施されているとしてもよい。
圧力発生室に液状体を導く液状体供給路の寸法精度は、ノズルから吐出される液状体の吐出特性に影響を及ぼす。この方法によれば、少なくとも液状体供給路を形成するパターン部に対して寸法補正が施されているので、安定した吐出特性が得られる。

［適用例９］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記寸法補正は、複数の前記圧力発生室の前記液状体供給路を形成するパターン部ごとに施されていることが好ましい。
この方法によれば、複数のノズル間において吐出特性のばらつきが少なく安定した品質を有する吐出ヘッドを製造することができる。

［適用例１０］上記適用例の吐出ヘッドの製造方法において、前記マザー基板の前記流路基板の外周に沿ってレーザ光を照射して切断するレーザスクライブ工程を備えることが好ましい。
この方法によれば、ダイシング法などの直線的に切断する方法に比べて、マザー基板における流路基板の配置の仕方に依存することなく流路基板を切断して取り出すことができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。

＜吐出ヘッド＞
まず、本実施形態の吐出ヘッドについて説明する。図１は、吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態の吐出ヘッド１０は、複数のノズル４ａを有するノズル基板４と、複数の圧力発生室３ａを含む複数の流路が形成された流路基板３と、流路基板３の複数の圧力発生室３ａに対応して設けられた圧電素子６と、圧電素子６側に面して窪んだ封止室１ａを有する封止基板１と、圧電素子６を駆動する駆動回路１２０とを備えている。吐出ヘッド１０は、駆動回路１２０により圧電素子６が駆動されることにより、圧力発生室３ａを加圧して、圧力発生室３ａに充填された液状体を圧力発生室３ａに連通したノズル４ａから吐出するものである。

ノズル基板４は、例えば、厚さが０．０１〜１ｍｍのガラス、セラミックス、シリコン単結晶基板またはステンレス鋼などからなる。本実施形態では、ステンレス鋼を用いた。複数のノズル４ａは、一定の方向に所定のピッチで穿孔されている。ノズル径は、およそ２７μｍである。

流路基板３は、例えば、シリコン単結晶基板であって、隔壁３ｂによって区画された略矩形状の複数の圧力発生室３ａが複数のノズル４ａの配列方向に並設されている。圧力発生室３ａの長手方向と直交する方向に連通部３ｃが形成され、連通部３ｃと各圧力発生室３ａとが、液状体供給路３ｅを介して連通されている。連通部３ｃは、後述する封止基板１のリザーバ部１ｂと連通して各圧力発生室３ａの共通リザーバ３ｄの一部を構成する。流路基板３のノズル基板４に面する側の一方の表面は、窒化膜３ｆで覆われている。

圧電素子６は、一対の電極６ｂ，６ｄと、一対の電極６ｂ，６ｄに挟まれた圧電体６ａとからなり、流路基板３の上記一方の表面に対して反対側の他方の表面に形成されるものである。まず、流路基板３の上記他方の表面に熱酸化により厚さおよそ１〜２μｍのシリコン酸化膜からなる弾性膜２ａを形成する。その上に、厚さが、およそ０．３〜０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）などからなる絶縁体膜２ｂを積層形成する。絶縁体膜２ｂ上に、厚さが、およそ０．１〜０．２μｍの白金からなる導電膜を成膜してパターニングすることにより下電極６ｄを形成する。次に、厚さが、およそ０．５〜５μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層を形成し、さらに厚さ０．１μｍの白金からなる導電膜を成膜してパターニングすることにより、圧電体６ａと上電極６ｂとを形成する。すなわち、圧電素子６は、白金からなる下電極６ｄと、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体６ａと、白金からなる上電極６ｂとが順に弾性膜２ａ上に積層形成されたものである。弾性膜２ａは、圧力発生室３ａの一部を構成し振動板として機能する。すなわち、振動板としての弾性膜２ａと圧電素子６とにより圧力発生室３ａの体積を変動させるアクチュエータを構成するものである。

