JP2010036462A - シリコン製ノズル基板の製造方法、シリコン製ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル孔形成のための処理時間が短く、材料が少なくて済み、安全性に優れ、安価に製造することができるシリコン製ノズル基板の製造方法等を提供する。
【解決手段】シリコン基材１の表面にシラザンのようなシリコン窒素化合物１０１を成膜する工程と、成膜されたシリコン窒素化合物１０１を焼成する工程と、成膜され焼成されたシリコン窒素化合物１０１の上にレジスト１０２を塗布して開口部１０２ａを形成する工程と、レジスト１０２に形成された開口部１０２ａよりウェットエッチングして、シリコン窒素化合物１０１に、シリコン基材１００側に小径化していく液導入側のノズル孔部１１０ａを形成する工程と、成膜され焼成されたシリコン窒素化合物１０１をマスクとしてドライエッチングし、シリコン基材１に液吐出側のノズル孔部１１０ａを形成する工程とを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、シリコン製ノズル基板の製造方法、シリコン製ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

インクジェットプリンタは、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することができることなど多くの利点を有している。この中でも記録が必要なときにのみインク滴を吐出する、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を備えたプリンタには、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を備えたプリンタや、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を備えたプリンタがある。

ノズル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は、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。このようなノズル基板を作製する場合、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の溝部と第２の溝部を２段に形成した後、接合面とは反対側の吐出面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とられている（例えば、特許文献１参照）。

また、予めシリコン基材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のノズル孔部及び第２のノズル孔部を形成する方法がとられている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−２８８２０号公報（第３頁−第５頁、図２−図５） 特開平９−５７９８１号公報（第２頁−第３頁、図１−図２）

特許文献１、２に記載されたいずれの発明においても、酸化膜をマスクにして、フォトリソ、エッチング技術によりノズル基板のノズル孔を形成していた。
しかしながら、酸化膜を形成する場合、酸化膜処理時間が１０〜１５時間と長時間かかり、酸素、純水のような材料が必要とされ、８００℃以上の高温が必要であった。また、酸化膜を除去する際は、フッ酸系の薬品を使用するため、安全性確保のために十分な設備が必要であった。さらに、製造装置も高額であった。

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、ノズル孔形成のための処理時間が短く、材料が少なくて済み、安全性に優れ、安価に製造することができるシリコン製ノズル基板の製造方法を提供すると共に、耐インク性などの化学的安定性が高く、機械的強度などの物理的特性に優れ、熱による変形が生じないシリコン製ノズル基板、このようなシリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、シリコン基材の表面にシリコン窒素化合物を成膜する工程と、成膜されたシリコン窒素化合物を焼成する工程と、成膜され焼成されたシリコン窒素化合物の上にレジストを塗布して開口部を形成する工程と、レジストに形成された開口部よりウェットエッチングして、シリコン窒素化合物に、シリコン基材側に小径化していく液導入側のノズル孔部（第１のノズル孔部）を形成する工程と、成膜され焼成されたシリコン窒素化合物をマスクとしてドライエッチングし、シリコン基材に液吐出側のノズル孔部（第２のノズル孔部）を形成する工程と、を含むものである。

