JP2007182009A

JP2007182009A - ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の製造方法

Info

Publication number: JP2007182009A
Application number: JP2006002321A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yagi; 浩八木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-07-19

Abstract

【課題】所望のノズル形状を形成することができるノズル基板の製造方法を得、さらにそのノズル基板に基づく液滴吐出ヘッドの製造方法を得る。
【解決手段】シリコン基板の一方の面側からノズル供給口３１Ａ−１を開口するとともに、ノズル３１（第１ノズル３１Ａ、第２ノズル３１Ｂ）となる凹部を形成する工程と、ノズル３１となる凹部を形成した面と反対側の面から異方性ドライエッチングによるエッチングを行って凹部に穴を空け、ノズル吐出口３１Ｂ−１を開口する工程とを有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細加工によってノズルが形成されるノズル基板、インク等の液滴の吐出を行う液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置の製造方法に関するものである。

例えばシリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）が急激な進歩を遂げている。微細加工技術により形成される微細加工素子の例としては、例えば液滴吐出方式のプリンタのような記録（印刷）装置で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、マイクロポンプ、光可変フィルタ、モータのような静電アクチュエータ、圧力センサ等がある。

ここで、微細加工素子の一例として液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出方式の記録（印刷）装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物（紙等）との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等をするものである。この方式は、液晶（Liquid Crystal）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機化合物等の電界発光（ElectroLuminescence ）素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤｓ）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。

液滴吐出ヘッドによりノズルから液滴を吐出させる方法については、例えば液体を加熱し、発生した空気（気泡）の圧力で液滴を吐出させるものがある。また、液体をためておく吐出室を流路の一部に備え、吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは、底部の壁とし、以下、この壁のことを振動板ということにする）を撓ませて（動作させて）形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通するノズルから液滴を吐出させる方法がある。さらに振動板を可動電極とし、振動板と距離を空けて対向する電極（固定電極）との間に電圧を印加させ、発生する静電気力（静電引力を用いることが多いので、以下、静電引力とする）を利用し、発生させた静電引力により振動板を変位させてその圧力により吐出させるものもある（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−５２５５１号公報

ここで、液体を液滴として吐出するためのノズルを有するノズル基板について考えてみる。ノズル基板は、主に異方性エッチングによる加工を基板に行って作製する。異方性エッチングとして、ドライエッチング（乾式エッチング）、ウェットエッチング（湿式エッチング）がある。通常、一方の面側からドライエッチングを行ってノズルの形状を形成しておき、他方の面からウェットエッチングを行ってノズルが貫通するまでエッチングを行うという工程が採られることが多い。ここで、吐出性能を高めるため、ノズルの形状は、テーパ形状に近い、２段以上の段状に形成することが多い。

このとき、ウェットエッチングを行う部分以外の部分（特にドライエッチングにより形成したノズル部分）をエッチングしてしまわないように、ウェットエッチングを行う部分以外の部分を耐エッチング保護膜（例えば酸化シリコン膜）で保護する。

しかしながら、基板に対して垂直にドライエッチングされて形成されたノズルの内側において、例えばエッジ部分等、耐エッチング保護膜を所望の厚みで均一に成膜するのは非常に困難である。そのため、例えば吐出側の開口部分の成膜が不均一であると、ウェットエッチングにより貫通させた際に開口部分に影響を与えることがある。例えば異方性ウェットエッチングでは結晶面方位を利用するが、面方位の影響を受け、開口部分周辺が平面に形成されないことがある。これにより、ノズルから吐出された液滴の吐出性能が低くなる（例えば吐出方向が直進しない（斜めになる）等）ことがある。また、吐出性能が低すぎると、そのノズル基板を用いることができないため、これにより歩留まりの低下を招いてしまうおそれがあった。

そこで、本発明はこのような問題を解決するため、所望のノズル形状を形成することができるノズル基板の製造方法を得ることを目的とする。また、そのノズル基板に基づく液滴吐出ヘッド等の製造方法を得ることを目的とする。

本発明に係るノズル基板の製造方法は、シリコン基板の一方の面側からノズルの供給口を開口するとともに、ノズルとなる凹部を形成する工程と、ノズルとなる凹部を形成した面と反対側の面から異方性ドライエッチングによるエッチングを行って凹部に穴を空け、ノズルの吐出口を形成する工程とを有するものである。
本発明によれば、ノズル基板を製造する際、ノズルを貫通させて吐出口を開口するために最終的に行うエッチングを異方性ドライエッチングにより行うようにしたので、吐出口の開口部分周辺に、例えば結晶面による凹凸が形成されることなく、平坦に形成することができ、吐出性能が高いノズル基板を製造することができ、さらには歩留まりも高くすることができる。

