JP5728947B2 - アライメントマーク形成方法、ノズル基板形成方法、ノズル基板および液滴吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、基板の両面にアライメントマークを形成するアライメントマーク形成方法と、液滴を吐出するための複数のノズル孔を有するノズル基板の形成方法と、前記形成方法で形成されたノズル基板と、前記ノズル基板を搭載した液滴吐出ヘッドとに関する。

従来、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス製造において、フォトリソグラフィー工程によって基板の両面にデバイス構造を加工する場合、基板の両面にデバイスの形状の露光を行なう両面露光装置が用いられている。両面露光装置を用いて、基板の両面にデバイスの形状の露光を行なう場合、マスクに描かれたデバイスの形状と、アライメントマークとを基板の表面（第１基板面）に露光し、転写を行なう。次に、基板を裏返して両面露光装置に載置し、基板の第１面に形成したアライメントマークもしくはデバイスの形状を基準に、基板の裏面（第２基板面）に形成するデバイスの形状のアライメントを行ない第２基板面に形成するデバイスの形状の露光と、転写とを行ない基板の両面にデバイスの形状を形成している。

また、基板の裏面となる第２基板面のアライメントは、第２基板面に転写をおこなうデバイスの形状が描かれたマスク版のアライメントマークを、両面露光装置に付属のアライメント光学装置で撮像する。次に、裏面となっている第１基板面に形成した基準となるアライメントマークを裏面光学装置で撮像する。

さらに、アライメントモニター装置に裏面光学装置で撮像された第１基板面のアライメントマークと、アライメント光学装置で撮像された第２基板面に転写するデバイスの形状が描かれたマスク版のアライメントマーク像とを合成するし映し出す。そして、アライメントモニター装置に映し出されたアライメントマーク像を重ね合わせてアライメントをおこない基板にデバイスの形状を露光する方法が行なわれている。

このように基板の両面露光を行なう場合、第２基板面となる基板面の露光は、基準となる第１基板面に形成したアライメントマークなどを光学装置で撮像し、第２基板面に転写するデバイスの形状が描かれたマスク版のアライメントマークと、第１基板面に形成したアライメントマークとを用いてアライメントを行なうことによって、基板の両面にデバイスの形状の露光と、転写とを行なっていた。

このため、基板の片面に露光を行なう場合に比べて基板の両面に露光を行なう場合は、裏面となる基板面に転写されているアライメントマークを撮像する光学装置と、マスク版に描かれたアライメントマークを撮像する光学装置との誤差によって、相対する基板の第１基板面と、第２基板面とにデバイスの形状を形成するアライメント精度が劣るという課題があった。

特許文献１では、デバイスを形成する基板の第１基板面と、第２基板面とを貫通する貫通マーク（孔）を形成する貫通マーク形成工程を備え、貫通マークを基準に第１基板面および第２基板面と、マスクに描かれたアライメントマークとをアライメントするアライメントマーク形成方法と、そのアライメントマーク形成方法を用いる圧電振動（ＭＥＭＳ）デバイスの製造方法が開示されている。

特開２００７−２４０６７６号公報

しかしながら、基板に貫通マーク、換言すればアライメントマークを形成する場合、貫通孔を穿孔する工程と、その穿孔工程を実行する装置とが必要となり新たな工程と、装置とを要することになる。また、貫通孔を設けることでデバイスを形成できる領域が少なくなるという課題があった。従って、基板にアライメントマークを穿孔およびデバイスが形成できる領域が浸食されずに、基板の両面のアライメントが出来るアライメントマーク形成方法と、その方法を用いたノズル基板などのＭＥＭＳデバイスが要望されていた。

また、相対する基板の両面にデバイスを形成する場合、両面露光装置のアライメント光学装置の誤差によって、デバイスを形成する位置ズレが生じ、ＭＥＭＳデバイスの品質を低下させる課題があった。従って、アライメント光学装置等の誤差が生じやすい両面露光装置を用いることなく基板の両面にデバイスの形状の形成をすることができるアライメントマークの形成方法と、その方法を用いたノズル基板などのＭＥＭＳデバイスが要望されていた。

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

（適用例１）本適用例に係るアライメントマーク形成方法は、第１基板面と当該第１基板面に相対する第２基板面とを有する基板に対し、第１基板面に所定の深さの溝を形成する溝形成工程と、溝に充填された状態で溝を保護する第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、溝が第２基板面に露出するように第２基板面を研削する研削工程とを備え、第１基板面と、第２基板面とに形成された溝をアライメントマークとして用いることを特徴とする。

このようなアライメントマーク形成方法によれば、第１基板面に溝を形成し、形成した溝に第１保護膜を充填し、さらに第２基板面を研削することで第２基板面に第１保護膜で充填された溝が露出する。このことによって、第１基板面と、第２基板面との相対する同じ位置に非貫通の溝が形成される。従って、第１基板面と、第２基板面との相対する同じ位置に形成された溝をアライメントマークとして用いることで、第１基板面と、第２基板面とにおこなうアライメントの位置ズレを抑制できるアライメントマークの形成ができる。

（適用例２）上記適用例に係るアライメントマーク形成方法において、溝は、第１基板面または第２基板面に形成されるデバイスの輪郭形状を用いていることが好ましい。

このようなアライメントマーク形成方法によれば、アライメントマークとなる溝として第１基板面または第２基板面に形成されるデバイスの輪郭形状を用いることで、輪郭形状となるデバイスのアライメントは輪郭形状に沿ってアライメントをおこなうことができる。従って、形成されるデバイスの形状と、アライメントマークとなる輪郭形状とを重ねることでアライメントを容易におこなうことができる。

（適用例３）上記適用例に係るアライメントマーク形成方法において、アライメントマークとなる溝の深さは、基板の厚さ未満の深さであることが好ましい。

このようなアライメントマーク形成方法によれば、アライメントマークとなる溝の深さを、基板の厚さ未満とすることで、溝を保護する第１保護膜を溝に充填し、形成することができる。