酸化膜をマスクとせずにノズル孔を形成するので、ノズル孔形成のための処理時間が短く、材料が少なくて済み、安全性に優れ、安価に製造することができる。特に、シリコン窒素化合物を液吐出側のノズル孔部形成時のマスクとして使用するので、従来の酸化膜マスクを使用する工程と比較して、低エネルギーで済む。また、フォトリソとシリコン窒素化合物のエッチング条件を調整して最適化することにより、微細なノズル加工を行うことができる。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法では、シリコン窒素化合物がシラザンである。
シラザンを液吐出側のノズル孔部形成時のマスクとして使用するので、従来の酸化膜マスク工程と比較して、低エネルギーで済む。また、フォトリソとシラザンのエッチング条件を調整して最適化することにより、微細なノズル加工を行うことができる。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、シラザンが、フェニルシラザン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、環式ジメチルシラザン、およびヘプタメチルジシラザンのいずれかである。
フェニルシラザン等を液吐出側のノズル孔部形成時のマスクとして使用するので、従来の酸化膜マスク工程と比較して、低エネルギーで済む。また、フォトリソとシラザンのエッチング条件を調整して最適化することにより、微細なノズル加工を行うことができる。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、シラザンをシリコン基材の表面にスピンコート法により５μ〜１０μ塗布して成膜するものである。
シラザンをシリコン基材の表面にスピンコート法により塗布するようにしたので、平坦な膜形成を行うことができ、また、塗布膜厚が５μ〜１０μ程度なのでシリコン基板に反りが生じることがない。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法では、シラザンの焼成は、３００℃〜５００℃で、３０分〜６０分行うものである。
シラザンを、３００℃〜５００℃で、３０分〜６０分焼成するので、不純物の少ない均一な酸化シリコン膜を形成することができる。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、成膜され焼成されたシラザンのウェットエッチングをフッ化水素系の薬品で行うものである。
フッ化水素系の薬品を用いるので、成膜され焼成された後のシラザンのウェットエッチングを確実に行うことができる。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板の製造方法は、レジストに形成された開口部からウェットエッチングして、シリコン窒素化合物に、シリコン基材側に小径化していく液導入側のノズル孔部（第１のノズル孔部）を形成する工程が、段階的に小径化していく工程であって、レジストの塗布および除去を複数回行い、レジストに形成する開口部の径をレジストの塗布ごとに段階的に小径化していくようにしたものである。
レジストの開口部の径をレジストの塗布ごとに段階的に小径化していくようにしたので、シリコン基材側に段階的に小径化していく多段ノズルを形成することができる。

本発明に係るシリコン製ノズル基板は、ほぼ同径に形成された液吐出側のノズル孔部（第２のノズル孔部）と、液吐出側のノズル孔部側に小径化していく液導入側のノズル孔部（第１のノズル孔部）とからなり、液導入側のノズル孔部の小径側端部が液吐出側のノズル孔部の端部と同径で連通してなるノズル孔を備え、液導入側のノズル孔部がシリコン窒素化合物の焼成膜側に形成され、液吐出側のノズル孔部がシリコン基材側に形成され、シリコン窒素化合物の焼成膜とシリコン基材とによって基板を構成したものである。

液導入側のノズル孔部が形成されたシリコン窒素化合物の焼成膜は、耐インク性等の化学的安定性が高く、機械強度等に優れる。さらに、シリコン基材と熱膨張率の差が小さく、熱による変形が生じない。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板は、シリコン窒素化合物の焼成膜が、シリコン基板上に成膜されて焼成されたシラザンからなる膜である。
液導入側のノズル孔部が形成されたシラザンの焼成膜は、耐インク性等の化学的安定性が高く、機械的強度等に優れる。さらに、シリコン基材と熱膨張率の差が小さく、熱による変形が生じない。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板では、液導入側のノズル孔部は、截頭円錐状のノズル孔部である。
液導入側の截頭円錐状のノズル孔部が形成されたシラザンの焼成膜は、耐インク性等の化学的安定性が高く、機械的強度等に優れる。

また、本発明に係るシリコン製ノズル基板では、液導入側のノズル孔部は、シリコン基材側に段階的に小径化していく多段形状のノズル孔部である。
多段形状のノズル孔部が形成された焼成後のシラザン膜は、耐インク性等の化学的安定性が高く、機械的強度等に優れる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記に記載したシリコン製ノズル基板を備えたものである。
また、耐インク性等の化学的安定性が高く、機械的強度等に優れ、熱によって変形することがないシリコン製ノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドを提供することができる。

本発明に係る液滴吐出装置は、上記に記載した液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
また、吐出特性に優れた液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することができる。

