JP4596612B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を飛翔液滴として噴射して液滴を被記録媒体に付着させることにより記録を行う液体吐出ヘッドの製造方法や、その製造方法により製造された液体吐出ヘッドに関する。
【０００２】
また本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行う、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用できる液体吐出ヘッドの製造方法や、その製造方法により製造された液体吐出ヘッドに関する。
【０００３】
なお、本発明における『記録』とは、文字や図形など意味を持つ画像を被記録媒体に形成することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を被記録材に形成することも意味する。
【０００４】
また、本発明は、機能部を有するシリコンプレートの製造方法およびその製造方法により製造されたシリコンプレートに関する。
【０００５】
【従来の技術】
従来より、液体吐出ヘッドであるインクジェット方式のヘッドによる液滴の着弾精度を高める方法として、吐出方向に断面積が減少する、液室側の元が太く吐出口側の先端が狭い、テーパ-をもった、オリフィスが用いられている。そのようなテーパー状のオリフィスをオリフィスプレートに形成する具体的な方法としては、ニッケルの電鋳シート、樹脂のエキシマレーザーによる穴あけ、ＳＵＳ(ステンレス鋼)のプレスによる穴あけ等が実用化されている。
【０００６】
また、インクジェット用オリフィスプレートとしてシリコン(Ｓｉ)を材料とする開示は、ヨーロッパ特許公開第921004号公報に記載されている。この公報には、貫通口を形成した状態のシリコンプレートをさらに１０〜１５０μｍ程度の厚さに削ることにより吐出口を有するシリコンからなるオリフィスプレートを得るという記載がある。その製造方法として記載されているのは、吐出口をイオンビーム加工(真空中で加工される)や、エキシマレーザー加工、またはエッチング(ドライエッチまたはウェットエッチ)などで穿設することである。
【０００７】
一方、シリコン材に対して、プラズマエッチングを行う米国特許第5498312号明細書には、エッチングレート（etching rate）を上げて、マスクの問題を解決するために、SF6,CF4,NF3等のエッチングガスと、CHF3,C2F4,C2F6,C2H2F2,C4F8等の堆積ガス（passivating gas）とを混合したガスをチャンバー内に導入して、１０12ions/cm3以上のプラズマ濃度(density)でエネルギーレンジが1eV〜40eV(到達時)とする技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のヨーロッパ特許公開第921004号公報に記載されたシリコンからなるインクジェット用のオリフィスプレートの作成方法では、オリフィスプレートの所定の厚さよりも厚いシリコンプレートを用意し、シリコンプレート自体を貫通させる工程があるため、相対的に時間がかかるものとなっていた。したがって、量産性に対しては改善の余地があった。
【０００９】
また、上述の米国特許第5498312号明細書に記載されたエッチング方法を用いて、シリコンプレートにエッチングを行った場合、エッチングする穴の深さの制御性が乏しく、シリコンプレートの材料的なばらつきによるエッチング深さのばらつきを制御できないため、精度良く穴を形成することが難しかった。
【００１０】
本発明の主たる目的は、上述の課題を解決するものであって、シリコンの結晶構造のバラツキに左右されることなく、量産性に優れた均一な形状の貫通口を多数同時に形成できる新規な製造方法の提供にある。
【００１１】
また、本発明の別の課題としては、貫通口が形成されたシリコンプレートをインクジェット用のオリフィスプレートや液体中でゴミの流入を防止するフィルタとして使用する場合、貫通口の内部が液体と接することになる。しかし、貫通口の内部に皮膜を形成することは困難であるため、強アルカリの液体のような液体を使用することができなかった。
【００１２】
本発明の別の目的は、シリコンをエッチングするような液体が接するものであっても、特に貫通口の内部がエッチングされることのないシリコンプレートの提供にある。
【００１３】
また、さらに別の本発明の目的は、熱エネルギー発生素子が形成された素子基板の構成材料と同じシリコンからなるオリフィスプレートを用いて液体吐出ヘッドを製造する際に、信頼性の高い長尺の液体吐出ヘッドを製造することが可能な液体吐出ヘッドの製造方法、その製造方法により製造された液体吐出ヘッドを提供することにある。さらに加えて本発明の目的は、一列のノズルのみでなく、複数のノズル列の位置合わせも可能とする組み立て方法を実現するための液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の代表的な要件は、次のようなものである。
【００１５】
本発明は、液体を飛翔液滴として吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子、および該エネルギー発生素子がそれぞれ配置された複数の流路を備えたヘッド本体と、前記流路とそれぞれ連通する複数の吐出口を備えたオリフィスプレートと、を有し、該オリフィスプレートと前記ヘッド本体とが接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板を用意する工程と、前記基板の表面における前記吐出口にそれぞれ対応する位置に前記吐出口の深さよりも５〜５０μｍ深い深さを有する複数の凹部をドライエッチングにより形成する工程と、前記基板を前記表面の裏面側から前記凹部の深さが前記吐出口の深さとなるまで薄くすることにより、前記基板に複数の吐出口を形成し、前記基板に複数の前記吐出口が形成されてなる前記オリフィスプレートを作製する工程と、前記オリフィスプレートをヘッド本体に接合する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
前記ドライエッチングが、SF6,CF4,NF3のいずれかのガスを用いてエッチングした後、CHF3,C2F4,C2F6,C2H2F2,C4F8のいずれかのガスを用いてフッ素系ポリマーを側壁に形成する、該工程を繰り返すによって行われてもよい。
【００１７】
さらに、前記基板にドライエッチングにより複数の前記凹部を形成する工程で、前記吐出口の形状が、前記流路側から前記吐出口の先端側へと徐々に断面積が小さくなるようにするとともに、一定の断面積を有する領域をもち、その領域で前記吐出口が開口されるようにドライエッチングによってそれぞれの前記凹部の形状を形成することが好ましい。
【００１８】
さらに、前記基板を薄くする工程が、研削、研磨、エッチングの少なくともいずれか１つの方法により、前記基板を薄くすることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記基板に複数の前記凹部を形成した後に、前記基板の、インクに接する部分に保護膜を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２１】
さらに、前記凹部を形成する工程の後、あるいは前記保護膜を形成する工程の後、前記基板を薄くする工程の前に、前記凹部に樹脂または金属を埋め込む工程と、前記基板を薄した後、埋め込まれた前記樹脂または金属を除去する工程とをさらに有することが好ましい。
【００２３】
前記凹部を形成する前に、前記流路内に進入して嵌合する凸部を形成するために、オリフィスプレートの接合側、吐出口の周囲にドライエッチングで突起部を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２４】
さらに、前記基板に前記保護膜を形成する工程では前記凹部の内壁全体に前記保護膜を形成し、前記基板に複数の前記吐出口を形成するために前記基板を薄くする工程の後に、前記基板の表層をウエットエッチングにより除去し、前記吐出口の内壁を構成する前記保護膜の一部を前記基板の表面から突出させ突出部を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２５】
さらに、前記吐出口の内壁に形成された前記保護膜の一部を前記基板の表面から突出させる工程の後に、前記突出部の周囲に撥水膜を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２６】
さらに、前記基板を薄くする工程の前に、前記基板を補強するための、シリコンまたはガラスからなる枠体を真空加熱接合、陽極接合または接着剤により前記基板に接着する工程をさらに有することが好ましい。
【００２７】
さらに、前記枠体は、前記基板の、前記ヘッド本体側となる面における前記ヘッド本体が接合される部分の周囲に接合されるものであり、前記枠体が接合された前記オリフィスプレートを前記ヘッド本体に接合する工程が、前記オリフィスプレートを接合された前記ヘッド本体と前記枠体との熱伝導性を確保しつつ前記ヘッド本体と前記オリフィスプレートとの接合強度を高めるように、前記ヘッド本体と前記枠体との空隙に熱伝導性樹脂を充填する工程をさらに有することが好ましい。
【００２８】
さらに、前記オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板を準備する工程で準備する前記基板がシリコンウエハーであり、前記オリフィスプレートが一枚のシリコンウエハーから複数作製されるものであって、該シリコンウエハーの表面に複数の凹部を形成する工程で、前記シリコンウエハーを分割してオリフィスプレート単体にするために前記シリコンウエハーの表面に溝状のプレート分割パターンを複数の前記凹部と一括してドライエッチングにより形成することにより、前記シリコンウエハーを裏面側から薄くする工程で、前記シリコンウエハーに前記吐出口が形成されるとともに、前記シリコンウエハーが前記プレート分割パターンで複数の前記オリフィスプレートに分割されることが好ましい。
【００２９】
さらに、前記プレート分割パターンが、前記シリコンウエハーの外周部を避けて設けられることが好ましい。
【００３５】
上記の通りの発明では、液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体とオリフィスプレートとの線膨張係数をほぼ同じにするためにそれらの構成材料としてシリコンを含むものを用いた場合、オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板の表面に、吐出口の深さよりも５〜５０μｍ深い深さを有する凹部をエッチングにより形成し、その基板の裏面側から基板を薄くして、その基板に複数の吐出口が形成されてなるオリフィスプレートを作製することにより、オリフィスプレートに複数の吐出口を精度良く形成することができ、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを実現することができる。また、吐出口の内壁を構成する保護膜をオリフィスプレートの吐出口面から突出させることにより、ブレードによってオリフィスプレートの吐出口面を拭くことによる、ノズル周りのクリーニングが不要となり、液体吐出ヘッドが搭載される液体吐出記録装置の本体の構造、およびその制御シーケンスが単純化される。さらに、オリフィスプレートを形成するための基板を枠体などにより補強することにより、そのオリフィスプレートに複数のヘッド本体を接合することができるので、１列のノズルだけでなく、複数のノズル列の位置あわせを行ってそれらのヘッド本体をオリフィスプレートに組み付けることも可能とする液体吐出ヘッドの製造方法が実現される。
【００３６】
また、本発明では、シリコンウエハーに複数の機能部を形成するとともに、シリコンウエハーをその機能部ごとに分割することにより複数のプレートを一括して形成する際に、シリコンウエハーの表面にシリコンプレートの外形形状に対応したプレート分割パターンをドライエッチングにより形成してから、シリコンウエハーをその表面の裏面側から少なくともプレート分割パターンまで薄くすることによりシリコンウエハーを分割するので、研削及び研磨の際にウエハーの外周部が保護されるため、従来のダイシングで生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する利点がある。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。図２は、図１に示される液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体吐出ヘッドを構成するオリフィスプレートの構成材料としてシリコンを用いた際に、シリコンのエッチング技術、薄膜化技術、組み立て技術の要素開発の結果可能となったものである。
【００３９】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法により製造される液体吐出ヘッドは、図１に示すように、素子基板１１の表面に天板１５を接合してなるヘッド本体７や、ヘッド本体７の前端面に接合されたオリフィスプレート１６などから構成されている。素子基板（以下、ヒーターボードともいう）１１には、インクなどの液体を吐出させるために利用される熱エネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子（以下、ヒーターともいう）１２と、エネルギー発生素子１２に電気信号を供給するためのＡｌ配線とが備えられている。この素子基板１１は、Ｓｉ基板上に複数のエネルギー発生素子１２および前記Ａｌ配線を成膜技術によって形成してなるものである。
【００４０】
素子基板１１の一面には、エネルギー発生素子１２がそれぞれ配置された複数の流路１を形成するための溝や、それぞれの流路１に供給されるインクを一時的に保持する液室２を形成するための溝が形成されている。隣り合う２つの流路１は、それら２つの流路１の間に挟まれる流路側壁８によって仕切られている。液室２および複数の流路２を形成するための溝は、図３に基づいて後述するように、流路側壁８を含む壁部材が素子基板１１の一面に貼り付けられることにより形成されている。
【００４１】
天板１５には、液室２内にインクを供給するための供給口４が形成されている。それぞれの流路１にエネルギー発生素子１２が配置されるように素子基板１１と天板１５とが壁部材を介して接合されることにより、複数の流路１および複数のエネルギー発生素子１２が備えられたヘッド本体７が構成されている。このヘッド本体７の前端面に、すなわち、図２に示すように素子基板１１の、オリフィスプレート１６との接合面５、および天板１５の、オリフィスプレート１６との接合面６を含む面に、それぞれの流路１の開口が配置されている。ヘッド本体７の前端面、すなわち素子基板１１の接合面５および天板１５の接合面６に接合されたオリフィスプレート１６には、流路１とそれぞれ連通した吐出口（以下、オリフィスともいう）３が複数形成されている。
【００４２】
この液体吐出ヘッドでは、エネルギー発生素子１２から発生した熱エネルギーが流路１内のインクに作用することでエネルギー発生素子１２上で気泡が発生し、その気泡の発生を利用して吐出口３からインクが吐出される。
【００４３】
図３は、図１および図２に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。図３に示すように、前記素子基板１１にヒーター１２、ヒーター１２を駆動するための回路、およびワイヤーボンデイングやＴＡＢボンデイング、ＡＣＦ接合等により駆動信号や電気エネルギーを外部回路より取り入れるために実装用パッド１３が形成されている。これらは汎用的な半導体製造方法により形成することができる。
【００４４】
次いで、上記基板に流路側壁８を含む壁部材１４が形成される。これら壁部材の形成方法としては、半導体のフォトリソグラフィー技術を適用することができる。通常、これら壁部材は幅５〜１５μｍ程度、高さ１０〜１００μｍ程度の為、適用されるフォトリソグラフィー技術としては、メッキや磁気ヘッドに適用される厚膜対応の物が好ましい。また壁形成材料としては、解像性が高く耐インク性を併せ持つことが必要である。最も好適に適用できる材料としては、米国マイクロケミカルコーポレーション社より提供されるＳＵ−８と呼ばれる感光性エポキシレジストを挙げることができる。これらエポキシ樹脂はアルカリ強度の高いインクジェット用のインクでも加水分解することなく、また、エポキシ樹脂の分子量は一般的に低い為、極めてシャープな形状を形成することができる。
【００４５】
これら感光性エポキシ樹脂に関しては米国特許４．８８２．２４５、４．９４０．６５１、５．０２６．６２４、５．１０２．７７２、５．２２９．２５１、５．２７８．０１０、５．３０４．４５７等に記載される物が何れも適用できる。これら液状樹脂材料はスピンコート法、ロールコート法、スプレー法等にてシリコン基板に塗布、乾燥し、次いで、汎用的なＵＶ露光装置でパターン露光され、露光後のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）を行った後、現像液にて現像することによりパターン形成できる。
【００４６】
インク供給孔４を有する天板１５は、各種微細加工方法にて作製することが可能である。最も汎用的には、シリコンの異方性エッチング技術を挙げることができる。これは、両面シリコン酸化膜膜を形成したシリコンウエハーに対して汎用的なフォトリソグラフィー技術により酸化膜をパターニングし、アルカリ水溶液にてシリコンをエッチングして貫通孔を形成する技術である。アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシオキサイド）等の有機アルカリが好適に用いられる。また、ブラスト加工等の砥粒による加工やＹＡＧレーザー等のレーザー加工を適用しても構わない。
【００４７】
形成した天板部材は、部材の耐インク性が不十分な場合は表面保護を行うことが必要となる。これは、耐アルカリ性の樹脂を溶剤塗布方法にて塗布する手段を用いても、あるいは、無機材料を蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等にて成膜する手段の何れも用いても構わない。
【００４８】
本発明による液体吐出ヘッドは、シリコン製のオリフィスプレートを適用することにより長尺の液体吐出ヘッドに対しても、線膨張係数の同一部材を用いて対応することを主眼としている為、最も好適には、前述したシリコンの異方性エッチング技術を適用したシリコン製天板が最も好適である。また表面保護としては、被覆性が高く、耐インク性に優れる手段として、窒化シリコンをＬＰ−ＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成するか、熱酸化によって酸化シリコンを形成するかが最も好ましい。
【００４９】
壁部材を形成したヒーターボードと天板は接着剤等によって貼りあわせる。接着剤は汎用的な接着剤の何れも適用できるが、耐インク性が高いという観点から、エポキシ系接着剤が最も好適である。エポキシとしては、主材と硬化剤が別々の２液タイプ、予め混合されている１液タイプの何れを適用しても構わない。
【００５０】
２液タイプの場合、主剤と硬化剤の混合後、上記工程で形成した天板表面、あるいはヒーターボードに形成した壁上面に、スクリーン印刷等の印刷法、転写法、ロールコート法等にて塗布し、天板とヒーターボードを接合して接着剤を硬化せしめれば良い。また、１液タイプの場合は、上記手段にて塗布し、接合後に所定の硬化条件で硬化させれば良い。また、壁材料に用いた感光性エポキシも上記塗布方法により塗布して、ＵＶ光の照射にて硬化せしめて接合することも可能である。
【００５１】
これら接合した基板は、汎用的なダイサーにて個別のチップに分割してオリフィスプレートを接合する部品が作製される。尚、ダイシング時に切断屑等がインク流路に入ってしまうことを防止する場合は、切断前に汎用的な樹脂を予め溶剤に溶解して、詰め込んで於いても構わない。これら樹脂は、汎用的な溶剤に溶解し、比較的分子量が低く、固い材料が好適に使用できる。最も好適には、クレゾールノボラック、フェノールノボラック等のフェノール樹脂、ポリスチレンやポリ−α-メチルスチレン等のスチレン樹脂を挙げることができる。
【００５２】
上記工程で作製したチップとシリコン製オリフィスプレートの貼り付けに関しては、チップ側に予め接着剤を塗布し、次いでオリフィスプレートを位置合わせしつつ接合し、その後接着剤を硬化することにより貼りあわせることができる。接着材料及び塗布方法としては上記した天板とヒーターボードの接着と同一の手段を用いることができる。しかしながら、該接着箇所の場合、接着剤がインク流路内に流れ込んだ場合、吐出不良を招く為、その材料選択と塗布手段がより厳しくなる。２液タイプの接着剤を適用した場合、主剤と硬化剤の混合時点より接着剤の硬化が進行して粘度が経時的に変化する為、厳密な流動性の制御は極めて難しい。また１液タイプを溶剤溶解して塗布した場合、溶剤乾燥時の熱の付与で接着剤がインク流路内に入り込んだり、塗布ムラになったりしてしまう場合が多い。
【００５３】
最も好適には、常温にて固体状の接着剤を予めポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムに塗布、乾燥しておき、これを熱転写法にて上記接合面に転写する手段を挙げることができる。尚、均一な転写が可能となり、またインク吐出口部に接着剤の膜がはらず、良好な接着剤塗布を行うには、材料、接着剤膜厚、転写条件（温度、圧力、プラテンのゴム硬度）等の条件出しが必要となる。
【００５４】
上記オリフィスプレートの貼りあわせ工程に於いて、オリフィスプレートに形成したインク吐出口とインク流路の位置ずれを防止する為、前記したようにオリフィスプレートに予め位置決め用の凸部を形成しておけば、簡便な装置で良好な位置合わせが可能となる。また該凸部は、接着剤硬化時に接着剤の粘度が低下しても、インク吐出口に接着剤が流入することを防止できる。
【００５５】
オリフィスプレートを接合した後に、シリコン製オリフィスプレートのインク吐出面側に耐インク性の向上とインク濡れ防止の為の撥水剤の塗布を行うことが好ましい。これら塗布材料、塗布方法に関しては、前記した材料、方法が適用できる。
【００５６】
このような構成の液体吐出ヘッドを、液体吐出記録装置であるバブルジェットプリンターで用いる場合を考慮すると、近年の写真調の画像を形成するためのインクジェット（インク吐出）としては、２ピコリットルから５０ピコリットルくらいの量のインク液滴を周波数１０Kｈｚくらいのスピードで吐出させる必要がある。このような量および吐出スピードでインク液滴を吐出させて記録をするには、オリフィスプレート１６の厚さは２０から１００μｍくらいで、吐出口３の径が１５から３０μｍ程度で形成されれば良い。
【００５７】
本発明は、この、オリフィスプレートとして用いられるシリコン基板への穴あけ技術、シリコンの薄膜化技術を研究した結果、達成されたものである。次では、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法として、図１および図２に示したオリフィスプレート１６を作製する方法について図４を参照して説明する。
【００５８】
図４は、図１および図２に示したオリフィスプレート１６を作製する方法について説明するための図である。図４（ａ）〜図４（ｅ）が断面図であり、図４（ａ’）、図４（ｃ’）および図４（ｄ’）が斜視図である。ここでは、オリフィスプレート１６を作製するためのそれぞれの説明およびそれぞれの図は、１つの液体吐出ヘッド分、すなわち１チップ分のものであるが、実際には、４インチから１２インチ程度のシリコンウエハーに数十から数百のチップが配置され、１つのシリコンウエハーから複数のオリフィスプレート１６が同時に加工生産される。また、図１６は、図４に示される工程において、オリフィスプレートに形成される穴の形状に注目して製造工程のフローを示した断面図である。
【００５９】
まず、図４（ａ）および図４（ａ’）に示される、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板２１を準備する。
【００６０】
次に、シリコン基板２１の表面にＡｌ層を８μｍの厚みでスパッタ法により形成する。
【００６１】
次に、シリコン基板２１上のＡｌ層の表面に、レジストを８μｍの厚さで塗付し、図１に示した吐出口３と、シリコン基板２１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターンをシリコン基板２１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。Ａｌ層の表面に塗布したレジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【００６２】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコン基板２１上のＡｌ層をドライエッチングして、図４（ａ）および図４（ａ’）に示されるように、吐出口３に対応する位置に開口部２２ａを有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層２２をシリコン基板２１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層２２に、上述したようなシリコン基板２１を分割するための溝状のプレート分割パターンに対応する溝が形成される。ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしては塩素を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを１００Ｗ、圧力を０．８ＰａとしてＡｌ層のエッチングを行った。
【００６３】
次に、Ａｌ層２２上のレジストをアッシング除去した。
【００６４】