（適用例４）上記適用例に係るアライメントマーク形成方法において、第１基板面には第１デバイスが形成され、第２基板面には第２デバイスが形成される場合、溝が形成される所定の深さは、第１デバイスの深さと第２デバイスの深さとを加えた深さ以上で、基板の厚さ未満であることが好ましい。

このようなアライメントマーク形成方法によれば、アライメントマークとなる溝の深さを、第１デバイスの深さと、第２デバイスの深さとを加えた深さ以上で、基板の厚さ未満とすることで、アライメントマークとなる溝の形状に内接する基板を貫通することなく溝を形成することができる。

（適用例５）本適用例に係るノズル基板形成方法は、第２基板面に形成され、液滴を吐出する液状体を貯留する第２ノズル孔の輪郭形状を、第１基板面の相対する位置に所定の深さで溝状に輪郭溝を形成する溝形成工程としての輪郭溝形成工程と、輪郭溝に充填された状態で輪郭溝を保護する第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、第１基板面に形成された輪郭溝による輪郭形状を基準として、第１基板面に液滴を吐出する第１ノズル孔を形成する第１ノズル孔形成工程と、第１ノズル孔を保護する第２保護膜形成工程と、輪郭溝が第２基板面に露出するように第２基板面を研削する研削工程と、第２基板面に露出した輪郭溝による輪郭形状を基準として、第２保護膜が露出するように第２ノズル孔を形成する第２ノズル孔形成工程と、第１ノズル孔と第２ノズル孔を液状体から保護する第３保護膜を形成する第３保護膜形成工程とを備えることを特徴とする。

このようなノズル基板形成方法によれば、第２基板面に形成される第２ノズル孔の輪郭形状を、第１基板面の相対する位置に溝状の輪郭溝を形成し、形成した輪郭溝に第１保護膜を充填された状態に形成し、さらに第２基板面を研削することで、第１基板面と、第２基板面との相対する同じ位置にアライメントマークとなる輪郭溝を形成することができる。

また、第２基板面に形成する第２ノズル孔は、第２ノズル孔の輪郭形状である輪郭溝に沿って内側に形成することから、第２基板面に形成する第２ノズル孔のアライメントは、輪郭溝の幅の精度誤差が許容されアライメント精度を緩和することができる。

また、第２ノズル孔形成工程によって、第２保護膜が露出するように第２ノズル孔を形成することで、第１ノズル孔を損傷することなく第１ノズル孔と連通する第２ノズル孔を形成することができる。

また、第３保護膜を第１基板面および第２基板面と、第１ノズル孔および第２ノズル孔とに形成することで、吐出する液滴の浸食から保護することができる。

従って、片面アライメント装置を用いて、第１基板面と、第２基板面とに形成する第１ノズル孔と、第２ノズル孔とのアライメントができ、同心円の精度が高い第１ノズル孔と、第２ノズル孔を形成できるノズル基板の形成方法を実現できる。

（適用例６）本適用例に係るノズル基板は、上述のノズル基板の製造方法を用いて製造されたこと、を特徴とする。

このようなノズル基板によれば、第１ノズル孔と、第２ノズル孔とを同じアライメントマークとなる輪郭溝を基準にアライメントをおこない形成することから、同心円精度の高い第１ノズル孔と、第２ノズル孔とを有するノズル基板ができる。従って、第１ノズル孔から吐出される液滴の飛翔方向と、液滴量とを一定に保つことができるノズル基板を実現できる。

（適用例７）本適用例に係る液滴吐出ヘッドは、上述したノズル基板を用いて製造されたことを特徴とする。

このような液滴吐出ヘッドによれば、上述したノズル基板を液滴吐出ヘッドに用いることで、複数のノズル孔から吐出される液滴の飛翔方向と、液滴の量とを一定に保つことができ、液滴吐出精度が高い液滴吐出ヘッドが実現できる。

アライメントマークを形成する形成方法の工程を示す模式図。 ノズル孔を有するノズル基板を形成する工程を示す模式図。 ノズル孔を有するノズル基板を形成する工程を示す模式図。 ノズル孔を有するノズル基板を形成する工程を示す模式図。 第４実施形態に係るノズル基板を液吐出面から見た上面図。 第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドを側面からみた断面図。

以下、実施形態を図面に基づいて、基板の両面にアライメントマークを形成する形成方法と、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル基板の形成方法と、その形成方法を用いて形成されたノズル基板と、そのノズル基板を用いた液滴吐出ヘッドとについて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載をしている。

（第１実施形態）
以下、本実施形態を図面に沿って説明する。図１は、第１実施形態に係る第１基板面１ａと、当該第１基板面１ａに相対する第２基板面１ｂとを有する基板１の両面にアライメントマークを形成するアライメントマーク形成方法を工程順に示す模式図である。図１を参照して、アライメントマーク形成方法を工程順に説明する。

本実施形態のアライメントマーク形成方法は、第１基板面１ａと、当該第１基板面１ａに相対する第２基板面１ｂとを有する基板１の第１基板面１ａにアライメントマークとなる溝２を形成する。次に、第１基板面１ａに形成された溝２に第１保護膜１１１を充填された状態で形成し、さらに第２基板面１ｂを研削し、第１基板面１ａから形成された溝２を露出させることで、第１基板面１ａと、第２基板面１ｂとの相対する同じ位置にアライメントマークとなる溝２を形成する。なお、本実施形態のアライメントマークを形成する基板１はシリコン基板を用いている。

次に本実施形態のアライメントマーク形成工程は、アライメントマークとなる溝２の形状を第１基板面１ａに転写をする第１フォト工程を備える。また、転写された溝２の形状をエッチングによって、溝２を形成する溝形成工程と、第１フォト工程で溝２の転写に用いた第１レジスト膜１０１を剥離する第１剥離工程とを備える。また、溝２に充填された状態で、溝２を保護する第１保護膜１１１を形成する第１保護膜形成工程と、第１基板面１ａに形成した溝２を、第２基板面１ｂを研削することによって第２基板面１ｂに露出させる研削工程とを備えている。