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を組み立てた状態の要部の縦断面図、図３は図２のノズル孔近傍を拡大した縦断面図である。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１００と、このシリコン基材１００の表面（図の下面側）に形成されたポリシラザン（Polysilazane ）膜１０１とから作製されている。
ポリシラザン膜１０１は、シリコン窒素化合物（Si-N Compound ）であるシラザン（Silazane）、例えばフェニルシラザン（Phenysilazane）をシリコン基材１００の表面にスピンコート法によって５μ〜１０μ程度塗布し、そののち焼成して形成されたもので、焼成によって脱アンモニアによる置換反応が起きて、均一な酸化シリコン膜を形成する。
シラザンには、フェニルシラザンのほかに、ヘキサメチルジシラザン（Hexamethyldisilazane）、テトラメチルジシラザン（Tetramethyldisilazane）、ジビニルテトラメチルジシラザン（Divinyltetramethyldisilazane）、環式ジメチルシラザン（Dimethylcyclosilazane）、ヘプタメチルジシラザン（Heptamethyldisilazane）等がある。
シリコン窒素化合物には、シラザンのほかに、アミノシラン（Aminosilane ）、シリルアセトアミド（Silylacetamide）等があり、これらによっても膜形成が可能である。

インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、大径側（図の下側）がテーパ形状を有するほぼ截頭円錐状をなし、小径側（図の上側）がほぼ円筒状をなして連通している。小径側のほぼ円筒状をなす部分はシリコン基材１００側に形成されており、大径側のほぼ截頭円錐状をなす部分はシリコン基材１００の表面に設けられたポリシラザン膜１０１側に形成されている。

より詳しくは、図３に示すように、ノズル孔１１は、第２のノズル孔部１１０ｂと第１のノズル孔部１１０ａとが連通したものであって、シリコン基材１００とポリシラザン膜１０１との接触面１ｃからシリコン基材１００の液滴吐出面１ｂ側に至るシリコン基材１００側に位置して、インク滴の吐出口部分が液滴吐出面１ｂに開口するほぼ円筒状の第２のノズル孔部（液吐出側のノズル孔部）１１０ｂと、接触面１ｃよりキャビティ基板２の接合面１ａ側に至るポリシラザン膜１０１側に位置し、第２のノズル孔部１１０ｂ側に小径化し、小径側端部が第２のノズル孔部１１０ｂの端部と同径で連通してなり、接合面１ａ側に大径化して開口するほぼ截頭円錐状の第１のノズル孔部（液導入側のノズル孔部）１１０ａとからなり、ノズル基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。そして、インク滴は、ノズル孔１１内を、ノズル基板１がキャビティ基板２と接合する接合面１ａ側から、その反対側に位置する液滴吐出面１ｂ側に吐出される。

第１のノズル孔部１１０ａが形成されたポリシラザン膜１０１は、耐インク性などの化学的安定性が高く、機械的強度等の物理的特性にも優れているため、インク導入口側の膜として適切である。この膜形成に際して、シラザンをスピンコート法等により塗布すると、平坦な膜を形成することができる。また、基材として、通常、シリコン基材１００が用いられているが、ポリシラザン膜１０１はこのシリコン基材１００と熱膨張率の差が小さく、熱により変形することもない。

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 ）よりなる絶縁性のＳｉＯ₂ 膜２６が施されている。この絶縁膜２６は、インクジェットヘッド１０を駆動させたときに、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を駆動し、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４〜図９を用いて説明する。図４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５、図６はノズル基板１の製造工程を示す断面図（図４をＡ−Ａ線で切断した断面図）、図７、図８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９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、第１のノズル孔部（液導入側のノズル孔部）１１０ａがほぼ截頭円錐状をなし、第２のノズル孔部（液吐出側のノズル孔部）１１０ｂがほぼ円筒状をなして連通するノズル孔１１を備えたノズル基板１の製造工程を、図５、図６を用いて説明する。なお、以下に記載の数値等はその一例を示すもので、これに限定するものではない。
（ａ） 図５（ａ）に示すように、シリコン基材（Ｓｉ基材）１００を製造する。