次に、図４（ｂ）に示すようにＡｌ層２２をマスクにしてシリコン基板２１のＡｌ層２２側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン２３によって深堀エッチングして、吐出口３に対応する位置に、５０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図４（ｃ）および図４（ｃ’）に示されるような凹部としての穴２１ａを複数形成するとともに、シリコン基板２１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン２１ｂをシリコン基板２１の表面に形成する。プレート分割パターン２１ｂの深さは穴２１ａの深さと同じように５０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン２１ｂおよび複数の穴２１ａを有するパターンがシリコン基板２１の表層に形成される。この工程では、ドライエッチング装置としてアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００を用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを２５０Ｗ、圧力を１．０Ｐａとしてシリコン基板２１のエッチングを行い、５０μｍに５〜５０μｍを加えた深さの略ストレートな断面形状となる深堀りを実施する。ここで、図１６（ａ）に示すように、ＳＦ6のエッチングの後では穴２１ａの開口面側の端部が、流路側から吐出口側へと徐々に断面積が小さくなる、所謂、テーパー形状を有するテーパー部２９ａになっており、穴２１ａの底部を含む穴２１ａのほとんどの部分が、穴２１ａの深さ方向の断面形状がほぼ一定のストレート部２７ｂとなっている。このテーパー部２９ａは表面があれたような状態となるため、このテーパー部２９ａの表面を滑らかにするために、さらに、エッチング用のガスとしてＣＦ4を用いて、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を１．０Ｐａとしてエッチングを行う。図１６（ｂ）に示すようにＣＦ4のエッチングの後では、穴２１ａの開口面側の端部のテーパー部２９ｃの表面が滑らかになっている。
【００６５】
このようにして形成された穴２１ａに対して、後述するようにシリコン基板２１を裏面側からストレート部２７ｄの部分にいたるまで薄くすることで、開口した穴２１ａの径はシリコン基板２１の除去厚のばらつきによらず、ほぼ一定のものが得られる。このとき、穴２１ａの底部は矩形になっていないことが多いため、除去工程は穴２１ａが露出した状態で止めるのではなく、確実にストレート部２７ｂにいたるまで行うことが好ましい。本実施形態では、このようにシリコン基板２１に吐出口を形成することにより、開口径が均一で、吐出側に断面積が小さくなるテーパー形状の吐出口を得ることができる。
【００６６】
図１６（ａ）はＳＦ6のエッチングの後の断面、図１６（ｂ）はＣＦ4のエッチングの後の断面を示す。図１６（ａ）に示すようにＳＦ6のエッチングの後では穴２１ａの開口面側の端部が、テーパー形状を有するテーパー部２９ａになっており、穴２１ａの底部を含む穴２１ａのほとんど部分が、穴２１ａの深さ方向の断面形状がほぼ一定のストレート部２７ｂとなっている。また、図１６（ｂ）に示すようにＣＦ4のエッチングの後では、穴２１ａの開口面側の端部が、図１６（ａ）に示したテーパー部２９ａよりも範囲の広いテーパー部２９ｃになっており、穴２１ａのその他の部分が、深さ方向に断面積が一定のストレート部２７ｄとなっている。従って、ストレート部２７ｄの領域は、図１６（ａ）に示したストレート領域２７ｂの領域よりも狭くなっている。
【００６７】
ここでは、バイアスの値を変えることにより、図１および図２に示したような吐出口３のテーパー形状を所望のかたちに形成することができる。
【００６８】
次に、図４（ｃ）および図４（ｃ’）に示すようにシリコン基板２１上のＡｌ層２２を硝酸、リン酸、酢酸の混酸で除去する。次に、シリコン基板２１の、インクと接する面を保護するために、シリコン基板２１の穴２１ａ側の表面、および穴２１ａの内壁全体に、図１６（ｃ）に示すように、ＣＶＤにより保護層としてＳｉＮ保護膜２６を２ミクロンの厚さで形成する。
【００６９】
次に、図４（ｄ）および図４（ｄ’）に示すように、ＵＶ剥離テープ２４にシリコン基板２１の穴２１ａ側の面を貼り付けた後に、シリコン基板２１の裏面を研削、研磨して、シリコン基板２１を５０ミクロンの厚みになるまで薄くした。ここでは、シリコン基板２１を研削、研磨する際のシリコン基板２１の強度をある程度保持するためのバックグラインンドテープであるＵＶ剥離テープ２４にシリコン基板２１を貼り付けた。このようにシリコン基板２１の裏面を研磨した後、前記ＵＶ剥離テープをＵＶ剥離することにより、図４（ｅ）、図４（ｅ’）および図１６に示すように、それぞれの穴２１ａの底部がシリコン基板２１の裏面に開口してシリコン基板２１を貫通し、シリコン基板２１に吐出口３が形成されるとともに、シリコン基板２１がプレート分割パターン２１ｂで複数のオリフィスプレート１６に分割される。シリコン基板２１を薄くする際にはシリコン基板２１の裏面をエッチングしてもよい。
【００７０】
以上で説明した工程を経て、図４（ｅ）および図４（ｅ’）に示される、シリコン基板２１に吐出口３が形成されてなるオリフィスプレート１６が作製される。
【００７１】
このとき、図１６（ｄ）に示すように、吐出口３における断面積が小さい側の開口面は、ストレート部２７ｄにおけるテーパー部２９ｃ近傍の部分に形成され、吐出口３の開口面側の先端部に、断面積が一定のストレート部分が残っているため、各吐出口３における吐出口３の開口径を均一にそろえることができる。また、吐出口３全体をテーパー形状とする場合には、吐出口３における断面積が小さい側の開口面が、テーパー部２９ｃとストレート部２７ｄの境界面や、テーパー部２９ｃにおけるストレート部２７ｄの近傍に形成されていてもよい。
【００７２】
このようにして得られたオリフィスプレート１６を用いて、図３に基づいて上述したのと同様の組み立てを行い、液体吐出ヘッドを作製した。オリフィスプレート１６に対する素子基板１１および天板１５の接着には、２ミクロンの厚みのエポキシ接着剤を用いた。
【００７３】
オリフィスプレート１６を用いて製造された液体吐出ヘッドを、ポリサルフォン製のオリフィスプレートで作製した比較品とともに、−３０度と＋６０度間のヒートサイクルテストを行った。ポリサルフォン製のオリフィスプレートで作製した比較品が、オリフィスプレートにおけるノズル列方向の長さが５０ミリ以上でオリフィスプレートの剥離が生じるのに対し、本発明の製造方法により製造されたシリコン製のオリフィスプレート１６で組み立てたものは、そのオリフィスプレート１６の剥離が生じなかった。
【００７４】
以上で説明したように、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、オリフィスプレート１６を作製する際に、シリコン基板２１の表面にエッチングにより凹部として穴２１ａを形成して、シリコン基板２１を裏面側から薄くすることにより、そのシリコン基板２１に複数の吐出口３が形成されてなるオリフィスプレート１６を作製する。これにより、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを製造することができ、また、そのようにシリコンからなるオリフィスプレートを用いて液体吐出ヘッドを構成する際にも、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを実現することができる。
【００７５】
次に、図４に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について図１６を参照して説明する。図１６は、図４に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について説明するための断面図である。図１７に基づいて説明するオリフィスプレートの製造方法では、上述した製造方法と比較して、シリコン基板２１に吐出口用の穴をドライエッチングにより形成する際に、マスクとして厚さ８μｍのＡｌ層の代わりに、厚さ２μｍのＳｉＯ2層を用いている点が主に異なっている。
【００７６】
図１７（ａ）に示すように、シリコン基板２１表面に形成された、吐出口およびプレート分割パターンに対応する所定のパターンを有する厚さ２μｍのＳｉＯ2層２８をマスクとしてシリコン基板２１のドライエッチングを行い、シリコン基板２１に吐出口用の穴２１ａを形成する。このドライエッチングの工程では、エッチングガスとしてＳＦ6を用いた１０秒間のドライエッチングと、エッチングガスとしてＣＦ2を用いた３０秒間のドライエッチングと行い、そのようなエッチングを繰り返すサイクルエッチングによりシリコン基板２１に複数の穴２１ａを形成した。
【００７７】
このようなＳｉＯ2層２８をマスクにしたシリコン基板２１のドライエッチングでは、深さ方向に断面積が一定な穴２１ａをシリコン基板２１に形成することができる。
【００７８】
次に、図１７（ｂ）に示すようにＳｉＯ2層２８の表面全体、および穴２１ａの内壁面全体にＳｉＮ保護膜２９をＣＶＤ法によって形成する。
【００７９】
次に、図１７（ｃ）に示すように、シリコン基板２１の裏面側からシリコン基板２１を薄くすることにより穴２１ａを貫通させ、シリコン基板２１に吐出口３を形成する。吐出口３の開口面は、穴２１ａの、断面積が一定の領域に形成されている。これにより、シリコン基板２１の吐出口３が形成されて構成されるオリフィスプレート１６が作製される。
【００８０】
図１７に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法では、深さ方向に断面積が一定の穴２１ａの加工を行うことができ、また、穴２１ａの、断面積が一定の領域に吐出口３の開口が得られる。図１７の製造方法により作製されたオリフィスプレートを用いて液体吐出ヘッドを構成することにより、図４および図１６の製造方法により作製されたオリフィスプレートを用いて構成された液体吐出ヘッドと同様、信頼性に優れた、長尺化の液体吐出ヘッドを実現することができる。
【００８１】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。図６は、図５に示される液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。図５および図６に示される液体吐出ヘッドでは、第１の実施形態のものと比較してオリフィスプレートのみが異なっており、オリフィスプレートのヘッド本体側の面における吐出口の周囲に、ヘッド本体の流路に嵌合する凸部が形成されている。図５および図６では、第１の実施形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８２】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法により製造される液体吐出ヘッドでは、第１の実施形態で用いたオリフィスプレート１６の代わりに、図５および図６に示すようにオリフィスプレート４６が用いられている。オリフィスプレート４６の構成材料としては第１の実施形態のオリフィスプレート１６と同様にシリコンが用いられている。オリフィスプレート１６と同様に、オリフィスプレート４６は、ヘッド本体７の前端面、すなわち素子基板１１の接合面５および天板１５の接合面６に接合されており、オリフィスプレート４６には、流路１とそれぞれ連通した吐出口４６ａが複数形成されている。オリフィスプレート４６の、ヘッド本体７との接合面における吐出口４６ａの周囲には、図５および図６に示すように吐出口４６ａごとにそれぞれ独立した凸部４７が複数形成されている。それぞれの凸部４７が流路１内に進入し、凸部４７が流路１に嵌合した状態で、接合面５，６にオリフィスプレート４６が接合されている。
【００８３】
図７は、図５および図６に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。図７に示すように、素子基板１の表面に、流路側壁８を含む壁部材１４が形成され、壁部材１４の素子基板１１側と反対側の面に、供給口４が形成された天板１５が接合される。そして、素子基板１１、壁部材１４および天板１５の前端面にオリフィスプレート４６を貼り付ける。ここで、オリフィスプレート４６の凸部４７はヘッド本体７の流路１に嵌合させるため、接着剤のエポキシを天板１５側および素子基板１１側に転写しても、アライメントが正確で、量産性および信頼性に優れた液体吐出ヘッドを製造することができる。
【００８４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法として、図５および図６に示したオリフィスプレート４６を作製する方法について図８を参照して説明する。オリフィスプレート４６を作製する工程では、第１の実施形態とほぼ同様の工程を用いるが、プロセスの最初に、シリコン基板上に突起部を形成することにより、吐出口４６ａに対応する位置およびその周辺に高さ約４ミクロンの凸部を形成する点が異なる。
【００８５】
図８は、図５および図６に示したオリフィスプレート４６を作製する方法について説明するための図である。図８（ａ）〜図８（ｅ）が断面図であり、図８（ａ’）、図８（ｃ’）および図８（ｄ’）が斜視図である。ここでは、オリフィスプレート４６を作製するためのそれぞれの説明およびそれぞれの図は、１つの液体吐出ヘッド分、すなわち１チップ分のものであるが、実際には、４インチから１２インチ程度のシリコンウエハーに数十から数百のチップが配置され、１つのシリコンウエハーから複数のオリフィスプレート４６が同時に加工生産される。
【００８６】
まず、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板を準備する。そのシリコン基板の表面にレジストを２ミクロンの厚さで塗布し、吐出口４６ａに対応する位置およびその周囲に、高さ約４ミクロンの凸部４７を形成するために、そのレジストのパターニングを行う。ここで、レジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【００８７】
次に、パターニングされたレジストをマスクとして前記シリコン基板をドライエッチングすることにより、図８（ａ）および図８（ａ’）に示される、表面に突起部３１ｂが複数形成されたシリコン基板３１を作製する。突起部３１ｂの高さは約４ミクロンであり、それぞれの突起部３１ｂは、図５および図６に示した吐出口４６ａに対応する位置およびその周囲に形成されている。ここで、ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を０．８Ｐａとし、３分間の時間でシリコン基板３１のエッチングを行った。
【００８８】
次に、シリコン基板３１の突起部３１ｂ側の表面に、その突起部３１ｂを覆うようにＡｌ層を８ミクロンの厚みでスパッタ法により形成する。
【００８９】
次に、シリコン基板３１上のＡｌ層の表面に、レジストを８ミクロンの厚さで塗付し、図５に示した吐出口４６ａと、シリコン基板３１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターンをシリコン基板３１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。Ａｌ層の表面に塗布したレジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【００９０】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコン基板３１上のＡｌ層をドライエッチングして、図８（ａ）および図８（ａ’）に示されるように、吐出口４６ａに対応する位置に開口部３２ａを有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層３２をシリコン基板３１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層３２に、上述したようなシリコン基板３１を分割するための溝状のプレート分割パターンに対応する溝が形成される。ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしては塩素を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を０．８ＰａとしてＡｌ層のエッチングを行った。
【００９１】
次に、Ａｌ層３２上のレジストをアッシング除去した。
【００９２】
次に、図８（ｂ）に示すようにＡｌ層３２をマスクにしてシリコン基板３１のＡｌ層３２側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン３３によって深堀エッチングして、吐出口４６ａに対応する位置に、７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図８（ｃ）および図８（ｃ’）に示されるような凹部としての穴３１ａを複数形成するとともに、シリコン基板３１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン３１ｃをシリコン基板３１の表面に形成する。プレート分割パターン３１ｃの深さは穴３１ａの深さと同じように７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン３１ｃおよび複数の穴３１ａを有するパターンがシリコン基板３１の表層に形成され、また、突起部３１ｂの残った部分によって、図５および図６に示した凸部４７が構成され、シリコン基板３１上に複数の凸部４７が形成されることになる。この工程で、ドライエッチング装置としてアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを２００Ｗ、圧力を１．０Ｐａとしてシリコン基板３１のエッチングを行った。
【００９３】
次に、図８（ｃ）および図８（ｃ’）に示すようにシリコン基板３１上のＡｌ層２２を硝酸、リン酸、酢酸の混酸で除去する。次に、シリコン基板３１の、インクと接する面を保護するために、シリコン基板３１の穴３１ａ側の表面全体、および穴３１ａの内壁全体にＣＶＤにより保護層としてＳｉＮ層（不図示）を２ミクロンの厚さで形成する。
【００９４】
次に、図８（ｄ）および図８（ｄ’）に示すように、ＵＶ剥離テープ３４にシリコン基板３１の穴３１ａ側の面を貼り付けた後に、シリコン基板３１の裏面を研削、研磨して、シリコン基板３１の、凸部４７の高さを含んだ厚みが７０ミクロンになるまでシリコン基板３１薄くした。ここでは、シリコン基板３１を研削、研磨する際にシリコン基板３１を強度をある程度保持するために、ＵＶ剥離テープ２４にシリコン基板３１を貼り付けた。このようにシリコン基板３１の裏面側の層を除去することにより、図８（ｅ）および図８（ｅ’）に示すように、それぞれの穴３１ａの底部がシリコン基板３１の裏面に開口して穴３１ａがシリコン基板３１を貫通し、シリコン基板３１に吐出口４６ａが形成されるとともに、シリコン基板３１がプレート分割パターン３１ｃで複数のオリフィスプレート４６に分割される。これにより、シリコン基板３１に複数の凸部４７および複数の吐出口４６ａが形成されてなるオリフィスプレート４６が製造される。
【００９５】
作製したオリフィスプレートは接着剤等により、エネルギー発生素子及び流路が配置されたヘッド本体に貼り付けることにより、液体吐出ヘッドが形成される。接着剤は耐インク性、接着強度が高いエポキシ樹脂が最も好ましい。エポキシ樹脂としては、汎用的な２液タイプの物、１液タイプの高温硬化タイプの物、何れも使用できる。しかしながら、これら接着剤を硬化する場合、オリフィスプレートは吐出エレメントに荷重を付与しつつ硬化させる必要がある為、荷重付与時にずれてしまう場合がある。また、接着剤がはみ出してインク吐出口を埋めてしまう場合もある。該弊害を防止する為、オリフィスプレートの接合側、吐出口の周囲に凸部を形成することが好ましい。この凸部をインク流路に嵌め込むことにより、接合時のインク流路と吐出口の位置ずれを防止することができる。また該凸部は接着剤のはみ出しに際して、該凸部で接着剤がメニスカスを形成して流入が停止する為、インク吐出口に接着剤が入り込むことを防止できる。
【００９６】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。図１０は、図９に基づいて説明するオリフィスプレートの製造工程のフローチャートである。
【００９７】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法は、第２の実施形態の製造方法のさらに発展した形態である。インクジェット記録の一般的な応用として、黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色の記録、もしくは、さらに淡シアン、淡マゼンタを加えた６色の記録が用いられる。ここで、各色のインク同士の互いの着弾位置の位置合わせをするには、それぞれの色のノズルの相対的な位置を合わせる必要があり、１枚のオリフィスプレートでそれぞれの色のノズルを位置合わせすることが望ましい。本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、第１および第２の実施形態におけるシリコン基板の薄膜化の時にシリコン基板をＵＶ剥離テープで補強する代わりに、シリコン、またはシリコンと線膨張係数の近いガラスからなる枠体でシリコン基板を補強することにより、コストダウンを測りながらノズル列の位置合わせが達成される。
【００９８】
まず、図９（ａ）に示されような穴５４が形成された板状の枠体５３、および図９（ｂ）に示されるような突起部５２が形成されたシリコン基板５１を作製する。枠体５３の構成材料としては、シリコン、またはシリコンと線膨張係数の近いガラスを用いることができる。本実施形態では、枠体５３の構成材料として、シリコンと線膨張係数の近いガラスを用いた場合を例にとって説明する。
【００９９】
枠体５３を作製する際には、まず、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のガラスウエハーを準備し、そのガラスウエハーに対して穴５４のパターニングを行う。ここで、枠体５３の材料としては、シリコンと線膨張係数の近いＨＯＹＡ社製のＳＧ−２を用い、穴５４を形成するための加工はブラストにより行った。
【０１００】
また、複数の突起部５２が形成されたシリコン基板５１を作製する際には、第２の実施形態と同様に、まず、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板を準備し、そのシリコン基板の表面全体にレジストを２μｍの厚さで塗布する。次に、そのシリコン基板の表面における吐出口に対応する位置およびその周囲に高さ約４μｍの突起部５２を形成するための、シリコン基板上のレジストのパターニングを行う。ここでは、第２の実施形態と同様に、レジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【０１０１】
次に、パターニングされたレジストをマスクとして前記シリコン基板をドライエッチングすることにより、図９（ｂ）に示されるような、下地として表面に突起部５２が複数形成されたシリコン基板５１を作製する。突起部５２の高さは約４ミクロンであり、それぞれの突起部５２は、吐出口に対応する位置およびその周囲に形成されている。また、図９（ｂ）に示される状態のシリコン基板５１では、突起部５２の高さを含む厚みａが、シリコン基板５１のもとの厚さと同じ６２５μｍとなっている。ここで、第２の実施形態と同様に、ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を０．８Ｐａとし、３分間の時間でシリコン基板３１のエッチングを行った。
【０１０２】
次に、突起部５２を形成するために用いた、シリコン基板５１上のレジストをアッシング除去した後に、シリコン基板５１の突起部５２側の面上に不図示の熱酸化膜（ＳｉＯ2）を１μｍの厚さで形成する。これにより、突起部５２の先端面および側面全体にも熱酸化膜が形成される。次に、シリコン基板５１上のその熱酸化膜の表面全体にレジストを塗布し、塗布されたレジストの、吐出口に対向する位置に開口部が形成されるようにそのレジストのパターニングを行う。そして、パターニングされたレジストをマスクとして、シリコン基板５１上の熱酸化膜をドライエッチングによりパターニングする。このパターニングにより、シリコン基板５１上の熱酸化膜には、吐出口に対応する位置に開口部が形成される。この熱酸化膜は、後述するように吐出口を形成するためにドライエッチングによりシリコン基板５１に凹部を形成する際にマスクとして用いられる。
【０１０３】
次に、シリコン基板５１上の熱酸化膜をパターニングするために用いられたレジストをアッシング除去する。
【０１０４】
次に、図９（ｃ）に示すように、シリコン基板５１の突起部５２が枠体５３の穴５４の内部に配置されるように、シリコン基板５１の突起部５２側の面に枠体５３を陽極接合する。ここでは、シリコン基板５１と枠体５３との貼り合わせ装置としてカールズース株式会社製のＳＢ−６を用いた。その貼り合わせ装置では、温度を３５０度とし、１時間でシリコン基板５１と枠体５３との陽極接合を行った。本実施形態では、シリコン基板５１と枠体５３とを陽極接合したが、陽極接合の代わりに真空加熱接合、または接着剤を用いた接合によりシリコン基板５１と枠体５３とを接合してもよい。
【０１０５】
次に、図９（ｄ）に示すように、上述したシリコン基板５１上の熱酸化膜（不図示）をマスクにしてシリコン基板５１の突起部５２の先端面における露出した部分をドライエッチングのイオン５６によって深堀エッチングして、吐出口に対応する位置に凹部として、５０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さの穴５８を複数形成する。図９（ｄ）に示されるように、突起部５２の残った部分が、ヘッド本体７の流路１に嵌合する凸部５７となる。
【０１０６】
次に、図９（ｅ）に示すように、シリコン基板５１の裏面を研削、研磨し、シリコン基板５１の、凸部５７の高さを含んだ厚みｂが５０ミクロンになるまでシリコン基板５１を薄くする。このようにシリコン基板５１を薄くすることにより、図９（ｃ）に示されるように、それぞれの穴５８の底部がシリコン基板５１の裏面に開口して穴５８がシリコン基板５１を貫通し、シリコン基板５１に吐出口５８ａが形成される。
【０１０７】
次に、吐出口５８ａの内壁面全体に保護膜としてのＳｉＮ膜をＣＶＤ法によって２ミクロンの厚さで形成する。本実施形態では、その保護膜の構成材料として窒化シリコンを用いたが、窒化シリコンの代わりに、熱酸化膜、ＣＶＤ法による酸化シリコンもしくは、炭化シリコン、金属めっき、スパッタによるの金、白金、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗのうちのいずれかを用いてもよい。
【０１０８】
次に、図９（ｆ）に示すように、シリコン基板５１の凸部５７側と反対側の面に、それぞれの吐出口５８ａが塞がれないように撥水フッ素膜５９をラミネート転写する。
【０１０９】
次に、図９（ｇ）に示すように、液体吐出ヘッド部４個、すなわち素子チップ４個に相当するノズル４列分のオリフィスプレートの切り出しをダイシングにより行う。これにより、シリコン基板５１に４列の凸部５７および吐出口５８ａが形成されてなるオリフィスプレート５１ａが切り出される。