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、ノズルとなる凹部を形成した面と反対側の面から、所望の厚さになるまで異方性ウェットエッチングを行った後、異方性ドライエッチングにより吐出口を開口形成するものである。
本発明によれば、異方性ドライエッチングを行う前に、異方性ウェットエッチングによりエッチングを行うようにしたので、複数のウェハを一度に処理することができ、時間も短縮することができるので、生産性を高めることができる。

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、所望の厚さを１０μｍ以上に設定するものである。
本発明によれば、所望の厚さを１０μｍ以上に設定しておくことにより、例えば、異方性ウェットエッチングによる進行状態のばらつきが生じたとしても、ウェットエッチングの段階で吐出孔となる孔を開口させてしまうことがなく、吐出性能の高いノズル基板を製造することができる。

また、本発明に係るノズル基板の製造方法は、吐出口が供給口よりも小さな口径となるような、テーパ状又は階段状のノズルを形成するものである。
本発明によれば、ノズルの形状がテーパ状又は階段状になるように形成するようにしたので、より確実に吐出した液滴を直進させることができる等、吐出性能の高いノズル基板を製造することができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の方法で製造したノズル基板と、ノズル基板が有するノズルに液体を供給するための流路と、流路の一部に液体を加圧する加圧手段とを備えた基板とを接合する工程を有するものである。
本発明によれば、上記の製造方法で製造したノズル基板を用いて液滴吐出ヘッドを製造するようにしたので、吐出性能が高い液滴吐出ヘッドを製造することができる。また、歩留まりも高くすることができる。

また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
本発明によれば、上記の製造方法で製造した液滴吐出ヘッドを用いて液滴吐出装置を製造するようにしたので、吐出性能が高い装置を製造することができる。また、歩留まりも高くすることができる。

実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１は静電アクチュエータの代表として、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドを表している（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する）。図１において、電極基板１０は厚さ約１ｍｍであり、図１では、キャビティ基板２０の下面に、振動板２２と対向して接合される。本実施の形態では、電極基板１０を構成する基板として硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを材料とする。電極基板１０には、キャビティ基板２０に形成される各吐出室２１に合わせ、例えば深さ約０．２５μｍの溝部１１を設け、その内側（特に底部）に各吐出室２２と対向する個別電極１２Ａ、リード部１２Ｂ及び端子部１２Ｃ（以下、特に区別しないときはこれらを合わせて電極部１２という）を設けている。本実施の形態では、電極部１２の材料として、酸化錫を不純物としてインジウムにドープしたＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用い、例えばスパッタ等により溝部１１の底面に例えば０．１μｍの厚さで成膜する。液体供給口１３は、外部のタンク（図示せず）から液滴吐出ヘッドにインク等の液体を供給するための取り入れ口となる。

キャビティ基板２０は、例えば表面が（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板を含め、以下、単にシリコン基板という）を材料としている。キャビティ基板２０には、吐出室２１となる凹部（底壁が被駆動部となる振動板２２となる）及び各ノズル共通に吐出する液体を貯めておくためのリザーバ２３となる凹部を形成している。凹部の形成には、例えば異方性ウェットエッチング法（以下、ウェットエッチングという）を用いる。リザーバ２３は液体供給口１３を介して供給される液体を一旦貯め、各吐出室２２に液体を供給する。また、キャビティ基板１上に設けられた共通電極端子２４は、電極部１２に供給される電荷とは反対の電荷をキャビティ基板２０に供給するためのものである。また、個別電極１２Ａと振動板２２とを絶縁させるため、振動板２２の下面には絶縁膜２５が成膜されている。