（ｂ） 図５（ｂ）に示すように、キャビティ基板２と接合する側のシリコン基材１００の表面（図の上側、接触面１ｃ側）に、スピンコート法で、例えばフェニルシラザンを５μ〜１０μ塗布する。次に、３００℃〜５００℃で、３０分〜６０分焼成する。この焼成によって、シラザンはポリシラザン１０１になり、脱アンモニアによる置換反応が起きて、均一な酸化シリコン膜となる。この際、焼成条件を変えることによって、後述する第１のノズル孔部１１０ａのテーパ形状をフレキシブルに変えることができる。

（ｃ） 上記のようにしてポリシラザン膜１０１を形成したのち、図５（ｃ）に示すように、ポリシラザン膜１０１の上側（図の上側）にレジスト１０２を塗布する。

（ｄ） フォトマスク（図示せず）を使用して、図５（ｄ）に示すように、レジスト１０２を露光し、レジスト１０２のパターニングを行い、開口部１０２ａを形成する。

（ｅ） 図６（ｅ）に示すように、ポリシラザン膜１０１を、レジスト１０２の開口部１０２ａからフッ化水素（ＨＦ）系の薬品でウェットエッチングする。こうすると、ポリシラザン膜１０１の表面よりシリコン基材１００側に向かって小径化されたテーパ部を有するほぼ截頭円筒状の第１のノズル孔部（液導入側のノズル孔部）１１０ａが形成される。この場合、フォトリソの調整と、ポリシラザン膜１０１のエッチング条件の調整により、第１のノズル孔部１１０ａを微細にかつ最適に加工することができる。

（ｆ） 図６（ｆ）に示すように、シリコン基材１００をレジスト１０２の開口部１０２ａ側からＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）エッチング装置によりドライエッチングしてシリコン基材１００を垂直掘りし、ほぼ円筒状の第２のノズル孔部（液吐出口側のノズル孔部）１１０ｂを形成する。先の工程図６（ｅ）において、ポリシラザン膜１０１の第１のノズル孔部１１０ａを形成したので、このポリシラザン膜１０１をマスクにしてシリコン基材１００をドライエッチングして加工することができる。ポリシラザン膜１０１をノズル形成時（ドライエッチング時）のマスクとして使用するので、従来の酸化マスク工程と比較して、低エネルギーで作製することができる。
こうして、ポリシラザン膜１０１側に設けたほぼ截頭円錐状の第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００側に設けたほぼ円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、ノズル孔１１が形成される。

（ｇ） 図６（ｇ）に示すように、レジスト１０２を薬品を用いて除去する。

上記の工程（ａ）〜（ｇ）を経て、シリコン基材１００とポリシラザン膜１０１とからノズル基板１を製造する。

上記のようなノズル基板１のノズル孔１１の形成において、ポリシラザン膜１０１をマスクとして使用して第２のノズル孔１１０ｂの形成を行うようにしたので、ノズル孔１１形成のための時間が短く、材料が少なくて済み、安全性に優れ、安価に製造することができる。

次に、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程を、図７、図８を用いて説明する。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の接合工程は、図７、図８に示されるものに限定されるものではない。
（ａ） まず、図７（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７（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。
（ｃ） 次に、図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）に示すシリコン基材２００と、図７（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７（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７（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８（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８（ｅ）の工程では、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８（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８（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８（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９を用いて説明する。
図９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の接合体が完成する。
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。

上記のように、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材２００から作製するので、電極基板３によりシリコン基材２００を支持した状態となり、シリコン基材２００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。従って、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。

実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）のノズル基板のノズル孔近傍を拡大した縦断面図である。
実施の形態１では、第１のノズル孔１１０ａはシリコン基材１００側に小径化するテーパ形状としたが、本実施の形態２は第１のノズル孔１１０ａをシリコン基材側１００に二段構造で小径化するテーパ形状である。