【０１１０】
次に、上述した工程とは別の工程で作製された、素子基板１１に天板１５を接合してなるヘッド本体７を、シリコン基板５１と枠体５３とが接合されてなるものに接合するために、ヘッド本体７における流路１の開口端が位置する前端面にエポキシ樹脂を転写する。そして、シリコン基板５１と枠体５３とが接合されてなるものの穴５４にヘッド本体７の前端面を向けて穴５４にヘッド本体７を挿入し、オリフィスプレート５１ａに対してヘッド本体７の位置決めを行う。オリフィスプレート５１ａとヘッド本体７との位置決めは、ヘッド本体７の流路１内にオリフィスプレート５１ａの凸部５７を嵌合させることにより行う。
【０１１１】
このように、オリフィスプレート５１ａとヘッド本体７とのアライメントをしてオリフィスプレート５１ａにヘッド本体７を接着する。
【０１１２】
次に、ヘッド本体７と枠体５３との空隙を、金属の微粒子が添加された高い熱伝導性を有する熱伝導樹脂を充填し、その空隙を封止する。これにより、ヘッド本体７と枠体５３との熱伝導を確保しながら、４列のノズル列を有する液体吐出ヘッドの強度が高められる。
【０１１３】
図１１は、オリフィスプレートに枠体が接合されてなるものに４つのヘッド本体が接着されて構成された液体吐出ヘッドを示す斜視図である。図１１に示すように、枠体５３の４つの穴５４のそれぞれにヘッド本体７を挿入して、上述した方法によりそれぞれのヘッド本体７をオリフィスプレート５１ａに接合することで液体吐出ヘッドが作製される。
【０１１４】
以上で説明した工程を経て、１枚のオリフィスプレートで位置合わせされて一体化された、４列のノズル列を有する液体吐出ヘッドが製造される。
【０１１５】
（第４の実施の形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法として、液体吐出ヘッドのオリフィスプレートを作製する工程について説明するための図である。図１２（ａ）〜図１２（ｇ）が断面図であり、図１２（ａ’）、図１２（ｃ’）、図１２（ｅ’）および図１２（ｇ’）が斜視図である。
【０１１６】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、第１の実施形態の製造方法と比較して、オリフィスプレートを作製する際に吐出口の内面に形成された保護膜を、そのオリフィスプレートのヘッド本体側と反対側の面から突出させて突出部を形成する点が異なっている。
【０１１７】
まず、図１２（ａ）および図１２（ａ’）に示される、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板７１を準備し、シリコン基板７１の表面にＡｌ層を８ミクロンの厚みでスパッタ法により形成する。
【０１１８】
次に、シリコン基板７１上のＡｌ層の表面に、レジストを８ミクロンの厚さで塗付し、吐出口と、シリコン基板７１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターンをシリコン基板７１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。
【０１１９】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコン基板７１上のＡｌ層をドライエッチングして、図１２（ａ）および図１２（ａ’）に示されるように、吐出口に対応する位置に開口部７２ａを有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層７２をシリコン基板２１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層７２に、上述したようなシリコン基板７１を分割するための溝状のプレート分割パターンに対応する溝が形成される。
【０１２０】
次に、Ａｌ層２２上のレジストをアッシング除去する。
【０１２１】
次に、図１２（ｂ）に示すようにＡｌ層７２をマスクにしてシリコン基板７１のＡｌ層７２側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン７３によって深堀エッチングして、吐出口に対応する位置に、７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図１２（ｃ）および図１２（ｃ’）に示されるような凹部としての穴７１ａを複数形成するとともに、シリコン基板７１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン７２ｂをシリコン基板２１の表面に形成する。プレート分割パターン７２ｂの深さは、穴７１ａの深さと同じように７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン７２ｂおよび複数の穴７１ａを有するパターンがシリコン基板７１の表層に形成される。
【０１２２】
次に、図１２（ｃ）および図１２（ｃ’）に示すようにシリコン基板７１上のＡｌ層７２を硝酸、リン酸、酢酸の混酸で除去する。
【０１２３】
次に、図１２（ｄ）に示すようにシリコン基板７１の、インクと接する面を保護するために、シリコン基板７１の穴７１ａ側の表面、および穴７１ａの内壁全体に、ＳｉＮ層からなる保護膜７５をＣＶＤ法により２ミクロンの厚さで形成する。本実施形態では、その保護膜７５の構成材料として窒化シリコンを用いたが、窒化シリコンの代わりに、熱酸化膜、ＣＶＤ法による酸化シリコンもしくは、炭化シリコン、金属めっき、スパッタによるの金、白金、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔａ，Ｗのうちのいずれかを用いてもよい。また、保護膜の厚みは0.5〜2μｍが好ましい。これは、保護膜が厚すぎると応力が大きくなるためシリコン基板の検索、研磨時に割れやすくなるためであり、また、突出部は親水性を有するためこのの親水部分が多いと液滴がよれやすくなるためである。
【０１２４】
次に、図１２（ｅ）および図１２（ｅ’）に示すように、ＵＶ剥離テープ７４にシリコン基板７１の穴７１ａ側の面を向けてＵＶ剥離テープ７４上にシリコン基板７１を貼り付けた後に、シリコン基板７１の裏面を研削、研磨して、シリコン基板７１を７０ミクロンの厚みになるまで薄くした。ここでは、シリコン基板７１を研削、研磨する際にシリコン基板７１を強度をある程度保持するために、ＵＶ剥離テープ７４にシリコン基板７１を貼り付けた。このようにシリコン基板７１の裏面を研磨することにより、図１２（ｆ）に示すように、それぞれの穴７１ａがシリコン基板７１を貫通してシリコン基板７１に吐出口７１ｂが形成されるとともに、シリコン基板７１がプレート分割パターン７２ｂで複数のオリフィスプレート７６に分割される。
【０１２５】
次に、図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）に示すように、シリコン基板７１における保護膜７５によって覆われていない側の表面の表層を、ＫＯＨによるアルカリエッチングにより除去し、シリコン基板７１のその表面から保護膜７５を突出させて突出部７５ａを形成する。これにより、液体吐出ヘッドのヘッド本体に接合されるオリフィスプレート７６が作製され、吐出口７１ｂの内壁を構成する保護膜７５がオリフィスプレート７６の表面から突出した吐出部が形成されることになる。
【０１２６】
図１３は、図１２の工程により作製されたオリフィスプレート７６を用いた液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。上述した工程によりオリフィスプレート７６を作製した後、図１３に示すように素子基板１１、壁部材１４および天板１５からなるヘッド本体７にオリフィスプレート７６を接合する組み立てを行い、液体吐出ヘッドを作製する。ここで、オリフィスプレート７６における吐出部７５ａが形成された面が、ヘッド本体７側と反対側になるようにオリフィスプレート７６を接合する。
【０１２７】
このオリフィスプレート７６を用いた液体吐出ヘッドの場合、ＳｉＮからなる保護膜７５はインクに対して撥水性を有しているので、ブレードによって吐出口面を拭くことによる、ノズル周りのクリーニングが不要となり、液体吐出記録装置の本体の構造、およびその制御シーケンスが単純化される。
【０１２８】
図１４は、図１２に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について説明するための図である。図１４に基づいて説明するオリフィスプレートの製造方法は、上述した図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）の工程までは図１２の製造方法と同じであり、図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）の工程の後にオリフィスプレート７６のシリコン基板７１の表面に撥水膜を形成する。
【０１２９】
図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）の工程の後には、図１４（ａ）および図１４（ａ’）に示すように、オリフィスプレート７６を構成するシリコン基板７１の露出している表面、すなわちシリコン基板７１における保護膜７５が突出して吐出部７５ａが形成された表面全体に、ディスペンサー７８によって撥水材７９をディスペンス塗布する。これにより、図１４（ｂ）および図１４（ｂ’）に示すようにシリコン基板７１の表面における突出部７５ａの周囲を含んだその表面全体に、撥水膜７９ａを形成する。
【０１３０】
撥水膜７９ａが形成されたオリフィスプレート７６を用いて構成された液体吐出ヘッドの場合、オリフィスプレート７６の吐出口面における吐出口周辺でインクの付着が防止されるので、そのようなインク付着による吐出インクのよれが発生しにくい構造となる。
【０１３１】
このようなシリコンオリフィスプレートの製造方法により、撥水膜がノズル周辺にも形成され、ノズル周辺のインク付着による吐出液滴のよれが発生しにくい液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０１３２】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、オリフィスプレート７６のヘッド本体側の面には、そのヘッド本体の流路内に進入して嵌合する凸部を形成していないが、本実施形態に第２の実施形態の製造方法を適用して、ヘッド本体の流路に嵌合する凸部を有するとともに、吐出口の内壁を構成する保護膜を突出させた構造の液体吐出ヘッドを製造してもよい。
【０１３３】
（第５の実施の形態）
図１８は、本発明の第５の実施の形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。
【０１３４】
本実施形態は、凹部形成後あるいは凹部のシリコン側壁保護膜形成を行った後、凹部に詰め物をすることが上述の実施形態と異なっている。上述の実施形態では、該貫通孔に研磨剤が入ったり、研削時にチッピングが起きたりして、吐出が不安定になる場合がある。本実施形態では、凹部に詰め物をすることにより、シリコン基板を薄くする工程において、特別なコントロールをすることなく、それらを容易に防止することができる。
【０１３５】
以下に、図１８に基づいて本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。
【０１３６】
まず、シリコン基板２０１に位置ずれ防止の凸部２０１ｂを形成するための突起部を形成する（１０１、図１８（ａ））。
【０１３７】
該凸部２０１ｂの形成方法は、凹部２０１ａ形成前に予めドライエッチングによりシリコンを加工し、突起部２０２を形成しておけば良い。尚、該突起部は汎用的なポジ型レジストをマスクにフッ素系ガスでエッチングすれば容易に形成できる。前記凸部２０２は１〜１０μｍ程度の高さが好適に使用できる。インク流路との嵌合に際しては、オリフィスプレート接合装置の接合精度に左右されるが、一般的には０．５〜３μｍ程度の隙間ばめ位が好ましい。
【０１３８】
次に、ドライエッチングにてインク吐出口となる凹部２０１ａを形成する。このときプレートの外形形状に対応するプレート分割パターンも一括して形成する（１０２、図１８（ｂ））。
【０１３９】
ドライエッチングによる前記凹部２０１ａおよびプレート分割パターンの形成は、マスク部材をパターニングにより形成し、該パターンをマスクとし、フッ素系ガスをエッチャントとして適用できる。マスクパターンは汎用的なレジストであっても構わないし、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ等の金属や酸化シリコン、窒化シリコン等を用いても構わない。エッチング深さは、最終的に形成されるオリフィスプレートの厚さ以上であれば、薄膜化工程によりインク吐出口となる貫通孔が形成される。勿論、必要以上に深くエッチングすることは、凹部形状の劣化やタクトＵＰを招くし、余りにオリフィスプレートの厚さに近接した場合は、ローデイング効果により未貫通部が生じる弊害を招く。
【０１４０】
エッチング深さは、吐出口の深さに対して、５〜５０μｍ加えた深さをエッチングすることが最も好ましい。即ち、最終的なオリフィスプレートの厚さを５０μｍと設計した場合、該凹部深さは５５〜１００μｍ程度が好ましい。
【０１４１】
エッチング手段としては、汎用的なリアクチーブイオンエッチング（ＲＩＥ）を適用しても構わないし、また高速でエッチングする為、電子サイクロトロン（ＥＣＲ）型、マグネトロン型、誘導結合型等のエッチング手段を適用しても構わない。
【０１４２】
最も好ましくは、ＩＣＰ−ＲＩＥ、Ｂｏｓｃｈプロセスと呼ばれる、ＩＣＰのエッチングとエッチング部側壁の保護膜のデポジットを高速で繰り返す凹部形成手段である。
【０１４３】
該エッチングに於いては、SF6,CF4,NF3等の高速エッチングを可能とするエッチャントでエッチングした後、アンダーカットを防止する為、CHF3,C2F4,C2F6,C2H2F2,C4F8等のデポジットガスでフッ素系ポリマーを側壁に形成し、該工程を繰り返すことにより、高速でアスペクト比の高い凹部形状およびプレート分割パターン形状を形成することができる。該エッチングプロセスを導入したエッチング装置はアルカテル社、ＳＴＳ社より提供されている。次に、耐インク性向上のためにインク吐出口内部に側壁保護皮膜２０６を形成する（１０３、図１８（ｃ））。
【０１４４】
インクジェット用のインクはアルカリ性の場合が多く、シリコンをエッチングする場合がある。このようなインクを適用する場合にシリコン面を保護する必要がある。シリコン面の保護は、ＲＩＥで形成したトレンチ穴側壁とインク吐出口面の両者がある。トレンチ穴の側壁に関しては、ＲＩＥ工程の後、汎用的な成膜手段で耐インク性の保護膜を形成すれば良い。汎用的な保護膜形成方法としては、熱酸化や、ＣＶＤ、スパッタリング、メッキ等がある。また保護膜材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、白金、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、等の金属等何れの材料でも構わない。最も好ましくは、熱酸化により酸化シリコンを形成する、あるいはＬＰ−ＣＶＤにより窒化シリコンを形成する手段がコストも安価で、被覆性が高い。これら、保護膜の厚さは０．１から５μｍ程度が好適である。
【０１４５】
次に、凹部内部に詰め物を埋め込む（１０４、図１８（ｄ））。
【０１４６】
バックグラインディングやエッチング、研磨時に貫通孔が形成される為、該貫通孔に研磨剤が入ったり、研削時にチッピングが起きたりして、吐出が不安定になる場合がある。これを防止する手段として、凹部形成後あるいは凹部のシリコン側壁保護膜形成を行った後、凹部２０１ａに詰め物２１０をする手段を挙げることができる。最も簡便な手段としては樹脂を溶剤に溶解して埋め込み、溶剤を乾燥除去した後にシリコンの薄膜化をする方法を挙げることができる。埋め込む樹脂としては、研削、研磨時に発生する温度以上の軟化温度を有し、チッピングを防止できる硬さを有し、また加工後に容易に溶解除去できる樹脂が好ましい。一般的にはフェノールノボラック、クレゾールノボラック、ポリビニルフェノール等のフェノール樹脂、ポリスチレンやポリ−α−メチルスチレン等のスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリル酸等のアクリル樹脂等が好適に使用できる。これら樹脂は溶剤に溶解した後、スピンコート法等によりシリコンウエハー上に塗布し、オーブン等で乾燥することにより凹部２０１ａに簡便に埋め込むことができる。また、この時凹部２０１ａに気泡が残存するようであれば、真空中にて塗布することも構わない。
【０１４７】
樹脂以外には金属を埋め込むことも可能である。これら金属はスパッタリングや蒸着、ＣＶＤ等により埋め込み、シリコン薄膜化後に酸等により溶解除去できる。埋め込む金属としては、ＴａやＷ、Ｃｒ、Ｎｉ等固い金属が好適に使用できる。
【０１４８】
次に、バックグラインディングテープであるＵＶ剥離テープを貼り付ける（１０５、図１８（ｅ））。バックグラインディングテープは、シリコン基板を研削、研磨する際のシリコン基板の強度をある程度保持するため保持部材として用いられる。
【０１４９】
次に、前記シリコン基板の裏面を研削するにより前記シリコン基板２０１を薄くし（１０６、図１８（ｆ））、さらに、研磨するにより保護膜のチッピング部を除去して（１０７、図１８（ｆ））シリコン基板２０１を薄膜化することにより、インク吐出口となる貫通孔の形成されたオリフィスプレート２１６を形成することができる。
【０１５０】
シリコン基板２０１の薄膜化は、表面にUV剥離テープ２０４を貼りあわせた後、裏面より研削（バックグラインディング）にて高速で加工した後、薄膜シリコンの強度を高める為、研削で生じたマイクロクラックを研磨やエッチングで除去する手段が一般的である。バックグラインディングは通常、＃１００〜＃５００番程度の砥石で粗削りを行った後、＃１５００〜＃３０００番程度の砥石で仕上げ研削を行う。また、厚さ１００μｍ以下の薄膜オリフィスプレートを形成する場合、前記したように、研削時のマイクロクラックが強度低下を招く為、研磨やエッチングにより該クラックを除去することが一般的である。研磨は汎用的なアルミナやシリカ、酸化セリウム等を使用できる。またエッチングの場合はフッ酸、あるいはフッ酸と硝酸の混合液、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドレート等のアルカリ溶液が使用できる。これらシリコンの薄膜化装置としては岡本工作機械株式会社や東京精密株式会社等から、上記工程をインライン化した量産装置が提供されている。
【０１５１】
次に、吐出口周囲にエッチングにより保護膜２０６を突出させて突出部２０６ａを形成する（１０８、図１８（ｇ））。
【０１５２】
前記シリコン基板２０１の薄膜化に際して、シリコン凹部の側壁保護材料として所定材料を選択し、薄膜化後にエッチングを行うことにより、インク吐出口周囲に突出部２０６ａを形成できる。該突出部２０６ａはインク吐出に吐出口面に付着したインク液的がインク吐出口に流入して吐出不良を起すことを防止したり、また、インク吐出口面の保護樹脂を塗布する工程での、該樹脂が吐出口内に流入することを防止したりできる。
【０１５３】
例えば、凹部側壁の保護材料として窒化シリコンを用いた場合、薄膜化後にフッ酸あるいは、フッ酸と硝酸の混合液でエッチングすれば、窒化シリコンのみ残存して突出部となる。またシリコンの熱酸化によって側面保護を行った場合、アルカリ溶液でエッチングすれば酸化シリコンの突出部２０６ａを形成することができる。該突出部２０６ａの高さは保護皮膜の膜厚との相関もあるが、０．５〜１０μｍ程度が好ましい。該突出部２０６ａの高さが高すぎる場合は、液体吐出ヘッド使用時の吐出面のブレード拭き時に欠け等が発生する。
【０１５４】
次に、ＵＶ剥離テープをＵＶ剥離し（１０９、図１８（ｈ））、さらに、前記詰め物２１０を溶解除去する（２１０、図１８（ｉ））ことにより、前記オリフィスプレート３０６を作製した。なお、ＵＶ照射は古河電工株式会社製ＵＶＭ−２００を用い、照射量は２Ｊ／ｃｍ2とした。
【０１５５】
次に、インク吐出口面を保護する皮膜を形成する。
【０１５６】
インク吐出口面の保護は、シリコンを薄膜化した後に上記した方法で耐インク性の材料を成膜しても構わないし、該オリフィスプレートを貼りあわせて液体吐出ヘッドを作製した後、吐出口面に耐インク性の樹脂を塗布しても構わない。最も好ましくは、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂を塗布して撥水膜を形成すれば、インクに対する撥水性を発現でき、インク吐出口面がインクで濡れることがなく、良好な印字を実現できる。
【０１５７】
これらフッ素系樹脂としては、旭硝子株式会社から提供されるサイトップ、信越化学工業株式会社から提供されているＳＩＦＥＬ他何れのフッ素系化合物を用いても構わない。これら保護樹脂の塗布方法としては、転写法、ディスペンス法等が好適に使用できる。転写法としては、上記樹脂溶液をスピンコートやバーコート等のソルベントコート法にて樹脂やゴム膜上に薄膜塗布し、そのままインク吐出口面に押し当てて転写する方法が一般的である。また、転写し難い場合は熱等を付与しても構わない。
【０１５８】
最も好適に使用できる樹脂は上記したサイトップであり、該樹脂の溶剤ＣＴ−Ｓｏｌｖ１８０に１〜５ｗｔ％の濃度で希釈し、シリコンゴムを貼り付けたシリコンウエハー上にスピンコートして薄膜化し、そのまま転写する方法が好適に使用できる。
【０１５９】
最後に、上述した工程とは別の工程で作製した素子基板に天板を接合してなるヘッド本体に、上述した工程で作製されたオリフィスプレート２１６を接合することにより、液体吐出ヘッドを作製した。
【０１６０】
なお、前記詰め物２１０の除去は、前記オリフィスプレートをヘッド本体に接合した後に行ってもよい。
【０１６１】
このような液体吐出ヘッドの製造方法により、前記基板を薄くする工程において、特別なコントロールをすることなく、研削時にチッピングが起こったり、研磨時に吐出口となる貫通孔に研磨剤が入ったりすることを容易に防ぐことができ、吐出の安定した液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０１６２】
（第６の実施の形態）
図２０は、第６の実施の形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。
【０１６３】
本実施形態は、第１の実施形態と比較して、シリコン基板としてシリコンウエハー３０１を使用することおよび該シリコンウエハー３０１の外周部を残してプレート分割パターン３０１ｂを形成することが異なっている。
【０１６４】
本実施形態は、シリコンウエハー３０１の分割方法に関して特開平９-２１３６６２号公報の記載、いわゆる「先ダイシング」を利用したものとなっている。「先ダイシング」は、半導体素子が形成されたウエハー上に格子状に配置されたダイシングラインに沿って前記半導体素子の形成面側から所定の厚さまでダイシングすることにより溝を形成し、前記ウエハーにおける半導体素子の形成面上にバックグラインディングテープを貼り付け、前記ウエハーの裏面を前記溝に達するまで研削及び研磨し、ウエハーを個々のチップに分割することを特徴としている。
【０１６５】
ここで、本実施形態では、ウエハーにプレート分割パターン（溝）を形成する点と、プレート分割パターンを形成した後に、その裏面からウエハーを研削してウエハーを分割する点は、「先ダイシング」と、同一である。また、プレート分割パターンを形成した面にバックグラインディングテープを貼り付ける点が、本実施形態においてウエハーの強度を保持するためにＵＶ剥離テープを貼り付ける点と類似している。
【０１６６】
しかし、「先ダイシング」を利用した場合、プレート分割パターンをダイシングによって形成するため、ウエハーの外周部までダイシング溝が入る。一方、シリコンウエハーの外周２〜５ｍｍはウエハーの有効範囲外の領域であり、ウエハーの厚さが薄く、またパターンも形成しない領域である。したがって、外周部の分割されたシリコンはバックグラインディングテープに対する保持力が弱く、バックグラインディングや研磨工程で、いわゆるチップ飛びが発生して、良品チップを破壊してしまう可能性がある。また、ウエハーの薄膜化後にはシートによってのみオリフィスプレート（チップ）が保持されるため、ウエハーの剛性が低下することにより、搬送、カセットへの挿入の際に、たわみが生じ、搬送トラブル、衝突による割れが起こり易い。また、ダイシングでは、直線状のプレート分割パターンしか形成できないため、オリフィスプレートの外形形状が制限される。
【０１６７】
本実施形態は、これらの「先ダイシング」における課題を解決するための手段を提供するものである。本実施形態では、プレート分割パターンをドライエッチングによって形成する点およびウエハーの外周部にはプレート分割パターンを形成しない点が「先ダイシング」と異なることにより、上述した「先ダイシング」における課題を解決している。すなわち、本実施形態では、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、プレート分割パターンを自由自在に形成することができるため、オリフィスプレートの外形形状の自由度が広い。また、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、ウエハーの外周部にはプレート分割パターンを形成しないことができ、それによって、薄膜化後に外周部を残すことができる。そうすることにより、研削及び研磨の際に、ウエハーの外周部が保護されるため、「先ダイシング」で生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する利点がある。また、薄膜化後に外周部を残すことにより、ウエハーの外周部とＵＶ剥離テープによってウエハーが保持されるため、薄膜化後のウエハーの剛性が高く、ウエハーの搬送、カセットへの挿入の際、たわみが少なくなり、搬送トラブル、衝突による割れ等が回避できるようになる。さらに、ドライエッチングによって、薄膜化後に吐出口となる凹部と、プレート分割パターンとを一括して形成することができるため、工程数が減り、製造コストが削減できる。
【０１６８】
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
【０１６９】
まず、図２０（ａ）に示すように、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコンウエハー３０１を準備し、次に、シリコンウエハー３０１の表面にＡｌ層を８ミクロンの厚みでスパッタ法により形成する。