ノズル基板３０は、本実施の形態では、例えば厚さ約２００μｍのシリコン基板を用いられ、電極基板１０とは反対の面（図１の場合には上面）でキャビティ基板２０と接合されている。本実施の形態のノズル基板３０は、吐出室２１と連通する、２段で形成されたノズル３１を複数有しているものとする。ノズル基板３０の外側（図１の場合には上面）の面で円形になるように開口した、液体の吐出側となる小さい方の口径（約２０μｍ）の口（ノズル吐出口３１Ａ−１とする）を有する円柱状のノズルを第１ノズル３１Ａとする。また、内側（キャビティ基板２０と対向する面、図１の場合には下面）の面で円形になるように開口した、液体の供給側になる大きい方の口径（約５０μｍ）の口（ノズル供給口３１Ｂ−１とする）を有する円柱状のノズルを第２ノズル３１Ｂとする。ここで第１ノズル３１Ａと第２ノズル３１Ｂにより形成される円の中心は同じ（同心円）であるとする。また、内側の面にはオリフィス３２となる細溝を設け、吐出室２１とリザーバ２３とを連通させ、リザーバ２３に溜めた液体を吐出室２１に供給するための連通溝とする。ダイヤフラム３３は、振動板２２の加圧により、リザーバ２３に溜められた液体に伝播する力を緩衝するために設けられている。なお、図１ではノズル基板３０が上面となり、電極基板２０を下面としているが、実際に用いられる場合には、通常、ノズル基板３０の方が電極基板２０よりも下面となる。

図２は液滴吐出ヘッドの断面図である。端子部１２Ｃは電極取出し口２６において、外部に露出している。そして、発振回路４１は、直接又はワイヤ、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等の配線４２を介して電気的に端子部１２Ｃ、共通電極端子２４と接続され、個別電極１２Ａ、キャビティ基板２０（振動板２２）に電荷（電力）の供給及び停止を制御する回路である。発振回路４１は、例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極１２Ａに例えば０Ｖと３０Ｖのパルス電圧を印加して電荷供給を行う。発振回路４１が発振駆動し、各個別電極１２Ａに選択的に電荷を供給して正に帯電させ、また、振動板２２を相対的に負に帯電させる。このとき、静電気力により振動板２２は個別電極１２Ａに引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は広がる。電荷供給を止めると振動板２２は元に戻るが、そのとき吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力により液滴が吐出する。この液滴が例えば吐出対象物に着弾して印刷等が行われる。端子部１２Ｃを外部に露出させることで、個別電極１２Ａと振動板２２との間の空間（ギャップ）が外気と連通するのを防ぐために、封止材２７により封止及び外気の遮断をしている。

本実施の形態では、ノズル基板３０について、ウェットエッチングによってノズル形状を変形させることなく設計通りに作製することにより、吐出性能が高いノズル基板３０、ノズル基板３０を有する液滴吐出ヘッドを得るものである。そこで、従来、ある面に異方性ドライエッチング法（以下、ドライエッチングという）でノズル３１の形状を形成した後、その反対の面からウェットエッチングを行ってノズル吐出口３１Ａ−１を開口形成し、ノズル３１を貫通形成していたものを、貫通させる前の段階で、例えばウェットエッチングからドライエッチングに切り換えてエッチングを行い、最終的にドライエッチングにより開口、貫通させるようにする。これにより、ノズル３１の吐出側の開口部分周辺を平面に保つようにして吐出性能を高める。

図３及び図４は実施の形態１のノズル基板３０の作製方法を表す図である。次に図３及び図４に基づいて、本発明におけるノズル基板３０の作製方法の手順について説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドのノズル基板３０を同時形成するが、図３及び図４ではその一部分だけを示している。

まず、厚さ約２００μｍのシリコン基板５１に、エッチングを行う際、シリコン基板５１を保護するための膜（レジスト）となる酸化シリコン膜５２を例えば約１．２μｍ成膜する（図３（ａ））。成膜方法については特に限定しないが、ここでは、例えば、高温（約１０７５℃）で酸素及び水蒸気雰囲気中にシリコン基板５１を晒して成膜する熱酸化による方法を用いる。ここでシリコン基板５１として、表面が（１００）面方位のシリコン基板を用いるものとする。

そして、酸化シリコン膜５２を選択的にエッチングしてパターニングを行うため、フォトリソグラフィ法を用い、レジスト膜となる感光剤を塗布し、露光、現像により、第１ノズル３１Ａとなる部分のレジスト膜を除去する。そして、例えばフッ酸水溶液、緩衝フッ酸水溶液（ＢＨＦ：例えばフッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液とを１：６で混合した液体）等に浸積し、第１ノズル３１Ａとなる部分の酸化シリコン膜５２をエッチングにより除去してシリコンを露出させる（図３（ｂ））。