図１（ａ）は、溝２の形状を第１基板面１ａに転写する第１フォト工程を示す模式図である。図１（ａ）に示すように第１フォト工程は、第１基板面１ａに感光材料（以下、「レジスト」と称する。）を塗付し、第１レジスト膜１０１の形成をおこなう。次に、溝２の形状が描かれたマスク版（不図示）と、第１レジスト膜１０１が形成された第１基板面１ａとを対向させて配置する。次に、マスク版に描かれた溝２の形状を第１基板面１ａに形成された第１レジスト膜１０１へ露光によって転写し、第１基板面１ａ上にアライメントマークとなる溝２の形状を転写する。次に、露光によって溝２の形状が転写された第１レジスト膜１０１の現像をおこない、溝２の形状の第１レジスト膜１０１が剥離され第１基板面１ａを露出させる。

次に図１（ｂ）は、前述の第１フォト工程で第１基板面１ａに転写された溝２の形状をエッチングによって溝２を形成する溝形成工程を示す模式図である。図１（ｂ）に示すように溝形成工程は、前述の第１フォト工程で転写された溝２の形状をエッチングによって溝２を形成する。溝形成工程によって形成する溝２は、溝２が形成される当該基板１の厚さ未満の深さの溝２を形成する。

次に図１（ｃ）は、前述の第１フォト工程で溝２の形状を転写するために用いた第１レジスト膜１０１を剥離する第１剥離工程を模式的に示す図である。図１（ｃ）に示すように第１剥離工程は、前述の第１フォト工程で溝２の形状を転写するために用いた第１レジスト膜１０１の剥離を行なう。第１レジスト膜１０１の剥離は、硫酸などを含んだ水溶液に基板１を浸漬し、水溶液が付着した基板１の水洗をおこなうことで、第１基板面１ａから第１レジスト膜１０１の剥離をおこなう。

次に図１（ｄ）は、前述の溝形成工程で形成した溝２を保護する第１保護膜１１１を形成する第１保護膜形成工程を模式的に示す図である。図１（ｄ）に示すように第１保護膜形成工程は、溝形成工程で形成された溝２に充填された状態で溝２を保護する第１保護膜１１１を形成する。なお、本実施形態の第１保護膜１１１は酸化膜で溝２を充填し、酸化膜の形成は熱酸化法によって形成をおこなう。

次に図（ｅ）は、前述の溝形成工程で形成された溝２を第２基板面１ｂに露出させる研削工程を示す模式図である。図１（ｅ）に示すように研削工程は、第１基板面１ａから溝形成工程によって形成された溝２が第２基板面１ｂに露出するまで第２基板面１ｂの研削をおこなう。第２基板面１ｂの研削は、ダイヤモンド粒などを含む研削ホイールを備えた研削装置（不図示）で研削をおこなう。研削が完了すると、第２基板面１ｂに第１保護膜１１１が充填されたアライメント孔となる溝２が露出し、一連のアライメントマーク形成工程が完了する。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態のアライメントマーク形成方法は、第１基板面１ａにアライメントマークとなる溝２を形成し、形成した溝２に第１保護膜１１１を充填し、さらに第２基板面１ｂを研削することで、第２基板面１ｂに第１保護膜１１１で充填された溝２が露出する。このことによって、第１基板面１ａと、第２基板面１ｂとの相対する同じ位置に非貫通の溝２が形成される。従って、第１基板面１ａと、第２基板面１ｂとの相対する同じ位置に形成された溝２をアライメントマークとして用いることで、第１基板面１ａと、第２基板面１ｂとにおこなうアライメントの位置ズレを抑制できるアライメントマークの形成ができる。

また、溝２を保護する第１保護膜１１１として酸化膜を熱酸化法で形成し、溝２に充填することで、第１保護膜１１１と、溝２の壁である基板１とが分子結合し、溝２に充填された第１保護膜１１１は基板１と同等の強度を得ることができる。このことにより、アライメントマークとなる溝２が研削工程によって第２基板面１ｂに露出しても溝２と、溝２に内接する基板１とを貫通することなくアライメントマークを形成できる。従って、基板１の片面にアライメントを行なう片面露光装置を用いて基板１の両面のアライメントを精度高く行うことができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、アライメントマークとして第１基板面１ａまたは第２基板面１ｂに形成するデバイスの輪郭形状を用いる点で、前述の第１実施形態で説明をしたアライメントマーク形成方法と異なっている。その他のアライメントマーク形成方法および形成工程は前述の第１実施形態と同様のため、同様の部分は構成および工程には同様の符号を付して説明は省略または簡略とする。

以下、第１実施形態と相違する工程について図１を参照して説明する。
本実施形態のアライメントマーク形成工程は、第１基板面１ａまたは第２基板面１ｂに形成するデバイスの輪郭形状を第１基板面１ａに転写をする第１フォト工程をおこなう。

本実施形態のアライメントマーク形成方法は、第１基板面１ａと、当該第１基板面１ａに相対する第２基板面１ｂとを有する基板１の第１基板面１ａに、アライメントマークとなる第１基板面１ａまたは第２基板面１ｂに形成されるデバイスの輪郭形状の輪郭溝２０を形成する。次に第１実施形態と同様に、第１基板面１ａに形成された輪郭溝２０に充填された状態で第１保護膜１１１を形成し、さらに第２基板面１ｂを研削し、第１基板面１ａから形成された輪郭溝２０を露出させることで、第１基板面１ａと、第２基板面１ｂとの相対する同じ位置にアライメントマークとなる輪郭溝２０を形成する。なお、本実施形態のアライメントマークを形成する基板１はシリコン基板を用いている。