下電極６ｄは、圧電素子６の共通電極の機能を果たしている。その上に積層される圧電体６ａと上電極６ｂは、流路基板３に形成される複数の圧力発生室３ａに対応してパターニング形成されている。また、連通部３ｃと封止基板１のリザーバ部１ｂとに連通する連通部２ｃがパターニング形成され開口している。そして、上電極６ｂには、金などからなるリード電極６ｃが連通部２ｃ側に向かって延設されている。

封止基板１は、流路基板３の熱膨張率とほぼ同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、厚みおよそ４００μｍの面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いた。圧電素子６側に臨む一方の表面をエッチングして窪むように形成された封止室１ａと、厚み方向に貫通するリザーバ部１ｂと貫通孔１ｃとを有している。

封止基板１のリザーバ部１ｂが開口する他方の表面１ｄには、可撓性材料からなる封止膜５ａとリザーバ部１ｂに対応した開口部５ｃを有する固定板５ｂとにより構成されたコンプライアンス基板５が接合されている。

図２は、吐出ヘッドの構造を示す要部平面図である。図２に示すように、封止基板１の封止室１ａは、複数の圧電素子６が配列する領域を封止するように設けられている。封止基板１の貫通孔１ｃ内には、圧電素子６の上電極６ｂに接続したリード電極６ｃと共通電極である下電極６ｄの一部が露出している。圧力発生室３ａに繋がる液状体供給路３ｅは、開口部５ｃ（流路基板３の連通部３ｃ）側に延びている。液状体供給路３ｅは、圧力発生室３ａよりも狭い幅３ｇで形成されており、連通部３ｃから圧力発生室３ａに流入する液状体の流路抵抗を一定とする機能を有している。そのため、本実施形態では、液状体供給路３ｅの幅３ｇにおける設計上の基準寸法に対して、流路基板３の製造工程を考慮したマザー基板に対する流路基板の配置と、これに対応した寸法補正が施されている（詳細は吐出ヘッドの製造方法において説明する）。なお、圧力発生室３ａに繋がる液状体供給路３ｅは、１条に限定されず、複数条設ける構成としてもよい。

図３は、吐出ヘッドの構造を示す概略断面図である。詳しくは、図２のＡ−Ａ'線で切った断面図である。

図３に示すように、吐出ヘッド１０は、複数のノズル４ａからなる所謂２連のノズル列４ｂ（図４参照）を有しており、ノズル列４ｂに対して図２で示した構成を線対称な位置に備えている。また、封止基板１、流路基板３、ノズル基板４、コンプライアンス基板５の４つの基板を接合することで構成されている。ノズル基板４は、複数のノズル４ａが流路基板３の圧力発生室３ａに連通するように接合されている。封止基板１は、圧電素子６を封止すると共に、リザーバ部１ｂが流路基板３の連通部３ｃに連通して共通リザーバ３ｄを構成するように接着層１ｅを介して流路基板３に接合されている。

駆動回路１２０の各出力端子と貫通孔１ｃ内の圧電素子６の各リード電極６ｃおよび下電極６ｄとは、接続配線１２１を用いたワイヤボンディングにより電気的に接続されている。

このような吐出ヘッド１０は、封止膜５ａと固定板５ｂとからなるコンプライアンス基板５の一部に配管（図示省略）が接続され、リザーバ部１ｂに配管を通じて液状体が導入される。導入された液状体は、連通部２ｃ、連通部３ｃ、液状体供給路３ｅを経由して各圧力発生室３ａに充填される。駆動回路１２０から圧電素子６に駆動電圧が印加されると、圧電素子６が撓むことにより圧力発生室３ａの体積が変化し、充填された液状体に圧力が加わってノズル４ａから液状体が液滴として吐出される。液状体供給路３ｅの幅３ｇの寸法に対して、流路基板３の製造工程を考慮したマザー基板に対する流路基板３の配置と、これに対応した寸法補正とが施されているので、液状体の流路抵抗が、圧力発生室３ａごとにほぼ一定となっている。したがって、安定した液滴の吐出特性（吐出量、吐出速度など）が得られる。