さらに、第２ノズル３１Ｂ（ノズル供給口３１Ｂ−１）となる部分及びオリフィス３２となる部分の酸化シリコン膜５２について、ハーフエッチングによる除去を行う。除去方法については第１ノズル３１Ａとなる部分の場合と同様であるが、第２ノズル３１Ｂとなる部分及びオリフィス３２となる部分については、少し酸化シリコン膜５２を残すため、シリコンが露出していない（図３（ｃ））。次に、ドライエッチングを行い、第１ノズル３１Ａの部分に対して、例えば口径約２０μｍ、深さ約５０μｍの凹部（孔）を形成する（図３（ｄ））。ドライエッチングの種類等については特に限定しないが、例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）放電によるドライエッチングを行うようにしてもよい。この場合、エッチングに用いるガスとして、例えばフッ素系のＣ₄Ｆ₈（クタフルオロシクロブタン）で側壁面の保護を行いつつ、ＳＦ₆（６フッ化硫黄）で深さ方向へのエッチングを交互に繰り返し、ドライエッチングを行う。そして、フォトリソグラフィ法等により、ハーフエッチングにより残されていた第２ノズル３１Ｂとなる部分及びオリフィス３２となる部分の酸化シリコン膜５２を除去する（図３（ｅ））。

そして、ドライエッチングを行い、第２ノズル３１Ｂの部分に対して口径約５０μｍ、深さ５０μｍの凹部（孔）を形成する。第１ノズル３１Ａの部分についてはさらに５０μｍ深い部分まで凹部が形成される。また、ドライエッチングによりオリフィス３２も同時に形成する（図３（ｆ））。ここでもドライエッチングの種類等については特に限定しない。ドライエッチングが終了すると、保護膜として成膜していた酸化シリコン膜５２を除去する（図３（ｇ））。酸化シリコン膜５２の除去は、例えば前述したフッ酸水溶液等で全面をウェットエッチングすることで行う。そして、さらにウェットエッチングを行うための保護膜として酸化シリコン膜５３を全面に成膜する（図３（ｈ））。成膜の方法については特に限定しないが、ここでは、凹凸に関係なく成膜することができる熱酸化法を用いる。酸化シリコン膜５３の成膜後、また、フォトリソグラフィ法を用い、酸化シリコン膜５３において、ノズル３１を貫通形成するための凹部３４となる部分及びダイヤフラム３３となる部分をウェットエッチングにより除去してシリコンを露出させる（図３（ｉ））。

次にシリコン基板をエッチング液に浸積し、凹部３４となる部分及びダイヤフラム３３となる部分をウェットエッチングする（図３（ｊ））。シリコンのウェットエッチングには、例えば３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等を用いる。ここで、通常、このウェットエッチングによってノズル３１を貫通形成させてしまうが、本実施の形態においては貫通形成させずに残す。残す厚さについては特に限定しないが、本実施の形態では、エッチングの進行状態にばらつきがあることを考慮し、約１０μｍの厚さが残るような時間管理を行うようにする。

さらに、凹部３４となる部分及びダイヤフラム３３となる部分についてドライエッチングを行う（図３（ｋ））。これにより、第１ノズル３１Ａとして形成された凹部の一部に穴が空いて開口することで、ノズル３１が貫通形成される（ただ酸化シリコン膜５３は残されている）。さらにダイヤフラム３３が形成される。ドライエッチングが終了すると、保護膜として成膜していた酸化シリコン膜５３を除去する（図３（ｌ））。これにより最終的にノズル吐出口３１Ａ−１が開口し、ノズル３１が貫通する。さらに、耐インク保護及び絶縁のための酸化シリコン膜５４を全面に成膜する（図３（ｍ））。ここでは、前述の熱酸化法により成膜するようにするが、例えばＴＥＯＳ（ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン（珪酸エチル））を用いてプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法により酸化シリコン膜を形成するようにしてもよい。また、絶縁膜として例えばＡｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム（アルミナ））のような別の材料を用いてもよい。

図５は液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図５に基づいて他の基板の作製をはじめとする液滴吐出ヘッド製造工程について説明する。なお、実際には、シリコンウェハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図５ではその一部分だけを示している。