次に本実施形態のアライメントマーク形成工程は、第１実施形態と同様にアライメントマークとなるデバイスの輪郭形状を第１基板面１ａに転写をする第１フォト工程を備える。また、転写されたデバイスの輪郭形状をエッチングによって輪郭溝２０に形成する輪郭溝形成工程と、第１フォト工程でデバイスの輪郭形状の転写に用いた第１レジスト膜１０１を剥離する第１剥離工程とを備える。また、輪郭溝２０に充填された状態で輪郭溝２０を保護する第１保護膜１１１を形成する第１保護膜形成工程と、第１基板面１ａに形成した輪郭溝２０を、第２基板面１ｂを研削することによって、第２基板面１ｂに露出させる研削工程とを備えている。

次に、図１（ｂ）を参照して前述の第１フォト工程で第１基板面１ａに転写されたデバイスの輪郭形状をエッチングによって輪郭溝２０を形成する輪郭溝形成工程について説明する。輪郭溝形成工程は、前述の第１フォト工程で転写されたデバイスの輪郭形状をエッチングによって輪郭溝２０を形成する。輪郭溝形成工程によって形成する輪郭溝２０は、第１基板面１ａに形成される第１デバイスの深さと、第２基板面１ｂに形成される第２デバイスの深さとを加えた深さ以上で、当該基板１の厚み未満の深さの輪郭溝２０を形成する。なお、本実施形態の輪郭溝形成工程はドライエッチングによって輪郭溝２０の形成をおこなう。

次に、前述のフォト工程で形成した第１レジスト膜１０１を剥離する第１剥離工程と、前述の輪郭溝形成工程で形成した輪郭溝２０に保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、第１基板面１ａに形成された輪郭溝２０を研削工程によって第２基板面１ｂに露出させる研削工程とは第１実施形態と同様のため説明を省略する。

上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態のアライメントマーク形成方法は、アライメントマークとして第１基板面１ａまたは第２基板面１ｂに形成するデバイスの輪郭形状を転写し、第１基板面１ａにエッチングによって溝状に輪郭溝２０を形成する。さらに、形成した輪郭溝２０に第１保護膜１１１を充填し、第２基板面１ｂを研削し、輪郭溝２０を露出する。このことによって、第１基板面１ａと、第２基板面１ｂとの相対する位置に非貫通のアライメントマークを形成できる。

このようなアライメントマーク形成方法によれば、アライメントマークとなる溝を第１基板面または第２基板面に形成されるデバイスの輪郭形状を用いることで、輪郭形状となるデバイスのアライメントは輪郭形状に沿ってアライメントをおこなうことができる。従って、形成されるデバイスの形状と、アライメントマークとなる輪郭形状とを重ねることでアライメントを容易におこなうことができる。また、形成されるデバイスの輪郭形状をアライメントマークとして用いることで、アライメントマークを形成する領域にもデバイスを形成することができる。

本実施形態のアライメントマーク形成方法は、輪郭溝形成工程で形成する輪郭溝２０の深さを第１基板面１ａに形成する第１デバイスの深さと、第２基板面に形成する第２デバイスの深さとを加えた深さ以上で、基板１の厚さ未満とすることで、輪郭溝２０に内接する基板１が貫通されることなく輪郭溝２０を形成することができる。

（第３実施形態）
図２から図４は、第３実施形態に係る第２実施形態で説明したアライメントマーク形成方法を用いたノズル基板１０の形成方法を工程順に示す模式図である。図２から図４を参照して、ノズル基板１０の形成方法を工程順に説明する。なお、第１実施形態と同様の工程は説明を簡略して説明をする。

本実施形態のノズル基板１０の形成方法は、第２実施形態で示したアライメントマーク形成方法を用いて、第１基板面１０ａと、相対する第２基板面１０ｂとを有する基板１に複数のノズル孔５０を形成する。第１基板面１０ａに液滴を吐出する孔となる複数の第１ノズル孔３０と、第１ノズル孔３０が形成された第１基板面１０ａに相対する第２基板面１０ｂに、液滴を吐出する液状体を貯留し、第１ノズル孔３０と同心円となる第２ノズル孔４０とを有するノズル基板１０を形成する。

本実施形態のノズル基板１０の形成工程は、第２基板面１０ｂに形成する第２ノズル孔４０の輪郭形状を第１基板面１０ａに転写する第１フォト工程と、第１基板面１０ａに転写された第２ノズル孔４０の輪郭形状をエッチングによって溝状に形成する輪郭溝形成工程とを備える。

また、輪郭溝２０を保護する第１保護膜１１１を形成する第１保護膜形成工程と、第１ノズル孔３０の形状を第１基板面１０ａに転写する第２フォト工程と、第１基板面１０ａに転写された第１ノズル孔３０の形状をエッチングによって第１ノズル孔３０を形成する第１ノズル孔形成工程とを備えている。また第２基板面１０ｂを研削し、輪郭溝２０を露出させる研削工程と、第２ノズル孔４０の形状を第２基板面１０ｂに転写する第３フォト工程と、第２基板面１０ｂに転写された第２ノズル孔４０の形状をエッチングによって第２ノズル孔４０を形成する第２ノズル形成工程とを備える。

また、第２ノズル孔形成工程のエッチング反応によって、第１ノズル孔３０が損傷することを保護する第２保護膜１２１を形成する第２保護膜形成工程と、第１ノズル孔３０および第２ノズル孔４０と、第１基板面１ａおよび第２基板面１ｂとを液滴から保護する第３保護膜１３１を形成する第３保護膜形成工程とを備える。さらに、第１フォト工程から第３フォト工程で輪郭溝２０または第１ノズル孔３０または第２ノズル孔４０の転写に用いた第１レジスト膜１０１から第３レジスト膜１０３を剥離する第１剥離工程から第３剥離工程を備えている。