＜吐出ヘッドの製造方法＞
次に、本実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法について図を参照して説明する。図４は積層構造体における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図、図５は吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャート、図６〜図９は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図である。

図４に示すように、上記吐出ヘッド１０は、積層構造体１００に面付けされた状態で製造される。積層構造体１００は、複数の封止基板１が面付けされたマザー基板１０１と、複数の流路基板３が面付けされたマザー基板１０３と、２連のノズル列４ｂを有する複数のノズル基板４と、複数のコンプライアンス基板５（図示の都合上背面側となるので省略した）とが積層されたものである。

本実施形態では、積層構造体１００に合計１６個の吐出ヘッド１０（Ｈ１〜Ｈ１６）が露光の中心（以降、露光中心と呼ぶ）Ｅ₀を中心とした仮想同心円Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３上に面付けされている。また、例えば、吐出ヘッドＨ１６を見てわかるとおり、吐出ヘッド１０は平面視で矩形状であるため、矩形状の中心Ｅ₁₆が仮想円Ｒ１の円周上に位置するように配置されている。さらに、２連のノズル列４ｂにおける複数のノズル４ａの配列方向が、仮想円Ｒ１の接線方向と合致するように配置されている。なお、吐出ヘッドＨ１〜Ｈ１６の配置は、これに限定されるものではなく、構成材料の無駄を極力省いて配置することは言うまでもない。

各マザー基板１０１，１０３には、平面的な方向を規定するオリフラが設けられている。この場合、各マザー基板１０１，１０３は、シリコン単結晶基板（ウェハ）からなるため、オリフラは結晶方位に基づいて設けられている。

図５に示すように、本実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法は、アクチュエータ形成工程（ステップＳ１）と、封止基板接合工程（ステップＳ２）と、流路形成工程（ステップＳ３）と、ノズル基板接合工程（ステップＳ４）と、コンプライアンス基板接合工程（ステップＳ５）と、分断工程（ステップＳ６）とを備えている。

図５のステップＳ１は、アクチュエータ形成工程である。ステップＳ１では、図６（ａ）に示すように、まず、シリコン単結晶基板（ウェハ）であるマザー基板１０３を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に二酸化シリコン膜（弾性膜２ａ）を形成する。なお、本実施形態では、マザー基板１０３として、厚みが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いウェハを用いた。

次に、図６（ｂ）に示すように、二酸化シリコン膜（弾性膜２ａ）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜２ｂを形成する。具体的には、スパッタ法などによりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）からなる絶縁体膜２ｂを形成する。

次に、図６（ｃ）に示すように、白金を絶縁体膜２ｂ上に積層することにより導電膜を形成した後、この導電膜をフォトリソグラフィ法により所定形状にパターニングして下電極６ｄを形成する。

次に、図６（ｄ）に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などからなる圧電体層と、白金からなる導電膜とを下電極６ｄが形成された表面に積層形成する。続いて、各圧力発生室３ａに対向する領域に対応させてパターニングして圧電体６ａ、上電極６ｂを形成する。圧電素子６を構成する圧電体６ａの材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマスまたはイットリウムなどの金属を添加したリラクサ強誘電体などが用いられる。また、圧電体層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散した所謂ゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層を得る、所謂ゾル−ゲル法を用いて圧電体層を形成した。

次に、図６（ｅ）に示すように、マザー基板１０３の複数の圧電素子６が形成された表面に、例えば、金（Ａｕ）などからなる金属層９１を形成し、その後、フォトリソグラフィ法により金属層９１を圧電素子６ごとにパターニングすることによってリード電極６ｃを形成する。また、同時にマザー基板１０３の所定位置に金属層９１を残留させることで、後の工程で位置決め用に用いられるアライメントマーク９２を形成する。アライメントマーク９２を形成する位置は、特に限定されないが、本実施形態では、吐出ヘッド１０が区画形成される領域以外の位置に設けた。また、アライメントマーク９２は、位置決め用に２つ以上設けるのが好ましい。なお、上記パターニングにおけるマザー基板１０３の位置決めは、前述したオリフラを基準としている。そして、ステップＳ２へ進む。