第１のノズル孔部１１０ａは、接触面１ｃよりキャビティ基板２の接合面１ａ側に至るポリシラザン膜１０１側に位置し、接触面１ｃ側に位置する第２の截頭円筒部１１１ｂと、接合面１ａ側に位置して第２の截頭円筒部１１１ｂよりも大径の第１の截頭円筒部１１１ａとからなり、ほぼ円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂ側に向かって二段構造で小径化する。このとき、第１のノズル孔部１１０ａの第２の截頭円筒部１１１ｂの小径側の径が、円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂの径とほぼ同径で第２のノズル孔部１１０ｂと連通し、第１のノズル孔部１１０ａの第１の截頭円筒部１１１ａの小径側の径が、第２の截頭円筒部１１１ｂの大径側の径よりも大きく形成されて段差部１１１ｃを介して連通し、第１の截頭円筒部１１１ａの大径側が接合面１ａに開口する。
その他の構成、作用、効果は実施の形態１で示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。

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１１〜図１３を用いて説明する。図１１〜図１３はノズル基板１の製造工程を示す断面図である。なお、以下に記載の数値はその一例を示すもので、これに限定するものではない。
（ａ）〜（ｄ） 図１１（ａ）〜（ｄ）の工程は、実施の形態１に示した図５（ａ）〜（ｄ）の工程と実質的に同様なので説明を省略する。

（ｅ） 図１１（ｄ）に示すように、レジスト１０２に開口部１０２ａを形成したのち、図１２（ｅ）に示すように、ポリシラザン膜１０１を、レジスト１０２の開口部１０２ａからフッ化水素系の薬品でウェットエッチングして、ポリシラザン膜１０１に凹状の第１の截頭円錐部１１１ａを形成する。

（ｆ） 図１２（ｆ）に示すように、レジスト１０２を薬品を用いて除去する。

（ｇ） 図１２（ｇ）に示すように、ポリシラザン膜１０１の上側（図の上側）に、第１の截頭円錐部１１１ａの凹状表面も含み、レジスト１１２を塗布する。

（ｈ） フォトマスク（図示せず）を使用して、図１２（ｈ）に示すように、レジスト１１２を露光し、レジスト１１２のパターニングを行い、開口部１１２ａを形成する。この開口部１１２ａは、図１１の工程（ｄ）で形成した開口部１０２ａより小径であって、凹状にエッチングされた第１の截頭円錐部１１１ａの底面部に、この底面部より小径に形成する。

（ｉ） 図１３（ｉ）に示すように、ポリシラザン膜１０１を、レジスト１１２の開口部１１２ａからフッ化水素系の薬品でウェットエッチングして、第１の截頭円錐部１１１ａの底面よりシリコン基材１００側に向かって第２の截頭円錐部１１１ｂを形成する。このとき、第１の截頭円錐部１１１ａの底面の一部が残されて、第２の截頭円錐部１１１ｂとの間に段差部１１１ｃを形成する。

（ｊ） 図１３（ｊ）に示すように、ポリシラザン膜１０１をマスクにして、ＩＣＰエッチング装置により、シリコン基材１００の部分をレジスト１１２の開口部１１２ａ側よりドライエッチングしてシリコン基材１００を垂直掘りし、ほぼ円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂを形成する。
こうして、ポリシラザン膜１０１側に設けたほぼ截頭円錐状の二段のテーパ形状からなる第１のノズル孔部１１０ａと、シリコン基材１００側に設けたほぼ円筒状の第２のノズル孔部１１０ｂとによって、ノズル孔１１が形成される。

（ｋ） 図１３（ｋ）に示すように、レジスト１１２を薬品を用いて除去する。

上記の工程（ａ）〜（ｋ）を経て、シリコン基材１００とポリシラザン膜１０１とからノズル基板１を製造する。
その他の工程は、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。

上記の説明では、ポリシラザン膜１０１の開口において、第１のノズル孔１１０ａを二段のテーパ形状にしたが、フォトリソを３回またはそれ以上行い、開口径を徐々に小さくしていくことで、三段以上のテーパ形状からなる多段ノズルを形成することもできる。