図２（ａ）は、アライメントマークとなる第２ノズル孔４０の輪郭形状を第１基板面１０ａに転写する第１フォト工程を示す模式図である。図２（ａ）に示すように本実施形態の第１フォト工程は、第１基板面１０ａにレジストを塗布し、第１レジスト膜１０１を形成する。次に、第２基板面１０ｂに形成する第２ノズル孔４０の輪郭形状が描かれたマスク版（不図示）と、第１レジスト膜１０１が形成された第１基板面１０ａとを対向させて配置する。次に、マスクに版に描かれた第２ノズル孔４０の輪郭形状を第１基板面１０ａに形成された第１レジスト膜１０１へ露光によって転写し、第１基板面１０ａ上に第２ノズル孔４０の輪郭形状を転写する。次に、露光によって第２ノズル孔４０の輪郭形状が転写された第１レジスト膜１０１の現像をおこなうことで、輪郭形状の第１レジスト膜１０１が剥離され、第１基板面１ａを露出させる。

次に図２（ｂ）は、前述の第１フォト工程で第１基板面１０ａに転写された第２ノズル孔４０の輪郭形状をエッチングによって、溝状に輪郭溝２０を形成する輪郭溝形成工程を示す模式図である。図２（ｂ）に示すように本実施形態の輪郭溝形成工程は、前述の第１フォト工程で転写された輪郭形状をエッチングによって輪郭溝２０を形成する。輪郭溝形成工程によって形成する輪郭溝２０は、第１ノズル孔３０の深さと、第２ノズル孔４０の深さとを加えた深さ以上で、当該基板１の厚み未満の深さの輪郭溝２０を形成する。なお、本実施形態の輪郭溝形成工程はドライエッチングによって輪郭溝２０の形成をおこなう。

次に図２（ｃ）は、前述の第１フォト工程で第２ノズル孔４０の輪郭形状を転写するために用いた第１レジスト膜１０１を剥離する第１剥離工程を模式的に示す図である。図２（ｃ）に示すように第１剥離工程は、第１実施形態と同様に前述の第１レジスト膜１０１の剥離をする。

次に図２（ｄ）は、前述の輪郭溝形成工程で形成をした輪郭溝２０を保護する第１保護膜１１１を形成する第１保護膜形成工程を模式的に示す図である。図２（ｄ）に示すように第１保護膜形成工程は、第１実施形態と同様に輪郭溝形成工程で形成された輪郭溝２０に充填された状態で輪郭溝２０を保護する第１保護膜１１１を形成する。なお、第１保護膜１１１は第１実施形態と同様に酸化膜を熱酸化法によって形成する。

次に図２（ｅ）は、第１ノズル孔３０の形状を第１基板面１０ａに転写をする第２フォト工程を示す模式図である。図２（ｅ）に示すように第２フォト工程は、第１フォト工程と同様に、第１保護膜１１１が形成された第１基板面１０ａに第２レジスト膜１０２を形成する。次に、マスク版（不図示）に描画された第１基板面１０ａに転写する第１ノズル孔３０の形状を露光によって、第１基板面１０ａに形成した第２レジスト膜１０２に露光し、第１ノズル孔３０の形状を転写する。次に、露光によって第１ノズル孔３０の形状が転写された第２レジスト膜１０２の現像をおこなうことで、第１ノズル孔３０の形状の第２レジスト膜１０２が剥離され、第１保護膜１１１を露出させる。

第２フォト工程のアライメントは、第１基板面１０ａに形成された輪郭溝２０をアライメントの基準として、マスク版に描かれた第１ノズル孔３０の形状を第１基板面１０ａに露光し、転写をおこなう。

次に図３（ｆ）は、後述の第１ノズル孔形成工程で第１ノズル孔３０を形成する部分に形成されている第１保護膜１１１を除去する第１保護膜除去工程を模式的に示す図である。図３（ｆ）に示すように第１保護膜除去工程は、前述の第２フォト工程で第１基板面１０ａに形成された第２レジスト膜１０２を露光し、転写された第１ノズル孔３０の形状部分の第１保護膜１１１の除去をおこなう。第１保護膜１１１の除去は、エッチングによって第１保護膜１１１の除去をおこない第１ノズル孔３０の形状部分の第１基板面１０ａを露出させる。

次に図３（ｇ）は、前述の第２フォト工程で第１ノズル孔３０の形状を転写するために用いた第２レジスト膜１０２の剥離を行う第２剥離工程を模式的に示す図である。図３（ｇ）に示すように第２剥離工程は、第１剥離工程と同様に前述の第２レジスト膜１０２の剥離を行なう。第２レジスト膜１０２の剥離後は、第１基板面１０ａ上に 第１保護膜１１１が残存し、第１ノズル孔３０を形成する形状の第１基板面１０ａが露出している状態となる。

次に図３（ｈ）は、第１基板面１０ａに第１ノズル孔３０を形成する第１ノズル孔形成工程を模式的に示す図である。図３（ｈ）に示すように第１ノズル孔形成工程は、前述の第２フォト工程で転写された第１ノズル孔３０の形状をエッチングによって、第１ノズル孔３０を形成する。なお、本実施形態の第１ノズル孔形成工程は、ドライエッチングによって第１ノズル孔３０を形成する。

次に図３（ｉ）は、前述の第１ノズル形成工程で形成した第１ノズル孔３０を、後述する第２ノズル孔形成工程のエッチング反応から保護をする第２保護膜１２１を形成する第２保護膜形成工程を模式的に示す図である。図３（ｉ）に示すように第２保護膜形成工程は、前述の第１ノズル形成工程で形成した第１ノズル孔３０を、後述する第２ノズル孔形成工程でおこなうエッチング反応から保護をする第２保護膜１２１を形成する。第２保護膜１２１は、前述の第１保護膜１１１と比べて薄膜の第２保護膜１２１を形成する。なお、本実施形態の第２保護膜１２１は、第１保護膜形成工程と同様に酸化膜を熱酸化法によって形成する。