【０１７０】
次に、シリコンウエハー３０１上のＡｌ層の表面に、レジストを８ミクロンの厚さで塗付し、吐出口３と、シリコンウエハー３０１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターン３０１ｂをシリコンウエハー３０１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。Ａｌ層の表面に塗布したレジストとしては、汎用的なポジ型フォトレジストであるシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付、現像する装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。なお、現像は専用アルカリ現像液を用いた、露光量は１Ｊ／ｃｍ2である。
【０１７１】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコンウエハー３０１上のＡｌ層をドライエッチングして、図２０（ａ）に示されるように、吐出口３に対応する位置に開口部を有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層をシリコンウエハー３０１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層に、上述したようなシリコンウエハー３０１を分割するための溝状のプレート分割パターン３０１ｂに対応する溝が形成される。ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしては塩素を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを１００Ｗ、圧力を０．８ＰａとしてＡｌ層のエッチングを行った。
【０１７２】
次に、Ａｌ層上のレジストをアッシング除去した。
【０１７３】
次に、Ａｌ層をマスクにしてシリコンウエハー３０１のＡｌ層側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン２３によって深堀エッチングして、吐出口３０３に対応する位置に、７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図２０（ａ）に示されるような凹部としての穴３０１ａを複数形成するとともに、シリコンウエハー３０１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン３０１ｂをシリコンウエハー３０１の表面に形成した。エッチングガスとしては、Ｃ3Ｆ8に５Ｖｏｌ．％の酸素を混合したガスを用いた。エッチング条件は、パワー１０００Ｗ、バイアス１５０Ｗ、ガス圧５Ｐａで行った。プレート分割パターン３０１ｂの深さは穴３０１ａの深さと同じように７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン３０１ｂおよび複数の穴３０１ａを有するパターンがシリコンウエハー３０１の表層に形成される。ここで、プレート分割パターン３０１ｂは、図１９および２０に示すように、シリコンウエハー３０１の外周部を残して形成した。
【０１７４】
また、該工程におけるマスクは、Ａｌ層を用いたが、第1の実施の形態と同様に、図１７に基づいて説明したようにＳｉＯ2層を用いてもよい。そのようにして、図１６または１７で説明したのと同様の工程で、プレート分割パターン３０１ｂおよび複数の穴３０１ａを形成し、ＣＶＤにより保護層としてＳｉＮ保護膜２６を２ミクロンの厚さで形成した。
【０１７５】
次に、図２０（ｂ）に示すように、ＵＶ剥離テープ３０４にシリコンウエハー３０１の穴３０１ａ側の面を貼り付けた後に、シリコンウエハー３０１の裏面を研削、研磨して、シリコンウエハー３０１を５０ミクロンの厚みになるまで薄くした。ここでは、シリコンウエハー３０１を研削、研磨する前にシリコンウエハー３０１の強度をある程度保持するためのバックグラインディングテープであるＵＶ剥離テープ３０４にシリコンウエハー３０１を貼り付けた。バックグラインディングテープは、ポリオレフィン系の基材フィルム上にアクリル系の粘着剤が塗布されたものが一般的であり、アクリル系粘着剤がＵＶ剥離タイプかＵＶ未反応タイプの２種がある。ＵＶ剥離タイプは、バックグラインディング時のチップ保持力が強く、その後ＵＶ照射により粘着力が低下するため、チップをピックアップしやすいメリットがあり、本実施例では、古河電工株式会社製ＦＳ−３３２３−３３０を適用した。ＵＶ剥離テープ３０４の厚さは、薄すぎると腰の強さが不足してシリコンウエハー３０１の薄膜化後に十分にウエハーを保持できずにウエハーの搬送時にトラブルを生じやすく、逆に、厚すぎると後の工程で剥離するために照射するＵＶが十分に届かないため、２００μｍ程度とするのが好ましい。
【０１７６】
このようしてシリコンウエハー３０１の裏面を研磨することにより、図２０（ｃ）に示すように、それぞれの穴２１ａの底部がシリコンウエハー３０１の裏面に開口してシリコンウエハー３０１を貫通し、シリコンウエハー３０１に吐出口３が形成されるとともに、シリコンウエハー３０１がプレート分割パターン３０１ｂで複数のオリフィスプレート３１６に分割される。シリコンウエハー３０１を薄くする際にはシリコンウエハー３０１の裏面をエッチングしてもよい。
【０１７７】
最後に、図２０（ｄ）に示すように、ＵＶ剥離テープ３０４をＵＶ剥離することにより、複数のオリフィスプレート３１６に一括して分離される。なお、ＵＶ照射は古河電工株式会社製ＵＶＭ−２００を用い、照射量は２Ｊ／ｃｍ2とした。
【０１７８】
以上で説明した工程を経て、図２０（ｄ）に示されるような、シリコンウエハー３０１に吐出口３が形成されてなるオリフィスプレート３１６が一括して作製される。
【０１７９】
次に、前記シリコンウエハー３０１を分割する工程の後、前記シリコンウエハー３０１を搬送する工程について詳しく説明する。
【０１８０】
図２１（ａ）に示すように、バキュームチャック付装置ステージ３２１上でシリコンウエハー３０１を薄くすることにより分割した後、ステージのバキュームを止め、図２１（ｂ）に示すように突き上げピンを突き上げてＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハーを上昇させる。
【０１８１】
次に、図２１（ｃ）に示すようなロボットアーム３２２を操作して、アーム上に前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハーを載せて、図２１（ｄ）に示すように、カセットトレイ３２４に搬送する。そうすることにより、前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハーは、図２２に示すように、カセットトレイ３２４内に収まる。
【０１８２】
また、図２１に基づいて説明したＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１のカセットトレイ３２４への搬送は、図２３に基づいて以下に説明する工程によって行ってもよい。
【０１８３】
図２３は、別の工程による前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１のカセットトレイ３２４への搬送を示した工程図である。
【０１８４】
まず、図２３（ａ）に示すように、バキュームチャック付装置ステージ３２１上でシリコンウエハー３０１を薄くした後、ステージのバキュームを止め、図２３（ｂ）で示すようなバキューム付ロボットアーム３２３でＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１をウエハー側から吸着する。
【０１８５】
次に、図２３（ｂ）に示すように、吸着したＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１を、カセットトレイ３２４に搬送する。そうすることにより、前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１は、図２２に示すように、カセットトレイ３２４内に収まる。
【０１８６】
該カセットトレイ３２４内に前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１を収め、該シリコンウエハー３０１を搬送する工程状態で保管してもよい。
【０１８７】
以上に説明した第６の実施の形態におけるオリフィスプレートの製造工程は、オリフィスプレートに限定されるものではなく、半導体チップなどのシリコンプレートの製造方法としても有効である。半導体チップの製造方法として用いた場合、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、プレート分割パターンを自由自在に形成することができるため、半導体チップの外形形状の自由度が広い。また、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、ウエハーの外周部にはプレート分割パターンを形成しないことができ、それによって、薄膜化後に外周部を残すことができる。そうすることにより、研削及び研磨の際に、ウエハーの外周部が保護されるため、「先ダイシング」で生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する利点がある。また、薄膜化後に外周部を残すことにより、ウエハーの外周部とＵＶ剥離テープによってウエハーが保持されるため、薄膜化後のウエハーの剛性が高く、図２１〜２３に基づいて説明したウエハーの搬送、カセットへの挿入の際、たわみが少なくなり、搬送トラブル、衝突による割れ等が回避できるようになる。したがって、上述した「先ダイシング」における課題を解決することができる。
【０１８８】
本発明の液体吐出ヘッドおよびその製造方法は、第１〜第６の実施形態で説明したものに限られるものではなく、第１〜第６の実施形態のそれぞれで説明した液体吐出ヘッドの構成を組み合わせたもの、および第１〜第６の実施形態のそれぞれで説明した製造工程を組み合わせたものは本発明に含まれるものである。
【０１８９】
また、上述の実施形態でそれぞれ説明したシリコンプレートあるいは該シリコンプレートの製造方法は、液体中でゴミの流入を防止するフィルタあるいは該フィルタの製造方法に適用することができる。このフィルタは、フィルタに形成された貫通口の大きさよりも大きいゴミの流入を防ぐものである。本発明では、フィルタの表面及び貫通口の内部に耐アルカリ性のある皮膜を形成することにより、シリコンをエッチングするようなアルカリ性の液体中でもフィルタとして安定して使用することができる。また、フィルタ表面に撥水膜を形成して、フィルタ表面よりも貫通口の内部の親水性を高くすることにより、貫通構内に効率よく液体を流すことができる。また、貫通口内部の保護膜を突出させて突出部を形成することにより、撥水膜を形成するためにフィルタ表面に撥水剤を塗布する工程で、貫通口の内部に撥水剤を流入させることなく、容易にフィルタ表面に撥水剤を塗布して撥水膜を形成することができる。
【０１９０】
＜液体吐出記録装置＞
図１５は、上述したような方法により製造された液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出記録装置の一例であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。図１５に示されるインクジェット記録装置６００に搭載されたヘッドカートリッジ６０１は、上述したいずれかの方法により製造された液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有するものである。ヘッドカートリッジ６０１は、図１５に示すように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギヤ６０３および６０４を介して回転するリードスクリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリッジ６０７上に搭載されている。駆動モータ６０２の動力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッジ６０７ともとにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの方向に往復移動される。インクジェット記録装置６００には、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたインクなどの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙Ｐを搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられている。その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０は、キャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用紙Ｐをプラテン６０９に対して押圧する。
【０１９１】
リードスクリュー６０５の一端の近傍には、フォトカプラ６１１および６１２が配設されている。フォトカプラ６１１および６１２は、キャリッジ６０７のレバー６０７ａの、フォトカプラ６１１および６１２の領域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知手段である。プラテン６０９の一端の近傍には、ヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面を覆うキャップ部材６１４を支持する支持部材６１３が備えられている。また、ヘッドカートリッジ６０１から空吐出などされてキャップ部材６１４の内部に溜まったインクを吸引するインク吸引手段６１５が備えられている。このインク吸引手段６１５によりキャップ部材６１４の開口部を介してヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われる。
【０１９２】
インクジェット記録装置６００には本体支持体６１９が備えられている。この本体支持体６１９には移動部材６１８が、前後方向、すなわちキャリッジ６０７の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持されている。移動部材６１８には、クリーニングブレード６１７が取り付けられている。クリーニングブレード６１７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニングブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段６１５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するためのレバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカートリッジ６０１に設けられた発熱体に信号を付与したり、上記の各機構の駆動制御を行ったりするインクジェット記録制御部はインクジェット記録装置の本体に設けられており、図１５では示されていない。インクジェット記録制御部には、液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段が備えられている。
【０１９３】
上述した構成を有するインクジェット記録装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。
【０１９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、オリフィスプレートの構成材料として、ヘッド本体と同じシリコンを含むものを用いた場合、オリフィスプレートを作製する際に、シリコンを含む材料からなる基板の表面にエッチングにより凹部を形成し、その基板の裏面側から基板を薄くすることで、その基板に複数の吐出口が形成されてなるオリフィスプレートを作製することにより、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを実現することができる。また、吐出口の内壁を構成する保護膜を吐出口面から突出させることにより、ブレードによって吐出口面を拭くことによる、ノズル周りのクリーニングが不要となり、液体吐出ヘッドが搭載される液体吐出記録装置の本体の構造、およびその制御シーケンスが単純化されるという効果がある。さらに、オリフィスプレートを形成するための基板を枠体などにより補強することにより、そのオリフィスプレートに複数のヘッド本体を接合することができるので、１列のノズルだけでなく、複数のノズル列の位置あわせを行ってそれらのヘッド本体をオリフィスプレートに組み付けることを可能とする液体吐出ヘッドの製造方法が実現される。この結果、安価で、性能の優れた液体吐出ヘッドを製造することができるという効果がある。
【０１９５】
また、本発明は、機能部を有するシリコンプレートを一括して複数形成する際に、シリコンウエハーの表面にシリコンプレートの外形形状に対応したプレート分割パターンをドライエッチングにより形成してから、シリコンウエハーをその表面の裏面側から少なくともプレート分割パターンまで薄くすることでシリコンウエハーを分割することにより、研削及び研磨の際にウエハーの外周部が保護される。よて、従来のダイシングで生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。
【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。
【図３】図１および図２に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。
【図４】図１および図２に示したオリフィスプレートを作製する方法について説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。
【図６】図５に示される液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。
【図７】図５および図６に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。
【図８】図５および図６に示したオリフィスプレート４６を作製する方法について説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。
【図１０】図９に基づいて説明するオリフィスプレートの製造工程のフローチャートである。
【図１１】オリフィスプレートに枠体が接合されてなるものに４つのヘッド本体が接着されて構成された液体吐出ヘッドを示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法として、液体吐出ヘッドのオリフィスプレートを作製する工程について説明するための図である。
【図１３】図１２の工程により作製されたオリフィスプレートを用いた液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。
【図１４】図１２に基づいて説明したオリフィスプレートの作製方法の変形例について説明するための図である。
【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出記録装置の一例であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図１６】図４に示した工程において、オリフィスプレートに形成される穴の形状に注目して製造工程のフローを示した断面図である。
【図１７】図４に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用されるオリフィスプレートを作製する方法について説明するための図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法におけるプレート分割パターンを説明するための図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用されるオリフィスプレートを作製する方法について説明するための図である。
【図２１】図２０に基づいて説明したオリフィスプレートの作製方法におけるシリコンウエハーの搬送を説明するための図である。
【図２２】図２０に基づいて説明したオリフィスプレートの作製方法におけるシリコンウエハーの搬送を説明するための図である。
【図２３】図２１および２２に基づいて説明したオリフィスプレートを作製する方法におけるシリコンウエハーの搬送の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 流路
２ 液室
３、４６ａ、５８ａ、２０３ 吐出口
４ 供給口
５、６ 接合面
７ ヘッド本体
８ 流路側壁
１１、４１、８１ 素子基板
１２、４２、８２ インク吐出用ヒーター
１３、４３、８３ 実装用パッド
１４、４４、８４ 壁部材
１５、４５、８５ 天板
１６、４６、６１、８６、２１６ オリフィスプレート
２１、３１、５１、７１、２０１ シリコン基板
２１ａ、３１ａ、５４、５８、２０１ａ 穴
２１ｂ、３１ｃ、７２ｂ、２０１ｂ プレート分割パターン
２２、３２、７２ Ａｌ層
２２ａ、３２ａ 開口部
２３、３３、５６、７３ イオン
２４、３４、７４、２０４、３０４ ＵＶ剥離テープ
２６、２９ ＳｉＮ保護膜
２７ａ、２７ｃ テーパー部
２７ｂ、２７ｄ ストレート部
２８ ＳｉＯ2層
３１ｂ、５２、２０２ 突起部
４７、５７、２０１ｂ 凸部
５３ 枠体
５９ 撥水フッ素膜
７５、２０６ 保護膜
７５ａ、２０６ａ 突出部
７８ ディスペンサー
７９ 撥水材
７９ａ 撥水膜
２１０ 詰め物
３０１ シリコンウエハー
３２１ バキュームチャック付装置ステージ
３２２ ロボットアーム
３２３ バキューム付ロボットアーム
３２４ カセットトレイ
６００ インクジェット記録装置
６０１ ヘッドカートリッジ
６０２ 駆動モータ
６０３、６０４ 駆動力伝達ギヤ
６０５ リードスクリュー
６０６ 螺旋溝
６０７ キャリッジ
６０７ａ レバー
６０８ ガイド
６０９ プラテン
６１０ 紙押さえ板
６１１、６１２ フォトカプラ
６１３ 支持部材
６１４ キャップ部材
６１５ インク吸引手段
６１７ クリーニングブレード
６１８ 移動部材
６１９ 本体支持体
６２０ レバー
６２１ カム
Ｐ プリント用紙
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を飛翔液滴として噴射して液滴を被記録媒体に付着させることにより記録を行う液体吐出ヘッドの製造方法や、その製造方法により製造された液体吐出ヘッドに関する。
【０００２】
また本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行う、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用できる液体吐出ヘッドの製造方法や、その製造方法により製造された液体吐出ヘッドに関する。
【０００３】
なお、本発明における『記録』とは、文字や図形など意味を持つ画像を被記録媒体に形成することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を被記録材に形成することも意味する。
【０００４】
また、本発明は、機能部を有するシリコンプレートの製造方法およびその製造方法により製造されたシリコンプレートに関する。
【０００５】
【従来の技術】
従来より、液体吐出ヘッドであるインクジェット方式のヘッドによる液滴の着弾精度を高める方法として、吐出方向に断面積が減少する、液室側の元が太く吐出口側の先端が狭い、テーパ-をもった、オリフィスが用いられている。そのようなテーパー状のオリフィスをオリフィスプレートに形成する具体的な方法としては、ニッケルの電鋳シート、樹脂のエキシマレーザーによる穴あけ、ＳＵＳ(ステンレス鋼)のプレスによる穴あけ等が実用化されている。
【０００６】
また、インクジェット用オリフィスプレートとしてシリコン(Ｓｉ)を材料とする開示は、ヨーロッパ特許公開第921004号公報に記載されている。この公報には、貫通口を形成した状態のシリコンプレートをさらに１０〜１５０μｍ程度の厚さに削ることにより吐出口を有するシリコンからなるオリフィスプレートを得るという記載がある。その製造方法として記載されているのは、吐出口をイオンビーム加工(真空中で加工される)や、エキシマレーザー加工、またはエッチング(ドライエッチまたはウェットエッチ)などで穿設することである。
【０００７】
一方、シリコン材に対して、プラズマエッチングを行う米国特許第5498312号明細書には、エッチングレート（etching rate）を上げて、マスクの問題を解決するために、SF6,CF4,NF3等のエッチングガスと、CHF3,C2F4,C2F6,C2H2F2,C4F8等の堆積ガス（passivating gas）とを混合したガスをチャンバー内に導入して、１０12ions/cm3以上のプラズマ濃度(density)でエネルギーレンジが1eV〜40eV(到達時)とする技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のヨーロッパ特許公開第921004号公報に記載されたシリコンからなるインクジェット用のオリフィスプレートの作成方法では、オリフィスプレートの所定の厚さよりも厚いシリコンプレートを用意し、シリコンプレート自体を貫通させる工程があるため、相対的に時間がかかるものとなっていた。したがって、量産性に対しては改善の余地があった。
【０００９】
また、上述の米国特許第5498312号明細書に記載されたエッチング方法を用いて、シリコンプレートにエッチングを行った場合、エッチングする穴の深さの制御性が乏しく、シリコンプレートの材料的なばらつきによるエッチング深さのばらつきを制御できないため、精度良く穴を形成することが難しかった。
【００１０】
本発明の主たる目的は、上述の課題を解決するものであって、シリコンの結晶構造のバラツキに左右されることなく、量産性に優れた均一な形状の貫通口を多数同時に形成できる新規な製造方法の提供にある。
【００１１】
また、本発明の別の課題としては、貫通口が形成されたシリコンプレートをインクジェット用のオリフィスプレートや液体中でゴミの流入を防止するフィルタとして使用する場合、貫通口の内部が液体と接することになる。しかし、貫通口の内部に皮膜を形成することは困難であるため、強アルカリの液体のような液体を使用することができなかった。
【００１２】