電極基板１０となる約１ｍｍのガラスの基板の一方の面に対し、電極部１２の形状パターンに合わせて０．２μｍの深さの溝部１１を形成する。そして、例えばスパッタ等の方法を用いて、０．１μｍの厚さのＩＴＯを溝部１１の内側（特に底壁）に成膜し、電極部１２を形成する。さらに液体供給口１３をサンドブラスト法または切削加工により形成する。これにより、ガラス基板１０が作製される（図５（ａ））。

キャビティ基板２０となる基板については、まず例えば表面が（１１０）面方位の酸素濃度の低いシリコン基板６１の片面を鏡面研磨し、２２０μｍの厚みにする。次に、シリコン基板６１にボロンドープ層６２を形成する面を、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とする固体の拡散源に対向させて石英ボートにセットする。さらに縦型炉に石英ボートをセットして、炉内を窒素雰囲気にし、例えば、温度を１０５０℃に上昇させて７時間保持してボロンをシリコン基板６１中に拡散させ、ボロンドープ層６２を形成する。このとき、ボロンドープ層６２の表面にはボロン化合物が形成されているが（図示なし）、酸素及び水蒸気雰囲気中、６００℃の条件で１時間３０分酸化することで、フッ酸水溶液によるエッチングが可能なＢ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂に化学変化させ、フッ酸水溶液にてウェットエッチングして除去する。そして、さらにボロンドープ層６２を形成した面に、プラズマＣＶＤ法により絶縁膜２５を成膜する（図５（ｂ））。絶縁膜２５は、例えばプラズマＣＶＤ法により、成膜時の処理温度を３６０℃、高周波出力を２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量をＴＥＯＳ流量１００ｃｍ³／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ³／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で０．１μｍ成膜する。

次にシリコン基板６１と電極基板１０を３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板７１に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合を行う。そして、陽極接合後の接合済み基板において、シリコン基板６１の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板６１表面の研削加工を行う。その後、加工変質層を除去するために、例えば３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板６１を約１０μｍウェットエッチングする。これによりシリコン基板６１の厚みを約５０μｍにする（図５（ｃ））。

ウェットエッチングを行った面に対し、例えばエッチングマスクとなる酸化シリコン膜６３を、ＴＥＯＳによるプラズマＣＶＤ法で成膜する。酸化シリコン膜６３の成膜条件としては、例えば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ³／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ³／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で１．５μｍ成膜する。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができ、基板の加熱をできる限り抑えられる。さらに、フォトリソグラフィ法を用い、酸化シリコン膜６３において、吐出室２１、リザーバ２３及び電極取出し口２６となる部分をエッチングにより除去する（図５（ｄ））。ここで、例えば吐出室２１及び電極取出し口２６となる部分についてはシリコンを露出させ、リザーバ２３についてはハーフエッチングにより酸化シリコン膜６３を残す。これはリザーバ２３となる部分についてはシリコンを残すことにより、剛性を持たせるようにするためである。

次に、接合済み基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室２１となる部分の厚みが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う。さらに、接合済み基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層６２において、エッチングストップが十分効いたものと判断するまでエッチングを続ける。このように、前記２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたウェットエッチングを行うことによって、形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる（図５（ｅ））。ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板を例えばフッ酸水溶液に浸し、シリコン基板６１表面の酸化シリコン膜６３を除去する（図５（ｆ））。

シリコン基板７１の電極取出し口２６となる部分のシリコン（ボロンドープ層７２）を除去し、開口する。除去の方法については、特に限定しないが、例えばピン等で突いて壊すこともできる。また、ドライエッチングを行って開口することもできる。その後、電極取出し口２６の端部にあるキャビティ基板２０と各凹部１１との間で形成されるギャップの開口部に沿って、例えばエポキシ樹脂を流し込んだり、酸化シリコンを堆積等させたりして封止材２７を形成して封止し、ギャップを外気から遮断する（図５（ｇ））。ここで、特に図示はしないが、例えば、キャビティ基板２０の上面に、液体保護のための酸化シリコン膜を、例えばＴＥＯＳを用い、プラズマＣＶＤ法により形成するようにしてもよい。

封止が完了すると、例えば、共通電極端子２４となる部分を開口したマスクを、接合基板のシリコン基板７１側の表面に取り付ける。そして、例えばプラチナ（Ｐｔ）をターゲットとしてスパッタ等を行い、共通電極端子２４を形成する。そして、別工程で作製した前述のノズル基板３０を、例えばエポキシ系接着剤により、接合基板のキャビティ基板２０側から接着し、接合する（図５（ｈ））。そして、ダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断し、液滴吐出ヘッドが完成する。