次に図３（ｊ）は、前述の輪郭溝形成工程で形成した輪郭溝２０を第２基板面１０ｂに露出させるために第２基板面１０ｂの研削を行なう研削工程を模式的に示す図である。図３（ｊ）に示すように研削工程は、第１実施形態の研削工程と同様に第２基板面１０ｂを研削し、輪郭溝形成工程によって第１基板面１０ａに形成された輪郭溝２０が第２基板面１０ｂに露出するまで第２基板面１０ｂの研削をおこなう。

次に図４（ｋ）は、第２ノズル孔４０の形状を第２基板面１０ｂに転写をする第３フォト工程を示す模式図である。図４（ｋ）に示すように第３フォト工程は、第２フォト工程と同様に、第２基板面１０ｂに第３レジスト膜１０３を形成し、マスク版（不図示）に描かれた第２基板面１０ｂに形成する第２ノズル孔４０の形状を露光によって、第２基板面１０ｂに転写する。次に、露光によって第２ノズル孔４０の形状が転写された第３レジスト膜１０３の現像をおこなうことで、第２ノズル孔４０の形状の第３レジスト膜１０３を剥離され第２ノズル孔４０の形状の第２基板面１０ｂを露出させる。

第２ノズル孔４０を露光する第３フォト工程のアライメントは、第２ノズル孔４０の輪郭形状で、前述の輪郭溝形成工程で形成された輪郭溝２０を基準に第２ノズル孔４０の形状のアライメントをおこない、第２ノズル孔４０の形状を露光し、転写をする。

次に図４（ｌ）は、第２基板面１０ｂに第２ノズル孔４０を形成する第２ノズル孔形成工程を模式的に示す図である。図４（ｌ）に示すように、第２ノズル孔形成工程は、第１ノズル孔形成工程と同様に、前述の第３フォト工程によって転写された第２ノズル孔４０の形状をエッチングによって第２ノズル孔４０を形成する。なお、第２ノズル孔形成工程で形成する第２ノズル孔４０は、前述の第１ノズル孔３０に形成した第２保護膜１２１を露出させるようにエッチングをおこない形成する。

次に図４（ｍ）は、第１ノズル孔形成工程で形成をした第１ノズル孔３０を第２ノズル形成工程のエッチング反応から保護をしていた第２保護膜１２１の除去をする第２保護膜除去工程を模式的に示す図である。図４（ｍ）に示すように第２保護膜除去工程は、第２ノズル孔形成工程のエッチング反応によって、第１ノズル孔３０が損傷されることから保護をしていた第２保護膜１２１の除去を行なう。除去後は第１ノズル孔３０と、第２ノズル孔４０とが連通する。第２保護膜１２１の除去は、本実施形態ではウエットエッチングによって行う。

次に図４（ｎ）は、前述の第３フォト工程で第２ノズル孔４０の形状を転写するために用いた第３レジスト膜１０３の剥離をおこなう第３剥離工程を示す模式図である。図４（ｎ）に示すように第３剥離工程は、前述の第２剥離工程と同様に、第３レジスト膜１０３を剥離し、除去する。

次に図４（ｏ）は、吐出する液滴の浸食から第１基板面１０ａおよび第２基板面１０ｂと、第１ノズル孔３０および第２ノズル孔４０とを保護をする第３保護膜１３１を形成する第３保護膜形成工程を模式的に示す図である。図４（ｏ）に示すように第３保護膜形成工程は、撥液（撥水）と、耐溶剤性能を有する第３保護膜１３１を形成する。本実施形態の第３保護膜１３１の形成は、酸化膜を熱酸化法によって形成する。

上述した第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態のノズル基板１０の形成方法は、第２基板面１０ｂに形成する第２ノズル孔４０の輪郭溝２０を第１基板面１０ａから形成し、形成した輪郭溝２０に第１保護膜１１１を充填し、第２基板面１０ｂを研削することで、ノズル基板１０の第１基板面１０ａと、第２基板面１０ｂとの相対する同じ位置にアライメントマークとなる第２ノズル孔４０の輪郭形状を輪郭溝２０として形成することができる。従って、輪郭溝２０を基準に片面露光装置を用いて第１基板面１０ａに形成する第１ノズル孔３０と、第２基板面１０ｂに形成する第２ノズル孔４０とのアライメントを容易にかつ精度高くアライメントをし、第１ノズル孔３０と、第２ノズル孔４０との同心円精度の高いノズル孔５０となるノズル基板１０の形成方法を実現できる。

また、第２基板面１０ｂに形成する第２ノズル孔４０のアライメントは、第２基板面１０ｂに露出している輪郭溝２０に沿っておこなう。このことにより、第２ノズル孔４０の孔径は輪郭溝形成工程で形成された輪郭溝２０の内輪によって定まる。従って、第２ノズル孔４０のアライメント精度は、輪郭溝２０の幅の精度誤差が許容されアライメント精度を緩和することができる。

また、第１ノズル形成工程で形成した第１ノズル孔３０に第２保護膜１２１を形成することで、第２ノズル孔形成工程のエッチングによる反応を第２保護膜１２１が抑制し、第１ノズル孔３０を第２ノズル孔形成工程のエッチング反応から保護することができる。また第２ノズル孔形成工程のドライエッチングによって、第２ノズル孔４０を形成する際に熱が生じる。生じた熱を第１基板面１０ａから冷却するガスが、第１基板面１０ａに形成された第１ノズル孔３０を通じて形成中の第２ノズル孔４０へ漏洩することを抑制することができる。従って、第１ノズル孔３０に対向する第２ノズル孔４０を予め形成した第１ノズル孔３０を損傷することなく、ドライエッチングによって形成することができる。また、第１ノズル孔３０と連通する第２ノズル孔４０の形成をエッチング選択比と、エッチング精度とが高いドライエッチングによって形成することができる。