本発明の別の目的は、シリコンをエッチングするような液体が接するものであっても、特に貫通口の内部がエッチングされることのないシリコンプレートの提供にある。
【００１３】
また、さらに別の本発明の目的は、熱エネルギー発生素子が形成された素子基板の構成材料と同じシリコンからなるオリフィスプレートを用いて液体吐出ヘッドを製造する際に、信頼性の高い長尺の液体吐出ヘッドを製造することが可能な液体吐出ヘッドの製造方法、その製造方法により製造された液体吐出ヘッドを提供することにある。さらに加えて本発明の目的は、一列のノズルのみでなく、複数のノズル列の位置合わせも可能とする組み立て方法を実現するための液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の代表的な要件は、次のようなものである。
【００１５】
本発明は、液体を飛翔液滴として吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子、および該エネルギー発生素子がそれぞれ配置された複数の流路を備えたヘッド本体と、前記流路とそれぞれ連通する複数の吐出口を備えたオリフィスプレートと、を有し、該オリフィスプレートと前記ヘッド本体とが接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板を用意する工程と、前記基板の表面における前記吐出口にそれぞれ対応する位置に前記吐出口の深さよりも５〜５０μｍ深い深さを有する複数の凹部をドライエッチングにより形成する工程と、前記基板を前記表面の裏面側から前記凹部の深さが前記吐出口の深さとなるまで薄くすることにより、前記基板に複数の吐出口を形成し、前記基板に複数の前記吐出口が形成されてなる前記オリフィスプレートを作製する工程と、前記オリフィスプレートをヘッド本体に接合する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
前記ドライエッチングが、SF6,CF4,NF3のいずれかのガスを用いてエッチングした後、CHF3,C2F4,C2F6,C2H2F2,C4F8のいずれかのガスを用いてフッ素系ポリマーを側壁に形成する、該工程を繰り返すによって行われてもよい。
【００１７】
さらに、前記基板にドライエッチングにより複数の前記凹部を形成する工程で、前記吐出口の形状が、前記流路側から前記吐出口の先端側へと徐々に断面積が小さくなるようにするとともに、一定の断面積を有する領域をもち、その領域で前記吐出口が開口されるようにドライエッチングによってそれぞれの前記凹部の形状を形成することが好ましい。
【００１８】
さらに、前記基板を薄くする工程が、研削、研磨、エッチングの少なくともいずれか１つの方法により、前記基板を薄くすることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記基板に複数の前記凹部を形成した後に、前記基板の、インクに接する部分に保護膜を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２１】
さらに、前記凹部を形成する工程の後、あるいは前記保護膜を形成する工程の後、前記基板を薄くする工程の前に、前記凹部に樹脂または金属を埋め込む工程と、前記基板を薄した後、埋め込まれた前記樹脂または金属を除去する工程とをさらに有することが好ましい。
【００２３】
前記凹部を形成する前に、前記流路内に進入して嵌合する凸部を形成するために、オリフィスプレートの接合側、吐出口の周囲にドライエッチングで突起部を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２４】
さらに、前記基板に前記保護膜を形成する工程では前記凹部の内壁全体に前記保護膜を形成し、前記基板に複数の前記吐出口を形成するために前記基板を薄くする工程の後に、前記基板の表層をウエットエッチングにより除去し、前記吐出口の内壁を構成する前記保護膜の一部を前記基板の表面から突出させ突出部を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２５】
さらに、前記吐出口の内壁に形成された前記保護膜の一部を前記基板の表面から突出させる工程の後に、前記突出部の周囲に撥水膜を形成する工程をさらに有することが好ましい。
【００２６】
さらに、前記基板を薄くする工程の前に、前記基板を補強するための、シリコンまたはガラスからなる枠体を真空加熱接合、陽極接合または接着剤により前記基板に接着する工程をさらに有することが好ましい。
【００２７】
さらに、前記枠体は、前記基板の、前記ヘッド本体側となる面における前記ヘッド本体が接合される部分の周囲に接合されるものであり、前記枠体が接合された前記オリフィスプレートを前記ヘッド本体に接合する工程が、前記オリフィスプレートを接合された前記ヘッド本体と前記枠体との熱伝導性を確保しつつ前記ヘッド本体と前記オリフィスプレートとの接合強度を高めるように、前記ヘッド本体と前記枠体との空隙に熱伝導性樹脂を充填する工程をさらに有することが好ましい。
【００２８】
さらに、前記オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板を準備する工程で準備する前記基板がシリコンウエハーであり、前記オリフィスプレートが一枚のシリコンウエハーから複数作製されるものであって、該シリコンウエハーの表面に複数の凹部を形成する工程で、前記シリコンウエハーを分割してオリフィスプレート単体にするために前記シリコンウエハーの表面に溝状のプレート分割パターンを複数の前記凹部と一括してドライエッチングにより形成することにより、前記シリコンウエハーを裏面側から薄くする工程で、前記シリコンウエハーに前記吐出口が形成されるとともに、前記シリコンウエハーが前記プレート分割パターンで複数の前記オリフィスプレートに分割されることが好ましい。
【００２９】
さらに、前記プレート分割パターンが、前記シリコンウエハーの外周部を避けて設けられることが好ましい。
【００３５】
上記の通りの発明では、液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体とオリフィスプレートとの線膨張係数をほぼ同じにするためにそれらの構成材料としてシリコンを含むものを用いた場合、オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板の表面に、吐出口の深さよりも５〜５０μｍ深い深さを有する凹部をエッチングにより形成し、その基板の裏面側から基板を薄くして、その基板に複数の吐出口が形成されてなるオリフィスプレートを作製することにより、オリフィスプレートに複数の吐出口を精度良く形成することができ、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを実現することができる。また、吐出口の内壁を構成する保護膜をオリフィスプレートの吐出口面から突出させることにより、ブレードによってオリフィスプレートの吐出口面を拭くことによる、ノズル周りのクリーニングが不要となり、液体吐出ヘッドが搭載される液体吐出記録装置の本体の構造、およびその制御シーケンスが単純化される。さらに、オリフィスプレートを形成するための基板を枠体などにより補強することにより、そのオリフィスプレートに複数のヘッド本体を接合することができるので、１列のノズルだけでなく、複数のノズル列の位置あわせを行ってそれらのヘッド本体をオリフィスプレートに組み付けることも可能とする液体吐出ヘッドの製造方法が実現される。
【００３６】
また、本発明では、シリコンウエハーに複数の機能部を形成するとともに、シリコンウエハーをその機能部ごとに分割することにより複数のプレートを一括して形成する際に、シリコンウエハーの表面にシリコンプレートの外形形状に対応したプレート分割パターンをドライエッチングにより形成してから、シリコンウエハーをその表面の裏面側から少なくともプレート分割パターンまで薄くすることによりシリコンウエハーを分割するので、研削及び研磨の際にウエハーの外周部が保護されるため、従来のダイシングで生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する利点がある。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。図２は、図１に示される液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体吐出ヘッドを構成するオリフィスプレートの構成材料としてシリコンを用いた際に、シリコンのエッチング技術、薄膜化技術、組み立て技術の要素開発の結果可能となったものである。
【００３９】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法により製造される液体吐出ヘッドは、図１に示すように、素子基板１１の表面に天板１５を接合してなるヘッド本体７や、ヘッド本体７の前端面に接合されたオリフィスプレート１６などから構成されている。素子基板（以下、ヒーターボードともいう）１１には、インクなどの液体を吐出させるために利用される熱エネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子（以下、ヒーターともいう）１２と、エネルギー発生素子１２に電気信号を供給するためのＡｌ配線とが備えられている。この素子基板１１は、Ｓｉ基板上に複数のエネルギー発生素子１２および前記Ａｌ配線を成膜技術によって形成してなるものである。
【００４０】
素子基板１１の一面には、エネルギー発生素子１２がそれぞれ配置された複数の流路１を形成するための溝や、それぞれの流路１に供給されるインクを一時的に保持する液室２を形成するための溝が形成されている。隣り合う２つの流路１は、それら２つの流路１の間に挟まれる流路側壁８によって仕切られている。液室２および複数の流路２を形成するための溝は、図３に基づいて後述するように、流路側壁８を含む壁部材が素子基板１１の一面に貼り付けられることにより形成されている。
【００４１】
天板１５には、液室２内にインクを供給するための供給口４が形成されている。それぞれの流路１にエネルギー発生素子１２が配置されるように素子基板１１と天板１５とが壁部材を介して接合されることにより、複数の流路１および複数のエネルギー発生素子１２が備えられたヘッド本体７が構成されている。このヘッド本体７の前端面に、すなわち、図２に示すように素子基板１１の、オリフィスプレート１６との接合面５、および天板１５の、オリフィスプレート１６との接合面６を含む面に、それぞれの流路１の開口が配置されている。ヘッド本体７の前端面、すなわち素子基板１１の接合面５および天板１５の接合面６に接合されたオリフィスプレート１６には、流路１とそれぞれ連通した吐出口（以下、オリフィスともいう）３が複数形成されている。
【００４２】
この液体吐出ヘッドでは、エネルギー発生素子１２から発生した熱エネルギーが流路１内のインクに作用することでエネルギー発生素子１２上で気泡が発生し、その気泡の発生を利用して吐出口３からインクが吐出される。
【００４３】
図３は、図１および図２に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。図３に示すように、前記素子基板１１にヒーター１２、ヒーター１２を駆動するための回路、およびワイヤーボンデイングやＴＡＢボンデイング、ＡＣＦ接合等により駆動信号や電気エネルギーを外部回路より取り入れるために実装用パッド１３が形成されている。これらは汎用的な半導体製造方法により形成することができる。
【００４４】
次いで、上記基板に流路側壁８を含む壁部材１４が形成される。これら壁部材の形成方法としては、半導体のフォトリソグラフィー技術を適用することができる。通常、これら壁部材は幅５〜１５μｍ程度、高さ１０〜１００μｍ程度の為、適用されるフォトリソグラフィー技術としては、メッキや磁気ヘッドに適用される厚膜対応の物が好ましい。また壁形成材料としては、解像性が高く耐インク性を併せ持つことが必要である。最も好適に適用できる材料としては、米国マイクロケミカルコーポレーション社より提供されるＳＵ−８と呼ばれる感光性エポキシレジストを挙げることができる。これらエポキシ樹脂はアルカリ強度の高いインクジェット用のインクでも加水分解することなく、また、エポキシ樹脂の分子量は一般的に低い為、極めてシャープな形状を形成することができる。
【００４５】
これら感光性エポキシ樹脂に関しては米国特許４．８８２．２４５、４．９４０．６５１、５．０２６．６２４、５．１０２．７７２、５．２２９．２５１、５．２７８．０１０、５．３０４．４５７等に記載される物が何れも適用できる。これら液状樹脂材料はスピンコート法、ロールコート法、スプレー法等にてシリコン基板に塗布、乾燥し、次いで、汎用的なＵＶ露光装置でパターン露光され、露光後のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）を行った後、現像液にて現像することによりパターン形成できる。
【００４６】
インク供給孔４を有する天板１５は、各種微細加工方法にて作製することが可能である。最も汎用的には、シリコンの異方性エッチング技術を挙げることができる。これは、両面シリコン酸化膜膜を形成したシリコンウエハーに対して汎用的なフォトリソグラフィー技術により酸化膜をパターニングし、アルカリ水溶液にてシリコンをエッチングして貫通孔を形成する技術である。アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシオキサイド）等の有機アルカリが好適に用いられる。また、ブラスト加工等の砥粒による加工やＹＡＧレーザー等のレーザー加工を適用しても構わない。
【００４７】
形成した天板部材は、部材の耐インク性が不十分な場合は表面保護を行うことが必要となる。これは、耐アルカリ性の樹脂を溶剤塗布方法にて塗布する手段を用いても、あるいは、無機材料を蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等にて成膜する手段の何れも用いても構わない。
【００４８】
本発明による液体吐出ヘッドは、シリコン製のオリフィスプレートを適用することにより長尺の液体吐出ヘッドに対しても、線膨張係数の同一部材を用いて対応することを主眼としている為、最も好適には、前述したシリコンの異方性エッチング技術を適用したシリコン製天板が最も好適である。また表面保護としては、被覆性が高く、耐インク性に優れる手段として、窒化シリコンをＬＰ−ＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成するか、熱酸化によって酸化シリコンを形成するかが最も好ましい。
【００４９】
壁部材を形成したヒーターボードと天板は接着剤等によって貼りあわせる。接着剤は汎用的な接着剤の何れも適用できるが、耐インク性が高いという観点から、エポキシ系接着剤が最も好適である。エポキシとしては、主材と硬化剤が別々の２液タイプ、予め混合されている１液タイプの何れを適用しても構わない。
【００５０】
２液タイプの場合、主剤と硬化剤の混合後、上記工程で形成した天板表面、あるいはヒーターボードに形成した壁上面に、スクリーン印刷等の印刷法、転写法、ロールコート法等にて塗布し、天板とヒーターボードを接合して接着剤を硬化せしめれば良い。また、１液タイプの場合は、上記手段にて塗布し、接合後に所定の硬化条件で硬化させれば良い。また、壁材料に用いた感光性エポキシも上記塗布方法により塗布して、ＵＶ光の照射にて硬化せしめて接合することも可能である。
【００５１】
これら接合した基板は、汎用的なダイサーにて個別のチップに分割してオリフィスプレートを接合する部品が作製される。尚、ダイシング時に切断屑等がインク流路に入ってしまうことを防止する場合は、切断前に汎用的な樹脂を予め溶剤に溶解して、詰め込んで於いても構わない。これら樹脂は、汎用的な溶剤に溶解し、比較的分子量が低く、固い材料が好適に使用できる。最も好適には、クレゾールノボラック、フェノールノボラック等のフェノール樹脂、ポリスチレンやポリ−α-メチルスチレン等のスチレン樹脂を挙げることができる。
【００５２】
上記工程で作製したチップとシリコン製オリフィスプレートの貼り付けに関しては、チップ側に予め接着剤を塗布し、次いでオリフィスプレートを位置合わせしつつ接合し、その後接着剤を硬化することにより貼りあわせることができる。接着材料及び塗布方法としては上記した天板とヒーターボードの接着と同一の手段を用いることができる。しかしながら、該接着箇所の場合、接着剤がインク流路内に流れ込んだ場合、吐出不良を招く為、その材料選択と塗布手段がより厳しくなる。２液タイプの接着剤を適用した場合、主剤と硬化剤の混合時点より接着剤の硬化が進行して粘度が経時的に変化する為、厳密な流動性の制御は極めて難しい。また１液タイプを溶剤溶解して塗布した場合、溶剤乾燥時の熱の付与で接着剤がインク流路内に入り込んだり、塗布ムラになったりしてしまう場合が多い。
【００５３】
最も好適には、常温にて固体状の接着剤を予めポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムに塗布、乾燥しておき、これを熱転写法にて上記接合面に転写する手段を挙げることができる。尚、均一な転写が可能となり、またインク吐出口部に接着剤の膜がはらず、良好な接着剤塗布を行うには、材料、接着剤膜厚、転写条件（温度、圧力、プラテンのゴム硬度）等の条件出しが必要となる。
【００５４】
上記オリフィスプレートの貼りあわせ工程に於いて、オリフィスプレートに形成したインク吐出口とインク流路の位置ずれを防止する為、前記したようにオリフィスプレートに予め位置決め用の凸部を形成しておけば、簡便な装置で良好な位置合わせが可能となる。また該凸部は、接着剤硬化時に接着剤の粘度が低下しても、インク吐出口に接着剤が流入することを防止できる。
【００５５】
オリフィスプレートを接合した後に、シリコン製オリフィスプレートのインク吐出面側に耐インク性の向上とインク濡れ防止の為の撥水剤の塗布を行うことが好ましい。これら塗布材料、塗布方法に関しては、前記した材料、方法が適用できる。
【００５６】
このような構成の液体吐出ヘッドを、液体吐出記録装置であるバブルジェットプリンターで用いる場合を考慮すると、近年の写真調の画像を形成するためのインクジェット（インク吐出）としては、２ピコリットルから５０ピコリットルくらいの量のインク液滴を周波数１０Kｈｚくらいのスピードで吐出させる必要がある。このような量および吐出スピードでインク液滴を吐出させて記録をするには、オリフィスプレート１６の厚さは２０から１００μｍくらいで、吐出口３の径が１５から３０μｍ程度で形成されれば良い。
【００５７】
本発明は、この、オリフィスプレートとして用いられるシリコン基板への穴あけ技術、シリコンの薄膜化技術を研究した結果、達成されたものである。次では、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法として、図１および図２に示したオリフィスプレート１６を作製する方法について図４を参照して説明する。
【００５８】
図４は、図１および図２に示したオリフィスプレート１６を作製する方法について説明するための図である。図４（ａ）〜図４（ｅ）が断面図であり、図４（ａ’）、図４（ｃ’）および図４（ｄ’）が斜視図である。ここでは、オリフィスプレート１６を作製するためのそれぞれの説明およびそれぞれの図は、１つの液体吐出ヘッド分、すなわち１チップ分のものであるが、実際には、４インチから１２インチ程度のシリコンウエハーに数十から数百のチップが配置され、１つのシリコンウエハーから複数のオリフィスプレート１６が同時に加工生産される。また、図１６は、図４に示される工程において、オリフィスプレートに形成される穴の形状に注目して製造工程のフローを示した断面図である。
【００５９】
まず、図４（ａ）および図４（ａ’）に示される、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板２１を準備する。
【００６０】
次に、シリコン基板２１の表面にＡｌ層を８μｍの厚みでスパッタ法により形成する。
【００６１】
次に、シリコン基板２１上のＡｌ層の表面に、レジストを８μｍの厚さで塗付し、図１に示した吐出口３と、シリコン基板２１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターンをシリコン基板２１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。Ａｌ層の表面に塗布したレジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【００６２】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコン基板２１上のＡｌ層をドライエッチングして、図４（ａ）および図４（ａ’）に示されるように、吐出口３に対応する位置に開口部２２ａを有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層２２をシリコン基板２１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層２２に、上述したようなシリコン基板２１を分割するための溝状のプレート分割パターンに対応する溝が形成される。ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしては塩素を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを１００Ｗ、圧力を０．８ＰａとしてＡｌ層のエッチングを行った。
【００６３】
次に、Ａｌ層２２上のレジストをアッシング除去した。
【００６４】
次に、図４（ｂ）に示すようにＡｌ層２２をマスクにしてシリコン基板２１のＡｌ層２２側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン２３によって深堀エッチングして、吐出口３に対応する位置に、５０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図４（ｃ）および図４（ｃ’）に示されるような凹部としての穴２１ａを複数形成するとともに、シリコン基板２１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン２１ｂをシリコン基板２１の表面に形成する。プレート分割パターン２１ｂの深さは穴２１ａの深さと同じように５０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン２１ｂおよび複数の穴２１ａを有するパターンがシリコン基板２１の表層に形成される。この工程では、ドライエッチング装置としてアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００を用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを２５０Ｗ、圧力を１．０Ｐａとしてシリコン基板２１のエッチングを行い、５０μｍに５〜５０μｍを加えた深さの略ストレートな断面形状となる深堀りを実施する。ここで、図１６（ａ）に示すように、ＳＦ6のエッチングの後では穴２１ａの開口面側の端部が、流路側から吐出口側へと徐々に断面積が小さくなる、所謂、テーパー形状を有するテーパー部２９ａになっており、穴２１ａの底部を含む穴２１ａのほとんどの部分が、穴２１ａの深さ方向の断面形状がほぼ一定のストレート部２７ｂとなっている。このテーパー部２９ａは表面があれたような状態となるため、このテーパー部２９ａの表面を滑らかにするために、さらに、エッチング用のガスとしてＣＦ4を用いて、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を１．０Ｐａとしてエッチングを行う。図１６（ｂ）に示すようにＣＦ4のエッチングの後では、穴２１ａの開口面側の端部のテーパー部２９ｃの表面が滑らかになっている。
【００６５】
このようにして形成された穴２１ａに対して、後述するようにシリコン基板２１を裏面側からストレート部２７ｄの部分にいたるまで薄くすることで、開口した穴２１ａの径はシリコン基板２１の除去厚のばらつきによらず、ほぼ一定のものが得られる。このとき、穴２１ａの底部は矩形になっていないことが多いため、除去工程は穴２１ａが露出した状態で止めるのではなく、確実にストレート部２７ｂにいたるまで行うことが好ましい。本実施形態では、このようにシリコン基板２１に吐出口を形成することにより、開口径が均一で、吐出側に断面積が小さくなるテーパー形状の吐出口を得ることができる。
【００６６】
図１６（ａ）はＳＦ6のエッチングの後の断面、図１６（ｂ）はＣＦ4のエッチングの後の断面を示す。図１６（ａ）に示すようにＳＦ6のエッチングの後では穴２１ａの開口面側の端部が、テーパー形状を有するテーパー部２９ａになっており、穴２１ａの底部を含む穴２１ａのほとんど部分が、穴２１ａの深さ方向の断面形状がほぼ一定のストレート部２７ｂとなっている。また、図１６（ｂ）に示すようにＣＦ4のエッチングの後では、穴２１ａの開口面側の端部が、図１６（ａ）に示したテーパー部２９ａよりも範囲の広いテーパー部２９ｃになっており、穴２１ａのその他の部分が、深さ方向に断面積が一定のストレート部２７ｄとなっている。従って、ストレート部２７ｄの領域は、図１６（ａ）に示したストレート領域２７ｂの領域よりも狭くなっている。
【００６７】
ここでは、バイアスの値を変えることにより、図１および図２に示したような吐出口３のテーパー形状を所望のかたちに形成することができる。
【００６８】
次に、図４（ｃ）および図４（ｃ’）に示すようにシリコン基板２１上のＡｌ層２２を硝酸、リン酸、酢酸の混酸で除去する。次に、シリコン基板２１の、インクと接する面を保護するために、シリコン基板２１の穴２１ａ側の表面、および穴２１ａの内壁全体に、図１６（ｃ）に示すように、ＣＶＤにより保護層としてＳｉＮ保護膜２６を２ミクロンの厚さで形成する。
【００６９】
次に、図４（ｄ）および図４（ｄ’）に示すように、ＵＶ剥離テープ２４にシリコン基板２１の穴２１ａ側の面を貼り付けた後に、シリコン基板２１の裏面を研削、研磨して、シリコン基板２１を５０ミクロンの厚みになるまで薄くした。ここでは、シリコン基板２１を研削、研磨する際のシリコン基板２１の強度をある程度保持するためのバックグラインンドテープであるＵＶ剥離テープ２４にシリコン基板２１を貼り付けた。このようにシリコン基板２１の裏面を研磨した後、前記ＵＶ剥離テープをＵＶ剥離することにより、図４（ｅ）、図４（ｅ’）および図１６に示すように、それぞれの穴２１ａの底部がシリコン基板２１の裏面に開口してシリコン基板２１を貫通し、シリコン基板２１に吐出口３が形成されるとともに、シリコン基板２１がプレート分割パターン２１ｂで複数のオリフィスプレート１６に分割される。シリコン基板２１を薄くする際にはシリコン基板２１の裏面をエッチングしてもよい。