図５のステップＳ２は、封止基板接合工程である。ステップＳ２では、図７（ｆ）に示すように、マザー基板１０３の圧電素子６側に、シリコン単結晶基板（ウェハ）であり複数の封止基板１が形成されたマザー基板１０１を接着層１ｅを介して接合する。これにより、各圧電素子６は、封止室１ａ内に収容され封止される。なお、マザー基板１０１は、４００μｍ程度の厚さを有するため、マザー基板１０１とマザー基板１０３とが接合された積層構造体１００の剛性は著しく向上することになる。なお、マザー基板１０１における複数の封止基板１の形成方法は、フォトリソグラフィによる異方性エッチング法やドライエッチング法を用いることができる。

次いで、図７（ｇ）に示すように、マザー基板１０３をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ酸と硝酸の混合液に浸漬することによってウェットエッチングする。本実施形態では、厚みがおよそ７０μｍになるようにマザー基板１０３をエッチング加工した。そして、ステップＳ３へ進む。

図５のステップＳ３は、流路形成工程である。ステップＳ３では、マザー基板１０３をエッチングすることにより、圧力発生室３ａ、連通部３ｃおよび液状体供給路３ｅを形成する。詳しくは、まず図７（ｈ）に示すように、マザー基板１０３の一方の面に亘って、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる窒化膜３ｆを新たに形成する。窒化膜３ｆは、例えば、スパッタリング法などにより形成することができる。次に、図８（ｉ）に示すように、窒化膜３ｆ上に亘って感光性樹脂をスピンコートなどの方法により塗布して、フォトレジスト１１０を形成する。

続いて、図８（ｊ）に示すように、流路露光パターンを有するマスク２００を用いて、フォトレジスト１１０を露光する。マスク２００には位置決め用のアライメントマーク２０１が形成されている。まず、このアライメントマーク２０１とマザー基板１０３に形成したアライメントマーク９２とを光学系２１０により観察することにより、位置決めを行う。光学系２１０は、ＣＣＤなどの撮像素子を備えたカメラと拡大用の光学レンズとを備えている。

次に、マスク２００とマザー基板１０３とを所定の間隔をおいた状態で、露光を行う。図１０は、露光装置の構成を示す概略図である。図１０に示すように、露光装置３００は、一括露光装置と呼ばれるものであって、露光光源３０１と、光学レンズ３０２と、ミラー３０３と、ワークＷを吸着して載置するテーブル３０４とを備えている。

露光光源３０１は、例えば、超高圧水銀灯などである。露光光源３０１から発した露光光は、光学レンズ３０２により光軸に対して略平行光に変換されてミラー３０３に入射する。ミラー３０３は、入射した露光光がマスク２００の露光面に対して垂直に入射するように配置されている。ミラー３０３によって反射した露光光は、テーブル３０４に載置されたワークＷにマスク２００を介して入射する。ワークＷの表面には感光性樹脂材料からなる所謂フォトレジストが塗布されており、マスク２００を介して入射した露光光により、露光される。

マスク２００には、上記フォトレジストの露光タイプ（ポジ型またはネガ型）に対応した所望の露光パターンが形成されている。露光によって、上記フォトレジストが感光して所望の露光パターンが転写される。以降、本実施形態では、ポジ型のフォトレジストを用いた場合を例にして説明する。

露光光源３０１は、厳密には点光源と言えず、光学レンズ３０２により変換された露光光は、必ずしも光軸に対してコリメイトした平行光とは言い切れない。また、露光光は必ずしも単一波長ではないため、光学レンズ３０２の色収差などの特性により、マスク２００の露光面の平面的な位置（座標）によっては、露光光の入射角度が露光面に対して垂直な９０度からわずかにずれていることがある。