また、第２ノズル孔形成工程で形成する第２ノズル孔４０は、前述の第１ノズル孔３０に形成した第２保護膜１２１を露出させるようにエッチングをおこない形成することで、第２ノズル孔形成工程でエッチングをおこなう基板１の残渣を低減することができる。

また、アライメントマークとして形成された第２ノズル孔４０の輪郭形状である第１保護膜１１１が充填された輪郭溝２０を、第２ノズル孔４０の構成部として用いることができる。このことにより、輪郭溝２０に形成された第１保護膜１１１が第２ノズル孔形成工程のエッチング反応からの第２ノズル孔４０の孔径の拡張を抑制することができる。従って、アライメントマークをデバイスの構成部として用いることで、第２ノズル孔４０のエッチング条件の緩和と、ノズル基板１０にデバイスを形成できる領域の増加をすることとができる。

また、第１ノズル孔３０を保護する第２保護膜１２１と、輪郭溝２０に形成される第１保護膜１１１とを比較して第２保護膜１２１を薄膜の酸化膜で形成することによって、第２保護膜除去工程で第２保護膜１２１が先に除去され、第１保護膜１１１を残存させることができる。従って第２保護膜除去工程は、液滴の吐出特性に影響のある第１ノズル孔３０の損傷が少ないウエットエッチングによって第２保護膜１２１を除去し、さらに第１保護膜１１１を残存させることができる。

また、第３保護膜１３１を第１基板面１０ａおよび第２基板面１０ｂと、第１ノズル孔３０および第２ノズル孔４０とに酸化膜を形成することで、ノズル孔５０の内面に均一な膜を形成することができる。従って、吐出される液滴からノズル孔５０とノズル基板１０を保護し、ノズル孔５０内面の抵抗を軽減し、吐出する液滴吐出精度を高めることができる。

（第４実施形態）
図５は、第４施形態に係る第３実施形態で説明をしたノズル基板１０の形成方法を用いて形成されたノズル基板１０で、液滴吐出面となる第１基板面１０ａ側から見た上面図である。図５を参照して、本実施形態のノズル基板１０について説明する。

図５に示すようにノズル基板１０は、液滴吐出面となる第１基板面１０ａに第１ノズル孔３０が複数開口している。また第２ノズル孔４０は、第１ノズル孔３０と相対し第２基板面１０ｂに形成され開口している。なお、ノズル孔５０はノズル基板１０に複数形成されている。液滴を吐出するためのノズル孔５０は、径の異なる複数段の円筒状に形成され、径が小さく液滴の吐出口となる第１ノズル孔３０と、第１ノズル孔３０と比較して径が大きく、液滴を吐出する液状体を貯留する第２ノズル孔４０とから構成されている。本実施形態のノズル基板１０は、シリコン基板を用いて前述の第３実施形態で説明をしたノズル基板１０の形成方法によって形成される。なお、ノズル基板１０の材料はシリコンに限定されるものではない。

上述した第４実施形態によれば、以下の効果が得られる。
第１ノズル孔３０と、第２ノズル孔４０とを複数段の円筒状に形成し、構成することによって、液滴の吐出方向を第１ノズル孔３０と、第２ノズル孔４０との同心円の中心軸方向に揃えることができ、安定した液滴の吐出をおこなうことができる。従って、各ノズル孔５０から吐出される液滴の飛翔方向と、各ノズル孔５０で液滴の吐出量のバラツキとを抑制することができるノズル基板１０を実現できる。

（第５実施形態）
図６は、第５実施形態に係る第４実施形態で説明をしたノズル基板１０を用いた液滴吐出ヘッド２０１を示す縦断面図である。図６を参照して、本実施形態の液滴吐出ヘッド２０１について説明する。なお縦断面位置は、図５に示したノズル基板１０のＡ−Ａ間である。

本実施形態の液滴吐出ヘッド２０１は静電駆動方式で、ノズル基板１０の上面に形成したノズル孔５０から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッド２０１を示している。液滴吐出ヘッド２０１は、ノズル基板１０と、キャビティ基板２０２と、電極基板２０３とが接合されることにより構成されている。なお、図６では、駆動回路２１１の部分を模式的に示している。

液滴吐出ヘッド２０１に用いるノズル基板１０は、前述の通り第１ノズル孔３０と、第１ノズル孔３０と相対して第２ノズル孔４０とが連通して形成されている。ノズル基板１０は、第２ノズル孔４０が形成されている第２基板面１０ｂと、後述するキャビティ基板２０２とを対向するように配置し、キャビティ基板２０２に接合される。

次にキャビティ基板２０２は、底面が振動板２０４である凹状の吐出室２０５が複数形成されている。また吐出室２０５と、各吐出室２０５に対応し、連通して形成されているリザーバ２０６と、リザーバ２０６との間に凹状のオリフィス２０７とが形成されている。なお複数の吐出室２０５は、図６の紙面手前から紙面奥にかけて平行に並んで形成されているものとする。本実施形態のキャビティ基板２０２は、単結晶シリコンで形成されている。

リザーバ２０６は単一の凹部から形成されており、オリフィス２０７は各吐出室２０５に対して、１つずつ形成されている。さらにキャビティ基板２０２の全面には、酸化膜からなる絶縁膜２０８が形成されている。

絶縁膜２０８は、液滴吐出ヘッド２０１の駆動によって生じる絶縁破壊やショートと、吐出室２０５やリザーバ２０６に接液する液滴によってキャビティ基板２０２が浸食されることとを抑制する。

次に電極基板２０３は、キャビティ基板２０２に形成されている吐出室２０５の底面である振動板２０４に対向する面と接合されている。電極基板２０３には振動板２０４と対向して、電極２０９が形成されている。本実施形態の電極基板２０３に形成される電極２０９は、ホウ珪酸ガラスからなる電極２０９が形成されている。また電極基板２０３には、リザーバ２０６と連通する液滴供給孔２１０が形成されている。液滴供給孔２１０は、リザーバ２０６の底壁に設けられた孔と連通し、吐出する液滴をリザーバ２０６へ供給するために設けられている。