【００７０】
以上で説明した工程を経て、図４（ｅ）および図４（ｅ’）に示される、シリコン基板２１に吐出口３が形成されてなるオリフィスプレート１６が作製される。
【００７１】
このとき、図１６（ｄ）に示すように、吐出口３における断面積が小さい側の開口面は、ストレート部２７ｄにおけるテーパー部２９ｃ近傍の部分に形成され、吐出口３の開口面側の先端部に、断面積が一定のストレート部分が残っているため、各吐出口３における吐出口３の開口径を均一にそろえることができる。また、吐出口３全体をテーパー形状とする場合には、吐出口３における断面積が小さい側の開口面が、テーパー部２９ｃとストレート部２７ｄの境界面や、テーパー部２９ｃにおけるストレート部２７ｄの近傍に形成されていてもよい。
【００７２】
このようにして得られたオリフィスプレート１６を用いて、図３に基づいて上述したのと同様の組み立てを行い、液体吐出ヘッドを作製した。オリフィスプレート１６に対する素子基板１１および天板１５の接着には、２ミクロンの厚みのエポキシ接着剤を用いた。
【００７３】
オリフィスプレート１６を用いて製造された液体吐出ヘッドを、ポリサルフォン製のオリフィスプレートで作製した比較品とともに、−３０度と＋６０度間のヒートサイクルテストを行った。ポリサルフォン製のオリフィスプレートで作製した比較品が、オリフィスプレートにおけるノズル列方向の長さが５０ミリ以上でオリフィスプレートの剥離が生じるのに対し、本発明の製造方法により製造されたシリコン製のオリフィスプレート１６で組み立てたものは、そのオリフィスプレート１６の剥離が生じなかった。
【００７４】
以上で説明したように、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、オリフィスプレート１６を作製する際に、シリコン基板２１の表面にエッチングにより凹部として穴２１ａを形成して、シリコン基板２１を裏面側から薄くすることにより、そのシリコン基板２１に複数の吐出口３が形成されてなるオリフィスプレート１６を作製する。これにより、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを製造することができ、また、そのようにシリコンからなるオリフィスプレートを用いて液体吐出ヘッドを構成する際にも、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを実現することができる。
【００７５】
次に、図４に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について図１６を参照して説明する。図１６は、図４に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について説明するための断面図である。図１７に基づいて説明するオリフィスプレートの製造方法では、上述した製造方法と比較して、シリコン基板２１に吐出口用の穴をドライエッチングにより形成する際に、マスクとして厚さ８μｍのＡｌ層の代わりに、厚さ２μｍのＳｉＯ2層を用いている点が主に異なっている。
【００７６】
図１７（ａ）に示すように、シリコン基板２１表面に形成された、吐出口およびプレート分割パターンに対応する所定のパターンを有する厚さ２μｍのＳｉＯ2層２８をマスクとしてシリコン基板２１のドライエッチングを行い、シリコン基板２１に吐出口用の穴２１ａを形成する。このドライエッチングの工程では、エッチングガスとしてＳＦ6を用いた１０秒間のドライエッチングと、エッチングガスとしてＣＦ2を用いた３０秒間のドライエッチングと行い、そのようなエッチングを繰り返すサイクルエッチングによりシリコン基板２１に複数の穴２１ａを形成した。
【００７７】
このようなＳｉＯ2層２８をマスクにしたシリコン基板２１のドライエッチングでは、深さ方向に断面積が一定な穴２１ａをシリコン基板２１に形成することができる。
【００７８】
次に、図１７（ｂ）に示すようにＳｉＯ2層２８の表面全体、および穴２１ａの内壁面全体にＳｉＮ保護膜２９をＣＶＤ法によって形成する。
【００７９】
次に、図１７（ｃ）に示すように、シリコン基板２１の裏面側からシリコン基板２１を薄くすることにより穴２１ａを貫通させ、シリコン基板２１に吐出口３を形成する。吐出口３の開口面は、穴２１ａの、断面積が一定の領域に形成されている。これにより、シリコン基板２１の吐出口３が形成されて構成されるオリフィスプレート１６が作製される。
【００８０】
図１７に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法では、深さ方向に断面積が一定の穴２１ａの加工を行うことができ、また、穴２１ａの、断面積が一定の領域に吐出口３の開口が得られる。図１７の製造方法により作製されたオリフィスプレートを用いて液体吐出ヘッドを構成することにより、図４および図１６の製造方法により作製されたオリフィスプレートを用いて構成された液体吐出ヘッドと同様、信頼性に優れた、長尺化の液体吐出ヘッドを実現することができる。
【００８１】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。図６は、図５に示される液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。図５および図６に示される液体吐出ヘッドでは、第１の実施形態のものと比較してオリフィスプレートのみが異なっており、オリフィスプレートのヘッド本体側の面における吐出口の周囲に、ヘッド本体の流路に嵌合する凸部が形成されている。図５および図６では、第１の実施形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８２】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法により製造される液体吐出ヘッドでは、第１の実施形態で用いたオリフィスプレート１６の代わりに、図５および図６に示すようにオリフィスプレート４６が用いられている。オリフィスプレート４６の構成材料としては第１の実施形態のオリフィスプレート１６と同様にシリコンが用いられている。オリフィスプレート１６と同様に、オリフィスプレート４６は、ヘッド本体７の前端面、すなわち素子基板１１の接合面５および天板１５の接合面６に接合されており、オリフィスプレート４６には、流路１とそれぞれ連通した吐出口４６ａが複数形成されている。オリフィスプレート４６の、ヘッド本体７との接合面における吐出口４６ａの周囲には、図５および図６に示すように吐出口４６ａごとにそれぞれ独立した凸部４７が複数形成されている。それぞれの凸部４７が流路１内に進入し、凸部４７が流路１に嵌合した状態で、接合面５，６にオリフィスプレート４６が接合されている。
【００８３】
図７は、図５および図６に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。図７に示すように、素子基板１の表面に、流路側壁８を含む壁部材１４が形成され、壁部材１４の素子基板１１側と反対側の面に、供給口４が形成された天板１５が接合される。そして、素子基板１１、壁部材１４および天板１５の前端面にオリフィスプレート４６を貼り付ける。ここで、オリフィスプレート４６の凸部４７はヘッド本体７の流路１に嵌合させるため、接着剤のエポキシを天板１５側および素子基板１１側に転写しても、アライメントが正確で、量産性および信頼性に優れた液体吐出ヘッドを製造することができる。
【００８４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法として、図５および図６に示したオリフィスプレート４６を作製する方法について図８を参照して説明する。オリフィスプレート４６を作製する工程では、第１の実施形態とほぼ同様の工程を用いるが、プロセスの最初に、シリコン基板上に突起部を形成することにより、吐出口４６ａに対応する位置およびその周辺に高さ約４ミクロンの凸部を形成する点が異なる。
【００８５】
図８は、図５および図６に示したオリフィスプレート４６を作製する方法について説明するための図である。図８（ａ）〜図８（ｅ）が断面図であり、図８（ａ’）、図８（ｃ’）および図８（ｄ’）が斜視図である。ここでは、オリフィスプレート４６を作製するためのそれぞれの説明およびそれぞれの図は、１つの液体吐出ヘッド分、すなわち１チップ分のものであるが、実際には、４インチから１２インチ程度のシリコンウエハーに数十から数百のチップが配置され、１つのシリコンウエハーから複数のオリフィスプレート４６が同時に加工生産される。
【００８６】
まず、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板を準備する。そのシリコン基板の表面にレジストを２ミクロンの厚さで塗布し、吐出口４６ａに対応する位置およびその周囲に、高さ約４ミクロンの凸部４７を形成するために、そのレジストのパターニングを行う。ここで、レジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【００８７】
次に、パターニングされたレジストをマスクとして前記シリコン基板をドライエッチングすることにより、図８（ａ）および図８（ａ’）に示される、表面に突起部３１ｂが複数形成されたシリコン基板３１を作製する。突起部３１ｂの高さは約４ミクロンであり、それぞれの突起部３１ｂは、図５および図６に示した吐出口４６ａに対応する位置およびその周囲に形成されている。ここで、ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を０．８Ｐａとし、３分間の時間でシリコン基板３１のエッチングを行った。
【００８８】
次に、シリコン基板３１の突起部３１ｂ側の表面に、その突起部３１ｂを覆うようにＡｌ層を８ミクロンの厚みでスパッタ法により形成する。
【００８９】
次に、シリコン基板３１上のＡｌ層の表面に、レジストを８ミクロンの厚さで塗付し、図５に示した吐出口４６ａと、シリコン基板３１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターンをシリコン基板３１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。Ａｌ層の表面に塗布したレジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【００９０】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコン基板３１上のＡｌ層をドライエッチングして、図８（ａ）および図８（ａ’）に示されるように、吐出口４６ａに対応する位置に開口部３２ａを有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層３２をシリコン基板３１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層３２に、上述したようなシリコン基板３１を分割するための溝状のプレート分割パターンに対応する溝が形成される。ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしては塩素を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を０．８ＰａとしてＡｌ層のエッチングを行った。
【００９１】
次に、Ａｌ層３２上のレジストをアッシング除去した。
【００９２】
次に、図８（ｂ）に示すようにＡｌ層３２をマスクにしてシリコン基板３１のＡｌ層３２側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン３３によって深堀エッチングして、吐出口４６ａに対応する位置に、７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図８（ｃ）および図８（ｃ’）に示されるような凹部としての穴３１ａを複数形成するとともに、シリコン基板３１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン３１ｃをシリコン基板３１の表面に形成する。プレート分割パターン３１ｃの深さは穴３１ａの深さと同じように７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン３１ｃおよび複数の穴３１ａを有するパターンがシリコン基板３１の表層に形成され、また、突起部３１ｂの残った部分によって、図５および図６に示した凸部４７が構成され、シリコン基板３１上に複数の凸部４７が形成されることになる。この工程で、ドライエッチング装置としてアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを２００Ｗ、圧力を１．０Ｐａとしてシリコン基板３１のエッチングを行った。
【００９３】
次に、図８（ｃ）および図８（ｃ’）に示すようにシリコン基板３１上のＡｌ層２２を硝酸、リン酸、酢酸の混酸で除去する。次に、シリコン基板３１の、インクと接する面を保護するために、シリコン基板３１の穴３１ａ側の表面全体、および穴３１ａの内壁全体にＣＶＤにより保護層としてＳｉＮ層（不図示）を２ミクロンの厚さで形成する。
【００９４】
次に、図８（ｄ）および図８（ｄ’）に示すように、ＵＶ剥離テープ３４にシリコン基板３１の穴３１ａ側の面を貼り付けた後に、シリコン基板３１の裏面を研削、研磨して、シリコン基板３１の、凸部４７の高さを含んだ厚みが７０ミクロンになるまでシリコン基板３１薄くした。ここでは、シリコン基板３１を研削、研磨する際にシリコン基板３１を強度をある程度保持するために、ＵＶ剥離テープ２４にシリコン基板３１を貼り付けた。このようにシリコン基板３１の裏面側の層を除去することにより、図８（ｅ）および図８（ｅ’）に示すように、それぞれの穴３１ａの底部がシリコン基板３１の裏面に開口して穴３１ａがシリコン基板３１を貫通し、シリコン基板３１に吐出口４６ａが形成されるとともに、シリコン基板３１がプレート分割パターン３１ｃで複数のオリフィスプレート４６に分割される。これにより、シリコン基板３１に複数の凸部４７および複数の吐出口４６ａが形成されてなるオリフィスプレート４６が製造される。
【００９５】
作製したオリフィスプレートは接着剤等により、エネルギー発生素子及び流路が配置されたヘッド本体に貼り付けることにより、液体吐出ヘッドが形成される。接着剤は耐インク性、接着強度が高いエポキシ樹脂が最も好ましい。エポキシ樹脂としては、汎用的な２液タイプの物、１液タイプの高温硬化タイプの物、何れも使用できる。しかしながら、これら接着剤を硬化する場合、オリフィスプレートは吐出エレメントに荷重を付与しつつ硬化させる必要がある為、荷重付与時にずれてしまう場合がある。また、接着剤がはみ出してインク吐出口を埋めてしまう場合もある。該弊害を防止する為、オリフィスプレートの接合側、吐出口の周囲に凸部を形成することが好ましい。この凸部をインク流路に嵌め込むことにより、接合時のインク流路と吐出口の位置ずれを防止することができる。また該凸部は接着剤のはみ出しに際して、該凸部で接着剤がメニスカスを形成して流入が停止する為、インク吐出口に接着剤が入り込むことを防止できる。
【００９６】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。図１０は、図９に基づいて説明するオリフィスプレートの製造工程のフローチャートである。
【００９７】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法は、第２の実施形態の製造方法のさらに発展した形態である。インクジェット記録の一般的な応用として、黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色の記録、もしくは、さらに淡シアン、淡マゼンタを加えた６色の記録が用いられる。ここで、各色のインク同士の互いの着弾位置の位置合わせをするには、それぞれの色のノズルの相対的な位置を合わせる必要があり、１枚のオリフィスプレートでそれぞれの色のノズルを位置合わせすることが望ましい。本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、第１および第２の実施形態におけるシリコン基板の薄膜化の時にシリコン基板をＵＶ剥離テープで補強する代わりに、シリコン、またはシリコンと線膨張係数の近いガラスからなる枠体でシリコン基板を補強することにより、コストダウンを測りながらノズル列の位置合わせが達成される。
【００９８】
まず、図９（ａ）に示されような穴５４が形成された板状の枠体５３、および図９（ｂ）に示されるような突起部５２が形成されたシリコン基板５１を作製する。枠体５３の構成材料としては、シリコン、またはシリコンと線膨張係数の近いガラスを用いることができる。本実施形態では、枠体５３の構成材料として、シリコンと線膨張係数の近いガラスを用いた場合を例にとって説明する。
【００９９】
枠体５３を作製する際には、まず、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のガラスウエハーを準備し、そのガラスウエハーに対して穴５４のパターニングを行う。ここで、枠体５３の材料としては、シリコンと線膨張係数の近いＨＯＹＡ社製のＳＧ−２を用い、穴５４を形成するための加工はブラストにより行った。
【０１００】
また、複数の突起部５２が形成されたシリコン基板５１を作製する際には、第２の実施形態と同様に、まず、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板を準備し、そのシリコン基板の表面全体にレジストを２μｍの厚さで塗布する。次に、そのシリコン基板の表面における吐出口に対応する位置およびその周囲に高さ約４μｍの突起部５２を形成するための、シリコン基板上のレジストのパターニングを行う。ここでは、第２の実施形態と同様に、レジストとしてはシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。
【０１０１】
次に、パターニングされたレジストをマスクとして前記シリコン基板をドライエッチングすることにより、図９（ｂ）に示されるような、下地として表面に突起部５２が複数形成されたシリコン基板５１を作製する。突起部５２の高さは約４ミクロンであり、それぞれの突起部５２は、吐出口に対応する位置およびその周囲に形成されている。また、図９（ｂ）に示される状態のシリコン基板５１では、突起部５２の高さを含む厚みａが、シリコン基板５１のもとの厚さと同じ６２５μｍとなっている。ここで、第２の実施形態と同様に、ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしてはＳＦ6を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを５０Ｗ、圧力を０．８Ｐａとし、３分間の時間でシリコン基板３１のエッチングを行った。
【０１０２】
次に、突起部５２を形成するために用いた、シリコン基板５１上のレジストをアッシング除去した後に、シリコン基板５１の突起部５２側の面上に不図示の熱酸化膜（ＳｉＯ2）を１μｍの厚さで形成する。これにより、突起部５２の先端面および側面全体にも熱酸化膜が形成される。次に、シリコン基板５１上のその熱酸化膜の表面全体にレジストを塗布し、塗布されたレジストの、吐出口に対向する位置に開口部が形成されるようにそのレジストのパターニングを行う。そして、パターニングされたレジストをマスクとして、シリコン基板５１上の熱酸化膜をドライエッチングによりパターニングする。このパターニングにより、シリコン基板５１上の熱酸化膜には、吐出口に対応する位置に開口部が形成される。この熱酸化膜は、後述するように吐出口を形成するためにドライエッチングによりシリコン基板５１に凹部を形成する際にマスクとして用いられる。
【０１０３】
次に、シリコン基板５１上の熱酸化膜をパターニングするために用いられたレジストをアッシング除去する。
【０１０４】
次に、図９（ｃ）に示すように、シリコン基板５１の突起部５２が枠体５３の穴５４の内部に配置されるように、シリコン基板５１の突起部５２側の面に枠体５３を陽極接合する。ここでは、シリコン基板５１と枠体５３との貼り合わせ装置としてカールズース株式会社製のＳＢ−６を用いた。その貼り合わせ装置では、温度を３５０度とし、１時間でシリコン基板５１と枠体５３との陽極接合を行った。本実施形態では、シリコン基板５１と枠体５３とを陽極接合したが、陽極接合の代わりに真空加熱接合、または接着剤を用いた接合によりシリコン基板５１と枠体５３とを接合してもよい。
【０１０５】
次に、図９（ｄ）に示すように、上述したシリコン基板５１上の熱酸化膜（不図示）をマスクにしてシリコン基板５１の突起部５２の先端面における露出した部分をドライエッチングのイオン５６によって深堀エッチングして、吐出口に対応する位置に凹部として、５０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さの穴５８を複数形成する。図９（ｄ）に示されるように、突起部５２の残った部分が、ヘッド本体７の流路１に嵌合する凸部５７となる。
【０１０６】
次に、図９（ｅ）に示すように、シリコン基板５１の裏面を研削、研磨し、シリコン基板５１の、凸部５７の高さを含んだ厚みｂが５０ミクロンになるまでシリコン基板５１を薄くする。このようにシリコン基板５１を薄くすることにより、図９（ｃ）に示されるように、それぞれの穴５８の底部がシリコン基板５１の裏面に開口して穴５８がシリコン基板５１を貫通し、シリコン基板５１に吐出口５８ａが形成される。
【０１０７】
次に、吐出口５８ａの内壁面全体に保護膜としてのＳｉＮ膜をＣＶＤ法によって２ミクロンの厚さで形成する。本実施形態では、その保護膜の構成材料として窒化シリコンを用いたが、窒化シリコンの代わりに、熱酸化膜、ＣＶＤ法による酸化シリコンもしくは、炭化シリコン、金属めっき、スパッタによるの金、白金、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗのうちのいずれかを用いてもよい。
【０１０８】
次に、図９（ｆ）に示すように、シリコン基板５１の凸部５７側と反対側の面に、それぞれの吐出口５８ａが塞がれないように撥水フッ素膜５９をラミネート転写する。
【０１０９】
次に、図９（ｇ）に示すように、液体吐出ヘッド部４個、すなわち素子チップ４個に相当するノズル４列分のオリフィスプレートの切り出しをダイシングにより行う。これにより、シリコン基板５１に４列の凸部５７および吐出口５８ａが形成されてなるオリフィスプレート５１ａが切り出される。
【０１１０】
次に、上述した工程とは別の工程で作製された、素子基板１１に天板１５を接合してなるヘッド本体７を、シリコン基板５１と枠体５３とが接合されてなるものに接合するために、ヘッド本体７における流路１の開口端が位置する前端面にエポキシ樹脂を転写する。そして、シリコン基板５１と枠体５３とが接合されてなるものの穴５４にヘッド本体７の前端面を向けて穴５４にヘッド本体７を挿入し、オリフィスプレート５１ａに対してヘッド本体７の位置決めを行う。オリフィスプレート５１ａとヘッド本体７との位置決めは、ヘッド本体７の流路１内にオリフィスプレート５１ａの凸部５７を嵌合させることにより行う。
【０１１１】
このように、オリフィスプレート５１ａとヘッド本体７とのアライメントをしてオリフィスプレート５１ａにヘッド本体７を接着する。
【０１１２】
次に、ヘッド本体７と枠体５３との空隙を、金属の微粒子が添加された高い熱伝導性を有する熱伝導樹脂を充填し、その空隙を封止する。これにより、ヘッド本体７と枠体５３との熱伝導を確保しながら、４列のノズル列を有する液体吐出ヘッドの強度が高められる。
【０１１３】
図１１は、オリフィスプレートに枠体が接合されてなるものに４つのヘッド本体が接着されて構成された液体吐出ヘッドを示す斜視図である。図１１に示すように、枠体５３の４つの穴５４のそれぞれにヘッド本体７を挿入して、上述した方法によりそれぞれのヘッド本体７をオリフィスプレート５１ａに接合することで液体吐出ヘッドが作製される。
【０１１４】
以上で説明した工程を経て、１枚のオリフィスプレートで位置合わせされて一体化された、４列のノズル列を有する液体吐出ヘッドが製造される。
【０１１５】
（第４の実施の形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法として、液体吐出ヘッドのオリフィスプレートを作製する工程について説明するための図である。図１２（ａ）〜図１２（ｇ）が断面図であり、図１２（ａ’）、図１２（ｃ’）、図１２（ｅ’）および図１２（ｇ’）が斜視図である。
【０１１６】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、第１の実施形態の製造方法と比較して、オリフィスプレートを作製する際に吐出口の内面に形成された保護膜を、そのオリフィスプレートのヘッド本体側と反対側の面から突出させて突出部を形成する点が異なっている。
【０１１７】
まず、図１２（ａ）および図１２（ａ’）に示される、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコン基板７１を準備し、シリコン基板７１の表面にＡｌ層を８ミクロンの厚みでスパッタ法により形成する。
【０１１８】
次に、シリコン基板７１上のＡｌ層の表面に、レジストを８ミクロンの厚さで塗付し、吐出口と、シリコン基板７１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターンをシリコン基板７１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。
【０１１９】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコン基板７１上のＡｌ層をドライエッチングして、図１２（ａ）および図１２（ａ’）に示されるように、吐出口に対応する位置に開口部７２ａを有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層７２をシリコン基板２１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層７２に、上述したようなシリコン基板７１を分割するための溝状のプレート分割パターンに対応する溝が形成される。
【０１２０】
次に、Ａｌ層２２上のレジストをアッシング除去する。
【０１２１】