図１１（ａ）はマスクにおける流路露光パターンの配置を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部詳細図である。

図１１（ａ）に示すように、マスク２００は、１６個の流路露光パターンＣｎ（ｎは１〜１６）が方形のブランクス（透明なマスク基材）の１点を中心とする仮想同心円Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の円周上に形成されている。また、該１点を基準としてＹ軸に沿った位置に２つのアライメントマーク２０１が設けられている。これらの流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６、アライメントマーク２０１を形成する方法としては、ブランクスの表面にＣｒなどの金属薄膜を形成して、これをパターニングする方法、あるいはブランクスの表面に描画装置を用いて、直接、所望の露光パターンを描画する方法が挙げられる。

１つの流路露光パターンは、破線で示した略矩形状の範囲に形成されており、各流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６ごとに、マスク２００上における座標が与えられている。これらの座標は、前述した吐出ヘッド１０の中心であり、例えば、流路露光パターンＣ１６の場合は、中心Ｅ₁₆により座標を規定することができる。以降、座標Ｅ₁₆と呼ぶこともある。

マスク２００は、露光装置３００にセットされる場合、露光面における露光中心Ｅ₀とブランクスの上記１点とが合致するように位置決めされる。ワークＷは、位置決めされたマスク２００に対して、テーブル３０４をＸ軸、Ｙ軸によって規定される平面内で移動させることにより位置決めされる。よって、以降、ブランクスの上記１点を露光中心Ｅ₀として説明する。

図１１（ｂ）に示すように、流路露光パターンＣ１６における露光パターンは、圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａ_n（ｎは１〜１８０）と、連通部３ｃを形成するパターン部３ｃ₁₆と、これらを結ぶ液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ_n（ｎは１〜１８０）とを有している。これらのパターン部は、いずれも露光光が透過するように開口している。本実施形態の吐出ヘッド１０は、前述したように２連のノズル列４ｂを有しているので、実際の流路露光パターンＣ１６は、複数のパターン部Ｃａ₁〜Ｃａ₁₈₀の配列方向に平行な軸を基準として、図１１（ｂ）に示した各パターン部をほぼ左右対称な状態で一対備えている。

圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａ₁〜Ｃａ₁₈₀は、長手方向の長さがおよそ１ｍｍ、その幅ｄａがおよそ１００μｍである。また、その配列方向における配置ピッチは、複数のノズル４ａの配置ピッチと等しく、およそ１４１μｍである。

液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀は、長手方向の長さがおよそ３００μｍ、その幅ｄｇがおよそ２０μｍである。

圧力発生室３ａを形成する複数のパターン部Ｃａ₁〜Ｃａ₁₈₀および液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀の配列方向は、マスク２００上の仮想同心円Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の接線方向と平行である。

図１２は、流路露光パターンの露光状態を示す概略断面図である。図１２に示すように、マスク２００とマザー基板１０３とを所定の位置および間隔を置いて対向させた状態で露光すると、フォトレジスト１１０に感光転写された流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６の幅ｄは、ばらつき±Δｄを有することが予測される。ばらつきの要因は、前述したように露光光の光軸に対するコリメイトや、光学レンズ３０２の色収差などに起因する。そこで、設計上の基準寸法に基づいて流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６を形成した試験マスクを用いて露光し、現像することによって、転写された流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６の寸法を計測した。

そして、計測結果から得られた情報を基に、各流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６の寸法補正を施した。前述したように、液状体供給路３ｅは、圧力発生室３ａに流入する液状体の流路抵抗を一定とする機能を有している。本実施形態では、液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀の幅ｄｇに対して寸法補正を施した。

本実施形態において、マスク２００における流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６は、露光中心Ｅ₀を中心とする仮想同心円Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の円周上に配置されている。したがって、例えば、仮想円Ｒ１の円周上に配置された流路露光パターンＣ９〜Ｃ１６は、露光中心Ｅ₀からの距離Ｌが等しく、配置角度θによって規定される座標Ｅｎ（ｎは９〜１６）の関係から、ほぼ同程度の寸法ばらつきを有する。