ここで、図６に示す液滴吐出ヘッド２０１の動作について説明する。キャビティ基板２０２と、対応する電極２０９とは、駆動回路２１１が接続されている。駆動回路２１１によってキャビティ基板２０２と、電極２０９との間にパルス電圧が印加されると、振動板２０４は電極２０９に吸引され撓み、リザーバ２０６の内部に溜まっている液滴が吐出室２０５に流れ込む。次に、キャビティ基板２０２と、電極２０９との間に印加されていた電圧がなくなると、振動板２０４は電極２０９の吸引が解かれ元の位置に戻ることで、吐出室２０５の内部の圧力が高くなり、第１ノズル孔３０から液滴が吐出される。なお本実施形態で示すノズル基板１０を用いた液滴吐出ヘッド２０１は、圧電駆動方式や、バブルジェット（登録商標）方式等の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。

上述した第５実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の液滴吐出ヘッド２０１は、本発明のアライメントマーク形成方法を用いて形成されたノズル基板１０を用いることで、液滴を吐出ノズルとなる第１ノズル孔３０と、液滴を吐出する液状体を貯留し、第１ノズル孔３０に液滴を供給する第２ノズル孔４０とが同心円精度の高いノズル孔５０を有する液滴吐出ヘッドができる。従って、ノズル基板１０に形成される複数のノズル孔５０から吐出される液滴の飛翔方向と、液滴の吐出量のバラツキを抑制し、液滴吐出精度が高い液滴吐出ヘッド２０１が実現できる。

なお、上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）前記の実施形態のアライメントマーク形成方法において、溝形成工程および輪郭溝形成工程は、ドライエッチングによって溝２および輪郭溝２０を形成している。しかし、これに限定されずに、ウエットエッチングによって溝２および輪郭溝２０を形成することができる。

（変形例２）前記の実施形態のノズル基板１０の形成方法において、第１ノズル孔形成工程と、第２ノズル孔形成工程とはドライエッチングによって第１ノズル孔３０と、第２ノズル孔４０とを形成している。しかし、これに限定されずに、ウエットエッチングによって第１ノズル孔３０と、第２ノズル孔４０とを形成することができる。

（変形例３）前記の実施形態のノズル基板１０の形成方法において、第３保護膜形成工程は、液滴からの浸食を保護する第３保護膜１３１として酸化膜を形成している。しかし、これに限定されずに、シランカップリング剤を含む保護膜を形成して液滴からの浸食を保護することができる。

１…基板、１ａ…第１基板面、１ｂ…第２基板面、２…溝、１０…基板、１０ａ…第１基板面、１０ｂ…第２基板面、２０…輪郭溝、３０…第１ノズル孔、４０…第２ノズル孔、５０…ノズル孔、１０１…第１レジスト膜、１０２…第２レジスト膜、１０３…第３レジスト膜、１１１…第１保護膜、１２１…第２保護膜、１３１…第３保護膜、２０１…液滴吐出ヘッド、２０２…キャビティ基板、２０３…電極基板、２０４…振動板、２０５…吐出室、２０６…リザーバ室、２０７…オリフィス、２０８…絶縁膜、２０９…電極、２１０…液滴供給孔、２１１…駆動回路。

Claims (7)

1. 第１基板面と当該第１基板面に相対する第２基板面とを有する基板に対し、前記第１基板面に所定の深さの溝を形成する溝形成工程と、
   前記溝に充填された状態で前記溝を保護する第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、
   前記溝が前記第２基板面に露出するように前記第２基板面を研削する研削工程と、を備え、
   前記第１基板面と、前記第２基板面とに形成された前記溝をアライメントマークとして用いることを特徴とするアライメントマーク形成方法。
2. 請求項１に記載のアライメントマーク形成方法であって、
   前記溝は、前記第１基板面または前記第２基板面に形成されるデバイスの輪郭形状を用いていることを特徴とするアライメントマーク形成方法。
3. 請求項１に記載のアライメントマーク形成方法であって、
   前記溝が形成される前記所定の深さは、前記基板の厚さ未満の深さであることを特徴とするアライメントマーク形成方法。
4. 請求項２に記載のアライメントマーク形成方法であって、
   前記第１基板面には第１デバイスが形成され、前記第２基板面には第２デバイスが形成される場合、前記溝が形成される前記所定の深さは、前記第１デバイスの深さと前記第２デバイスの深さとを加えた深さ以上で、前記基板の厚さ未満であることを特徴とするアライメントマーク形成方法。
5. 請求項４に記載のアライメントマーク形成方法を用い、
   前記第２基板面に形成され、液滴を吐出する液状体を貯留する第２ノズル孔の前記輪郭形状を、前記第１基板面の相対する位置に前記所定の深さで溝状に輪郭溝を形成する前記溝形成工程としての輪郭溝形成工程と、
   前記輪郭溝に充填された状態で前記輪郭溝を保護する前記第１保護膜を形成する前記第１保護膜形成工程と、
   前記第１基板面に形成された前記輪郭溝による前記輪郭形状を基準として、前記第１基板面に液滴を吐出する第１ノズル孔を形成する第１ノズル孔形成工程と、
   前記第１ノズル孔を保護する第２保護膜形成工程と、
   前記輪郭溝が前記第２基板面に露出するように前記第２基板面を研削する前記研削工程と、
   前記第２基板面に露出した前記輪郭溝による前記輪郭形状を基準として、前記第２保護膜が露出するように前記第２ノズル孔を形成する第２ノズル孔形成工程と、
   前記第１ノズル孔と前記第２ノズル孔を前記液状体から保護する第３保護膜を形成する第３保護膜形成工程と、を備えることを特徴とするノズル基板形成方法。
6. 請求項５に記載のノズル基板形成方法を用いて形成されたことを特徴とするノズル基板。
7. 請求項６に記載のノズル基板を用いて形成されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。

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