次に、図１２（ｂ）に示すようにＡｌ層７２をマスクにしてシリコン基板７１のＡｌ層７２側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン７３によって深堀エッチングして、吐出口に対応する位置に、７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図１２（ｃ）および図１２（ｃ’）に示されるような凹部としての穴７１ａを複数形成するとともに、シリコン基板７１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン７２ｂをシリコン基板２１の表面に形成する。プレート分割パターン７２ｂの深さは、穴７１ａの深さと同じように７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン７２ｂおよび複数の穴７１ａを有するパターンがシリコン基板７１の表層に形成される。
【０１２２】
次に、図１２（ｃ）および図１２（ｃ’）に示すようにシリコン基板７１上のＡｌ層７２を硝酸、リン酸、酢酸の混酸で除去する。
【０１２３】
次に、図１２（ｄ）に示すようにシリコン基板７１の、インクと接する面を保護するために、シリコン基板７１の穴７１ａ側の表面、および穴７１ａの内壁全体に、ＳｉＮ層からなる保護膜７５をＣＶＤ法により２ミクロンの厚さで形成する。本実施形態では、その保護膜７５の構成材料として窒化シリコンを用いたが、窒化シリコンの代わりに、熱酸化膜、ＣＶＤ法による酸化シリコンもしくは、炭化シリコン、金属めっき、スパッタによるの金、白金、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔａ，Ｗのうちのいずれかを用いてもよい。また、保護膜の厚みは0.5〜2μｍが好ましい。これは、保護膜が厚すぎると応力が大きくなるためシリコン基板の検索、研磨時に割れやすくなるためであり、また、突出部は親水性を有するためこのの親水部分が多いと液滴がよれやすくなるためである。
【０１２４】
次に、図１２（ｅ）および図１２（ｅ’）に示すように、ＵＶ剥離テープ７４にシリコン基板７１の穴７１ａ側の面を向けてＵＶ剥離テープ７４上にシリコン基板７１を貼り付けた後に、シリコン基板７１の裏面を研削、研磨して、シリコン基板７１を７０ミクロンの厚みになるまで薄くした。ここでは、シリコン基板７１を研削、研磨する際にシリコン基板７１を強度をある程度保持するために、ＵＶ剥離テープ７４にシリコン基板７１を貼り付けた。このようにシリコン基板７１の裏面を研磨することにより、図１２（ｆ）に示すように、それぞれの穴７１ａがシリコン基板７１を貫通してシリコン基板７１に吐出口７１ｂが形成されるとともに、シリコン基板７１がプレート分割パターン７２ｂで複数のオリフィスプレート７６に分割される。
【０１２５】
次に、図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）に示すように、シリコン基板７１における保護膜７５によって覆われていない側の表面の表層を、ＫＯＨによるアルカリエッチングにより除去し、シリコン基板７１のその表面から保護膜７５を突出させて突出部７５ａを形成する。これにより、液体吐出ヘッドのヘッド本体に接合されるオリフィスプレート７６が作製され、吐出口７１ｂの内壁を構成する保護膜７５がオリフィスプレート７６の表面から突出した吐出部が形成されることになる。
【０１２６】
図１３は、図１２の工程により作製されたオリフィスプレート７６を用いた液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。上述した工程によりオリフィスプレート７６を作製した後、図１３に示すように素子基板１１、壁部材１４および天板１５からなるヘッド本体７にオリフィスプレート７６を接合する組み立てを行い、液体吐出ヘッドを作製する。ここで、オリフィスプレート７６における吐出部７５ａが形成された面が、ヘッド本体７側と反対側になるようにオリフィスプレート７６を接合する。
【０１２７】
このオリフィスプレート７６を用いた液体吐出ヘッドの場合、ＳｉＮからなる保護膜７５はインクに対して撥水性を有しているので、ブレードによって吐出口面を拭くことによる、ノズル周りのクリーニングが不要となり、液体吐出記録装置の本体の構造、およびその制御シーケンスが単純化される。
【０１２８】
図１４は、図１２に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について説明するための図である。図１４に基づいて説明するオリフィスプレートの製造方法は、上述した図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）の工程までは図１２の製造方法と同じであり、図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）の工程の後にオリフィスプレート７６のシリコン基板７１の表面に撥水膜を形成する。
【０１２９】
図１２（ｇ）および図１２（ｇ’）の工程の後には、図１４（ａ）および図１４（ａ’）に示すように、オリフィスプレート７６を構成するシリコン基板７１の露出している表面、すなわちシリコン基板７１における保護膜７５が突出して吐出部７５ａが形成された表面全体に、ディスペンサー７８によって撥水材７９をディスペンス塗布する。これにより、図１４（ｂ）および図１４（ｂ’）に示すようにシリコン基板７１の表面における突出部７５ａの周囲を含んだその表面全体に、撥水膜７９ａを形成する。
【０１３０】
撥水膜７９ａが形成されたオリフィスプレート７６を用いて構成された液体吐出ヘッドの場合、オリフィスプレート７６の吐出口面における吐出口周辺でインクの付着が防止されるので、そのようなインク付着による吐出インクのよれが発生しにくい構造となる。
【０１３１】
このようなシリコンオリフィスプレートの製造方法により、撥水膜がノズル周辺にも形成され、ノズル周辺のインク付着による吐出液滴のよれが発生しにくい液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０１３２】
本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法では、オリフィスプレート７６のヘッド本体側の面には、そのヘッド本体の流路内に進入して嵌合する凸部を形成していないが、本実施形態に第２の実施形態の製造方法を適用して、ヘッド本体の流路に嵌合する凸部を有するとともに、吐出口の内壁を構成する保護膜を突出させた構造の液体吐出ヘッドを製造してもよい。
【０１３３】
（第５の実施の形態）
図１８は、本発明の第５の実施の形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。
【０１３４】
本実施形態は、凹部形成後あるいは凹部のシリコン側壁保護膜形成を行った後、凹部に詰め物をすることが上述の実施形態と異なっている。上述の実施形態では、該貫通孔に研磨剤が入ったり、研削時にチッピングが起きたりして、吐出が不安定になる場合がある。本実施形態では、凹部に詰め物をすることにより、シリコン基板を薄くする工程において、特別なコントロールをすることなく、それらを容易に防止することができる。
【０１３５】
以下に、図１８に基づいて本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。
【０１３６】
まず、シリコン基板２０１に位置ずれ防止の凸部２０１ｂを形成するための突起部を形成する（１０１、図１８（ａ））。
【０１３７】
該凸部２０１ｂの形成方法は、凹部２０１ａ形成前に予めドライエッチングによりシリコンを加工し、突起部２０２を形成しておけば良い。尚、該突起部は汎用的なポジ型レジストをマスクにフッ素系ガスでエッチングすれば容易に形成できる。前記凸部２０２は１〜１０μｍ程度の高さが好適に使用できる。インク流路との嵌合に際しては、オリフィスプレート接合装置の接合精度に左右されるが、一般的には０．５〜３μｍ程度の隙間ばめ位が好ましい。
【０１３８】
次に、ドライエッチングにてインク吐出口となる凹部２０１ａを形成する。このときプレートの外形形状に対応するプレート分割パターンも一括して形成する（１０２、図１８（ｂ））。
【０１３９】
ドライエッチングによる前記凹部２０１ａおよびプレート分割パターンの形成は、マスク部材をパターニングにより形成し、該パターンをマスクとし、フッ素系ガスをエッチャントとして適用できる。マスクパターンは汎用的なレジストであっても構わないし、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ等の金属や酸化シリコン、窒化シリコン等を用いても構わない。エッチング深さは、最終的に形成されるオリフィスプレートの厚さ以上であれば、薄膜化工程によりインク吐出口となる貫通孔が形成される。勿論、必要以上に深くエッチングすることは、凹部形状の劣化やタクトＵＰを招くし、余りにオリフィスプレートの厚さに近接した場合は、ローデイング効果により未貫通部が生じる弊害を招く。
【０１４０】
エッチング深さは、吐出口の深さに対して、５〜５０μｍ加えた深さをエッチングすることが最も好ましい。即ち、最終的なオリフィスプレートの厚さを５０μｍと設計した場合、該凹部深さは５５〜１００μｍ程度が好ましい。
【０１４１】
エッチング手段としては、汎用的なリアクチーブイオンエッチング（ＲＩＥ）を適用しても構わないし、また高速でエッチングする為、電子サイクロトロン（ＥＣＲ）型、マグネトロン型、誘導結合型等のエッチング手段を適用しても構わない。
【０１４２】
最も好ましくは、ＩＣＰ−ＲＩＥ、Ｂｏｓｃｈプロセスと呼ばれる、ＩＣＰのエッチングとエッチング部側壁の保護膜のデポジットを高速で繰り返す凹部形成手段である。
【０１４３】
該エッチングに於いては、SF6,CF4,NF3等の高速エッチングを可能とするエッチャントでエッチングした後、アンダーカットを防止する為、CHF3,C2F4,C2F6,C2H2F2,C4F8等のデポジットガスでフッ素系ポリマーを側壁に形成し、該工程を繰り返すことにより、高速でアスペクト比の高い凹部形状およびプレート分割パターン形状を形成することができる。該エッチングプロセスを導入したエッチング装置はアルカテル社、ＳＴＳ社より提供されている。次に、耐インク性向上のためにインク吐出口内部に側壁保護皮膜２０６を形成する（１０３、図１８（ｃ））。
【０１４４】
インクジェット用のインクはアルカリ性の場合が多く、シリコンをエッチングする場合がある。このようなインクを適用する場合にシリコン面を保護する必要がある。シリコン面の保護は、ＲＩＥで形成したトレンチ穴側壁とインク吐出口面の両者がある。トレンチ穴の側壁に関しては、ＲＩＥ工程の後、汎用的な成膜手段で耐インク性の保護膜を形成すれば良い。汎用的な保護膜形成方法としては、熱酸化や、ＣＶＤ、スパッタリング、メッキ等がある。また保護膜材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、白金、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、等の金属等何れの材料でも構わない。最も好ましくは、熱酸化により酸化シリコンを形成する、あるいはＬＰ−ＣＶＤにより窒化シリコンを形成する手段がコストも安価で、被覆性が高い。これら、保護膜の厚さは０．１から５μｍ程度が好適である。
【０１４５】
次に、凹部内部に詰め物を埋め込む（１０４、図１８（ｄ））。
【０１４６】
バックグラインディングやエッチング、研磨時に貫通孔が形成される為、該貫通孔に研磨剤が入ったり、研削時にチッピングが起きたりして、吐出が不安定になる場合がある。これを防止する手段として、凹部形成後あるいは凹部のシリコン側壁保護膜形成を行った後、凹部２０１ａに詰め物２１０をする手段を挙げることができる。最も簡便な手段としては樹脂を溶剤に溶解して埋め込み、溶剤を乾燥除去した後にシリコンの薄膜化をする方法を挙げることができる。埋め込む樹脂としては、研削、研磨時に発生する温度以上の軟化温度を有し、チッピングを防止できる硬さを有し、また加工後に容易に溶解除去できる樹脂が好ましい。一般的にはフェノールノボラック、クレゾールノボラック、ポリビニルフェノール等のフェノール樹脂、ポリスチレンやポリ−α−メチルスチレン等のスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリル酸等のアクリル樹脂等が好適に使用できる。これら樹脂は溶剤に溶解した後、スピンコート法等によりシリコンウエハー上に塗布し、オーブン等で乾燥することにより凹部２０１ａに簡便に埋め込むことができる。また、この時凹部２０１ａに気泡が残存するようであれば、真空中にて塗布することも構わない。
【０１４７】
樹脂以外には金属を埋め込むことも可能である。これら金属はスパッタリングや蒸着、ＣＶＤ等により埋め込み、シリコン薄膜化後に酸等により溶解除去できる。埋め込む金属としては、ＴａやＷ、Ｃｒ、Ｎｉ等固い金属が好適に使用できる。
【０１４８】
次に、バックグラインディングテープであるＵＶ剥離テープを貼り付ける（１０５、図１８（ｅ））。バックグラインディングテープは、シリコン基板を研削、研磨する際のシリコン基板の強度をある程度保持するため保持部材として用いられる。
【０１４９】
次に、前記シリコン基板の裏面を研削するにより前記シリコン基板２０１を薄くし（１０６、図１８（ｆ））、さらに、研磨するにより保護膜のチッピング部を除去して（１０７、図１８（ｆ））シリコン基板２０１を薄膜化することにより、インク吐出口となる貫通孔の形成されたオリフィスプレート２１６を形成することができる。
【０１５０】
シリコン基板２０１の薄膜化は、表面にUV剥離テープ２０４を貼りあわせた後、裏面より研削（バックグラインディング）にて高速で加工した後、薄膜シリコンの強度を高める為、研削で生じたマイクロクラックを研磨やエッチングで除去する手段が一般的である。バックグラインディングは通常、＃１００〜＃５００番程度の砥石で粗削りを行った後、＃１５００〜＃３０００番程度の砥石で仕上げ研削を行う。また、厚さ１００μｍ以下の薄膜オリフィスプレートを形成する場合、前記したように、研削時のマイクロクラックが強度低下を招く為、研磨やエッチングにより該クラックを除去することが一般的である。研磨は汎用的なアルミナやシリカ、酸化セリウム等を使用できる。またエッチングの場合はフッ酸、あるいはフッ酸と硝酸の混合液、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドレート等のアルカリ溶液が使用できる。これらシリコンの薄膜化装置としては岡本工作機械株式会社や東京精密株式会社等から、上記工程をインライン化した量産装置が提供されている。
【０１５１】
次に、吐出口周囲にエッチングにより保護膜２０６を突出させて突出部２０６ａを形成する（１０８、図１８（ｇ））。
【０１５２】
前記シリコン基板２０１の薄膜化に際して、シリコン凹部の側壁保護材料として所定材料を選択し、薄膜化後にエッチングを行うことにより、インク吐出口周囲に突出部２０６ａを形成できる。該突出部２０６ａはインク吐出に吐出口面に付着したインク液的がインク吐出口に流入して吐出不良を起すことを防止したり、また、インク吐出口面の保護樹脂を塗布する工程での、該樹脂が吐出口内に流入することを防止したりできる。
【０１５３】
例えば、凹部側壁の保護材料として窒化シリコンを用いた場合、薄膜化後にフッ酸あるいは、フッ酸と硝酸の混合液でエッチングすれば、窒化シリコンのみ残存して突出部となる。またシリコンの熱酸化によって側面保護を行った場合、アルカリ溶液でエッチングすれば酸化シリコンの突出部２０６ａを形成することができる。該突出部２０６ａの高さは保護皮膜の膜厚との相関もあるが、０．５〜１０μｍ程度が好ましい。該突出部２０６ａの高さが高すぎる場合は、液体吐出ヘッド使用時の吐出面のブレード拭き時に欠け等が発生する。
【０１５４】
次に、ＵＶ剥離テープをＵＶ剥離し（１０９、図１８（ｈ））、さらに、前記詰め物２１０を溶解除去する（２１０、図１８（ｉ））ことにより、前記オリフィスプレート３０６を作製した。なお、ＵＶ照射は古河電工株式会社製ＵＶＭ−２００を用い、照射量は２Ｊ／ｃｍ2とした。
【０１５５】
次に、インク吐出口面を保護する皮膜を形成する。
【０１５６】
インク吐出口面の保護は、シリコンを薄膜化した後に上記した方法で耐インク性の材料を成膜しても構わないし、該オリフィスプレートを貼りあわせて液体吐出ヘッドを作製した後、吐出口面に耐インク性の樹脂を塗布しても構わない。最も好ましくは、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂を塗布して撥水膜を形成すれば、インクに対する撥水性を発現でき、インク吐出口面がインクで濡れることがなく、良好な印字を実現できる。
【０１５７】
これらフッ素系樹脂としては、旭硝子株式会社から提供されるサイトップ、信越化学工業株式会社から提供されているＳＩＦＥＬ他何れのフッ素系化合物を用いても構わない。これら保護樹脂の塗布方法としては、転写法、ディスペンス法等が好適に使用できる。転写法としては、上記樹脂溶液をスピンコートやバーコート等のソルベントコート法にて樹脂やゴム膜上に薄膜塗布し、そのままインク吐出口面に押し当てて転写する方法が一般的である。また、転写し難い場合は熱等を付与しても構わない。
【０１５８】
最も好適に使用できる樹脂は上記したサイトップであり、該樹脂の溶剤ＣＴ−Ｓｏｌｖ１８０に１〜５ｗｔ％の濃度で希釈し、シリコンゴムを貼り付けたシリコンウエハー上にスピンコートして薄膜化し、そのまま転写する方法が好適に使用できる。
【０１５９】
最後に、上述した工程とは別の工程で作製した素子基板に天板を接合してなるヘッド本体に、上述した工程で作製されたオリフィスプレート２１６を接合することにより、液体吐出ヘッドを作製した。
【０１６０】
なお、前記詰め物２１０の除去は、前記オリフィスプレートをヘッド本体に接合した後に行ってもよい。
【０１６１】
このような液体吐出ヘッドの製造方法により、前記基板を薄くする工程において、特別なコントロールをすることなく、研削時にチッピングが起こったり、研磨時に吐出口となる貫通孔に研磨剤が入ったりすることを容易に防ぐことができ、吐出の安定した液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０１６２】
（第６の実施の形態）
図２０は、第６の実施の形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。
【０１６３】
本実施形態は、第１の実施形態と比較して、シリコン基板としてシリコンウエハー３０１を使用することおよび該シリコンウエハー３０１の外周部を残してプレート分割パターン３０１ｂを形成することが異なっている。
【０１６４】
本実施形態は、シリコンウエハー３０１の分割方法に関して特開平９-２１３６６２号公報の記載、いわゆる「先ダイシング」を利用したものとなっている。「先ダイシング」は、半導体素子が形成されたウエハー上に格子状に配置されたダイシングラインに沿って前記半導体素子の形成面側から所定の厚さまでダイシングすることにより溝を形成し、前記ウエハーにおける半導体素子の形成面上にバックグラインディングテープを貼り付け、前記ウエハーの裏面を前記溝に達するまで研削及び研磨し、ウエハーを個々のチップに分割することを特徴としている。
【０１６５】
ここで、本実施形態では、ウエハーにプレート分割パターン（溝）を形成する点と、プレート分割パターンを形成した後に、その裏面からウエハーを研削してウエハーを分割する点は、「先ダイシング」と、同一である。また、プレート分割パターンを形成した面にバックグラインディングテープを貼り付ける点が、本実施形態においてウエハーの強度を保持するためにＵＶ剥離テープを貼り付ける点と類似している。
【０１６６】
しかし、「先ダイシング」を利用した場合、プレート分割パターンをダイシングによって形成するため、ウエハーの外周部までダイシング溝が入る。一方、シリコンウエハーの外周２〜５ｍｍはウエハーの有効範囲外の領域であり、ウエハーの厚さが薄く、またパターンも形成しない領域である。したがって、外周部の分割されたシリコンはバックグラインディングテープに対する保持力が弱く、バックグラインディングや研磨工程で、いわゆるチップ飛びが発生して、良品チップを破壊してしまう可能性がある。また、ウエハーの薄膜化後にはシートによってのみオリフィスプレート（チップ）が保持されるため、ウエハーの剛性が低下することにより、搬送、カセットへの挿入の際に、たわみが生じ、搬送トラブル、衝突による割れが起こり易い。また、ダイシングでは、直線状のプレート分割パターンしか形成できないため、オリフィスプレートの外形形状が制限される。
【０１６７】
本実施形態は、これらの「先ダイシング」における課題を解決するための手段を提供するものである。本実施形態では、プレート分割パターンをドライエッチングによって形成する点およびウエハーの外周部にはプレート分割パターンを形成しない点が「先ダイシング」と異なることにより、上述した「先ダイシング」における課題を解決している。すなわち、本実施形態では、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、プレート分割パターンを自由自在に形成することができるため、オリフィスプレートの外形形状の自由度が広い。また、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、ウエハーの外周部にはプレート分割パターンを形成しないことができ、それによって、薄膜化後に外周部を残すことができる。そうすることにより、研削及び研磨の際に、ウエハーの外周部が保護されるため、「先ダイシング」で生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する利点がある。また、薄膜化後に外周部を残すことにより、ウエハーの外周部とＵＶ剥離テープによってウエハーが保持されるため、薄膜化後のウエハーの剛性が高く、ウエハーの搬送、カセットへの挿入の際、たわみが少なくなり、搬送トラブル、衝突による割れ等が回避できるようになる。さらに、ドライエッチングによって、薄膜化後に吐出口となる凹部と、プレート分割パターンとを一括して形成することができるため、工程数が減り、製造コストが削減できる。
【０１６８】
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
【０１６９】
まず、図２０（ａ）に示すように、厚さ６２５μｍ（６２５ミクロン）のシリコンウエハー３０１を準備し、次に、シリコンウエハー３０１の表面にＡｌ層を８ミクロンの厚みでスパッタ法により形成する。
【０１７０】
次に、シリコンウエハー３０１上のＡｌ層の表面に、レジストを８ミクロンの厚さで塗付し、吐出口３と、シリコンウエハー３０１を各チップに分割するための溝状のプレート分割パターン３０１ｂをシリコンウエハー３０１に形成するために、塗布された前記レジストのパターニングを行う。Ａｌ層の表面に塗布したレジストとしては、汎用的なポジ型フォトレジストであるシプレイ社製のＳＪＲ−５７４０を用い、そのレジストを塗布する塗付、現像する装置としてはキヤノン株式会社製のＣＤＳ−６００を用い、レジストのパターニングを行うための露光装置としてはキヤノン株式会社製のＭＰＡ−６００を用いた。なお、現像は専用アルカリ現像液を用いた、露光量は１Ｊ／ｃｍ2である。
【０１７１】
次に、パターニングされたレジストをマスクとしてシリコンウエハー３０１上のＡｌ層をドライエッチングして、図２０（ａ）に示されるように、吐出口３に対応する位置に開口部を有するパターンが形成されたエッチングマスク用のＡｌ層をシリコンウエハー３０１上に形成する。また、このドライエッチングでは、Ａｌ層に、上述したようなシリコンウエハー３０１を分割するための溝状のプレート分割パターン３０１ｂに対応する溝が形成される。ドライエッチング装置としてはアルバック株式会社製のＮＬＤ−８００の用い、ドライエッチング用のガスとしては塩素を用いた。そのドライエッチング装置では、パワーを１０００Ｗ、バイアスを１００Ｗ、圧力を０．８ＰａとしてＡｌ層のエッチングを行った。
【０１７２】
次に、Ａｌ層上のレジストをアッシング除去した。
【０１７３】
次に、Ａｌ層をマスクにしてシリコンウエハー３０１のＡｌ層側の面における露出した部分をドライエッチングのイオン２３によって深堀エッチングして、吐出口３０３に対応する位置に、７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた深さで、図２０（ａ）に示されるような凹部としての穴３０１ａを複数形成するとともに、シリコンウエハー３０１を複数のオリフィスプレートに分割するための溝状のプレート分割パターン３０１ｂをシリコンウエハー３０１の表面に形成した。エッチングガスとしては、Ｃ3Ｆ8に５Ｖｏｌ．％の酸素を混合したガスを用いた。エッチング条件は、パワー１０００Ｗ、バイアス１５０Ｗ、ガス圧５Ｐａで行った。プレート分割パターン３０１ｂの深さは穴３０１ａの深さと同じように７０ミクロンに５〜５０ミクロンを加えた値となっている。これにより、それらプレート分割パターン３０１ｂおよび複数の穴３０１ａを有するパターンがシリコンウエハー３０１の表層に形成される。ここで、プレート分割パターン３０１ｂは、図１９および２０に示すように、シリコンウエハー３０１の外周部を残して形成した。
【０１７４】
また、該工程におけるマスクは、Ａｌ層を用いたが、第1の実施の形態と同様に、図１７に基づいて説明したようにＳｉＯ2層を用いてもよい。そのようにして、図１６または１７で説明したのと同様の工程で、プレート分割パターン３０１ｂおよび複数の穴３０１ａを形成し、ＣＶＤにより保護層としてＳｉＮ保護膜２６を２ミクロンの厚さで形成した。
【０１７５】
次に、図２０（ｂ）に示すように、ＵＶ剥離テープ３０４にシリコンウエハー３０１の穴３０１ａ側の面を貼り付けた後に、シリコンウエハー３０１の裏面を研削、研磨して、シリコンウエハー３０１を５０ミクロンの厚みになるまで薄くした。ここでは、シリコンウエハー３０１を研削、研磨する前にシリコンウエハー３０１の強度をある程度保持するためのバックグラインディングテープであるＵＶ剥離テープ３０４にシリコンウエハー３０１を貼り付けた。バックグラインディングテープは、ポリオレフィン系の基材フィルム上にアクリル系の粘着剤が塗布されたものが一般的であり、アクリル系粘着剤がＵＶ剥離タイプかＵＶ未反応タイプの２種がある。ＵＶ剥離タイプは、バックグラインディング時のチップ保持力が強く、その後ＵＶ照射により粘着力が低下するため、チップをピックアップしやすいメリットがあり、本実施例では、古河電工株式会社製ＦＳ−３３２３−３３０を適用した。ＵＶ剥離テープ３０４の厚さは、薄すぎると腰の強さが不足してシリコンウエハー３０１の薄膜化後に十分にウエハーを保持できずにウエハーの搬送時にトラブルを生じやすく、逆に、厚すぎると後の工程で剥離するために照射するＵＶが十分に届かないため、２００μｍ程度とするのが好ましい。