ゆえに、流路露光パターンＣ９〜Ｃ１６に対する寸法補正の補正量を一定とすることができる。また、液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀の配列方向が該当する仮想円Ｒ１の接線方向と合致しているので、複数のパターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀間における座標Ｅｎ（ｎは９〜１６）の違いが最小となり、代表的な上記補正量を各パターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀に適用することができる。

幅ｄｇに対する寸法補正は、露光によって転写された複数のパターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀の幅ｄｇが設計上の基準寸法に対して大きければマイナス補正し、小さければプラス補正することは言うまでもない。さらに、複数のパターン部Ｃｅ₁〜Ｃｅ₁₈₀のそれぞれに対して施すことがより好ましい。
もちろん、このような寸法補正は、他の仮想同心円Ｒ２，Ｒ３の円周上に配置された流路露光パターンＣ１〜Ｃ４、および流路露光パターンＣ５〜Ｃ８の組においても適用できる。すなわち、流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６に対して個々に補正量を設定する煩雑さを軽減することができる。

次に、図８（ｋ）に示すように、上記のように寸法補正が施された流路露光パターンを有するマスク２００を用いて露光する。続いて、露光されたフォトレジスト１１０を現像することにより、図９（ｌ）に示すように流路露光パターンが転写されたフォトレジスト１１０が得られる。そして、マザー基板１０３の表面を覆う窒化膜３ｆをウェットエッチングすることにより、流路露光パターンが転写された窒化膜３ｆが得られる。このパターニングされた窒化膜３ｆをマスクとしてシリコン単結晶基板であるマザー基板１０３をドライエッチングする。これにより、図９（ｍ）に示すような断面形状を有する複数の流路としての圧力発生室３ａ、共通リザーバ３ｄ、液状体供給路３ｅを形成することができる。そして、ステップＳ４へ進む。

図５のステップＳ４は、ノズル基板接合工程である。ステップＳ４では、図９（ｎ）に示すように、複数の流路が形成されたマザー基板１０３の表面に、ノズル基板４を接合する。マザー基板１０３には、１６個分の吐出ヘッド１０に対応する流路基板３が形成されているので、１６個のノズル基板４をそれぞれ接合する。接合方法としては、例えば、エポキシ系の接着剤を用いて熱圧着する方法などが挙げられる。ノズル基板４は複数のノズル４ａを有し、各ノズル４ａが各圧力発生室３ａのそれぞれに連通するように位置決めして接合する。マザー基板１０３とノズル基板４との接合により、複数の流路としての圧力発生室３ａ、共通リザーバ３ｄ、液状体供給路３ｅが完成する。そして、ステップＳ５へ進む。

図５のステップＳ５は、コンプライアンス基板接合工程である。ステップＳ５では、図３に示すように、コンプライアンス基板５をリザーバ部１ｂが形成された封止基板１の表面１ｄに接合する。コンプライアンス基板５は、封止膜５ａを接合側として、リザーバ部１ｂと開口部５ｃとが合致するように位置決めして封止基板１に接合する。接合方法としては、ノズル基板接合工程と同様にエポキシ系の接着剤を用いて熱圧着する方法などが挙げられる。以上の製造工程を経ることにより、図４に示した複数の吐出ヘッド１０が面付けされた積層構造体１００ができあがる。そして、ステップＳ６へ進む。

図５のステップＳ６は、分断工程である。ステップＳ６では、図４に示すように、積層構造体１００に形成された各吐出ヘッド１０の外周に沿って、レーザ光を照射するレーザスクライブ法を用いて、積層構造体１００を切断し、面付けされた個々の吐出ヘッド１０を取り出す。レーザスクライブ法を用いれば、積層構造体１００において吐出ヘッド１０がどのように配置されていても、直線的に切断するダイシング法に比べて分断が容易である。