以上のように実施の形態１によれば、ノズル基板３０に関して、ノズル３１を貫通させ、ノズル吐出口１Ａ−１を開口するために最終的に行うエッチングを、ドライエッチングにより行うようにしたので、ノズル３１の開口部分周辺を凹凸なく、平坦に形成することができる。そのため、吐出性能を高めることができ、歩留まりも高くすることができる。また、ドライエッチングを行う前にウェットエッチングも併用して凹部５４となる部分及びダイヤフラム３３となる部分のエッチングを行うようにしたので、複数のウェハを一度に処理することができ、また時間も短縮することができるので、生産性を高めることができる。これにより、このノズル基板３０を用いて製造する液滴吐出ヘッドの品質を高めることができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態では、凹部５４となる部分及びダイヤフラム３３となる部分についてエッチングを行う際、ウェットエッチングとドライエッチングとを併用して行う工程とした。本発明はこれに限定するものではなく、全てをドライエッチングの工程で行うようにしてもよい。この場合、ウェットエッチングによる結晶面方位の影響を受けないため、例えば同時に形成するダイヤフラム３３の設計の自由度を高め、例えばダイヤフラム３３の面積を広くとることができる。

実施の形態３．
上述の実施の形態における液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０及びノズル基板３０の３つの基板を積層して構成したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、リザーバ２３の容積を大きくするため、リザーバ２３となる凹部を独立した基板に形成し、４つの基板を積層した構成の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。

上述の実施の形態では、振動板２２と個別電極１２との間に発生する静電力により振動板２２を変位させて液体を加圧し、ノズル３１から液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドについて説明した。本発明はこれに限定するものではない。例えば、気体を発生させたり、圧電素子を用いる等、他の加圧方法による液滴吐出ヘッドについても適用することができる。

実施の形態４．
図６は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。また、図７は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図６及び図７の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図１２において、被印刷物であるプリント紙１００が支持されるドラム１０１と、プリント紙１００にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１０１の軸方向に移動するようになっている。

一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモータ１０６により回転駆動される。また、プリント制御手段１０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、モータ１０６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板２２を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。

ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ等の表示基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。

実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。液滴吐出ヘッドの断面図である。実施の形態１に係るノズル基板の作製を表す工程図（その１）である。実施の形態１に係るノズル基板の作製を表す工程図（その２）である。液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。

符号の説明

１０電極基板、１１溝部、１２電極部、１２Ａ個別電極、１２Ｂリード部、１２Ｃ端子部、１３液体供給口、２０キャビティ基板、２１吐出室、２２振動板、２３リザーバ、２４共通電極端子、２５絶縁膜、２６電極取出し口、２７封止材、３０ノズル基板、３１ノズル、３１Ａ第１ノズル、３１Ａ−１ノズル吐出口、３１Ｂ第２ノズル、３１Ｂ−１ノズル供給口、３２オリフィス、３３ダイヤフラム、３４凹部、４１発振回路、４２配線、６１シリコン基板、６２ボロンドープ層、６３酸化シリコン膜、１００プリンタ、１０１ドラム、１０２液滴吐出ヘッド、１０３紙圧着ローラ、１０４送りネジ、１０５ベルト、１０６モータ、１０７プリント制御手段、１１０プリント紙。

Claims

シリコン基板の一方の面側からノズルの供給口を開口するとともに、ノズルとなる凹部を形成する工程と、
前記ノズルとなる凹部を形成した面と反対側の面から異方性ドライエッチングによるエッチングを行って前記凹部に穴を空け、前記ノズルの吐出口を形成する工程と
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。
前記ノズルとなる凹部を形成した面と反対側の面から、所望の厚さになるまで異方性ウェットエッチングを行った後、異方性ドライエッチングにより前記吐出口を開口形成することを特徴とする請求項１記載のノズル基板の製造方法。
前記所望の厚さを１０μｍ以上に設定することを特徴とする請求項２記載のノズル基板の製造方法。
前記吐出口が前記供給口よりも小さな口径となるような、テーパ状又は階段状の前記ノズルを形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のノズル基板の製造方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の方法で製造したノズル基板と、
該ノズル基板が有する前記ノズルに液体を供給するための流路と、該流路の一部に液体を加圧する加圧手段とを備えた基板とを接合する工程を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。