実施の形態３．
図１４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。実施の形態１、２で得られたインクジェットヘッド１０は、ノズル孔１１を有するノズル基板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１４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、実施の形態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、インク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、実施の形態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を組み立てた状態の要部の縦断面図。 図２の要部を拡大した縦断面図。 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５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７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に係る液滴吐出ヘッドのノズル基板のノズル孔近傍を拡大した縦断面図。 図１０のノズル基板の製造工程を示す断面図。 図１１に続くノズル基板の製造工程を示す断面図。 図１２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、１ａ 接合面、１ｂ 液滴吐出面、１ｃ 接触面、２ キャビティ基板、３ 電極基板、１０ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、１１ ノズル孔、１００ シリコン基材、１０１ ポリシラザン膜、１０２ レジスト、１０２ａ 開口部、１１０ａ 第１のノズル孔部（液導入側のノズル孔部）、１１０ｂ 第２のノズル孔部（液吐出側のノズル孔部）、１１１ａ 第１の截頭円筒部、１１１ｂ 第２の截頭円筒部、１１１ｃ 段差部、４００ インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）。

Claims (13)

1. シリコン基材の表面にシリコン窒素化合物を成膜する工程と、
   前記成膜されたシリコン窒素化合物を焼成する工程と、
   前記成膜され焼成されたシリコン窒素化合物の上にレジストを塗布して開口部を形成する工程と、
   前記レジストに形成された開口部よりウェットエッチングして、前記シリコン窒素化合物に、前記シリコン基材側に小径化していく液導入側のノズル孔部を形成する工程と、
   前記成膜され焼成されたシリコン窒素化合物をマスクとしてドライエッチングし、前記シリコン基材に液吐出側のノズル孔部を形成する工程と、
   を含むことを特徴とするシリコン製ノズル基板の製造方法。
2. 前記シリコン窒素化合物が、シラザンであることを特徴とする請求項１記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。
3. 前記シラザンが、フェニルシラザン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、環式ジメチルシラザン、およびヘプタメチルジシラザンのいずれかであることを特徴とする請求項２記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。
4. 前記シラザンを前記シリコン基材の表面にスピンコート法により５μ〜１０μ塗布して成膜することを特徴とする請求項２または３記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。
5. 前記シラザンの焼成は、３００℃〜５００℃で、３０分〜６０分行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。
6. 前記成膜され焼成されたシラザンのウェットエッチングをフッ化水素系の薬品で行うことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。
7. 前記レジストに形成された開口部よりウェットエッチングして、前記シリコン窒素化合物に、前記シリコン基材側に小径化していく液導入側のノズル孔部を形成する工程が、段階的に小径化していく工程であって、前記レジストの塗布および除去を複数回行い、前記レジストの開口部の径を前記レジストの塗布ごとに段階的に小径化していくことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板の製造方法。
8. ほぼ同径に形成された液吐出側のノズル孔部と、前記液吐出側のノズル孔部側に小径化していく液導入側のノズル孔部とからなり、前記液導入側のノズル孔部の小径側端部が前記液吐出側のノズル孔部の端部と同径で連通してなるノズル孔を備え、
   前記液導入側のノズル孔部がシリコン窒素化合物の焼成膜側に形成され、前記液吐出側のノズル孔部がシリコン基材側に形成され、前記シリコン窒素化合物の焼成膜と前記シリコン基材とによって基板が構成されたことを特徴とするシリコン製ノズル基板。
9. 前記シリコン窒素化合物の焼成膜が、シリコン基板上に成膜されて焼成されたシラザンからなる膜であることを特徴とする請求項８記載のシリコン製ノズル基板。
10. 前記液導入側のノズル孔部は、截頭円錐状のノズル孔部であることを特徴とする請求項８または９記載のシリコン製ノズル基板。
11. 前記液導入側のノズル孔部は、前記シリコン基材側に段階的に小径化していく多段形状のノズル孔部であることを特徴とする請求項８または９記載のシリコン製ノズル基板。
12. 請求項８〜１１のいずれかに記載のシリコン製ノズル基板を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
13. 請求項１２記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。

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