上記吐出ヘッド１０の製造方法によれば、ステップＳ３の流路形成工程では、１６個の流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６が露光中心Ｅ₀を中心とする仮想同心円Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の円周上に配分して配置され、露光中心Ｅ₀に対する座標Ｅ_n（ｎは１〜１６）に応じて寸法補正が施されたマスク２００を用いて、複数の流路を形成するための露光を行う。寸法補正は、少なくとも液状体供給路３ｅを形成する複数のパターン部Ｃｅ_n（ｎは１〜１８０）に対して施されている。
したがって、高い寸法精度で液状体供給路３ｅを形成することができる。特に、液状体供給路３ｅの幅ｄｇの寸法ばらつきが、ノズル列ごとに低減される。ゆえに、複数のノズル４ａから吐出される液状体の吐出特性（例えば、液滴の吐出量や吐出速度など）がノズル４ａごとに安定する。すなわち、ばらつきが少ない安定した吐出特性を有する吐出ヘッド１０を製造することができる。

上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）上記実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法において、積層構造体１００における吐出ヘッド１０の配置は、これに限定されない。図１３は、変形例の積層構造体における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図である。図１３に示すように、積層構造体４００には、露光中心Ｅ₀を基準として格子状に１９個の吐出ヘッド１０（Ｈ１〜Ｈ１９）が形成されている。また、その外周領域において、８個の吐出ヘッド１０（Ｈ２０〜Ｈ２７）が仮想円Ｒ１の円周上の配置されている。露光装置３００の光学系によれば、露光精度のばらつきが積層構造体４００（言い換えれば、マザー基板４０３）の外周に向かうに連れて、大きくなることが考えられる。このような吐出ヘッド１０（言い換えれば、流路露光パターン）の配置によれば、合計２７個のうち積層構造体４００の外周に近い８個の吐出ヘッド１０を、仮想円Ｒ１の円周上に配置しているので、当該８個の吐出ヘッド１０間における複数の流路の寸法ばらつきをほぼ一定とすることができる。また、２７個の吐出ヘッド１０間において複数の流路の寸法ばらつきを低減することができる。
そして、各吐出ヘッド１０の配置に対応した流路露光パターンに対して、それぞれの座標Ｅｎ（ｎは１〜２７）に応じた寸法補正を施せば、高い寸法精度で液状体供給路３ｅを形成することができる。
また、変形例の積層構造体４００によれば、ウェハ径がマザー基板１０１，１０３と同じマザー基板４０１，４０３でも、積層構造体１００に比べて吐出ヘッド１０の面付け数を増やすことができ、より効率的に吐出ヘッド１０を製造することができる。

（変形例２）上記実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法において、流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６の寸法補正の方法は、これに限定されない。例えば、寸法補正は、個々の流路露光パターンの寸法補正だけでなく、流路露光パターン間の相対的な位置の補正を含んでいてもよい。

（変形例３）上記実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法において、流路露光パターンＣ１〜Ｃ１６のマスク２００上における配置と寸法補正の方法は、流路露光パターンのみに適用することに限定されない。例えば、圧電素子６を構成する圧電体６ａや上電極６ｂのパターニングなどにも適用することができる。精度よく位置および形状が形成された圧電素子６を有する吐出ヘッド１０を製造することができる。

（変形例４）上記実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法において、製造工程の順番は、これに限定されない。例えば、マザー基板１０３にアクチュエータとしての圧電素子６や弾性膜２ａ、複数の流路を形成した後に、マザー基板１０１（封止基板１）とマザー基板１０３とを接合してもよい。

（変形例５）上記実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法において、露光装置３００の構成は、これに限定されない。例えば、光学系の色収差を改善するために、複数の光学レンズを組み合わせることが考えられる。そのような場合においても、試験マスクを用いて露光し、転写された流路露光パターンを計測することによって、その位置や寸法のばらつきを入手する。そのばらつきを分析することにより、光学系の露光精度における傾向を掴むことができる。また、その傾向に則って露光中心Ｅ₀を基準する流路露光パターンの位置や寸法を補正することが望ましい。