【０１７６】
このようしてシリコンウエハー３０１の裏面を研磨することにより、図２０（ｃ）に示すように、それぞれの穴２１ａの底部がシリコンウエハー３０１の裏面に開口してシリコンウエハー３０１を貫通し、シリコンウエハー３０１に吐出口３が形成されるとともに、シリコンウエハー３０１がプレート分割パターン３０１ｂで複数のオリフィスプレート３１６に分割される。シリコンウエハー３０１を薄くする際にはシリコンウエハー３０１の裏面をエッチングしてもよい。
【０１７７】
最後に、図２０（ｄ）に示すように、ＵＶ剥離テープ３０４をＵＶ剥離することにより、複数のオリフィスプレート３１６に一括して分離される。なお、ＵＶ照射は古河電工株式会社製ＵＶＭ−２００を用い、照射量は２Ｊ／ｃｍ2とした。
【０１７８】
以上で説明した工程を経て、図２０（ｄ）に示されるような、シリコンウエハー３０１に吐出口３が形成されてなるオリフィスプレート３１６が一括して作製される。
【０１７９】
次に、前記シリコンウエハー３０１を分割する工程の後、前記シリコンウエハー３０１を搬送する工程について詳しく説明する。
【０１８０】
図２１（ａ）に示すように、バキュームチャック付装置ステージ３２１上でシリコンウエハー３０１を薄くすることにより分割した後、ステージのバキュームを止め、図２１（ｂ）に示すように突き上げピンを突き上げてＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハーを上昇させる。
【０１８１】
次に、図２１（ｃ）に示すようなロボットアーム３２２を操作して、アーム上に前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハーを載せて、図２１（ｄ）に示すように、カセットトレイ３２４に搬送する。そうすることにより、前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハーは、図２２に示すように、カセットトレイ３２４内に収まる。
【０１８２】
また、図２１に基づいて説明したＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１のカセットトレイ３２４への搬送は、図２３に基づいて以下に説明する工程によって行ってもよい。
【０１８３】
図２３は、別の工程による前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１のカセットトレイ３２４への搬送を示した工程図である。
【０１８４】
まず、図２３（ａ）に示すように、バキュームチャック付装置ステージ３２１上でシリコンウエハー３０１を薄くした後、ステージのバキュームを止め、図２３（ｂ）で示すようなバキューム付ロボットアーム３２３でＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１をウエハー側から吸着する。
【０１８５】
次に、図２３（ｂ）に示すように、吸着したＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１を、カセットトレイ３２４に搬送する。そうすることにより、前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１は、図２２に示すように、カセットトレイ３２４内に収まる。
【０１８６】
該カセットトレイ３２４内に前記ＵＶ剥離テープ３０４付のシリコンウエハー３０１を収め、該シリコンウエハー３０１を搬送する工程状態で保管してもよい。
【０１８７】
以上に説明した第６の実施の形態におけるオリフィスプレートの製造工程は、オリフィスプレートに限定されるものではなく、半導体チップなどのシリコンプレートの製造方法としても有効である。半導体チップの製造方法として用いた場合、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、プレート分割パターンを自由自在に形成することができるため、半導体チップの外形形状の自由度が広い。また、プレート分割パターンをドライエッチングで形成することにより、ウエハーの外周部にはプレート分割パターンを形成しないことができ、それによって、薄膜化後に外周部を残すことができる。そうすることにより、研削及び研磨の際に、ウエハーの外周部が保護されるため、「先ダイシング」で生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する利点がある。また、薄膜化後に外周部を残すことにより、ウエハーの外周部とＵＶ剥離テープによってウエハーが保持されるため、薄膜化後のウエハーの剛性が高く、図２１〜２３に基づいて説明したウエハーの搬送、カセットへの挿入の際、たわみが少なくなり、搬送トラブル、衝突による割れ等が回避できるようになる。したがって、上述した「先ダイシング」における課題を解決することができる。
【０１８８】
本発明の液体吐出ヘッドおよびその製造方法は、第１〜第６の実施形態で説明したものに限られるものではなく、第１〜第６の実施形態のそれぞれで説明した液体吐出ヘッドの構成を組み合わせたもの、および第１〜第６の実施形態のそれぞれで説明した製造工程を組み合わせたものは本発明に含まれるものである。
【０１８９】
また、上述の実施形態でそれぞれ説明したシリコンプレートあるいは該シリコンプレートの製造方法は、液体中でゴミの流入を防止するフィルタあるいは該フィルタの製造方法に適用することができる。このフィルタは、フィルタに形成された貫通口の大きさよりも大きいゴミの流入を防ぐものである。本発明では、フィルタの表面及び貫通口の内部に耐アルカリ性のある皮膜を形成することにより、シリコンをエッチングするようなアルカリ性の液体中でもフィルタとして安定して使用することができる。また、フィルタ表面に撥水膜を形成して、フィルタ表面よりも貫通口の内部の親水性を高くすることにより、貫通構内に効率よく液体を流すことができる。また、貫通口内部の保護膜を突出させて突出部を形成することにより、撥水膜を形成するためにフィルタ表面に撥水剤を塗布する工程で、貫通口の内部に撥水剤を流入させることなく、容易にフィルタ表面に撥水剤を塗布して撥水膜を形成することができる。
【０１９０】
＜液体吐出記録装置＞
図１５は、上述したような方法により製造された液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出記録装置の一例であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。図１５に示されるインクジェット記録装置６００に搭載されたヘッドカートリッジ６０１は、上述したいずれかの方法により製造された液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有するものである。ヘッドカートリッジ６０１は、図１５に示すように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギヤ６０３および６０４を介して回転するリードスクリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリッジ６０７上に搭載されている。駆動モータ６０２の動力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッジ６０７ともとにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの方向に往復移動される。インクジェット記録装置６００には、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたインクなどの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙Ｐを搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられている。その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０は、キャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用紙Ｐをプラテン６０９に対して押圧する。
【０１９１】
リードスクリュー６０５の一端の近傍には、フォトカプラ６１１および６１２が配設されている。フォトカプラ６１１および６１２は、キャリッジ６０７のレバー６０７ａの、フォトカプラ６１１および６１２の領域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知手段である。プラテン６０９の一端の近傍には、ヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面を覆うキャップ部材６１４を支持する支持部材６１３が備えられている。また、ヘッドカートリッジ６０１から空吐出などされてキャップ部材６１４の内部に溜まったインクを吸引するインク吸引手段６１５が備えられている。このインク吸引手段６１５によりキャップ部材６１４の開口部を介してヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われる。
【０１９２】
インクジェット記録装置６００には本体支持体６１９が備えられている。この本体支持体６１９には移動部材６１８が、前後方向、すなわちキャリッジ６０７の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持されている。移動部材６１８には、クリーニングブレード６１７が取り付けられている。クリーニングブレード６１７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニングブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段６１５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するためのレバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカートリッジ６０１に設けられた発熱体に信号を付与したり、上記の各機構の駆動制御を行ったりするインクジェット記録制御部はインクジェット記録装置の本体に設けられており、図１５では示されていない。インクジェット記録制御部には、液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段が備えられている。
【０１９３】
上述した構成を有するインクジェット記録装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。
【０１９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、オリフィスプレートの構成材料として、ヘッド本体と同じシリコンを含むものを用いた場合、オリフィスプレートを作製する際に、シリコンを含む材料からなる基板の表面にエッチングにより凹部を形成し、その基板の裏面側から基板を薄くすることで、その基板に複数の吐出口が形成されてなるオリフィスプレートを作製することにより、信頼性の高い、長尺化された液体吐出ヘッドを実現することができる。また、吐出口の内壁を構成する保護膜を吐出口面から突出させることにより、ブレードによって吐出口面を拭くことによる、ノズル周りのクリーニングが不要となり、液体吐出ヘッドが搭載される液体吐出記録装置の本体の構造、およびその制御シーケンスが単純化されるという効果がある。さらに、オリフィスプレートを形成するための基板を枠体などにより補強することにより、そのオリフィスプレートに複数のヘッド本体を接合することができるので、１列のノズルだけでなく、複数のノズル列の位置あわせを行ってそれらのヘッド本体をオリフィスプレートに組み付けることを可能とする液体吐出ヘッドの製造方法が実現される。この結果、安価で、性能の優れた液体吐出ヘッドを製造することができるという効果がある。
【０１９５】
また、本発明は、機能部を有するシリコンプレートを一括して複数形成する際に、シリコンウエハーの表面にシリコンプレートの外形形状に対応したプレート分割パターンをドライエッチングにより形成してから、シリコンウエハーをその表面の裏面側から少なくともプレート分割パターンまで薄くすることでシリコンウエハーを分割することにより、研削及び研磨の際にウエハーの外周部が保護される。よて、従来のダイシングで生じたような外周部での厚みの減少による厚みのばらつき、外周部のオリフィスプレートのチッピング、欠け、割れが防止でき、寸法精度や歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。
【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。
【図３】図１および図２に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。
【図４】図１および図２に示したオリフィスプレートを作製する方法について説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用される液体吐出ヘッドについて説明するための斜視図である。
【図６】図５に示される液体吐出ヘッドの、流路方向に沿った断面図である。
【図７】図５および図６に示した液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。
【図８】図５および図６に示したオリフィスプレート４６を作製する方法について説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明するための図である。
【図１０】図９に基づいて説明するオリフィスプレートの製造工程のフローチャートである。
【図１１】オリフィスプレートに枠体が接合されてなるものに４つのヘッド本体が接着されて構成された液体吐出ヘッドを示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法として、液体吐出ヘッドのオリフィスプレートを作製する工程について説明するための図である。
【図１３】図１２の工程により作製されたオリフィスプレートを用いた液体吐出ヘッドの組み立てについて説明するための斜視図である。
【図１４】図１２に基づいて説明したオリフィスプレートの作製方法の変形例について説明するための図である。
【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出記録装置の一例であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図１６】図４に示した工程において、オリフィスプレートに形成される穴の形状に注目して製造工程のフローを示した断面図である。
【図１７】図４に基づいて説明したオリフィスプレートの製造方法の変形例について説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用されるオリフィスプレートを作製する方法について説明するための図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法におけるプレート分割パターンを説明するための図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法が適用されるオリフィスプレートを作製する方法について説明するための図である。
【図２１】図２０に基づいて説明したオリフィスプレートの作製方法におけるシリコンウエハーの搬送を説明するための図である。
【図２２】図２０に基づいて説明したオリフィスプレートの作製方法におけるシリコンウエハーの搬送を説明するための図である。
【図２３】図２１および２２に基づいて説明したオリフィスプレートを作製する方法におけるシリコンウエハーの搬送の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 流路
２ 液室
３、４６ａ、５８ａ、２０３ 吐出口
４ 供給口
５、６ 接合面
７ ヘッド本体
８ 流路側壁
１１、４１、８１ 素子基板
１２、４２、８２ インク吐出用ヒーター
１３、４３、８３ 実装用パッド
１４、４４、８４ 壁部材
１５、４５、８５ 天板
１６、４６、６１、８６、２１６ オリフィスプレート
２１、３１、５１、７１、２０１ シリコン基板
２１ａ、３１ａ、５４、５８、２０１ａ 穴
２１ｂ、３１ｃ、７２ｂ、２０１ｂ プレート分割パターン
２２、３２、７２ Ａｌ層
２２ａ、３２ａ 開口部
２３、３３、５６、７３ イオン
２４、３４、７４、２０４、３０４ ＵＶ剥離テープ
２６、２９ ＳｉＮ保護膜
２７ａ、２７ｃ テーパー部
２７ｂ、２７ｄ ストレート部
２８ ＳｉＯ2層
３１ｂ、５２、２０２ 突起部
４７、５７、２０１ｂ 凸部
５３ 枠体
５９ 撥水フッ素膜
７５、２０６ 保護膜
７５ａ、２０６ａ 突出部
７８ ディスペンサー
７９ 撥水材
７９ａ 撥水膜
２１０ 詰め物
３０１ シリコンウエハー
３２１ バキュームチャック付装置ステージ
３２２ ロボットアーム
３２３ バキューム付ロボットアーム
３２４ カセットトレイ
６００ インクジェット記録装置
６０１ ヘッドカートリッジ
６０２ 駆動モータ
６０３、６０４ 駆動力伝達ギヤ
６０５ リードスクリュー
６０６ 螺旋溝
６０７ キャリッジ
６０７ａ レバー
６０８ ガイド
６０９ プラテン
６１０ 紙押さえ板
６１１、６１２ フォトカプラ
６１３ 支持部材
６１４ キャップ部材
６１５ インク吸引手段
６１７ クリーニングブレード
６１８ 移動部材
６１９ 本体支持体
６２０ レバー
６２１ カム
Ｐ プリント用紙
Claims (9)
- 液体を飛翔液滴として吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子、および該エネルギー発生素子がそれぞれ配置された複数の流路を備えたヘッド本体と、
前記流路とそれぞれ連通する複数の吐出口を備えたオリフィスプレートと、
を有し、該オリフィスプレートと前記ヘッド本体とが接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板を用意する工程と、
前記流路内に進入して嵌合する凸部を形成するために、前記基板の表面側にドライエッチングで突出部を形成する工程と、
前記突出部内の前記吐出口にそれぞれ対応する位置に複数の凹部を、前記突出部の突出している部分の長さよりも前記凹部の深さ方向への長さが長くなるようにドライエッチングにより形成する工程と、
前記表面の裏面側から前記基板の前記凹部の底面を除去するように前記基板を薄くすることにより、前記基板に複数の吐出口を形成し、前記基板から複数の前記吐出口と前記凸部とが形成されてなる前記オリフィスプレートを作製する工程と、
前記流路と前記凸部とを嵌合させて前記オリフィスプレートとヘッド本体とを接合する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記凸部が、１〜１０μｍの高さである請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 液体を飛翔液滴として吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子、および該エネルギー発生素子がそれぞれ配置された複数の流路を備えたヘッド本体と、
前記流路とそれぞれ連通する複数の吐出口を備えたオリフィスプレートと、
を有し、該オリフィスプレートと前記ヘッド本体とが接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板を用意する工程と、
前記基板の表面における前記吐出口にそれぞれ対応する位置に複数の凹部をドライエッチングにより形成する工程と、
前記基板の前記凹部の内壁に全体的に保護膜を形成する工程と、
前記表面の裏面側から前記基板の前記凹部の底面と前記底面を覆う前記保護膜とを除去するように前記基板を薄くして前記基板に複数の吐出口を形成した後、前記基板の前記裏面側の表層をウエットエッチングにより除去し、前記吐出口の内壁を構成する前記保護膜の一部を前記基板の前記裏面から突出させ突出部を形成し、前記基板から複数の前記吐出口と前記突出部とが形成されてなる前記オリフィスプレートを作製する工程と、
前記オリフィスプレートとヘッド本体とを接合する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記突出部の高さが０．５〜１０μｍである請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記保護膜が窒化シリコンであり、前記ウエットエッチングがフッ酸あるいはフッ酸と硝酸の混合液をエッチング液として使用するものである請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記保護膜が酸化シリコンであり、前記ウエットエッチングがアルカリ溶液をエッチング液として使用するものである請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記吐出口の内壁に形成された前記保護膜の一部を前記基板の表面から突出させる工程の後に、前記突出部の周囲に撥水膜を形成する工程をさらに有する請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 液体を飛翔液滴として吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子、および該エネルギー発生素子がそれぞれ配置された複数の流路を備えたヘッド本体と、
前記流路とそれぞれ連通する複数の吐出口を備えたオリフィスプレートと、
を有し、該オリフィスプレートと前記ヘッド本体とが接合された液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記オリフィスプレートを作製するための、シリコンを含む材料からなる基板を用意する工程と、
前記基板の表面における前記吐出口にそれぞれ対応する位置に複数の凹部をドライエッチングにより形成する工程と、
前記表面の裏面側から前記基板の前記凹部の底面を除去するように前記基板を薄くすることにより、前記基板に複数の吐出口を形成し、前記基板から複数の前記吐出口が形成されてなる前記オリフィスプレートを作製する工程と、
前記オリフィスプレートとヘッド本体とを接合する工程と、
前記基板を薄くする工程の前に、前記基板を補強するための、シリコンまたはガラスからなる枠体を真空加熱接合、陽極接合または接着剤により前記基板に接着する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記枠体は、前記基板の、前記ヘッド本体側となる面における前記ヘッド本体が接合される部分の周囲に接合されるものであり、
前記枠体が接合された前記オリフィスプレートを前記ヘッド本体に接合する工程が、
前記オリフィスプレートを接合された前記ヘッド本体と前記枠体との熱伝導性を確保しつつ前記ヘッド本体と前記オリフィスプレートとの接合強度を高めるように、前記ヘッド本体と前記枠体との空隙に熱伝導性樹脂を充填する工程をさらに有する請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63199653A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Canon Inc | インクジエツト記録ヘツドの保護膜 |
| JPH01253453A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-09 | Nec Corp | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
| JPH0629386A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-02-04 | Sharp Corp | 半導体装置の分割方法 |
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| JPH10226079A (ja) * | 1997-02-12 | 1998-08-25 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
| JPH1128820A (ja) * | 1997-05-14 | 1999-02-02 | Seiko Epson Corp | 噴射装置のノズル形成方法 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63199653A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Canon Inc | インクジエツト記録ヘツドの保護膜 |
| JPH01253453A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-09 | Nec Corp | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
| JPH0629386A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-02-04 | Sharp Corp | 半導体装置の分割方法 |
| JPH08336976A (ja) * | 1995-06-14 | 1996-12-24 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法ならびに前記液体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置 |
| JPH10226079A (ja) * | 1997-02-12 | 1998-08-25 | Canon Inc | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
| JPH1128820A (ja) * | 1997-05-14 | 1999-02-02 | Seiko Epson Corp | 噴射装置のノズル形成方法 |
| JPH1158746A (ja) * | 1997-08-18 | 1999-03-02 | Shimeo Seimitsu Kk | インクジェットプリンターヘッドのノズル板の表面処理方法 |
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