（変形例６）上記実施形態の吐出ヘッド１０の製造方法を適用可能な吐出ヘッドは、圧電素子６を利用したアクチュエータを備えるものに限定されない。例えば、アクチュエータとして静電方式の電気機械変換素子や、電気熱変換素子を備えた吐出ヘッドの製造方法にも適用することができる。

吐出ヘッドの構造を示す要部分解斜視図。 吐出ヘッドの構造を示す要部平面図。 図２のＡ−Ａ’線で切った吐出ヘッドの構造を示す要部断面図。 積層構造体における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図。 吐出ヘッドの製造方法を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。 （ｆ）〜（ｈ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。 （ｉ）〜（ｋ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。 （ｌ）〜（ｎ）は吐出ヘッドの製造方法を示す概略断面図。 露光装置の構成を示す概略図。 （ａ）はマスクにおける流路露光パターンの配置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）の要部詳細図。 流路露光パターンの露光状態を示す概略断面図。 変形例の積層構造体における吐出ヘッドの配置を示す概略平面図。

符号の説明

３…流路基板、３ａ…圧力発生室、３ｅ…液状体供給路、４ａ…ノズル、１０…吐出ヘッド、１０３…マザー基板、２００…マスク、Ｃｎ…流路露光パターン、Ｃａ_n…圧力発生室を形成するパターン部、Ｃｅ_n…液状体供給路を形成するパターン部、Ｅｎ…座標、Ｅ₀…露光中心。

Claims (10)

1. 液状体が充填される複数の流路と、前記複数の流路のそれぞれに連通するノズルとを有する吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記複数の流路を１つの単位とする流路基板を、フォトリソグラフィ法を用いてマザー基板にｍ個形成する流路形成工程を備え、
   前記流路形成工程は、前記マザー基板の露光中心を中心とした仮想円の円周上に前記ｍ個の流路基板のうちの少なくとも一部を形成することを特徴とする吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記流路形成工程は、前記マザー基板の露光中心を中心とした複数の仮想同心円の円周上に前記ｍ個の流路基板を配分して形成することを特徴とする請求項１に記載の吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記流路形成工程は、前記ｍ個の流路基板のうちの（ｍ−ｎ）個を前記マザー基板の露光中心を基準としてマトリクス状に形成し、前記（ｍ−ｎ）個の流路基板がマトリクス状に形成された領域の外周領域において、前記露光中心を中心とした仮想円の円周上にｎ個の流路基板を形成することを特徴とする請求項１に記載の吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記仮想円または前記仮想同心円の円周上に形成された前記流路基板は、前記流路基板の中心が前記仮想円または前記仮想同心円の円周上に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記流路基板は、前記複数の流路の配列方向と前記仮想円または前記仮想同心円の接線方向とが合致するように位置していることを特徴とする請求項４に記載の吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記流路形成工程は、前記流路基板に対応する流路露光パターンを有するマスクを用いて前記マザー基板を一括露光する露光工程を含み、
   前記流路露光パターンは、前記複数の流路の設計上の基準寸法に対して、前記マスク上の露光中心を基準とする座標に応じた寸法補正が施されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記マスク上において前記仮想円または前記仮想同心円の円周上に配置された前記流路露光パターンは、前記露光中心からの距離に応じた寸法補正が施されていることを特徴とする請求項６に記載の吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記流路露光パターンは、前記複数の流路において前記ノズルと連通する圧力発生室を形成するパターン部と、前記圧力発生室に前記液状体を導く液状体供給路を形成するパターン部とを有し、
   前記寸法補正は、少なくとも前記液状体供給路を形成するパターン部に対して施されていることを特徴とする請求項６または７に記載の吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記寸法補正は、複数の前記圧力発生室の前記液状体供給路を形成するパターン部ごとに施されていることを特徴とする請求項８に記載の吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記マザー基板の前記流路基板の外周に沿ってレーザ光を照射して切断するレーザスクライブ工程を備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の吐出ヘッドの製造方法。

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